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第六章矿井提升设备,61概述,一、矿井提升设备的任务提升煤炭和矸石，下放材料，升降人员、设备。二、矿井提升设备的分类1、按用途分可分为主井提升设备和副井提升设备。主井提升设备主要用于提升有益矿物（如提升煤炭或矿物）；副井提升设备用于辅助提升（如提升矸石，升降人员、设备，下放材料等。）。2、按提升容器分可分为箕斗提升设备和罐笼提升设备。3、按提升机类型分可分为缠绕式提升设备和摩擦式提升设备。4、按井筒倾角分可分为立井提升设备和斜井提升设备。,三、矿井提升设备的组成图6-1塔式多绳摩擦提升机罐笼提升系统和图6-2单绳缠绕式提升机箕斗提升系统。主要由提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮、井架、装卸载设备及电气设备等组成。,62提升容器,一、提升容器的种类按用途和结构可分为箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。箕斗分为立井箕斗和斜井箕斗，专用于主提；罐笼既可用于主提，也可用于副提；矿车斜井提升；吊桶立井井筒开凿时的提升。,二、箕斗1、立井箕斗型号意义（1）立井单绳箕斗（如JL3）,（2）立井多绳箕斗,JDS12/1104、JDSY12/1104、JDG12/1104,2、立井箕斗结构原理（1）结构立井提煤多采用底卸式，底卸式箕斗分为平板闸门箕斗和扇形闸门箕斗。以单绳立井平板闸门箕斗为例其结构如图63所示，主要由斗箱、框架、连接装置及闸门等组成。,（2）卸载原理当箕斗提升至地面煤仓时，卸载滚轮进入安装在井架上的卸载曲轨内，随着箕斗提升，固定在箕斗框架上的小曲轨同时向上运动，则滚轮在卸载曲轨作用下，沿着箕斗框架上的小曲轨向下运动，并转动连杆，使其通过连杆锁角为零的位置后，闸门就借助煤的压力打开，开始卸载。在箕斗下放时，以相反的顺序关闭闸门。平板闸门底卸式箕斗较扇形闸门卸载时井架受力小，卸载曲轨短，装载时撒煤少，且动作可靠。,三、罐笼罐笼按其构造不同可分为普通罐笼和翻转罐笼，后者应用较少。普通罐笼有单层、多层和单车、双车以及单绳、多绳之分。标准普通罐笼按固定车厢式矿车名义装载质量确定为1t、1.5t、3t三种形式。1、立井普通罐笼型号意义,（1）单绳罐笼如GLS11/1、GLGY12/2,（2）多绳罐笼,其它符号意义同上。,2、罐笼的主要结构图64单绳1t单层普通罐笼。提升钢丝绳绕过双面夹紧楔形绳环与罐笼的主拉杆连接。罐笼是由横梁、垂直立柱通过铆接和焊接结合成的金属框架结构，周围用不同厚度的钢板包围，罐笼四角为切角型式，这样既有利于井筒布置又制作方便。罐笼顶部有半圆弧形淋水棚和可以打开的罐盖，以供运送长材料用，罐两端设有帘式罐门，为了将矿车推进罐笼，罐笼底部敷设轨道，为了防止提升过程中发生跑车事故装有阻车器。在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上保证罐笼平稳的沿着罐道运行。罐道可分为刚性及柔性两种，刚性罐道有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种；柔性罐道即钢丝绳罐道。罐笼上部还设有防坠器（又称为断绳保险器）。,防坠器的作用是当提升钢丝绳万一发生断裂后，可使罐笼牢固地支撑在井筒的罐道上，防止罐笼坠落井底造成严重事故。防坠器的型式与罐道类型有关。目前我国广泛采用的是制动绳防坠器。其工作原理如下（以FLS型制动绳防坠器为例）,（1）布置系统图65（2）抓捕机构极其传动装置图66（3）缓冲器图67（4）制动绳的拉紧装置图68,63提升钢丝绳,作用一、钢丝绳的结构组成钢丝→股绳芯（纤维绳芯（常用）、金属绳芯）。材质1、钢丝为优质炭素结构钢，一般直径为0.4～4㎜。矿井提升抗拉强度一般采用1700Mpa以下的。2、钢丝绳表面光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。钢丝的表面状态标记代号为光面钢丝，NAT；A级镀锌钢丝，ZAA；AB级镀锌钢丝，ZAB；B级镀锌钢丝，ZBB。,3、绳芯分金属芯纤维芯。纤维绳芯作用（1）减少股间钢丝的接触应力；（2）缓和弯曲应力；（3）储存润滑油，防止绳内钢丝锈蚀。金属绳芯的特点与相同断面的纤维绳芯相比，金属断面大，抗破断能力大，具有耐横向压力大，不易变形等优点。但其柔软性差，不耐腐蚀。绳芯的标记代号纤维芯（天然或合成的），FC；天然纤维芯，NF；合成纤维芯，SF；金属丝绳芯，IWR；金属丝股芯，IWS。