煤矿固定机械及运输设备立井提升设备的选型计算

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1、第八章第八章 立井提升设备的选型计算立井提升设备的选型计算河北工程大学机电学院第第一一节节 选选型型的的一一般般原原则则和和主主要要内内容容第第二二节节 提提升升容容器器的的选选择择与与计计算算第第三三节节 提提升升钢钢丝丝绳绳的的选选择择计计算算第第四四节节 提提升升机机的的选选择择计计算算第第五五节节 提提升升电电动动机机的的预预选选第第六六节节 提提升升机机与与井井筒筒的的相相对对位位置置的的确确定定第第七七节节 提提升升容容器器的的运运动动规规律律第第八八节节 提提升升系系统统的的动动力力方方程程式式第第九九节节 变变位位质质量量的的计计算算第第十十节节 速速度度图图参参数数的的确确定

2、定第第十十一一节节 提提升升动动力力学学计计算算第第十十二二节节 电电动动机机功功率率的的验验算算第第十十三三节节 交交流流拖拖动动提提升升设设备备电电耗耗和和效效率率的的计计算算第一节第一节 选型的一般原则和主要内容选型的一般原则和主要内容一、选型的一般原则一、选型的一般原则提升设备的选型设计是否经济合理，对矿山的基建投资、生产能力、生提升设备的选型设计是否经济合理，对矿山的基建投资、生产能力、生产效率及吨煤成本有着直接的影响。产效率及吨煤成本有着直接的影响。提升设备选型设计只能在提升方式确定之后进行。提升设备选型设计只能在提升方式确定之后进行。当矿井年产量、井深及开采水平确定之后，就要决定

3、合理的提升方式。当矿井年产量、井深及开采水平确定之后，就要决定合理的提升方式。提升方式与井筒开拓、井上下运输等环节都有着密切的关系。提升方式与井筒开拓、井上下运输等环节都有着密切的关系。在决定合理的提升方式时，原则上要考虑下列几个因素：在决定合理的提升方式时，原则上要考虑下列几个因素：1) 1) 一般应遵照一般应遵照1 1个井筒能设个井筒能设1 1套就装备套就装备2 2套提升设备的原则。对于设计套提升设备的原则。对于设计产量大于产量大于3.0Mt/a的大型矿井，由于提升煤炭及辅助提升工作量均较大，一的大型矿井，由于提升煤炭及辅助提升工作量均较大，一般设副井般设副井2套提升设备套提升设备(1(1

4、套双钩双层窄罐笼和套双钩双层窄罐笼和1 1套单钩带平衡锤双层宽罐笼套单钩带平衡锤双层宽罐笼) )。深井或采用多水平生产作业提升，也可以装备深井或采用多水平生产作业提升，也可以装备2 2套单钩带平衡锤套单钩带平衡锤4 4层层( (或或3 3层层) )宽罐笼提升设备，以提高井筒断面利用率。宽罐笼提升设备，以提高井筒断面利用率。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务：如提升矸石、主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务：如提升矸石、升降人员和下放材料、设备等。升降人员和下放材料、设备等。对于设计产量小于对于设计产量小于0.3Mt/a的小型矿井，如果仅用一套罐笼提升设备就可的小型

5、矿井，如果仅用一套罐笼提升设备就可以完成全部主副井任务时，采用一套提升设备是经济的。以完成全部主副井任务时，采用一套提升设备是经济的。2) 2) 一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。这是因为箕斗提升方式能力一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。这是因为箕斗提升方式能力大、运转费也较低。另外，在控制上易于自动化。大、运转费也较低。另外，在控制上易于自动化。n在特殊条件下，例如矿井生产的煤质品种多，且需分别运送，或是保在特殊条件下，例如矿井生产的煤质品种多，且需分别运送，或是保证煤炭有足够的块度，这时只好采用罐笼做为主井提升设备。证煤炭有足够的块度，这时只好采用罐笼做为主井提升设备。3) 3) 矿井

6、主斜井运煤，条件适宜应采用带式输送机提升。矿井主斜井运煤，条件适宜应采用带式输送机提升。4) 4) 对于小型矿井，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于对于小型矿井，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于设计产量在设计产量在0.9Mt/a以上的大型矿井，以采用多绳摩擦提升系统为宜。以上的大型矿井，以采用多绳摩擦提升系统为宜。n对于中型矿井，如井较浅，可采用单绳缠绕系统，井较深时也可采用对于中型矿井，如井较浅，可采用单绳缠绕系统，井较深时也可采用多绳摩擦系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。多绳摩擦系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。5) 5) 煤矿若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、

7、井架或井塔等大型煤矿若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、井架或井塔等大型固定设备要按最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实固定设备要按最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择，待井筒延深至第二水平时，另行更换，际情况也可按第一水平选择，待井筒延深至第二水平时，另行更换，但电动机以换装一次为宜。但电动机以换装一次为宜。二、选型设计的依据和主要内容二、选型设计的依据和主要内容( (一一) ) 设计依据设计依据1 1主井提升主井提升1) 矿井年产量矿井年产量A(t/a)；2) 工工作作制制度度即即年年工工作作日日数数br，日日工工作作小小时时数数t，煤煤

8、炭炭工工业业设设计计规规范范规定：规定：br = 330d，t = 16h；3) 矿井开采水平数及各水平服务年限；矿井开采水平数及各水平服务年限；4) 矿井深度矿井深度Hs，即井口至各开采水平的深度；，即井口至各开采水平的深度；5) 卸载水平与井口的高差卸载水平与井口的高差Hx(m)，可按下列数据选取：，可按下列数据选取：对于底卸式箕斗：对于底卸式箕斗：Hx1525m，对于普通罐笼：对于普通罐笼：Hx015m；6) 装装载载水水平平与与井井下下运运输输水水平平的的高高差差Hz(m)，对对于于底底卸卸式式箕箕斗斗：Hz1825m；7) 煤的散集密度煤的散集密度(t/m3)；8) 提升方式：箕斗或

9、罐笼；提升方式：箕斗或罐笼；9) 矿井电压等级。矿井电压等级。1) 矸石年产量：矸石年产量： 如无特别指出时，可取煤炭产量的如无特别指出时，可取煤炭产量的1520%； 最大班出矸石按日出矸石量的最大班出矸石按日出矸石量的50%计算；计算；2) 最最大大班班下下井井人人员员数数目目(人人/班班)；立立井井的的最最大大班班工工人人下下井井时时间间，不不应应超过超过40min；最大班作业时间按；最大班作业时间按6h计算。计算。3) 矿井深度矿井深度Hs (m)；4) 每班下井材料、设备、炸药次数。每班下井材料、设备、炸药次数。(次次/班班)；5) 提升罐笼型式规格，罐笼质量提升罐笼型式规格，罐笼质量

10、(kg)，矿车质量，矿车质量(kg)；6) 矸石散集密度矸石散集密度(t/m3)。2 2副井提升副井提升1)计算并选择提升容器；计算并选择提升容器；2)计算并选择提升钢丝绳，计算并选择提升钢丝绳，3)计算并选择提升机；计算并选择提升机；4)提升电动机的预选；提升电动机的预选；5)提升机与井筒相对位置的计算；提升机与井筒相对位置的计算；6)运动学及动力学计算；运动学及动力学计算；7)电动机功率的验算；电动机功率的验算；8)计算吨煤电耗计算吨煤电耗(对于主井提升对于主井提升)；9)制定最大班作业时间平衡表制定最大班作业时间平衡表(对于副井对于副井)。( (二二) ) 设计的主要内容设计的主要内容第

11、二节第二节 提升容器的选择与计算提升容器的选择与计算在确定了提升容器的类型后，要计算并选择提升容器。在确定了提升容器的类型后，要计算并选择提升容器。容器的容量大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数。容器的容量大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数。提升速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。提升速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。容器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。容器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。一、提升速度选择一、提升速度选择研究表明，经验提升速度为研究表明，经验提升速度为 (8-1)式中式中 vj 经验提升速度，经验提升速度，m/s； H 提升高

12、度，提升高度，m；一般情况下，取中间值进行设计，即一般情况下，取中间值进行设计，即 (8-2) 对于箕斗提升对于箕斗提升式中式中 Hs 矿井深度，矿井深度，m； Hx 卸载水平与井口的高差，卸载水平与井口的高差，m； Hz 装载水平与井下运输水平的高差，装载水平与井下运输水平的高差，m。对于罐笼提升对于罐笼提升按经验提升速度可估算经验提升时间（按五阶段速度图估算）：按经验提升速度可估算经验提升时间（按五阶段速度图估算）：(8-3) 式中式中 Tj 经验提升时间，经验提升时间，s； a 提提升升加加速速度度，可可暂暂取取0.70.75 m/s2；对对于于专专门门提提升升物物料料的的容容器，可取器

13、，可取0.8m/s2； u 提提升升容容器器爬爬行行阶阶段段附附加加时时间间，可可暂暂取取10s（对对于于箕箕斗斗）或或5s（对于罐笼）；（对于罐笼）； 提提升升容容器器每每次次提提升升终终了了后后的的休休止止时时间间。箕箕斗斗休休止止时时间间按按表表8-1选选取取。普普通通罐罐笼笼进进出出矿矿车车休休止止时时间间按按表表8-2选选取取。普普通通罐罐笼笼单单层层进进出出材材料料车或平板车的休止时间按车或平板车的休止时间按40s计算。计算。表表7-2 普通罐普通罐笼进出出矿车休止休止时间（s）表表8-1 8-1 箕斗休止时间箕斗休止时间箕斗规格箕斗规格/t689123030t以上箕斗以及特制靠外

14、动力卸载箕斗以上箕斗以及特制靠外动力卸载箕斗休止时间休止时间/s8101230按有关设备部件环节联动时间计算确定按有关设备部件环节联动时间计算确定表表8-2 普通罐普通罐笼进出出矿车休止休止时间（s）罐笼型式罐笼型式单层装车罐笼单层装车罐笼双层装车罐笼双层装车罐笼进出车方式进出车方式两侧进出车两侧进出车同侧进出车同侧进出车一个水平进出车一个水平进出车两层同时进出车两层同时进出车每层矿车数每层矿车数1211212矿车规格，矿车规格，t1121535303617201.51317324018223153620 一次经验提升量一次经验提升量Qj可初算如下可初算如下 (8-4)式中式中 A 矿井年产量

15、，矿井年产量，t/a， C 主提升设备的提升不均衡系数，主提升设备的提升不均衡系数， 有井底煤仓时为有井底煤仓时为1.101.101.151.15； 无井底煤仓时为无井底煤仓时为1.201.20； af 富裕系数，主提升设备对第一水平留有富裕系数，主提升设备对第一水平留有1.2的富裕系数；的富裕系数； t 提升设备日工作小时数，提升设备日工作小时数，16h； br 提升设备年工作日数，提升设备年工作日数，330d。 按按计计算算出出的的Qj，在在箕箕斗斗的的规规格格表表中中选选取取相相近近的的名名义义货货载载质质量量的的标标准箕斗。根据表中的斗箱有效容积准箕斗。根据表中的斗箱有效容积Vr计算一

16、次实际提升量计算一次实际提升量Q (8-5)式中式中 煤的散集密度，煤的散集密度，t/m3。有有些些情情况况下下，Qj介介于于2 2个个箕箕斗斗名名义义货货载载质质量量之之间间，这这时时可可以以同同时时选选用用2 2个个箕箕斗斗，并并分分2 2个个方方案案进进行行设设计计，直直到到提提升升机机选选择择出出来来后后，再再从中最后确定一个。从中最后确定一个。一般在保证不加大提升机的情况下，优先选用大容量箕斗。一般在保证不加大提升机的情况下，优先选用大容量箕斗。 所需一次提升时间所需一次提升时间 (8-6)按公式（按公式（7-3）可得）可得上式等号两边乘上上式等号两边乘上av1，整理后得到，整理后得