,二、钢丝绳的分类、特点及应用（一）分类及特点1、按钢丝绳的捻法分可分为右交互捻（ZS）、左交互捻（SZ）、右同向捻（ZZ）、左同向捻（SS）四种。标记代号中，第一个字母表示钢丝绳的捻向；第二个字母表示股的捻向；“Z”表示右捻向，“S”表示左捻向。左捻按左螺旋方向将股捻成绳。右捻按右螺旋方向将股捻成绳。交互捻绳中的股的捻向与股中丝的捻向相反。同向捻绳中的股的捻向与股中丝的捻向相同。特点同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，应力小，使用寿命长，绳有断丝时，断丝头部会翘起便于发现，所以矿井提升多用同向捻钢丝绳。但同向捻钢丝绳有较大的恢复力，稳定性较差，易打结。交互捻钢丝绳的结构稳定,2、按钢丝在股中互相接触情况分（1）点接触钢丝绳股中各层钢丝捻距不等，钢丝间呈点接触状态。这种钢丝绳造价较低，但钢丝间接触应力大，特别是钢丝绳在绕过滚筒和天轮时，钢丝有应力集中和二次弯曲现象，所以寿命较短。（2）线接触钢丝绳股中各层钢丝以等捻距捻制，钢丝间呈线接触状态。这种钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，无二次弯曲现象，寿命较长。（3）面接触钢丝绳它是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形而呈棉接触状态，然后再捻制成绳的。面接触钢丝绳具有结构紧密，表面光滑，不易变形，钢丝间接触面积大，刚性强和耐磨损等优点。,,3、按绳股断面形状分（1）圆形股绳绳股断面为圆形。这种绳易于制造，价格低，是矿井提升应用最多的一种钢丝绳。（2）异形股绳绳股断面形状有三角形和椭圆形两种。三角股钢丝绳强度比同直径圆形股绳要高，承压面积大，外层钢丝磨损小；外层钢丝粗，排列方式好，抗挤压性能好，尤其是在多层缠绕时，过渡比较稳定；寿命比圆形股长。椭圆股钢丝绳支撑面积大、抗磨损性能好，但绳的稳定性差，不适于承受较大的挤压力。这种绳股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝绳。,（二）钢丝绳结构选择1、对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为点或线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。2、在磨损严重的条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳；斜井串车提升时，宜采用交互捻钢丝绳。3、对于多绳摩擦提升，一般应选用镀锌、同向捻左右捻各半的钢丝绳，断面形状最好是三角股。4、罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳，表面光滑，比较耐磨。,三、提升钢丝绳的选择计算钢丝绳在工作过程中，产生许多复杂的应力，如静应力、动应力、弯曲应力，扭转应力、挤压应力及接触应力等，这些应力的反复作用，必将引起钢丝的疲劳、损坏；另外还受到磨损及腐蚀这也导致钢丝绳的损坏。如此复杂的各种影响因素，计算时不能一一考虑。因此，煤矿安全规程规定，计算钢丝绳时按最大静载荷计算并考虑一定的安全系数。且规定单绳缠绕式提升装置的安全系数为专为升降人员的不得小于9；升降人员和物料用的升降人员时不得小于9，提升物料时不得小于7.5；专为升降物料用的不得小于6.5。,1、立井单绳提升钢丝绳的选择计算如图，A点承受静载荷最大，其最大静载荷Qmax为QmaxQQ2pH0QmaxmgmzgmpgH0式中Qmg一次提升货载的重量，N；m货载质量，kg；Qzmzg容器的自身重量，N；mz容器质量，kg；pmpg钢丝绳每米重量，N/m；,mp钢丝绳质量，kg/m；H0HjHsHz，mH0钢丝绳最大悬垂长度，m；Hj井架高度，m；此值在计算钢丝绳时尚不能精确确定，可采用下列数值罐笼提升Hj15～25m；箕斗提升Hj30～35m；Hs矿井深度，m；Hz由井底车场水平到容器装载的距离（m），罐笼提升Hz0；箕斗提升Hz18～25m。,以σB为所要选择的钢丝绳公称抗拉强度（N/㎡），S为所有钢丝断面积之和（㎡），如果钢丝绳不被拉断，就必须满足,设ma为煤矿安全规程规定钢丝绳的安全系数，则,为解上式，找出mp与S的关系，设钢丝绳的平均密度为9400kg/m3，断面积和为S（㎡），长度为1m的质量mp为mp9400Skg/m,上式中的S可写成,将上式代入,设g10m/s2，则可得,根据计算出的值，在规格表中选取与计算相近的标准钢丝绳直径，再按选出的资料，验算其安全系数是否符合要求即,式中Qp所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和，N；QQ2pH0货载、容器、钢丝绳重量总和。若验算结果不满足要求，即不满足煤矿安全规程要求，应重新选钢丝绳，并重新验算，直到满足要求为止。,2、斜井钢丝绳的选择计算斜井钢丝绳的选择计算与立井相同，其不同之处，只是因斜井井筒倾角小于90，在钢丝绳A点的作用力，只是串车、货载、钢丝绳重力的一个分量，及串车、钢丝绳在轨道和地滚上运动的摩擦阻力。作用于A点沿井筒方向的分力有串车及货载的重力分力为n（m1m21）gsinα串车及货载的摩擦力为f1n（m1m21）gcosα钢丝绳的重力分力为mpgL0sinα钢丝绳的摩擦力为f2gL0cosα与立井的钢丝绳计算相似，为保证钢丝绳不被拉断，并有一定安全系数，可写出下式,,,每米钢丝绳质量为,式中L0钢丝绳由A点至串车车尾车在井下停车点之间的斜长，m；f1矿车运行摩擦阻力系数；矿车为滚动轴承取f10.015；矿车为滑动轴承f10.02；f2运行的钢丝绳摩擦系数，此数值与矿车中托辊支承情况有关。钢丝绳全部支承在托辊上取f20.15～0.20；局部支承在托辊上取f20.25～0.4；全部在底版或枕木上拖动时取f20.4～0.6；,ma安全系数，与立井要求相同；m1每一个矿车货载质量，kg；m21每一个矿车自身质量，kg；n矿车数量；α井筒平均倾角。根据上式计算的数值，从钢丝绳规格表中选择标准钢丝绳mp，并按下式验算安全系数,式中Qp钢丝破断拉力总和，N。,钢丝绳公称抗拉强度，N/㎡；,64矿井提升机,矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。我国目前广泛使用的提升机可分为两大类单绳缠绕式提升机（分为小绞车（滚筒直径2m以下）和提升机）和多绳摩擦式提升机。,一、单绳缠绕式提升机单绳缠绕式提升机的工作原理把钢丝绳的一端固定到提升机的滚筒上，另一端饶过井架上的天轮悬挂提升容器。这样，利用滚筒转动方向不同，将钢丝绳缠上或松放，以完成提升或下放容器的工作。按滚筒数目不同，单绳缠绕式提升机有单滚筒和双滚筒提升机两种。双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，其中一个与主轴用键固定连接，称为固定滚筒或死滚筒；另一个滚筒滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴连接，称为游动滚筒或活滚筒。将两个滚筒做成这种结构的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个滚筒可以有相对运动。单滚筒提升机只有一个滚筒，一般用于单钩提升。,型号意义□JK□/□滚筒名义直径，m；矿用；卷扬机（即提升机）；滚筒数目（2表示双滚筒；1表示单滚筒，一般省略）1、主轴装置（1）作用1）缠绕提升钢丝绳；2）承受各种正常载荷，并将载荷经轴承传给基础；3）承受在各种紧急事故下所造成的非常载荷；（一般要求在非常载荷作用下，主轴装置的各部分不应有残余变形。）4）当更换提升水平时，调节钢丝绳的长度（仅限双滚筒提升机）。,（2）结构主轴装置包括滚筒、主轴、主轴承及调绳离合器（双滚筒特有）等。滚筒的筒壳通过轮辐、轮毂用键和轴固定（固定滚筒），筒壳外边一般均设有木衬，木衬上车有螺旋导槽，以便使钢丝绳在滚筒上作规则排列，并减少钢丝绳的磨损。2m单滚筒只有一个制动盘，而单滚筒2.5m则有两个制动盘。当单滚筒作双钩提升，左侧钢丝绳为下边出绳，右侧钢丝绳为上边出绳。单钩提升时为上边出绳，单滚筒由于调绳不方便，为此做成双滚筒。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。,（3）调绳离合器1）作用使活滚筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换提升水平时，使活滚筒与死滚筒有相对运动。2）种类调绳离合器可分三种即齿轮离合器、摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器。JK型提升机采用齿轮离合器。3）齿轮离合器a、结构（图611）,b、控制系统图612离合器打开压力油→K管→n→m→s→r（压力油将活塞销顶起，活塞销下端离开轮毂凹槽，解除闭锁，同时使r的空间与j孔相通）→j→i→h→g→f→e→离合油缸左腔；离合油缸右腔→d→c→b→a→L管→油池。