17、到v1的一元二次方程的一元二次方程解此方程，得两个根，其中一个根不合理解此方程，得两个根，其中一个根不合理(因因v1太大太大)，故只剩一个根，故只剩一个根 (8-7)v v1 1是选择提升机标准速度的一个依据，按是选择提升机标准速度的一个依据，按v v1 1在提升机技术性能表中选用相在提升机技术性能表中选用相近的标准速度。近的标准速度。 煤矿安全规程煤矿安全规程规定：规定：立立井井中中用用罐罐笼笼升升降降人人员员的的最最大大速速度度vm，不不得得超超过过表表8-3中中的的数数值值(即度即度 )。立井升降物料时，最大速度，。立井升降物料时，最大速度， m/s。二、罐笼选择二、罐笼选择副副井井罐罐

18、笼笼的的选选择择，除除了了应应和和矿矿井井运运输输采采用用的的车车辆辆规规格格相相适适应应外外，还应结合下列因素来确定：还应结合下列因素来确定：1) 1) 当当矿矿井井的的各各种种辅辅助助提提升升工工作作量量不不大大时时，如如果果利利用用单单层层罐罐笼笼能能够够满满足足包包括括升升降降人人员员在在内内的的全全部部辅辅助助性性提提升升的的需需要要时时，则则应应优优先先采采用用单层罐笼；单层罐笼；2) 2) 当当矿矿井井的的升升降降人人员员较较多多，利利用用单单层层罐罐笼笼提提人人占占用用的的时时间间较较长长，则则为为了了缩缩短短升升降降人人员员的的时时间间，应应采采用用双双层层罐罐笼笼，各各层层

19、同同时时升升降降人人员员，在在井井口口、井井底底以以及及升升降降人人员员数数量量较较多多的的中中间间水水平平，相相应应设设置置上上、下人平台，以节省罐笼上、下人时的休止时间。下人平台，以节省罐笼上、下人时的休止时间。采采用用双双层层罐罐笼笼后后，应应结结合合其其它它各各种种辅辅助助提提升升工工作作量量的的大大小小，确确定定其它辅助提升是用单层或双层同时工作。其它辅助提升是用单层或双层同时工作。在在其其它它各各种种辅辅助助提提升升需需要要两两层层同同时时工工作作时时，也也应应首首先先考考虑虑一一个个水水平进出车，以简化进出车水平的运输系统。平进出车，以简化进出车水平的运输系统。只只用用作作上上下

20、下人人的的平平台台，最最好好做做成成活活动动式式的的，在在下下放放长长材材料料（钢钢轨轨、管材）时，应能拆除方便，适应下放长材料的需要。管材）时，应能拆除方便，适应下放长材料的需要。副副井井罐罐笼笼提提升升，应应结结合合矿矿井井辅辅助助提提升升的的工工作作量量确确定定提提升升速速度度，首首先先是是在在规规定定的的时时间间内内升升降降完完上上、下下井井人人员员。根根据据煤煤炭炭工工业业设设计计规规范范规规定定：最最大大班班工工人人下下井井时时间间一一般般不不超超过过40min40min。据据此此即即可可求求出提升速度。出提升速度。第三节第三节 提升钢丝绳的选择计算提升钢丝绳的选择计算钢丝绳损坏的

21、原因：钢丝绳损坏的原因：钢丝绳在工作时受多种应力的作用，如静应力、动应力、弯曲应钢丝绳在工作时受多种应力的作用，如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力、接触应力、挤压应力及捻制应力等，这些应力的力、扭转应力、接触应力、挤压应力及捻制应力等，这些应力的反复作用将导致钢丝的疲劳破断，这是钢丝绳损坏的主要原因；反复作用将导致钢丝的疲劳破断，这是钢丝绳损坏的主要原因；钢丝绳的磨损及锈蚀也将导致钢丝绳的损坏。钢丝绳的磨损及锈蚀也将导致钢丝绳的损坏。由于钢丝绳的结构复杂，影响因素较多，钢丝绳强度计算理论尚由于钢丝绳的结构复杂，影响因素较多，钢丝绳强度计算理论尚未完善地用于工程计算。同时一些计算公式也还不能确

22、切地反映未完善地用于工程计算。同时一些计算公式也还不能确切地反映真正的应力情况。真正的应力情况。钢丝绳的强度计算按钢丝绳的强度计算按煤矿安全规程煤矿安全规程的规定：钢丝绳应按最大的规定：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数的方法进行计算。静载荷并考虑一定的安全系数的方法进行计算。一、按最大静载荷计算一、按最大静载荷计算由图由图8-1可知，钢丝绳最大静载荷可知，钢丝绳最大静载荷Qmax是在是在A点。其值为点。其值为(8-8) 式中式中 Qmax 钢丝绳最大计算静载荷，钢丝绳最大计算静载荷，N； Q 容器一次提升货载质量，容器一次提升货载质量，kg； Qz 容器的质量，容器的质量，kg； p

23、钢丝绳每米质量，钢丝绳每米质量，kg/m； g 重力加速度，取重力加速度，取9.8m/s2； Hc 钢丝绳最大悬垂长度。钢丝绳最大悬垂长度。Hs矿井深度，矿井深度，m m；Hj井架高度井架高度(m)(m)，在尚未精确确定时，可先按下列数，在尚未精确确定时，可先按下列数值选取：罐笼提升值选取：罐笼提升Hj = 1525m；箕斗提升；箕斗提升Hj = 3035m；H Hz z由井底车场水平至容器装载位置容器底部的距离由井底车场水平至容器装载位置容器底部的距离m m，罐笼提升，罐笼提升Hz0，箕斗提升，箕斗提升Hz1825m。设设B为为钢钢丝丝绳绳公公称称抗抗拉拉强强度度(Pa)，S为为钢钢丝丝总总

24、断断面面积积(m2)。要要保保证证钢钢丝丝绳绳安全安全工作，必须满足工作，必须满足 (8-10)式中式中 ma 钢丝绳安全系数。钢丝绳安全系数。上式中上式中p和和S是两个未知数，为解上式需找出是两个未知数，为解上式需找出p和和S的关系。的关系。 (8-11)式中式中 0 钢丝绳密度，钢丝绳密度，kg/m3。将式将式(8-11)代入代入(8-10)式并化简式并化简 (8-12)钢钢丝丝绳绳的的密密度度值值0见见表表8-5，也也可可近近似似按按钢钢丝丝绳绳的的平平均均密密度度为为9000kg/m3计计算，则式算，则式(8-12)变为变为 (8-13)由由式式(8-l2)或或(8-13)计计算算出出

25、p值值后后，从从钢钢丝丝绳绳规规格格表表中中选选取取与与计计算算值值相相近近的的较大标准钢丝绳。较大标准钢丝绳。钢丝绳选出后，要按实际所选钢丝绳的数据校核其安全系数。钢丝绳选出后，要按实际所选钢丝绳的数据校核其安全系数。 (8-14)式中式中 Qq 钢丝破断拉力总和，钢丝破断拉力总和，N。如如果果校校核核结结果果不不能能满满足足式式(8-14)(8-14)要要求求，则则应应重重选选钢钢丝丝绳绳进进行行校校核核，直直至至满足式满足式(8-14)(8-14)为止。为止。二、钢丝绳的安全系数二、钢丝绳的安全系数煤煤矿矿安安全全规规程程规规定定单单绳绳缠缠绕绕式式提提升升设设备备采采用用的的钢钢丝丝绳

26、绳安安全全系系数数ma：1) 1) 专为升降入员用的钢丝绳不得小于专为升降入员用的钢丝绳不得小于9 9；2) 2) 升升降降人人员员和和物物料料用用的的钢钢丝丝绳绳：升升降降人人员员时时不不得得小小于于9 9；提提升升物物料料时不得小于时不得小于7.57.5；混合提升时不得小于；混合提升时不得小于9 9；3) 3) 专为升降物料用的钢丝绳不得小于专为升降物料用的钢丝绳不得小于6.56.5。对于多绳摩擦提升设备钢丝绳的安全系数见第八章。对于多绳摩擦提升设备钢丝绳的安全系数见第八章。注意：注意：由由于于提提升升钢钢丝丝绳绳在在工工作作过过程程中中所所引引起起的的应应力力非非常常复复杂杂，影影响响钢

27、钢丝丝绳绳使使用用寿寿命命的的因因素素又又很很多多，所所以以安安全全系系数数并并不不代代表表钢钢丝丝绳绳真真正正强强度度安安全全储储备备值值，而而仅仅仅仅表表示示经经过过实实践践证证明明在在规规定定的的安安全全系系数数的的条条件下，钢丝绳才能安全可靠地运行。件下，钢丝绳才能安全可靠地运行。第四节第四节 提升机的选择计算提升机的选择计算在选择提升机时，应首先计算卷筒的直径和宽度，并以这两个基在选择提升机时，应首先计算卷筒的直径和宽度，并以这两个基本参数做依据，进行提升机的选择。本参数做依据，进行提升机的选择。一、卷筒直径一、卷筒直径选择卷筒直径的主要原则：选择卷筒直径的主要原则：使使钢钢丝丝绳绳

28、绕绕经经卷卷筒筒时时所所产产生生的的弯弯曲曲应应力力不不要要过过大大，以以便便保保持持钢钢丝丝绳的一定承载能力和使用寿命。绳的一定承载能力和使用寿命。绕绕经经卷卷筒筒的的钢钢丝丝绳绳弯弯曲曲应应力力的的大大小小，取决于卷筒和钢丝绳直径之比。取决于卷筒和钢丝绳直径之比。图图7-2所示为索股钢丝绳内的弯曲应力。所示为索股钢丝绳内的弯曲应力。在在同同一一钢钢丝丝绳绳直直径径d d条条件件下下，卷卷筒筒直直径径D越大，弯曲应力越大，弯曲应力越低；越低；在在不不同同钢钢丝丝绳绳直直径径、相相同同卷卷筒筒直直径径条条件件下下，绳绳径径d越越小小，弯弯曲曲应应力力越越小小，亦即亦即D/d越大，弯曲应力越大，

29、弯曲应力越低。越低。煤矿安全规程煤矿安全规程规定：规定：对于安装于地面的提升机：对于安装于地面的提升机： (8-15) (8-16)式中式中 钢丝绳中最粗钢丝直径，钢丝绳中最粗钢丝直径，mm； d 钢丝绳直径，钢丝绳直径，mm。对于井下提升机：对于井下提升机： (8-17) (8-18)依据计算值选取标准卷筒直径。依据计算值选取标准卷筒直径。二、卷筒宽度二、卷筒宽度卷卷筒筒宽宽度度只只应应根根据据所所需需容容纳纳的的钢钢丝丝绳绳长长度度确确定定，在在卷卷筒筒表表面面应应容容纳以下几部分钢丝绳；纳以下几部分钢丝绳；1) 1) 提升高度提升高度H H，m m；2) 2) 钢钢丝丝绳绳试试验验长长度

30、度，规规定定每每半半年年剁剁绳绳头头一一次次进进行行试试验验，一一次次剁剁掉掉5m5m，如果钢丝绳的寿命以，如果钢丝绳的寿命以3 3年计算，则试验长度为年计算，则试验长度为30m30m；3) 3) 卷卷筒筒表表面面应应保保留留三三圈圈摩摩擦擦圈圈，以以便便减减轻轻钢钢丝丝绳绳在在卷卷筒筒固固定定处处的的张张力；力；4) 4) 当当钢钢丝丝绳绳在在卷卷筒筒上上作作多多层层缠缠绕绕时时，为为了了避避免免上上下下层层钢钢丝丝绳绳总总是是在在一一个个地地方方过过渡渡，每每季季要要将将钢钢丝丝经经错错动动约约1/41/4圈圈，根根据据钢钢丝丝绳绳的的使使用用年限，取错绳圈年限，取错绳圈n=2n=24 4