缸体带动外齿轮向左移动，直到与内齿圈脱开。离合器合上压力油→L管→a→b→c→d→离合油缸右腔；离合油缸左腔→e→f→g→h→i→j→p→q→s→m→n→K管→油池。缸体带动外齿轮向右移动，直到与内齿圈啮合。注意连锁阀的阀体固定在外齿轮的侧面，阀中的活塞销靠弹簧的作用插在轮毂的凹槽中，可以防止提升机在运转中离合器齿轮因震动等原因自动脱开。,顶开钢球,（二）深度指示器深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装置。它的作用是1、指示提升容器在井筒的位置；2、容器接近井口停车位置发出减速信号；3、过卷保护；4、减速阶段通过限速装置进行限速保护等。目前我国提升机应用较多的是圆盘式深度指示器和牌坊式深度指示器。,1、圆盘式深度指示器圆盘式深度指示器由发送部分和接收部分组成，其原理是传动轴经齿轮传动，将提升机旋转运动传给发送自整角机，该自整角机再将信号传给圆盘式深度指示器上的接收自整角机，二者组成电轴，实现同步联系，从而达到指示器位置的目的。深度指示盘装于司机台上，有粗针和精针两个指针，精针只在容器接近井口时才转动，以便指示精确的停车位置。深度指示器上还配有连击铃，当提升机减速开始时，此铃发出声响，提醒司机作减速操纵。特点圆盘式深度指示器结构简单，使用可靠，精度高，易实现自动化，但直观性差。,2、牌坊式深度指示器牌坊式深度指示器主要由传动轴、直齿轮、锥齿轮、直立的丝杠、梯形螺母、支柱、标尺等组成。在提升机工作时，其主轴带动深度指示器上的传动轴，直齿轮，锥齿轮带动两个直立的丝杠以相反方向旋转，利用支柱分别限制装在丝杠上的梯形螺母旋转，因两个丝杠都是右螺纹，故迫使两个螺母，只能沿支柱作上、下相反方向的移动，从而指示出井筒中两容器一个向上，另一个向下的位置。在两支柱上固定着的标尺上，用缩小的比例根据矿井的具体情况，刻着与井筒深度或坑道长度相适应的刻度，当装有指针的梯形螺母移动时，则指明了提升容器在井筒的位置。特点优点是指示清楚、直观、工作可靠；缺点是不够精确。,（三）制动系统作用1、正常停车2、工作制动3、安全制动4、双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或更换钢丝绳时，能闸住游动滚筒。制动系统由制动器和传动机构组成。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，分为盘式和块式；传动机构是控制及调节制动力矩的部分，分为油压、压气、弹簧式。JK型提升机采用的是液压站与盘式制动器配合构成的盘式制动系统。,1、盘式制动器（1）结构（2）工作原理1）松闸2）抱闸2、液压站（1）作用1）在工作制动时，产生不同的工作油压，以控制盘式制动器获得不同的制动力矩；2）在安全制动时，实现二级安全制动；3）控制调绳装置,（2）工作原理图6141）工作制动2）安全制动3）调绳,二、多绳摩擦式提升机（一）概述1、组成及工作原理2、种类可分为井塔式和落地式两种。3、特点（二）JKM型多绳摩擦式提升机1、主轴装置2、车槽装置3、减速器4、深度指示器5、钢丝绳张力平衡装置,四、提升机滚筒尺寸的确定1、提升机滚筒直径DD是计算选择提升机的主要技术数据。以钢丝绳缠绕时不产生过大的弯曲应力为选择的原则。钢丝绳的弯曲试验表明当D/d80时（D滚筒直径，d钢丝绳直径），弯曲应力σw较小，D/d再增大，σw并无显著下降；D/d继续减小，σw将会引起急剧增加，因此规程规定井上提升机的滚筒和围抱角大于90的天轮,,式中δ钢丝绳中最粗钢丝的直径，mm。,围抱角小于90的天轮,根据计算，选择标准滚筒直径。,围抱角小于90的天轮,井下提升机和凿井提升机的滚筒和围抱角大于90的天轮,2、提升机滚筒宽度B提升机滚筒宽度B的尺寸，以能容纳应缠绕的钢丝绳为原则，应包括相当于提升高度H米；还包括规定钢丝绳每半年剁绳头一次作试验（一次5米），如果绳的寿命三年考虑，则缠绕滚筒上作试验用的钢丝绳长为30米；另外滚筒表面应保留三圈摩擦圈，以便减轻绳与滚筒固定处的拉力。作单层缠绕滚筒的计算宽度B为,式中d钢丝绳直径，mm；ε钢丝绳绳圈之间的间距，一般取2～3mm。若钢丝绳在滚筒上作双层缠绕时，为了避免上下层钢丝绳总是在一个地方过渡而损坏，要求每季度错动1/4圈，根据钢丝绳设计寿命，计算多层缠绕滚筒宽度时应加此错动绳2～4圈。单滚筒双钩提升计算滚筒宽度时，试验绳长应是两倍，摩擦圈也是两倍，还应再加上2圈为缠绕与下放两绳之间的间隔绳圈。