31、圈。圈。 对于单层缠绕，每个卷筒的宽度为对于单层缠绕，每个卷筒的宽度为(8-19) 对于多层缠绕，每个卷筒的宽度为对于多层缠绕，每个卷筒的宽度为(8-20) 式中式中 d 钢丝绳直径，钢丝绳直径，mm； 钢丝绳圈间的间隙，一般取钢丝绳圈间的间隙，一般取23，mm； k 缠绕层数；缠绕层数； Dp 平均缠绕直径，平均缠绕直径，m，(8-21)卷筒上缠绕钢丝绳的层数必须符合卷筒上缠绕钢丝绳的层数必须符合煤矿安全规程煤矿安全规程的规定：的规定：立井中升降人员或升降人员和物料的，只准缠绕一层；立井中升降人员或升降人员和物料的，只准缠绕一层；专为升降物料的，准许缠绕两层；专为升降物料的，准许缠绕两层；在

32、在4545以下的倾斜井巷中升降人员的，准许缠绕两层；以下的倾斜井巷中升降人员的，准许缠绕两层；在在3030以下、斜长超过以下、斜长超过600m600m的倾斜井巷中升降人员的，准许缠绕三层；的倾斜井巷中升降人员的，准许缠绕三层；暗暗井井( (包包括括立立井井、绞绞车车道道、轮轮子子坡坡) )中中专专为为升升降降物物料料和和地地面面运运输输( (倾倾斜斜或或水水平平) )用的，准许缠绕三层。用的，准许缠绕三层。选择卷筒宽度时，应注意以下几个问题：选择卷筒宽度时，应注意以下几个问题：1) 1) 当当计计算算宽宽度度比比标标准准宽宽度度稍稍大大时时，可可适适当当减减少少绳绳间间间间隙隙值值或或设设法法

33、将将长长出出的那几米钢丝绳先储存在卷筒内；的那几米钢丝绳先储存在卷筒内；2) 2) 当当计计算算宽宽度度小小于于标标准准宽宽度度时时，可可适适当当加加大大值值，使使钢钢丝丝绳绳在在卷卷筒筒上上均均匀匀分布，而不致集中于一侧，恶化卷筒工作状态；分布，而不致集中于一侧，恶化卷筒工作状态；3) 3) 计算副井单绳缠绕式卷筒宽度时，应考虑过卷高度。计算副井单绳缠绕式卷筒宽度时，应考虑过卷高度。三、验算最大静张力及最大静张力差三、验算最大静张力及最大静张力差为为了了保保证证提提升升机机有有足足够够的的强强度度，还还必必须须验验算算所所选选提提升升机机的的最最大大静静张张力力F Fj j( (它它影影响响

34、卷卷筒筒的的强强度度和和主主轴轴的的强强度度) )及及最最大大静静张张力力差差F Fc c( (它它影影响响主主轴轴的的强度强度) )，使其满足，使其满足 (8-22) (8-23)式中式中 Q 容器一次提升货载质量，容器一次提升货载质量，kg； Qz 容器的质量，容器的质量，kg； p 钢丝绳每米质量，钢丝绳每米质量，kg/m； H 提升高度，提升高度，m； g 重力加速度，取重力加速度，取9.8m/s2。提提升升机机最最大大静静张张力力Fj及及最最大大静静张张力力差差Fc由由表表7-11查查得得，如如验验算算不不满满足足，则则需需要重选较大规格提升机。要重选较大规格提升机。四、减速器传动比

35、四、减速器传动比 确定提升机减速器传动比时，应先确定提升速度。确定提升机减速器传动比时，应先确定提升速度。提提升升速速度度是是按按上上式式计计算算出出的的v v1 1查查表表7-117-11选选用用标标准准速速度度，同同时时传传动动比比即可确定。按己确定的传动比同时可查出所需提升电动机的转速。即可确定。按己确定的传动比同时可查出所需提升电动机的转速。第五节第五节 提升电动机的预选提升电动机的预选为了对提升设备进行动力学计算，应预选提升电动机。此外，在进行为了对提升设备进行动力学计算，应预选提升电动机。此外，在进行提升设备的方案比较时，也需要粗略地选择提升电动机。提升设备的方案比较时，也需要粗略

36、地选择提升电动机。提升电动机应满足提升电动机应满足功率、电压及转速功率、电压及转速三个方面的要求。三个方面的要求。提提升升电电动动机机的的功功率率与与一一次次实实际际提提升升量量和和标标准准速速度度(钢钢丝丝绳绳最最大大速速度度)有有关，一般双容器提升用下列公式估算关，一般双容器提升用下列公式估算(8-24) 式中式中 N 提升电动机估算功率，提升电动机估算功率，kW； Q 一次实际提升量，一次实际提升量，kg； v 标准速度，标准速度，m/s； 减速器的传动效率。当一级传动时减速器的传动效率。当一级传动时0.92；二级传动时；二级传动时0.85； K矿井阻力系数，即考虑提升容器在井筒中运动时

37、的风阻、罐道阻力及钢矿井阻力系数，即考虑提升容器在井筒中运动时的风阻、罐道阻力及钢丝绳弯曲阻力等的阻力系数：箕斗提升时丝绳弯曲阻力等的阻力系数：箕斗提升时K1.15；罐笼提升时；罐笼提升时K1.2； 动动力力系系数数，即即考考虑虑动动负负荷荷影影响响的的系系数数，一一般般1.21.4，箕箕斗斗提提升升取取小小值值，罐笼提升取大值；罐笼提升取大值； g 重力加速度，取重力加速度，取9.8 m/s2。提提升升电电动动机机的的旋旋转转速速度度n、减减速速器器的的传传动动比比i、提提升升速速度度v及及卷卷筒筒直直径径D有有如如下关系下关系 (8-25)按按上上面面计计算算出出的的N与与n在在电电动动机

38、机技技术术数数据据表表(YR系系列列电电动动机机表表8-6)中中选选用用合合适的电动机。适的电动机。所所选选提提升升电电动动机机的的电电压压应应与与所所设设计计的的矿矿井井电电压压等等级级相相适适应应，而而其其旋旋转转速速度度应应与与式式(8-25)计计算算出出来来的的数数值值相相接接近近。但但选选出出电电动动机机后后，其其转转速速不不一一定定与与式式(8-25)计计算算出出的的完完全全相相同同。此此外外，在在选选择择电电动动机机时时，还还应应注注意意尽尽量量选选用用过过负负荷荷系系数数较较大大者，以满足提升设备起动力矩较大的需要。者，以满足提升设备起动力矩较大的需要。电动机旋转速度最后确定下

39、来之后，提升机实际提升速度电动机旋转速度最后确定下来之后，提升机实际提升速度vm应重新计算应重新计算 (8-26)式中式中 ne 已选定的电动机额定负载时的旋转速度，已选定的电动机额定负载时的旋转速度，r/min。由上式计算出的由上式计算出的vm，将做为运动学及动力学计算的原始参数。，将做为运动学及动力学计算的原始参数。第六节第六节 提升机与井筒的相对位置的确定提升机与井筒的相对位置的确定当井筒位置已经确定后，应该研究并确定提升机的安装地点。当井筒位置已经确定后，应该研究并确定提升机的安装地点。在确定提升机安装地点时，通常要考虑如下问题：在确定提升机安装地点时，通常要考虑如下问题：矿井地面工业

40、广场布置、井筒四周地形条件、井下所留安全煤柱矿井地面工业广场布置、井筒四周地形条件、井下所留安全煤柱位置及尺寸以及地面运输生产系统等。位置及尺寸以及地面运输生产系统等。无无论论在在井井筒筒中中布布置置一一套套或或两两套套提提升升设设备备，在在选选择择提提升升机机安安装装地地点点时，重要的是根据具体条件，因地制宜地去考虑。时，重要的是根据具体条件，因地制宜地去考虑。提提升升机机安安装装地地点点一一经经确确定定，就就具具体体确确定定了了提提升升机机轴轴线线与与井井筒筒中中心心线线的的距距离离，另另外外还还要要算算出出井井架架高高度度。但但在在计计算算这这些些数数值值时时，必必须须考考虑虑到到钢钢丝

41、丝绳绳弦弦长长、钢钢丝丝绳绳偏偏角角以以及及卷卷筒筒出出绳绳角角等等因因素素的的安安全全运运转条件。转条件。井井架架高高度度、提提升升机机轴轴线线与与井井筒筒中中心心线线的的距距离离、钢钢丝丝绳绳弦弦长长和和出出绳绳角角是是影影响响提提升升机机与与井井筒筒相相对对位位置置的的五五个个因因素素。它它们们被被此此相相互互影影响响相互制约。相互制约。一、天轮一、天轮天轮安装在井架上，作支撑、引导钢丝绳转向之用。天轮安装在井架上，作支撑、引导钢丝绳转向之用。根据煤炭工业部标准天轮分为：根据煤炭工业部标准天轮分为：n井井上上固固定定天天轮轮；凿凿井井及及井井下下固固定定天天轮轮及及游游动动天天轮。轮。天

42、天轮轮结结构构型型式式分分为为三三种种类型：类型：直直径径为为3500mm3500mm时时采采用用模模压焊接结构；压焊接结构；直直径径3000mm3000mm时时采采用用整整体铸钢结构；体铸钢结构；直直径径为为4000mm4000mm时时采采用用模模压铆接结构。压铆接结构。天轮直径的选择，根据天轮直径的选择，根据煤矿安全规程煤矿安全规程规定，规定，对于地面设备，对于地面设备，若钢丝绳与天轮的围包角大于若钢丝绳与天轮的围包角大于90时，则时，则Dt80d，Dt1200；若围包角小于若围包角小于90，则，则Dt60d，Dt1200。对于井下设备，对于井下设备，若围包角大于若围包角大于90，则，则D

43、t60d，Dt900；若围包角小于若围包角小于90，则，则Dt40d，Dt900。其中其中 Dt 天轮直径，天轮直径，mm； d 钢丝绳直径，钢丝绳直径，mm； 最粗钢丝直径，最粗钢丝直径，mm。单单绳绳缠缠绕绕式式提提升升机机多多采采用用钢钢结结构构井井架架。为为了了节节省省钢钢材材，不不能能任任意意加加大大井井架架高高度度。但但井井架架高高度度不不符符合合要要求求时时，工工作作不不安安全全，甚甚至至可可能能造造成重大事故。成重大事故。井架高度井架高度Hj，为从井口到天轮轴线的垂直距离，为从井口到天轮轴线的垂直距离 (8-27)式中式中 Hx 卸载距离，即由井口水平到卸载位置的容器底座高度，

44、卸载距离，即由井口水平到卸载位置的容器底座高度，m， 对对于于罐罐笼笼提提升升，一一般般来来说说，均均在在井井口口水水平平装装、卸卸载载，这这时时Hx0； 对对于于箕箕斗斗提提升升，地地面面要要装装设设煤煤仓仓，煤煤仓仓的的高高度度与与煤煤仓仓容容积积、生生产环节自动化程度和箕斗卸载方式等因素有关，一般产环节自动化程度和箕斗卸载方式等因素有关，一般Hx1825m；Hr 容器全高，即由容器底至连接装置最上面一个绳卡的距离，容器全高，即由容器底至连接装置最上面一个绳卡的距离，m，此，此 值可由容器的规格表中查到；值可由容器的规格表中查到；Hg 过卷高度，过卷高度，m；Rt 天轮半径，天轮半径，m。

45、将井架高度将井架高度Hj按式按式(8-27)的计算值圆整为较大整数值。的计算值圆整为较大整数值。二、井架高度二、井架高度H Hj jHg 过过卷卷高高度度，m，即即从从正正常常卸卸载载位位置置容容器器的的连连接接装装置置最最上上一一绳绳卡卡至连接装置上绳头同天轮轮缘接触时的高度。至连接装置上绳头同天轮轮缘接触时的高度。根据根据煤矿安全规程煤矿安全规程规定；规定；对于罐笼提升，当最大速度对于罐笼提升，当最大速度vm3m/s时，时，Hg4m；当；当vm3m/s时，时，Hg6m；对对于于箕箕斗斗提提升升，Hg4m；多多绳绳摩摩擦擦提提升升，当当vm10m/s时时，Hg6m；当当vm10m/s时，时，

46、Hg10m；Rt 天天轮轮半半径径，m，0.75 Rt为为附附加加距距离离，即即从从容容器器连连接接装装置置最最上上一一个绳卡接触天轮点到大轮轴线的距离。个绳卡接触天轮点到大轮轴线的距离。注意：过卷高度：注意：过卷高度：在在正正常常情情况况下下，提提升升机机早早在在停停车车位位置置之之前前业业已已经经减减速速。这这时时，不不论论是是由由于于提提升升载载荷荷量量的的变变化化引引起起运运动动参参数数变变化化，致致使使停停车车位位置置稍稍高高于于正正常常卸卸载载位位量量；或或是是司司机机操操车车不不够够及及时时，容容器器发发生生过过卷卷，这这种种过过卷卷距距离离往往往往不不大大。煤煤矿矿安安全全规程

47、规程所规定的过卷高度是符合要求的。所规定的过卷高度是符合要求的。如如果果由由于于减减速速开开关关失失灵灵或或其其它它原原因因，致致使使容容器器以以最最大大速速度度碰碰撞撞安安装装在在井井口口以以上上半半米米处处的的过过卷卷开开关关，并并实实现现安安全全制制动动迫迫使使提提升升机机停停车车时时，对对于于箕箕斗斗提提升升，4m4m的过卷高度仍然是不富余的。的过卷高度仍然是不富余的。三、钢丝绳的外偏角三、钢丝绳的外偏角1 1和内偏角和内偏角2 2在在提提升升过过程程中中，随随着着卷卷筒筒的的转转动动，偏偏角角是是变变化化的。的。当当右右钩钩尚尚未未开开始始提提升升时时，右右钩钩钢钢丝丝绳绳形形成成最

48、最大大外外偏偏角角1 1。而而此此时时左左钩钩钢钢丝丝绳绳则则形形成成最最大大内内偏偏角角2 2，当当右右钩钩提提升升结结束束时时，左左钩钩钢钢丝丝绳绳形形成成最最大大外外偏偏角角1 1，而右钩形成最大内偏角，而右钩形成最大内偏角2 2。 钢丝绳偏角过大时会产生下列情况：钢丝绳偏角过大时会产生下列情况：1) 1) 加加剧剧钢钢丝丝绳绳与与天天轮轮轮轮缘缘的的磨磨损损，降降低低了了钢钢丝丝绳绳的的使使用用年年限限。磨磨损损严严重重时时，还还可可能能引引起起断断绳绳事事故故。为为此此，煤煤矿矿安安全全规规程程规规定定，内内外外偏偏角角均均不不大大于于130130；2) 2) 在在某某些些情情况况下

49、下，当当钢钢丝丝绳绳缠缠向向卷卷筒筒时时会会发发生生“咬咬绳绳”现现象象。在在图图中中A A点点所所示示。这这无无疑疑将将加加剧剧钢钢丝丝绳绳的的磨磨损损。就就钢钢丝丝绳绳弦弦长长与与已已经经缠缠在在卷卷筒筒上上邻邻圈圈钢钢丝丝绳绳来来说说，是是相相当当于于空空间间直直线线与与空空间间螺螺旋旋曲曲线线的的关关系系。由由于于钢钢丝丝绳绳的的直直径径不不是是无无限限小小，如如果果内内偏偏角角过过大大，弦弦长长的的分分离离段段与与邻邻圈圈钢钢丝丝绳绳不不是是相相离离而而是是相相交交，这这就是就是“咬绳咬绳”。 即即或或在在偏偏角角不不太太大大的的情情况况下下，例例如如符符合合130130的的要要求求

50、，但但是是由由于于卷卷筒筒上上绳绳圈圈间间隙隙较较小小、钢钢丝丝绳绳直直径径较大或卷筒直径较大，均会导致较大或卷筒直径较大，均会导致“咬绳咬绳”。分析图分析图8-58-5可见：一台可见：一台3.5m3.5m直径的提升机，若选用的钢丝绳直径直径的提升机，若选用的钢丝绳直径d d43.5mm43.5mm，而钢丝绳缠在卷筒上的绳圈间隙，而钢丝绳缠在卷筒上的绳圈间隙2mm2mm时，不时，不“咬绳咬绳”的允的允许内偏角只有许内偏角只有4444。它远小于。它远小于130130。但若将值增加至。但若将值增加至4mm4mm时，允许的内时，允许的内偏角则增大到偏角则增大到119119。所以避免。所以避免“咬绳咬

51、绳”的有效措施是适当地增大的有效措施是适当地增大值。值。显然，显然，值增大值增大，减小了卷筒的容绳量，有时甚至要采用直径更大的提，减小了卷筒的容绳量，有时甚至要采用直径更大的提升机，这也是不经济的。因此要根据矿井具体情况及升机，这也是不经济的。因此要根据矿井具体情况及“咬绳咬绳”程度来综程度来综合全面地考虑问题。合全面地考虑问题。从图从图8-58-5也可看出，采用同样的绳圈间隙也可看出，采用同样的绳圈间隙时，直径小的提升机允许时，直径小的提升机允许的内偏角大些；同一直径的提升机，钢丝绳直径较小时，允许的内偏角的内偏角大些；同一直径的提升机，钢丝绳直径较小时，允许的内偏角也大些。但是提升机及钢丝

52、绳都是根据矿井产量及井深确定的，一般来也大些。但是提升机及钢丝绳都是根据矿井产量及井深确定的，一般来说很难因说很难因“咬绳咬绳”问题而任意减小。问题而任意减小。结论：结论：最大外偏角要不大于最大外偏角要不大于130 130 ，最大内偏角应取上述两个条件所得之较小值。，最大内偏角应取上述两个条件所得之较小值。当钢丝绳在卷筒上做多层缠绕时，当钢丝绳在卷筒上做多层缠绕时，“咬绳咬绳”是不可避免的，尤其在过渡层的是不可避免的，尤其在过渡层的跨越点处钢丝绳磨损严重。从这一点看，多层缠绕时可以不必考虑跨越点处钢丝绳磨损严重。从这一点看，多层缠绕时可以不必考虑“咬绳咬绳”对对偏角的限制，内外偏角可一律取不大

53、于偏角的限制，内外偏角可一律取不大于115115。四、钢丝绳弦长四、钢丝绳弦长L Lx x钢钢丝丝绳绳弦弦长长Lx是是指指钢钢丝丝绳绳离离开开卷卷筒筒处处至至钢钢丝丝绳绳与与天天轮接触点的一段绳长。轮接触点的一段绳长。由由图图8-38-3可可看看出出，上上下下两两条条弦弦长长不不完完全全相相等等。但但近近似似地地以以卷卷筒筒中中心心至至天天轮轮中中心心的的距距离离来来计计算算弦弦长长，误误差差不大。不大。根根据据允允许许的的最最大大内内、外外偏偏角角1max及及2max可可求求出出所所需需钢丝绳的最小弦长钢丝绳的最小弦长Lxmin。1按外偏角按外偏角1max计算计算 (8-28) 2按内偏角按

54、内偏角2max计算计算 (8-29)B 已选提升机标准宽度，已选提升机标准宽度，m；B1 钢丝绳的实际缠绕宽度。对于单层缠绕可按式钢丝绳的实际缠绕宽度。对于单层缠绕可按式(7-19)；对于多层缠绕，则；对于多层缠绕，则B=B1；S 两两天天轮轮间间距距离离，m，即即两两容容器器中中心心距距，此此值值取取决决于于容容器器规规格格、容容器器在在井井筒筒中中的的布布置置方方式式及罐道型式等。可参阅表及罐道型式等。可参阅表6-2及及6-4；a 两两卷卷筒筒之之间间的的间间隙隙，m，它它等等于于两两卷卷筒筒中中心心距距(在在提提升升机机规规格格表表中中可可查查到到)与与卷卷筒筒宽宽度度之之差。差。根据上

55、两式即可预选出根据上两式即可预选出Lxmin，使，使Lxmin大于大于Lx1min及及Lx2min。为为了了防防止止在在运运转转中中钢钢丝丝绳绳跳跳出出天天轮轮轮轮缘缘，钢钢丝丝绳绳弦弦长长不不宜宜过过长长。一般限制弦长在一般限制弦长在60m60m以内。因为弦长过长时，振动也随之增大。以内。因为弦长过长时，振动也随之增大。井井筒筒中中仅仅布布置置一一套套提提升升设设备备时时，提提升升机机与与井井筒筒相相对对位位置置布布置置的的结结果，弦长多数是满足上述要求的。果，弦长多数是满足上述要求的。只只有有在在井井筒筒中中布布置置两两套套提提升升设设备备，而而且且两两台台提提升升机机采采用用同同侧侧布布

56、置置方方案案时时，后后一一台台提提升升机机的的弦弦长长就就有有可可能能超超过过60m60m。这这时时，可可在在地地面面适当的地方加设支撑导轮，以减少弦长跨度。适当的地方加设支撑导轮，以减少弦长跨度。五、卷筒中心线至井筒提升中心线的水平距离五、卷筒中心线至井筒提升中心线的水平距离L Ls s按钢丝绳最小弦长按钢丝绳最小弦长Lxmin及其它有关参数可计算出最小的及其它有关参数可计算出最小的Ls (8-30)式中式中 C0 卷筒中心线与井口水平之高差，卷筒中心线与井口水平之高差，m。C0值由下述三部分组成：值由下述三部分组成：1)卷筒中心线高出提升机房地面的高度。卷筒中心线高出提升机房地面的高度。

57、此值取决于提升机的型式。可由所选的提升机规格表中查得；此值取决于提升机的型式。可由所选的提升机规格表中查得；2)提升机房地面与室外地坪的高差。提升机房地面与室外地坪的高差。 因因为为提提升升机机房房大大多多数数为为双双层层建建筑筑物物。为为使使地地下下室室层层不不致致过过分分潮潮湿湿且且采采光光较较好好，常常用用半半地地下下室室式式结结构构。提提升升机机房房地地下下室室内内标标高高一一般般低低于于室室外外地地坪坪标标高高1.52.0m。这这样样，只只要要提提升升机机房房地地下下室室高高度度决决定定后后，就就可可算算出出提提升升机机房房与与室室外外地地坪坪的的高高差差。当当然然，进进行行实实地地