,根据计算所得的滚筒直径与宽度，选择稍大且接近计算尺寸的标准提升机的直径和宽度，若无接近的，则可另选较大的，或者在规程允许的情况下作多层缠绕。为了保证提升机有足够的强度，还必须验算所选提升机最大静张力Fjmax（它关系到滚筒与主轴的强度）及最大静张力差Fc（它关系到主轴的强度）应满足下式,式中Fjmax及Fc由提升机产品规格中查得，如果验算不符合规定，需要重选较大的。,五、提升机与井筒的相对位置提升机对井筒的相对位置，关系到矿井地面工业广场的布置、井下保安煤柱的尺寸及提升设备和地面运输系统的安全、可靠运行。在确定位置的各参数时，应当根据地形及生产条件，因地制宜，首先考虑提升机对井筒的不止方式，再确定相对位置的几个参数尺寸。即1、井架高度Hj,,,式中Hx卸载高度（m），由井口水平到卸载位置的容器底座的高度。对于罐笼提升一般在井口水平装卸载其Hx0～15m对于箕斗提升因地面装设有煤仓等其Hx18～25mHr容器全高（m），容器底至连接装置最上一个绳卡之间的距离，可在容器规格表中查取。Hg过卷高度（m），容器正常卸载位置到钢丝绳最上一个绳卡与天轮接触的距离，按规程规定对于罐笼提升，且提升速度Vmp，可以改善提升系统的动力状态。在提升开始时，提升系统静阻力小，有助于电动机的启动；在提升终了时，提升系统静阻力大，有助于停车。这种提升系统多用于具有重负载的深井提升和多绳摩擦提升。注意是否采用尾绳进行平衡，要进行技术经济比较。,二、提升系统的变位质量为了计算总的惯性力，提升系统中把各运动部分的质量都变位（折算）到滚筒缠绕圆周上，使其与滚筒缠绕圆周的速度和加速度相等，条件是变位前后的动能相等，这种变位后的质量，叫作变位质量，全系统各个变位质量的总和为提升系统的总变位质量∑m，此值可以实测，也可以计算。提升系统运动部分可分成直线运动和旋转运动两部分，作直线运动的部件为提升容器及货载、提升钢丝绳、尾绳。它们的速度和加速度与提升机滚筒表面速度、加速度相同，所以其变位质量与实际质量相等；作旋转运动的部件为提升机（包括减速器）、天轮和电动机转子。提升机和天轮的变位质量在其技术规格表中可分别查出。只有电动机转子变位质量md需要计算。,其计算方法为,式中,在查电动机规格表时，需预先通过电动机功率初选电动机的型号。,电动机的估算功率为,式中vm提升机最大速度，m/s；规程规定，立井升降物料时，提升容器的最大速度，不得超过下列公式所求得的数值,式中H提升高度，m；HHxHsHzHx井口水平至容器卸载底之高度；Hs井深；Hz由井底车场水平到容器装载位置的距离。,规程还规定，立井中用罐笼升降人员，其最大速度不得超过下列公式所求得的数值，且最大不能超过16m/s。,一些设计单位，常用的经济速度为,一般用,在提升机技术规格表中，最大速度栏内查得与计算接近的数值，为最大提升速度。,Ηj减速器传动效率，一级减速器Ηj0.92～0.94，二级减速器Ηj0.84～0.86；提升系统运转时的动力系数，箕斗提升1.2～1.4，罐笼提升1.4～1.6。提升系统的总变位质量为；,式中lp一根提升钢丝绳全长，m；lpHclx3D30nDHc钢丝绳悬垂长度，m；lx钢丝绳的弦长，m；3D滚筒上缠绕三圈摩擦圈绳长，m；30试验用钢丝绳长度，m；nD多层缠绕时错绳圈绳长，n2～4圈；lq尾绳长，m；lqH2HhH提升高度，m；Hh尾绳高度，一般取15m。,三、提升系统运动学提升容器在井筒中上下运动，其运动速度除有大小变化外，同时有是间歇、往返、周期性的运动。为了掌握其运动规律，须确定合理的运动参数，以指导提升设备工作和作为电动机功率、电耗量计算以及调整电控等的原始数据。（一）箕斗提升的运动分析对于箕斗提升，其开车与停车，无论手动、自动，都要按规律准确进行。在提升过程中，电动机以初加速度启动运转，使井上箕斗脱离卸载曲轨时的速度，不超过v01.5m/s，箕斗脱离卸载曲轨后，电动机实行主加速度运行，即加速度为a1m/s2，经过t1s，行程h1m后，提升机达到最大运行速度vmm/s，然后电动机开始在自然特性曲线上作等速运动，经过t2s后，行程h2m。此时可以根据作用在滚筒上的两根钢丝绳的拉力差的大小，采取恰当的减速方式以减速度a3m/s2进行，减速运行t3s，行程h3m。箕斗在停车之前，为了补偿减速运行之误差，提高停车准确度，设计有一等速爬行阶段，最后提升机加闸制动停车。因此，箕斗提升采用了六阶段速度图，如下图所示。,箕斗卸载曲轨行程h02.35m或2.13m。,初加速度a0为,初加速阶段时间t0为,式中v01.5m/s，箕斗脱离卸载曲轨时的速度。