58、测测量量也也可可确确定定这这一一数数值值。提提升升机机房房地地下下室室的的高高度度与与电电气气设设备备的的型型式式、容量有关，应结合具体情况确定；容量有关，应结合具体情况确定；3) 提升机房室外地坪标高与井口水平标高差。提升机房室外地坪标高与井口水平标高差。应根据矿井地形条件决定。应根据矿井地形条件决定。一一般般来来说说，在在井井筒筒与与提提升升机机房房之之间间很很难难再再建建筑筑其其它它建建筑筑物物。因因此此，为为节节省省占占地地面面积积，L Ls s愈愈小小愈愈紧紧凑凑。但但根根据据井井架架天天轮轮受受力力情情况况又又可可看看出出，为为了了提提高高井井架架的的稳稳定定性性在在井井筒筒与与提

59、提升升机机房房之之间间设设有有井井架架斜斜撑撑。斜斜撑撑的的基基础础与与井井筒筒中中心心的的水水平平距距离离为为0.60.6H Hj j左左右右。如如果果L Ls s取取得得过小，以致无法安装斜撑是不合理的。过小，以致无法安装斜撑是不合理的。Ls值可按下面经验公式计算：值可按下面经验公式计算： (8-31)按式按式(8-30)及及(8-31)算得的算得的Ls，取其大者，并圆整为整数。，取其大者，并圆整为整数。六、复算钢丝绳弦长及内外偏角值六、复算钢丝绳弦长及内外偏角值根据已定的根据已定的Ls值，复算钢丝绳的实际弦长值，复算钢丝绳的实际弦长Lx及实际内外偏角值。求出及实际内外偏角值。求出(8-3

60、2) 实际最大外偏角实际最大外偏角(8-33)单层缠绕时实际最大内偏角单层缠绕时实际最大内偏角(8-34) 双层缠绕时实际最大内偏角双层缠绕时实际最大内偏角(8-35) 按式按式(8-33)、(8-34)或或(8-35)复算出的偏角值一定要满足前述要求。复算出的偏角值一定要满足前述要求。 七、提升机卷筒的下出绳角七、提升机卷筒的下出绳角卷卷筒筒出出绳绳角角的的大大小小影影响响着着提提升升机机主主轴轴的的受受力力情情况况。设设计计JK型型提提升升机机的的主主轴轴时时，是是以以上上出出绳绳角角为为0、下下出出绳绳角角为为15考考虑虑的的。卷卷筒筒实实际际的的出出绳绳角角度度增增大大时时，无无疑疑对

61、对提提升升机机主主轴轴的的工工作作是是有有利利的的。限限制制下下出出绳绳角角的的最最小小值值为为15，是是考考虑虑到到下下出出绳绳角角过过小小时时，钢钢丝丝绳绳有有可可能能与与提提升升机机基基础础相相接接触触，增增大大了了钢钢丝丝绳绳的的磨磨损损。为为此此，对对于于JK型型提提升升机机，只只需需检检验下出绳角验下出绳角，令其不小于，令其不小于15就可以了。就可以了。(8-36) 式中式中 R 卷筒半径，卷筒半径，m。在在相相对对位位置置确确定定后后，应应按按比比例例绘绘出出提提升升机机与与井井筒筒相相对对位位置置图图，以以便给施工设计打好基础。便给施工设计打好基础。第七节第七节 提升容器的运动

62、规律提升容器的运动规律提升设备的运行状态主要取决于提升容器在井筒中的运动规律。容器的运提升设备的运行状态主要取决于提升容器在井筒中的运动规律。容器的运动规律与容器的类型及控制方式等有密切的关系。动规律与容器的类型及控制方式等有密切的关系。以底卸式箕斗提升为例进行说明。以底卸式箕斗提升为例进行说明。当当提提升升开开始始时时，重重箕箕斗斗在在井井底底装装载载位位置置，空空箕箕斗斗在在井井架架上上的的卸卸载载曲曲轨轨中中。由由于于空空箕箕斗斗在在卸卸载载曲曲轨轨中中向向下下运运行行速速度度受受到到限限制制，因因此此，提提升升开开始始时时加加速速度度a a0 0比比较较小小，以以保保证证箕箕斗斗离离开

63、开卸卸载载曲曲轨轨时时的的速速度度不不超超过过1.5m/s1.5m/s，以以免免设设备备受受到到过大的冲击。这阶段称为过大的冲击。这阶段称为初加速阶段初加速阶段。空空箕箕斗斗出出卸卸载载曲曲轨轨后后，为为了了在在短短时时间间t t1 1内内从从v v0 0增增加加到到最最大大提提升升速速度度v vm m，应应以较大的加速度以较大的加速度a a1 1加速，这阶段称为加速，这阶段称为主加速阶段主加速阶段。然后箕斗以最大速度然后箕斗以最大速度v vm m作等速运动，这阶段称为作等速运动，这阶段称为等速阶段等速阶段。当当重重箕箕斗斗提提升升接接近近井井口口时时，以以减减速速度度a a3 3进进行行减减

64、速速。设设计计时时应应保保证证容容器器减减速速至至卸卸载载曲曲轨轨进进口口时时，速速度度不不大大于于0.5m/s0.5m/s，这这阶阶段段称称为为主主减速阶段减速阶段。然然后后箕箕斗斗以以爬爬行行速速度度v v4 4 (0.5m/s)(0.5m/s)运运行行，运运行行一一段段时时间间之之后后重重箕箕斗斗进进入入卸卸载载曲曲轨轨，空空箕箕斗斗接接近近井井底底装装载载位位置置并并开开始始推推动动煤煤仓仓闸闸门门。为为了了防防止止设设备备受受到到猛猛烈烈冲冲击击而而损损坏坏，必必须须低低速速爬爬行行，这这阶阶段段称称为为爬行阶段爬行阶段。在在最最后后0.5s0.5s左左右右的的时时间间内内，箕箕斗斗

65、到到达达停停车车位位置置。电电动动机机切切断断电电源源，提升机抱闸停车。这是提升机抱闸停车。这是抱闸停车阶段抱闸停车阶段。经经过过提提升升机机休休止止、容容器器装装卸卸载载所所用用时时间间之之后后，再再进进行行下下一一循循环环提升。提升。上上述述箕箕斗斗的的运运动动规规律律用用v-t直直角角坐坐标标系系给给出出，称称为为提提升升速速度度图图。箕箕斗提升速度图为六阶段。斗提升速度图为六阶段。对对于于普普通通罐罐笼笼提提升升，由由于于没没有有卸卸载载曲曲轨轨的的限限制制，所所以以时时间间为为t t0 0的的初初加加速速阶阶段段就就不不需需要要了了，一一开开始始就就以以较较大大加加速速度度a a1

66、1加加速速。在在接接近近井井口口时时，为为了了准准确确停停车车，使使罐罐笼笼内内轨轨道道与与车车场场轨轨道道偏偏差差限限制制在在50mm50mm以以内内，因因此此，也也需需要要爬爬行行阶阶段段。所所以以，普普通通罐罐笼笼提提升升为为五五阶阶段提升速度图段提升速度图。同一台提升机手动操作时，可能有不同的速度图。同一台提升机手动操作时，可能有不同的速度图。自动化的提升机，由于各种因素的变化也可能出现不同的速度图。自动化的提升机，由于各种因素的变化也可能出现不同的速度图。但但是是，许许多多速速度度图图中中相相应应阶阶段段中中的的行行程程、速速度度和和时时间间虽虽然然不不同同，但但每每个个速速度度图图

67、都都必必须须有有加加速速阶阶段段、等等速速阶阶段段、减减速速阶阶段段及及爬爬行行阶阶段段。第八节第八节 提升系统的动力方程式提升系统的动力方程式根根据据达达伦伦培培尔尔原原理理，提提升升机机在在主主轴轴上上的的拖拖动动力力矩矩M与与提提升升系系统统的的静静阻阻力力矩矩及及惯惯性性力矩力矩Md处于平衡状态。即处于平衡状态。即 (8-37) 在在等等直直径径提提升升系系统统中中可可以以用用力力的的关关系系表示。即表示。即 (8-38)式式中中 F 提提升升电电动动机机作作用用在在卷卷筒筒缠缠绳绳圆圆周上的拖动力，周上的拖动力，N； Fj 提升系统的静阻力，提升系统的静阻力，N； Fd 提升系统的惯

68、性力，提升系统的惯性力，N； m 提提升升系系统统变变位位到到卷卷筒筒缠缠绳绳圆圆周周上的总变位质量，上的总变位质量，kg； a 提升容器的加速度，提升容器的加速度，m/s2。(8-38)式可以写成式可以写成 (8-39)这是这是等直径提升系统的动力方程式等直径提升系统的动力方程式。利利用用此此式式可可以以研研究究提提升升系系统统的的力力与与加加速速度或减速度的关系。度或减速度的关系。提提升升系系统统的的静静阻阻力力是是由由有有益益载载荷荷、容容器器自自重重和和钢钢丝丝绳绳重重量量以以及及矿矿井井阻阻力力等等形形成成的。的。我我国国矿矿山山竖竖井井多多用用双双容容器器提提升升，由由于于两两个个

69、存存器器自自重重互互相相抵抵消消，只只剩剩下下有有益益载载荷荷和变化中的绳重。和变化中的绳重。矿矿井井阻阻力力是是指指井井筒筒中中气气流流和和罐罐道道对对容容器器的的阻阻力力、天天轮轮轴轴承承的的阻阻力力和和钢钢丝丝绳绳在在天天轮及提升机上的弯曲阻力等。轮及提升机上的弯曲阻力等。如如图图8-8所所表表示示，所所研研究究的的瞬瞬间间空空、重重容容器器都都已已经经运运行行了了x米米。这这时时上上升侧钢丝绳的静张力升侧钢丝绳的静张力 (8-40)下放侧钢丝绳的静张力下放侧钢丝绳的静张力 (8-41)式中式中：Q 有益货载质量有益货载质量，kgkg； Qz 空容器质量空容器质量，kgkg； p 钢丝绳

70、每米质量钢丝绳每米质量，kg/mkg/m； H 提升高度提升高度，mm； g 重力加速度重力加速度，m/sm/s2 2； Ws 上升侧矿井阻力上升侧矿井阻力，N N； Wx 下放侧矿井阻力下放侧矿井阻力，N N。式式(8-40)(8-40)及及(8-41)(8-41)中中对对弦弦长长及及井井架架中中绳绳长长的的重重量量末末予予考考虑虑，因因为为它它对对两卷筒出绳点的张力的作用可以认为是相同的，因此互相抵消。两卷筒出绳点的张力的作用可以认为是相同的，因此互相抵消。 提升系统的静阻力提升系统的静阻力Fj是两根钢丝绳的静张力差：是两根钢丝绳的静张力差： 式式中中Ws+Wx的的值值详详细细计计算算比比

71、较较困困难难，目目前前生生产产中中一一般般对对箕箕斗斗提提升升用用0.15Qg来来表表示示它它们们的的和和；对对罐罐笼笼提提升升用用0.2Qg来来计计算算。这这时时静静阻力阻力 (8-42)式中式中 矿井阻力系数，箕斗提升矿井阻力系数，箕斗提升k =1.15；罐笼提升罐笼提升k=1.2。提升系统的静力不平衡现象提升系统的静力不平衡现象因因提提升升容容器器的的位位置置不不同同，静静阻阻力力按按(8-42)式式变变化化。在在以以提提升升行行程程x x为为横横坐坐标标的的图图上上，静静阻阻力力是是一一条条下下斜斜的的直线。如图直线。如图8-9a所示。所示。当当井井很很深深绳绳很很重重时时，斜斜线线的

72、的倾倾角角就就比比较较大大。甚甚至至在在提提升升终终了了前前就就出出现现负负静静阻阻力力，形形成成图图8-9b的的形形式式。这这时时提提升升电电动动机机在在加加速速阶阶段段必必须须产产生生很很大大的的拖拖动动力力，才才能能使使提提升升系系统统获获得得必必要要的的加加速速度度。为为此此，有有时时需需要要额额外外地地加加大大电电动动机机的的功功率率。到到了了减减速速阶阶段段，又又必必须须用用足足够够大大的的制制动动力力施施闸闸。不不仅仅用用闸闸吸吸收收系系统统的的动动能能以以达达到到减减速速的的目目的的，而而且且还还要要用用闸闸克克服服下下放放绳绳的的重重力力。这这样样才才能能保保证证一一定定的的

73、减减速速度度，按按时时停停车车，避避免免过过卷卷事事故故。所以，这样的提升设备运转既不安全又不经济。所以，这样的提升设备运转既不安全又不经济。要要想想摆摆脱脱这这种种局局面面，必必须须把把绳绳重重的的影影响响平平衡衡掉掉。这就提出了提升系统需要静力平衡措施的问题。这就提出了提升系统需要静力平衡措施的问题。挂挂尾尾绳绳是是一一种种平平衡衡方方法法，在在两两个个提提开开容容器器下下面面用用一一根根每每米米质质量量为为q，kg的的钢钢丝绳联起来，绳环直垂到井底。此绳称为尾绳。此时静阻力为丝绳联起来，绳环直垂到井底。此绳称为尾绳。此时静阻力为 (8-43)若若恰恰好好选选成成每每米米尾尾绳绳质质量量等

74、等于于每每米米主主绳绳质质量量，即即qp，则则静静阻阻力力为为常常数数FjkQg。此此时时静静阻阻力力不不再再因因容容器器的的位位置置而而变变化化。这这样样的的提提升升系系统统称称为为静静力力平平衡衡系统。这就解决了上述因为提升钢丝绳长度变化面形成静力不平衡的现象。系统。这就解决了上述因为提升钢丝绳长度变化面形成静力不平衡的现象。挂尾绳的影响：挂尾绳的影响：要挂尾绳就要增加费用，还要为尾绳环延深井筒。要挂尾绳就要增加费用，还要为尾绳环延深井筒。生产中维修工作量增加了，挂绳和换绳的工作量也增加了。生产中维修工作量增加了，挂绳和换绳的工作量也增加了。挂挂上上尾尾绳绳以以后后，双双容容器器提提升升设

75、设备备就就不不能能在在多多水水平平工工作作。并并且且，增增加加总总的的变变位质量，增加主绳的负荷。位质量，增加主绳的负荷。由于容器下面尾绳长度是变化的，主绳将承受一个波动较大的变动负荷由于容器下面尾绳长度是变化的，主绳将承受一个波动较大的变动负荷。是是否否采采用用挂挂尾尾绳绳进进行行平平衡衡，要要进进行行技技术术经经济济方方案案比比较较，才才能能最最后后确定。确定。有有人人曾曾建建议议当当不不挂挂尾尾绳绳比比挂挂尾尾绳绳的的电电动动机机功功率率增增加加1515以以上上、效效率降低率降低1010以上时应挂尾绳。以上时应挂尾绳。我我国国现现在在有有些些较较深深的的矿矿井井并并没没有有挂挂尾尾绳绳。

76、但但是是在在一一些些一一般般的的深深井井、延延深深井井和和扩扩建建井井，为为了了充充分分利利用用现现有有设设备备，或或一一时时调调配配不不到到较较大大的电动机，可以用挂尾绳的方法。的电动机，可以用挂尾绳的方法。一一些些老老矿矿曾曾采采用用圆圆锥锥形形卷卷筒筒或或双双圆圆柱柱圆圆锥锥形形卷卷筒筒提提升升机机，这这是是另另一一种种平平衡衡静静阻阻力力的的方方法法。提提升升开开始始时时，上上升升侧侧钢钢丝丝绳绳在在小小直直径径部部分分缠缠绕绕，下下放放侧侧钢钢丝丝绳绳由由大大直直径径部部分分放放出出来来。这这样样，由由于于缠缠绕绕半半径径不不同同，总总的的静静力力矩矩得得到到平平衡衡。因因为为这这种

77、种提提升升设设备备比比较较笨笨重重，投投资大，目前新井很少用。资大，目前新井很少用。第九节第九节 变位质量的计算变位质量的计算提升开始时，提升系统的各个运动部件都要加速。提升开始时，提升系统的各个运动部件都要加速。为了便于计算总的惯性力，把各部件的质量都变位到提升机卷筒为了便于计算总的惯性力，把各部件的质量都变位到提升机卷筒表面缠绳的圆周上。该处的线加速度即为提升容器的加速度表面缠绳的圆周上。该处的线加速度即为提升容器的加速度a1 1。系统变位质量的总和称为提升系统的系统变位质量的总和称为提升系统的总变位质量总变位质量。一个部件的质量变位原则是：一个部件的质量变位原则是： 必须保持该部件变位前

78、后的动能相等。必须保持该部件变位前后的动能相等。提提升升系系统统中中提提升升容容器器、提提升升钢钢丝丝绳绳和和有有益益载载荷荷，它它们们的的速速度度和和加加速速度度就就是是卷卷筒筒上上缠缠绳绳圆圆周周的的速速度度和和加加速速度度，所所以以不不用用变变位位。计计算算总变位质量时，直接把它们的质量值加起来就可以了。总变位质量时，直接把它们的质量值加起来就可以了。提提升升系系统统中中有有三三部部分分作作旋旋转转运运动动，即即提提升升机机的的旋旋转转部部件件、天天轮轮和和电动机的转子。电动机的转子。提升机和天轮的变位质量在它们的规格表中可以查出。提升机和天轮的变位质量在它们的规格表中可以查出。电动机转

79、子的变位质量需要计算。电动机转子的变位质量需要计算。设设电电动动机机转转子子的的转转动动惯惯量量为为Jd，变变位位到到提提升升机机轴轴上上后后转转数数已已经经改改变变，故故变变为为Jd1。设设电电动动机机的的角角速速度度为为，提提升升机机的的角角速速度度为为j。按按变变位位前前后后动动能相等的原则，可得能相等的原则，可得 (8-44)故电动机转子变位到提升机轴上后的转动惯量为故电动机转子变位到提升机轴上后的转动惯量为 (8-45)式中式中 i 减速器的传动比。减速器的传动比。电动机转子变位到卷筒缠绳圆周上的质量为电动机转子变位到卷筒缠绳圆周上的质量为 (8-46)为为了了计计算算md1，需需要

80、要知知道道电电动动机机转转子子的的转转动动惯惯量量Jd值值。但但是是电电动动机机的的规规格格表表中中查查不不到到Jd值值，却却能能查查到到转转子子飞飞轮轮力力矩矩(GD2) (Nm2)值值。它它是是工工程程上上常常用用的的表表示示物物体体旋旋转转运运动动时时惯惯性性的的数数值值。它它与与Jd的的换换算关系是算关系是(8-47) 所以所以(8-48) 计计算算变变位位质质量量时时要要注注意意有有两两个个容容器器。用用罐罐笼笼提提升升煤煤或或矸矸石石、下下放放料石等，还必须考虑矿车的质量。料石等，还必须考虑矿车的质量。每每根根钢钢丝丝绳绳的的质质量量是是全全绳绳长长Lp乘乘上上每每米米绳绳质质量量

81、p，所所以以两两根根钢钢丝丝绳绳总质量为总质量为 (8-49)式中式中 Hc 钢丝绳由天轮到井底装载位置的悬垂长度，钢丝绳由天轮到井底装载位置的悬垂长度，m； Lx 钢丝绳由天轮到提升机卷筒的弦长，钢丝绳由天轮到提升机卷筒的弦长，m； 3D 为为了了减减少少钢钢丝丝绳绳固固定定点点的的张张力力，在在卷卷筒筒上上缠缠三三圈圈摩摩擦擦圈圈绳绳长长，m； 30 试验用绳长度，试验用绳长度，m； nD 多层缠绕时为了在上、下层过渡处每季度错动四分之一圈所用绳长；多层缠绕时为了在上、下层过渡处每季度错动四分之一圈所用绳长；尾绳质量为尾绳质量为 (8-50)式中式中 Hh 尾绳环高度尾绳环高度(一般取一般

82、取15m)； Lq 尾绳长，尾绳长，m。提提升升机机转转动动部部分分的的变变位位质质量量包包括括卷卷筒筒、主主轴轴、联联轴轴器器和和减减速速器器等等，可可由由提提升升机机的的规规格格表表中中查查出出，以以mj表表示示。天天轮轮的的变变位位质质量量用用mt表表示，也可由天轮的规格表中查出。示，也可由天轮的规格表中查出。提升系统的总变位质量为提升系统的总变位质量为 (7-51)第十节第十节 速度图参数的确定速度图参数的确定在提升系统的动力方程式在提升系统的动力方程式(8-39)代入静阻力代入静阻力Fj的表示式的表示式(8-43)，则得提升系统动力方程式的常用形式为则得提升系统动力方程式的常用形式为

83、 (8-52)上式表示加速度上式表示加速度a与拖动力与拖动力F的关系。的关系。在已知加速度后代入上式可求得需要的拖动力；在已知加速度后代入上式可求得需要的拖动力；当给定拖动力时，就可以求得加速度。当给定拖动力时，就可以求得加速度。一、速度图参数的确定一、速度图参数的确定按按有有关关规规定定和和提提升升设设备备的的不不同同要要求求，合合理理地地确确定定提提升升速速度度图图各各参参数数是是提提升升设设备选型设计的重要环节。备选型设计的重要环节。确确定定加加（减减）速速度度时时，缠缠绕绕式式提提升升设设备备受受电电动动机机能能力力、减减速速器器能能力力控控制制方方式式与制动形式的限制。与制动形式的限

84、制。(一一) 提升加速度的确定提升加速度的确定1 1箕斗提升初加速度箕斗提升初加速度a a0 0的确定的确定为为了了保保证证提提升升开开始始时时空空箕箕斗斗对对卸卸载载曲曲轨轨及及井井架架的的冲冲击击不不致致过过大大，箕箕斗斗离离开开卸卸载载曲曲轨轨时时的的速速度度v0限限制制在在1.5m/s以以下下。现现在在大大量量通通用用的的卸卸载载曲曲轨轨行行程程h0为为2.13m，新标准系列箕斗卸载曲轨行程新标准系列箕斗卸载曲轨行程h0为为2.35m。箕斗提升初加速度箕斗提升初加速度a0可计算如下可计算如下(8-53) 或或故箕斗提升初始加速度故箕斗提升初始加速度a0一般采用一般采用0.5 m/s2。

85、 2 2主加速度主加速度a a1 1的确定的确定为了保障提升和下放人员的安全，为了保障提升和下放人员的安全，煤矿安全规程煤矿安全规程规定：规定：竖井升降人员时，竖井升降人员时，a10.75 m/s2；竖竖井井提提升升物物料料，煤煤矿矿安安全全规规程程没没有有限限制制（设设计计规规范范以以前前曾曾规规定定：箕箕斗提升加速度斗提升加速度a11.2 m/s2）。）。表表8-10减减速速器器型型式式与与技技术术性性能能中中给给出出最最大大输输出出力力矩矩Mmax，电电动动机机通过减速器作用到卷筒上的拖动力矩必须小于此值。即通过减速器作用到卷筒上的拖动力矩必须小于此值。即 (8-54)在起动时在起动时x