,2、主加速度阶段主加速度a1要受到规程的限制，其具体数值受电动机能力及减速器限制，摩擦式提升机还要加上防滑条件的限制。（1）规程对于提升物料的加速度，没有限制，一般使a1≤1.2m/s2。（2）减速器能力对加速度的限制为,式中[Mmax]减速器输出轴最大允许输出扭矩（由提升机规格表中查出），Nm；D滚筒直径，m。,（3）电动机过负荷能力限制为,式中λ电动机过负荷系数，可在电动机规格表中查出；0.75在加速度时，由于电动机依次切除转子电阻，拖动力起伏变化，故可取电动机此时出力不大于最大拖动力的0.75倍。Fe电动机作用到滚筒缠绕圆周上的额定拖动力，N；,主加速阶段时间t1为,主加速阶段行程h1为,ηj传动效率。综合考虑以上三个因素，按其中最小者确定主加速度a1的大小。,3、减速阶段提升机减速度可以采取多种方式，常用的有自由滑行减速、制动减速和电动机拖动减速。（1）自由滑行减速即当容器接近卸载位置时，将电动机断电，利用容器的惯性慢慢停车，在能够正常运行的条件下，采用自由滑行运行，可简化操作过程，并节省电能，此时的减速度可由动力方程式求出。,减速阶段开始时xH-h3,所以减速度,式中h3减速阶段的行程，一般为30m～40m。,（2）制动方式减速当矿井很深自由滑行的减速度太小，减速阶段拖延时间太长时，可在减速阶段将电动机断电，利用制动器操纵提升机快速停车。为了使机械闸闸瓦不过度发热和磨损，一般在采用制动器减速时，制动力不应大于0.3Q。其减速度可用动力方程式求出,（3）电动机减速方式若自由滑行的减速度太大，可将附加电阻逐级接入电动机转子回路，这时电动机在较软的人工特性曲线上工作。为了较好地控制电动机，电动机发出的拖动力不应小于额定力的35，在减速即将结束时，可用制动器配合，达到准确停车。即,总之，减速度阶段应首先考虑自由滑行方式运转。若用自由滑行算得的减速度值太小，可选用制动器减速，同时要控制制动力在0.3Q以内，所需制动力超过0.3Q时，考虑用电气制动方式。减速度一般取在0.7～1m/s2之间。,减速度时间,减速阶段行程,式中v4爬行速度，m/s。,4、爬行阶段箕斗提升的爬行距离和爬行速度可参考下表。,爬行时间t4为,5、刹车阶段刹车制动减速度一般取a51m/s2；此阶段时间很短可以不计，若计算则,制动时间,制动距离,s,，m,6、等速阶段等速阶段行程h2,h2H-（h0h1h3h4h5）,等速阶段时间t2,,7、一次提升循环时间Txt1t2t3t4t5θ式中θ一次提升循环休止时间，s。,8、提升设备的年实际提升量及提升能力富裕系数,式中An矿井设计年产量，t/年；br一年工作日数，一般为300日；t一日工作时数，一般为14小时；c提升工作不均衡系数；对于有井底煤仓的c1.1～1.15，对于无井底煤仓的c1.2，at提升设备富裕系数，主提升设备对第一水平为1.2。,计算出依次提升的总时间后，再根据上式进行校验，是否满足矿井生产量的要求。若不能满足则应重新选取运动系统中各参数，或修改最大提升速度，然后重新计算运动中各参数。最后在坐标图上以横坐标为时间（s），纵坐标为速度（m/s），按一定比例绘制六阶段速度图。,2、普通罐笼提升的运动分析由于普通罐笼提升过程中，不需要卸载曲轨，因此就不必要社初加速度阶段，所以普通罐笼提升以五阶段速度图运行。五阶段提升速度的各参数计算方法，除加速度为一个阶段外，其余与六阶段提升速度计算相同。在普通罐笼提升运动中，尚应注意以下两项（1）规程规定，立井中用罐笼升降人员的加速度和减速度，都不能超过0.75m/s2；（2）爬行阶段的速度和距离的大小，主要以能便于操纵和准确停车为原则，国内一些矿井和设计部门的经验数值如下表,四、提升系统动力学提升系统动力学是研究和确定在提升过程中，滚筒圆周上拖动力的变化规律，为验算电动机容量及选择电气控制设备提供依据。提升设备的动力学计算和绘制力图，主要依据动力学方程式，对提升系统力的变化作定量分析。各类提升系统的动力学计算方法大致相同，现在只以无尾绳箕斗提升，即六阶段速度图为例，介绍动力学计算的基本方法。对于单绳缠绕式无尾绳提升设备，动力方程式为FKQp（H-2x）∑ma将提升速度图中各阶段的行程、相应的加速度和减速度代入上式中，就可以计算出提升过程中各阶段的拖动力。