86、 = 0，故，故 加速度加速度a1必须必须 (8-55)这就是这就是减速器能力减速器能力对加速度的限制对加速度的限制。在加速过程中，由于电动机依次切除转子电阻，拖动力是起伏变在加速过程中，由于电动机依次切除转子电阻，拖动力是起伏变化的。在计算时可取平均值。一般情况下初步估算，可以认为电化的。在计算时可取平均值。一般情况下初步估算，可以认为电动机的平均出力不大于最大拖动力的动机的平均出力不大于最大拖动力的0.75倍。电动机作用到卷筒倍。电动机作用到卷筒上的额定拖动力上的额定拖动力Fe为为 (8-56)式中式中 Ne 电动机的额定功率，电动机的额定功率，kW。 电电动动机机作作用用在在卷卷筒筒上上

87、的的最最大大拖拖动动力力(对对应应于于电电动动机机的的颠颠覆覆力力矩矩的的)为为Fe，这这里里的的是是电电动动机机的的最最大大力力矩矩(即即颠颠覆覆力力矩矩)与与额额定定力力矩矩之之比比，可可在电动机的规格表中查出，故加速阶段提升机的拖动力为在电动机的规格表中查出，故加速阶段提升机的拖动力为 (8-57)按按电动机能力电动机能力产生的最大加速度为产生的最大加速度为 (8-58)加速度受上述三个条件的限制，所以只可取其中最小值。如果某加速度受上述三个条件的限制，所以只可取其中最小值。如果某矿采用的加速度比其中最小值还小得多，又没有什么其它原因，矿采用的加速度比其中最小值还小得多，又没有什么其它原

88、因，就应该设法提高。这可充分利用现有设备并节省电费。就应该设法提高。这可充分利用现有设备并节省电费。( (二二) ) 提升减速度的确定提升减速度的确定煤矿安全规程煤矿安全规程规定：规定：升降人员的减速度升降人员的减速度0.75 m/s2。减减速速度度的的数数值值与与减减速速方方式式有有关关。在在减减速速阶阶段段常常采采用用自自由由滑滑行行方方式式减减速速，这这样样既既达达到到了了减减速速的的目目的的，又又充充分分利利用用了了提提升升系系统统的的动动能能，节节约约电电耗耗。这时电动机的拖动力为零。即这时电动机的拖动力为零。即 (8-59)自由滑行减速度自由滑行减速度a3h为为 (8-60)式中式

89、中 h3 + h4 减速阶段及爬行阶段的行程，此时可暂取减速阶段及爬行阶段的行程，此时可暂取3040m。自由滑行减速方式虽有不少优点，但是有时却不得不用其它方式减速。自由滑行减速方式虽有不少优点，但是有时却不得不用其它方式减速。1) 当当矿矿井井很很深深时时，自自由由滑滑行行的的减减速速度度太太小小，减减速速阶阶段段拖拖延延时时间间太太长长，生生产率受到影响。这时就需要用产率受到影响。这时就需要用制动方式减速制动方式减速。 如用直流拖动时，此时可用发电制动；如用直流拖动时，此时可用发电制动； 如如用用交交流流拖拖动动时时，宜宜用用低低频频发发电电制制动动或或动动力力制制动动等等电电气气制制动动

90、方方式式，以以减减少少机机械械闸的磨损。闸的磨损。 若若没没有有电电气气制制动动装装置置，则则需需用用机机械械闸闸制制动动。此此时时为为了了减减少少闸闸瓦瓦磨磨损损，在在主主井井提提煤工作时，制动力应限制在煤工作时，制动力应限制在0.3Qg，N以下。即以下。即 (8-61)用上式可求得机械制动时的减速度用上式可求得机械制动时的减速度a3z (8-62)一般应取用小于此计算值的值。若需要用更大的减速度，则改用电气制动。一般应取用小于此计算值的值。若需要用更大的减速度，则改用电气制动。2) 若若提提升升容容器器挂挂有有尾尾绳绳，同同时时总总变变位位质质量量相相对对于于有有益益载载荷荷的的比比值值较

91、较小小，这这时时自自由由滑滑行行的的减减速速度度就就很很大大。有有时时大大到到不不符符合合要要求求。这这时时就要用就要用电动机减速方式电动机减速方式。在在实实际际操操作作中中，是是把把电电动动机机的的转转子子附附加加电电阻阻，再再逐逐级级地地接接入入转转子子回回路路。这这时时电电动动机机在在较较软软的的人人工工特特性性曲曲线线上上运运转转。为为了了能能较较好好地地控控制制电电动动机机，电动机出力不宜小于电动机出力不宜小于0.35Fe，N，即，即 (8-63)用上式可求得用电动机减速时的减速度为用上式可求得用电动机减速时的减速度为 (8-64)减减速速阶阶段段应应首首先先考考虑虑自自由由滑滑行行

92、方方式式运运转转，若若此此值值太太小小。可可选选较较大大的的减减速速度度。此此时时要要计计算算制制动动力力是是否否大大于于0.3Qg。若若制制动动力力大大于于0.3Qg，则则需需要要考考虑虑用用电电气气制制动动方方式式。副副井井罐罐笼笼有有下下放放人人员员、设设备备及及材材料料等等任任务务，为为了了安安全可靠都应该采用电气制动方式。全可靠都应该采用电气制动方式。多多绳绳摩摩擦擦提提升升设设备备、斜斜井井提提升升设设备备及及副副井井提提升升设设备备有有时时需需要要采采用用电电动动机机减速方式。减速方式。( (三三) ) 爬行距离和爬行速度的确定爬行距离和爬行速度的确定爬爬行行距距离离和和爬爬行行

93、速速度度的的大大小小，主主要要以以便便于于操操纵纵和和准准确确停停车车为为原原则则，其其数数值见表值见表8-118-11。( (四四) ) 抱闸停车阶段减速度的确定抱闸停车阶段减速度的确定一一般般采采用用1 1 m/sm/s2 2，这这阶阶段段时时间间t t5 5为为0.50.5s s，它它的的行行程程很很小小(0.125m)(0.125m)，一一般般可略去不计。可略去不计。二、速度图参数的计算二、速度图参数的计算速速度度图图是是验验算算设设备备提提升升能能力力、选选择择提提升升机机的的控控制制设设备备及及动动力力学学计计算的基础。算的基础。各类速度图参数的计算方法大致相同。各类速度图参数的计

94、算方法大致相同。计算中必须牢记：计算中必须牢记：速度曲线下面积等于提升高度。速度曲线下面积等于提升高度。在在计计算算速速度度图图参参数数之之前前，必必须须已已知知提提升升高高度度H、最最大大提提升升速速度度vm及速度图各主要参数及速度图各主要参数a0、a1、a3、v4、h4及及v0等。等。下面以箕斗提升六阶段速度图为例，列出速度图参数的计算方法。下面以箕斗提升六阶段速度图为例，列出速度图参数的计算方法。u在曲轨中加速时间在曲轨中加速时间t0为为 (8-65)箕斗的卸载距离箕斗的卸载距离h0为为 (8-66)(7-70)爬行时间爬行时间t4为为 (8-71)主加速时间主加速时间t1为为 (8-6

95、7)主加速阶段的行程主加速阶段的行程h1为为 (8-68)减速阶段时间减速阶段时间t3为为 (8-69)减速阶段的行程减速阶段的行程h3为为(8-75)一次提升循环时间一次提升循环时间T为为 (8-76)抱闸停车阶段时间抱闸停车阶段时间t5为为 (8-72)抱闸停车阶段的行程抱闸停车阶段的行程h5为为 (8-73)等速阶段的行程等速阶段的行程h2为为 (8-74)等速阶段的时间等速阶段的时间t2为为一次循环总时间一次循环总时间Tx为为 (8-77)(8-77)式计算出来的提升时间是提升机实际的提升时间，为了满足式计算出来的提升时间是提升机实际的提升时间，为了满足提升任务的需要，它应不大于提升任

96、务的需要，它应不大于(8-6)式算得的提升时间式算得的提升时间T1，即，即(8-78) 最后按一定比例绘制速度图。最后按一定比例绘制速度图。罐笼提升速度图参数的计算方法与箕斗的相似，仅因没有卸载曲轨，罐笼提升速度图参数的计算方法与箕斗的相似，仅因没有卸载曲轨，所以不需要初加速阶段。为了准确停车，仍需要有爬行阶段。所以不需要初加速阶段。为了准确停车，仍需要有爬行阶段。副井提升速度图要考虑人员升降时副井提升速度图要考虑人员升降时煤矿安全规程煤矿安全规程中对加、减速中对加、减速度的限制。度的限制。运送炸药要受运送炸药要受煤矿安全规程煤矿安全规程27l27l条限制。条限制。罐笼的休止时间罐笼的休止时间

97、，因工作性质不同和进出车条件不同而异。设计，因工作性质不同和进出车条件不同而异。设计规范中对升降人员，升降各种材料及设备的休止时间做了规定。规范中对升降人员，升降各种材料及设备的休止时间做了规定。第十一节第十一节 提升动力学计算提升动力学计算提升动力学计算的主要依据是提升动力方程式。动力学计算是为提升动力学计算的主要依据是提升动力方程式。动力学计算是为验算电动机功率及选择控制设备打基础的。验算电动机功率及选择控制设备打基础的。各各类类速速度度图图所所对对应应的的动动力力学学计计算算方方法法大大致致相相同同。现现以以箕箕斗斗提提升升为为例，介绍动力学计算的基本方法。例，介绍动力学计算的基本方法。

98、对于单绳缠绕式无尾绳提升设备，动力方程式为对于单绳缠绕式无尾绳提升设备，动力方程式为根根据据上上节节计计算算的的每每阶阶段段行行程程，将将选选定定的的加加、减减速速度度代代入入上上式式，就就可以计算出提升过程中各阶段的拖动力。可以计算出提升过程中各阶段的拖动力。一、初加速阶段一、初加速阶段初加速开始，初加速开始，x0，故拖动力，故拖动力F0为为 (8-79)初加速终了，初加速终了，xh0，故拖动力，故拖动力F0为为 (8-80)二、主加速阶段二、主加速阶段主加速开始，主加速开始，xh0，故拖动力，故拖动力F1为为 (8-81)主加速终了，主加速终了，xh0 + h1，aa1，拖动力，拖动力F1

99、为为 (8-82)三、等速阶段三、等速阶段等速开始，等速开始，xh0 + h1，a0，故拖动力，故拖动力F2为为 (8-83)等速终了，等速终了，xh0 + h1 + h2，a0，故拖动力，故拖动力F2为为 (8-84)四、减速阶段四、减速阶段减速开始，减速开始，xh0+ h1+ h2，a-a3，故拖动力，故拖动力F3为为 (8-85)减速终了，减速终了，xh0 + h1 + h2 + h3，a-a3，故拖动力，故拖动力F3为为 (8-86)五、爬行阶段五、爬行阶段爬行开始，爬行开始，xh0 + h1 + h2 + h3，a0，故拖动力，故拖动力F4为为 (8-87)爬行终了，爬行终了，xh0

100、 + h1 + h2 + h3+ h4，a0，故拖动力，故拖动力F4为为 (8-88)六、抱闸停车阶段六、抱闸停车阶段抱闸停车开始，抱闸停车开始，xH h5，a- a5，故拖动力，故拖动力F5为为 (8-89)抱闸停车终了，抱闸停车终了，xH，a- a5，故拖动力，故拖动力F5为为 (8-90)根据本节计算结果，画根据本节计算结果，画成图成图7-107-10所示的速度图所示的速度图和力图，将数值标入图和力图，将数值标入图中。其中抱闸停车阶段，中。其中抱闸停车阶段，由于时间短，力可略去由于时间短，力可略去不计。不计。第十二节第十二节 电动机功率的验算电动机功率的验算前面预选的电动机是否能满足提升