,1、初加速度阶段（1）初加速度开始，x0，t0，aa0F0KQpH∑ma0（2）初加速度终了，xh0，tt0，aa0Fˊ0KQp（H-2h0）∑ma0F0-2ph02、主加速度阶段（1）主加速度开始xh0，tt0，aa1F1KQp（H-2h0）∑ma1Fˊ0∑m（a1-a0）（2）主加速度终了，xh0h1，tt0t1，aa1Fˊ1KQp（H-2h0-2h1）∑ma1F1-2ph1,3、等速度阶段（1）等速度开始xh0h1，tt0t1，a0F2KQp（H-2h0-2h1）Fˊ1-∑ma1（2）等速度终了xh0h1h2，tt0t1t2，a0Fˊ2KQp（H-2h0-2h1-2h2）F2-2ph24、减速度阶段（1）减速度开始xh0h1h2，tt0t1t2，a-a3F3KQp（H-2h0-2h1-2h2）-∑ma3Fˊ2-∑ma3（2）减速度终了xh0h1h2h3，tt0t1t2t3，a-a3Fˊ3KQp（H-2h0-2h1-2h2-2h3）-∑ma3F3-2ph3,5、爬行阶段（1）爬行开始xh0h1h2h3，tt0t1t2t3，a0F4KQp（H-2h0-2h1-2h2-2h3）Fˊ3∑ma3（2）爬行终了xh0h1h2h3h4，tt0t1t2t3t4，a0Fˊ4KQp（H-2h0-2h1-2h2-2h3-2h4）F4-2ph4,6、刹车制动阶段（1）刹车开始xh0h1h2h3h4，tt0t1t2t3t4，a-a5F5KQp（H-2h0-2h1-2h2-2h3-2h4）-∑ma5Fˊ4-∑ma5（2）刹车终了xH，tt0t1t2t3t4t5，a-a5Fˊ5KQpH-∑ma5F5-2ph5,坐标图上（横坐标为时间（s），纵坐标为力F（N））绘制力图（图621）。在图中确定所计算力值的位置，应与速度图横坐标各阶段的时间相对应，并将每阶段首末两点连成直线即成力图，实际上力在加、减速度阶段的变化呈抛物线，近似成直线其误差很小，是允许的。把力图和速度图绘制在一起，就是提升工作图（图621）。,五、电动机容量验算及提升电耗计算（一）电动机容量验算在提升系统的变位质量计算中，已经预选了电动机，它是否能满足提升系统各种运动状态下的要求，要通过对电动机温升、过负荷能力和特殊力等条件验算才能确定。,1、按电动机温升条件验算电动机的额定功率是指电动机在额定负载下以额定转速连续运转，其绕组的温升不超过允许值时的功率。由于在一次提升循环中，提升机滚筒圆周上的拖动力和速度是变化的。这样就不能直接按某一时间的负载和转速计算电动机功率。但是电动机在长时间运转过程中是否过负荷的标志是其温升，若电动机在变化负荷下运转时的温升与其在某一固定负荷下运转时的温升相等，就可以用这个固定力作为验算电动机功率的依据，这个力称为等效力Fd。,影响电动机温升的条件除了产生的热量外，还有散热条件，而散热条件又与电动机转速等因素有关。如高速运转时其冷却风流散热较低速时好些。考虑到散热因素，计算电动机容量时不以实际时间计算，而以等效时间计算。等效力为，N式中可作简单计算，对于箕斗提升六阶段力图可计算为,在计算上式中，减速阶段的拖动力是否计入，与减速方式有关。自由滑行减速或机械制动减速时，由于电网与电动机已经断开，电动机不再发热，则F3、F3的值不应计入；若采用电动机减速制动方式时，其力值应计入，这是由于此时电动机内有电流通过而产生热量的缘故；当采用动力制动时，应将F3、F3与分别乘以1.4和1.6的系数，再进行计算，系数1.4和1.6是考虑到动力制动时，力与电流之比值与电动机运转方式不同，因为此时电动机定子为两相通入直流电的缘故；对于爬行阶段，若采用微机拖动，也不应计入其力值。最后的刹车制动阶段，一般均采用机械制动，所以力值不计算在上式中。,其中α低速运行时散热不良系数，α1/2；β停机散热不良系数，β1/3。,电动机的等效功率为,，KW,电动机的温升条件是,2、按正常运行时电动机过负荷能力验算,式中λ电动机的过负荷系数，可由电动机规格表查得。,N所选电动机作用于滚筒上的额定力。,3、按特殊过负荷能力验算,式中Ft作用在滚筒缠绕圆周上的特殊力，在下列情况下产生特殊力。,（1）在设有罐座的罐笼提升设备中，当空罐笼位于井底罐座上，仅把重罐笼从井口稍稍提起时其特殊力为,，N,，N,（2）在更换水平或调节绳长打开离合器作单钩提升空容器时,式中μ动力附加系数取1.05～1.1。,预选电动机全部符合上述要求时，就确定为正式选用的电动机，并记录其全部技术规格。若在上述验算过程，有一项不能满足要求时，应重新选择电动机，并重新进行运动学、动力学计算，直到合适为止。如果仅在特殊力验算中的第（1）项不满足时，可用摇台代替罐座。,（二）提升设备的电耗及效率电耗和效率是提升设备的主要经济指标。1、一次提升电耗W,（焦/次）,式中1.02提升附属设备（如润滑油泵、制动油泵、磁力站、动力制动电源装置等）的耗电系数。,上式中，在自由滑行减速或机械制动减速时，F3、F3的值不应计入；只有在电动机减速或其他电气制动减速时，则该阶段的力值均应计算。爬行阶段当采取电动机转子加入大量电阻时，则按上式计算；若采用微拖动或低频爬行时，应将,换为,,,其中,0.8是考虑微拖动装置或低频机组的效率，,称为折算系数，,是因为此时提升机运行在微拖动电机或,低频机组的自然特性曲线上。,2、提升设备的吨煤电耗,3、年电耗W年WtAn4、一次提升有益电耗Wy1000mgH5、提升设备的效率,，（焦/吨）,66矿井提升设备的选择计算,矿井提升设备的选择计算是否经济合理，对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率及吨煤成本都有直接的影响。因此，在进行提升设备选择计算时，首先确定提升方式，在确定提升方式时要考虑下列各点,1、对于年产量大于60万吨的大中型矿井，由于提升煤炭和辅助提升任务较大，一般均设主井、副井两套提升设备。因为箕斗提升能力大、运转费用较低、又易于实现自动化控制，一般情况主井均采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼提升矸石、升降人员和下放材料设备等辅助提升。对于年产量30万吨以下的小型矿井，可采用一套罐笼提升设备，使其完成全部主、副井提升任务是最经济的，也有采用两套罐笼设备的。对于180万吨的大型矿井，有时主井需要采用两套箕斗同时工作才能完成生产任务。副井除配备一套罐笼设备外，多数尚需设置一套单容器平衡锤提升方式，提升矸石。,2、对于同时开采煤的品种在两种及以上并要求不同品种的煤分别外运的大、中型矿井，则应考虑采用罐笼提升方式作为主井提升。对煤的块度要求较高的大、中型矿井，由于箕斗提升对煤的破碎较大，也要考虑采用罐笼作为主井提升。当地面生产系统距离井口较远，尚需一段窄轨铁路运输时，采用罐笼提升地面生产系统较为简单。3、中等以上矿井，主井一般都采用双容器提升，对于多水平同时开采的矿井（特别是采用摩擦提升机）可采用平衡锤单容器提升方式。对于中、小型矿井，一般采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于年产量大于90万吨的大型矿井，可采用摩擦提升系统，中型矿井的井筒较深时也可采用摩擦提升系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。,4、矿井若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、井架等大型固定设备要按照最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可以按照第一水平选择，待井筒延深至第二水平时，再更换。对于新矿井如没有什么特殊要求，可参照定型成套设备的规定确定提升方式，并尽量选用定型设备。但因各个矿井具体情况不同，副井提升量也不一致，因此，可结合具体条件计算、选择，或验算选用的定型成套设备。定型成套设备中未规定的如钢丝绳、提升机与井筒相对位置、生产能力与耗电量等也要计算。,一、计算选择提升机时的必要已知条件（一）计算选择主井提升机时的必要已知条件1、矿井年产量An（吨/年）；2、工作制度年工作日数、日工作小时数；3、矿井开采水平数，各水平井深，及各水平服务年限；4、卸载水平与井口的高差，装载水平与井下运输水平的高差；5、井筒尺寸、井筒中布置的提升设备套数、井筒附近地形图；6、散煤密度（吨/米3）。,（二）计算选择副井提升机时的必要已知条件1、矸石年提升量一般取煤产量的15～20，矸石密度（吨/米3）；2、各水平井深，及各水平服务年限；3、最大班下井人员数目（人/班）；4、每班下井材料、设备、炸药数目（次/班）运送最大设备质量（kg）；5、井筒尺寸、井筒中布置的提升设备套数、井上下车场布置形式、井筒附近地形图；6、矿车规格。,二、选择计算步骤（一）提升容器的选择1、确定合理提升速度2、确定一次提升量一次提升时间的估算,，s,式中a1提升加速度；在以下范围内选取升降物料时a1≤0.8（m/s2），升降人员时，a1≤0.75（m/s2），t容器减速与爬行的估算附加时间；对于箕斗t10s；对于罐笼t5s；θ休止时间。,表一箕斗休止时间,表二普通罐笼进出矿车休止时间（s）,普通罐笼进出材料车、平板车休止时间为40～60s。单层罐笼每次升降5人及以下时，其休止时间为20s，超过5人每增加1人增加1s。双层罐笼升降人员，如两层中的人员可同时进出罐笼时，休止时间比单层罐笼增加2s信号联系时间，但人员由一个水平进出时，休止时间比单层罐笼增加一倍，如表二，另增加6s换置罐笼时