101、系统各种状态的要求，要通过验算之后前面预选的电动机是否能满足提升系统各种状态的要求，要通过验算之后才能确定。才能确定。验算内容按验算内容按温升条件、过负荷条件及特殊力条件温升条件、过负荷条件及特殊力条件分别进行。分别进行。一、按电动机温升条件验算一、按电动机温升条件验算已知在一次提升循环中，提升机卷筒上的圆周力和圆周速度是变化的。已知在一次提升循环中，提升机卷筒上的圆周力和圆周速度是变化的。电电动动机机的的额额定定功功率率，是是指指电电动动机机在在额额定定负负载载下下以以额额定定速速度度连连续续运运转转，其其绕绕组的温不否超过允许值时的功率。组的温不否超过允许值时的功率。无无法法直直接接按按某

102、某一一时时间间的的负负载载和和转转速速计计算算电电动动机机功功率率。但但是是电电动动机机在在长长期期运运转过积中是否过负荷的标志是它的转过积中是否过负荷的标志是它的温升温升。如如果果电电动动机机在在变变化化负负荷荷下下运运转转时时的的温温升升与与其其在在某某一一固固定定负负载载下下运运转转时时的的温温升升相相等等，就就可可以以用用这这个个固固定定力力作作为为验验算算电电动动机机功功率率的的依依据据。这这个个力力称称为为等等效力效力F Fd d。影影响响温温升升的的条条件件除除了了其其产产生生的的热热量量以以外外，还还有有散散热热条条件件，而而散散热热条条件件又又与与电电动动机机运运转转速速度度

103、等等因因素素有有关关。高高速速运运转转时时，有有如如风风扇扇吹吹风风散散热热。低低速速运运转转时散热能力就较差。这样在相同的运行时间内散热量就不同。时散热能力就较差。这样在相同的运行时间内散热量就不同。考考虑虑到到散散热热的的因因素素后后，计计算算电电动动机机功功率率时时并并不不按按真真实实时时间间而而是是按按等等效效时时间间Td计算。计算。 等效力等效力Fd可计算如下：可计算如下： (8-91)式式中中 为为一一次次提提升升循循环环中中变变力力F F的的平平方方对对时时间间的的积积分分，它它间间接接地地反反映映出出电电动动机机的的温温升升与与拖拖动动力力的的平平方方和和时时间间的的乘乘积积成

104、成正正比比。以以底底卸卸式式箕箕斗斗的的力图为例讨论此积分的计算方法。力图为例讨论此积分的计算方法。 中包括力图中一个循环的各个阶段。中包括力图中一个循环的各个阶段。严严格格地地说说，只只有有等等速速阶阶段段的的力力随随时时间间是是按按直直线线规规律律变变化化的的，其其余余各各阶阶段段均均为为曲曲率率不不大大的的曲曲线线，但但因因这这些些阶阶段段运运转转时时间间甚甚短短，可可近近似似地地按按直直线线计计算。通过对其中一个阶段作典型分析，就可将计算式推广到其它阶段。算。通过对其中一个阶段作典型分析，就可将计算式推广到其它阶段。现现以以等等速速阶阶段段为为例例，如如图图8-12所所示示，设设在在该

105、该阶阶段段运运转转时时任任意意点点的的力力为为F，则则F与与t的关系式为的关系式为 (8-92)等等速速阶阶段段因因为为运运转转行行程程较较长长，钢钢丝丝绳绳自自重重影影响响较较大大，圆圆周周力力F2与与F2相相差差较较多多，因因而而保留式保留式(8-92)约形式。约形式。对于其它各阶段，可近似地简化为对于其它各阶段，可近似地简化为 的形式，因此得的形式，因此得 (8-93)式式(8-91)中之等效时间中之等效时间Td可计算如下可计算如下 (8-94)式中式中 考虑低速运转时电机散热不良系数，一般取考虑低速运转时电机散热不良系数，一般取1/2； 考虑停车间歇时间电机散热不良系数，一般取考虑停车

106、间歇时间电机散热不良系数，一般取1/3； 休止时间，休止时间，s。电动机的等效功率电动机的等效功率Nd等于等效力乘最大提升速度，因而等于等效力乘最大提升速度，因而 (8-95)式中式中 vm 提升容器的最大速度，提升容器的最大速度，m/s； 提升机减速器的效率，当一级传动时提升机减速器的效率，当一级传动时0.92；二级传动时；二级传动时0.85。在在按按式式（8-93）计计算算 时时，t3阶阶段段电电机机发发热热量量是是否否计计入入与与减减速速阶段控制方式有关。阶段控制方式有关。若为自由滑行或机械制动减速时，电动机已由电网断开，故不应计入。若为自由滑行或机械制动减速时，电动机已由电网断开，故不

107、应计入。若为电动机方式减速，则应计入。若为电动机方式减速，则应计入。若若采采用用动动力力制制动动时时，应应将将F F3 3与与F F3 3的的数数值值分分别别乘乘以以1.41.4与与1.61.6的的系系数数，平平方方后后再再计计入入。这这是是因因为为动动力力制制动动时时，电电动动机机定定子子停停送送交交流流电电，而而对对其两相送入直流电。这时力与电流的比值与电动机方式运转不同。其两相送入直流电。这时力与电流的比值与电动机方式运转不同。抱闸停车阶段通常为断电施闸，故不予计算。抱闸停车阶段通常为断电施闸，故不予计算。至至于于爬爬行行阶阶段段也也与与控控制制方方式式有有关关，如如果果采采用用微微机机

108、拖拖动动，因因为为主主电电机机已已由电网断开，也不应计算。由电网断开，也不应计算。电动机的温升条件是电动机的温升条件是 (8-96)式中式中 Ne 预选电功机的额定功率，预选电功机的额定功率，kW。二、按过负荷条件验算二、按过负荷条件验算提提升升电电动动机机是是在在重重载载下下频频繁繁起起动动，所所以以其其过过负负荷荷能能力力越越高高越越好好。为了保证提升电动机的正常稳定的起动，其过负荷条件为为了保证提升电动机的正常稳定的起动，其过负荷条件为 (8-97)式中式中 Fmax 力图中最大拖动力，一般是主加速阶段开始的力；力图中最大拖动力，一般是主加速阶段开始的力； 预选电动机的过负荷系数，可由电

109、机规格表中查得；预选电动机的过负荷系数，可由电机规格表中查得； 0.75 考虑电网电压降及起动过程中电动机运行不稳定等因素的系数；考虑电网电压降及起动过程中电动机运行不稳定等因素的系数； Fe 预选电动机作用于卷筒上的额定力，预选电动机作用于卷筒上的额定力， (8-98)三、按特殊力验算三、按特殊力验算 式中式中 Ft 作用在卷筒圆周上的特殊力，在下列情况下产生作用在卷筒圆周上的特殊力，在下列情况下产生1) 采采用用罐罐座座的的罐罐笼笼提提升升设设备备，当当空空罐罐位位于于井井底底罐罐座座上上，而而把把重重罐罐从从井井口稍稍提起时口稍稍提起时 (8-99)2) 在更换水平或调节绳长打开离合器作

110、单钩提升时在更换水平或调节绳长打开离合器作单钩提升时 (8-100)式中式中 考虑到动力的系数，其值等于考虑到动力的系数，其值等于1.051.1。这三个验算若有一个不能满足，应重选合适的电动机，查出其转子这三个验算若有一个不能满足，应重选合适的电动机，查出其转子飞轮力矩，算出变位质量后，再重新进行运动学及动力学计算，而飞轮力矩，算出变位质量后，再重新进行运动学及动力学计算，而后再进行电动机功率的验算。后再进行电动机功率的验算。如果仅仅是条件三之第如果仅仅是条件三之第1)1)项不满足时，可考虑改用摇台代替罐座。项不满足时，可考虑改用摇台代替罐座。第十三节第十三节 交流拖动提升设备电耗和效率的计算

111、交流拖动提升设备电耗和效率的计算电耗和效率电耗和效率是提升设备的主要经济指标。是提升设备的主要经济指标。计算交流提升电动机的电耗时，应首先注意其特点：计算交流提升电动机的电耗时，应首先注意其特点：电电动动机机功功率率等等于于力力乘乘以以速速度度。而而力力和和速速度度在在提提升升过过程程中中都都是是变变化化的的。对于交流提升电动机来说，这时应该用对于交流提升电动机来说，这时应该用最大速度最大速度。这这是是因因为为绕绕线线型型感感应应电电动动机机在在加加速速或或减减速速阶阶段段，转转子子内内串串有有电电阻阻来来调调速速。电电动动机机旋旋转转速速度度较较低低表表现现出出的的有有用用功功较较小小。但但

112、是是定定子子的的旋旋转转磁磁场场却却仍仍以以同同步步转转数数旋旋转转着着，所所消消耗耗的的电电磁磁功功率率并并不不减减少少。不不同同的的是以转子电阻发热的形式出现，即所谓无用功。是以转子电阻发热的形式出现，即所谓无用功。这就是即使在加、减速阶段也要乘以最大速度的原因。这就是即使在加、减速阶段也要乘以最大速度的原因。因为电耗等于功率乘时间，所以提升电耗可计算如下。因为电耗等于功率乘时间，所以提升电耗可计算如下。一次提升电耗一次提升电耗W为为 (8-101)式式中中 1.02 考考虑虑附附属属设设备备(如如润润滑滑油油泵泵、制制动动油油泵泵、磁磁力力站站及及动动力力制制动动电电源源装装置等置等)的

113、耗电量的附加系数；的耗电量的附加系数； 减速器的传动效率；减速器的传动效率； d 提提升升电电动动机机的的效效率率(即即电电机机的的铜铜损损、铁铁损损及及机机械械损损失失)，由由所所选选的的电电动动机机规格表中查出；规格表中查出； 提提升升循循环环中中变变化化力力对对提提升升时时间间的的积积分分，即即提提升升循循环环中中力力图图下下包包围围的的面面积，此积分可计算如下积，此积分可计算如下 (8-102) 式中减速阶段式中减速阶段若采用自由滑行减速方式时，力值不计入。若采用自由滑行减速方式时，力值不计入。若采用机械制动减速方式时，力值也不计入。若采用机械制动减速方式时，力值也不计入。若采用电动机

114、减速方式或电气制动方式时，均应计算。若采用电动机减速方式或电气制动方式时，均应计算。至于爬行阶段，至于爬行阶段，只有采用脉动爬行，电动机转子带有大量电阻时，才用只有采用脉动爬行，电动机转子带有大量电阻时，才用(7-102)式形式计式形式计算。算。如用低频或微拖爬行时，均采用另外一套拖动装置，故计算爬行阶段电如用低频或微拖爬行时，均采用另外一套拖动装置，故计算爬行阶段电耗时，应将耗时，应将(7-102)式中的式中的 换为换为 。0.8是考虑微拖装置是考虑微拖装置或低频机组的效率。或低频机组的效率。 是因为此时提升机运行在微拖电机或低频机组的是因为此时提升机运行在微拖电机或低频机组的自然特性上。自然特性上。v4为爬行速度。为爬行速度。 提升设备的吨煤电耗提升设备的吨煤电耗Wt为为 (8-103)式中式中 Q 一次提升量，一次提升量，t。对于副井提升设备，电耗应根据不同作业不同力图分别计算。对于副井提升设备，电耗应根据不同作业不同力图分别计算。提升设备的效率，为一次提升的有益电耗与一次提升电耗的比值提升设备的效率，为一次提升的有益电耗与一次提升电耗的比值 (8-104)式中式中 Wy 一次提升的有益电耗。一次提升的有益电耗。 (8-105)式中式中 H 提升高度，提升高度，m； T 一次提升时间，一次提升时间，s； g 重力加速度，重力加速度，m/s2。