1、 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 1 1 前 言 阳城县南坪煤矿是隶属于山西煤销阳城公司管辖的矿井 ,矿井位于阳城县西北部，在芹池镇境内，距县区 17km。北邻小西煤业，南临竹林山煤业。 本井田属沁水煤田，丘陵地带，地面水系对井下无大的影响 ;具体位于九里山向斜的东南翼边缘，总体上为一单斜构造，地层走向 NE45，渐转至 SW220，地层倾角浅部较陡 40-50，局部为 65-75，中深部变缓 20-45，深部 (-1000m 以下 )5-10。断裂构造较发育，主干断层分布在浅部，深部不发育，井田内中深部发育 2 个向斜构造，全井田无岩浆侵入。主要可采的 煤层
2、为三、九煤，其中三层煤为较稳定煤层，九层煤为稳定煤层 ,开采上限为 -90m 水平，开采下限 -900m水平，井田平均走向长 3.6km，平均倾斜宽 1.63km，井田开采面积 5.87k 。本井田可采储量为 1962.44 万吨。煤尘无爆炸性，煤层无自然发火性，矿井涌水量一般，瓦斯含量较低，属低瓦斯矿井。 本矿设计能力为 60 万吨 /年，服务年限为 23 年。由于矿井的表土层较厚，故采取主斜副立开拓，上、下山开采，水平标高为 -260 米、 -430 米，开采上限为 -50 米，下限为 -900 米。大巷采用集中运输大巷，布置在煤层底板的 稳定岩层中，两层间使用集中石门联系。工作面采用单一
3、煤层一次采全高的走向长壁采煤法。顶板管理采用全部跨落法。矿井布置一个工作面正常生产，一个备用工作面，工作面年产量为 54 万吨，矿井年产量为 60 万吨。矿井通风为中央边界式通风，由主、副井进风，回风井单独回风，通风方式为抽出式。采用主斜副立运输提升系统。 矿山运输与提升是煤炭生产过程中不可少的重要生产环节；有人把矿山运输与提升形象的比作矿山生产的动脉和咽喉。 从安全生产的角度看，矿山运输与提升事故占很大比例，据统计，有四分之一以上的安全事故发生运输与提升的环节 ，仅次于顶板事故而居第二位。轻者，影响煤炭产量，重者，则会危及人身安全。因此，煤矿安全生产离不开运输与提升的安全。从经济角度看，矿山
4、运输与提升费用在生产成本中占的很大的比例，因为地面及井下运输与提升设备很多，从事运输和卸载的工人数几乎山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 2 2 占全矿工人的一半。因此，正确的配置运输与提升设备及合理阻止运输与提升工作，对提高煤炭的产量，降低成本和提高工人劳动生产率有着重要的作用。从人员上下井消耗时间来看，工人从入井到采掘工作面作业地点往往需要1-1.5h。有的要爬斜坡、上下山、体力消耗很大，工作耐力受到很大的影响， 这种损失是无形的巨大的。因此，开发和选用先进的辅助运输系统，对于煤矿实现高产高效和提高矿井生产的安全性具有重要意义。 山 西煤炭职工联合大学太原分校
5、 -13 级成人大专机电班毕业设计 3 3 井工矿井提升设备选型 目 录 摘 要 . 5 第一章 井工 矿井提升 设备的结构和工作原理 . 6 第一节 主要组成部分 . 6 1.提升机 . 6 2.提升钢丝绳 . 11 3.提升容器 . 12 4.井架与天轮 . 14 第二节 矿井提升设备的工作原理 . 15 二章 副井提升设第备选型计算 . 17 第一节 罐笼的选择 . 17 1.确定合理的经济速度 mV . 17 2.估算一次提升循环时间 xT . 17 3.提升容器的选择 . 18 第二节 选择提升钢丝绳 . 19 1.单绳端荷重 . 20 2.钢丝绳悬垂长度 . 20 3.钢丝绳单位长
6、度质量 . 20 4.钢丝绳安全系数校核 . 21 5.钢丝绳的使用与维护 . 21 6.钢丝绳的检查和试验 . 21 第三节 选择提升机和天轮 . 22 1.提升机卷筒直径 D . 22 2.实际需要卷筒的容绳宽度 . 23 3 摩擦圈数 . 23 4.钢丝绳实际最大静张力的校验 . 23 5.钢丝绳实际最大静张力差的校验 . 23 6.天轮的选择 . 23 第四节 提升机与井筒相对位置 的计算 . 24 1.确定井架高度 . 24 2.计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离 . 24 3.计算钢丝绳弦长 . 24 4.内外偏角 1 2的计算 . 25 第五节 预选提升电动机 . 26 1.
7、估算电动机的功率 . 26 2.确定电机额定转数与电动机额定功率 . 26 3.提升机实际最大提升速度 . 27 4.提升系统变为质量的计算 . 27 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 4 4 第六节 运动学参数计算 . 27 1.主加速度 1a 的确定 . 28 2.减速度 3a 的确定 . 28 3.爬行速度和距离 . 29 4.速度图计算 . 29 第七节 动力学参数计算 . 30 第八节 电动机容量校验 . 31 1.电机温升验算 . 31 2.电动机等效功率的计算 . 31 3.工作过负荷校验 . 32 4.特殊过负荷校验 . 32 第九节 电耗及效率
8、计算 . 32 第十节 副井提升平衡作业表 . 33 第三章 矿井提升设备的使用和维护 . 33 第一节 矿井提升设备的操作 . 33 一、 采区提升设备的操作 . 33 第二节 提升设备的使用和维护 . 34 结束语 . 35 参考资料 . 35 致 谢 . 36 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 5 5 摘 要 阳城县矿产丰富，尤其以煤炭生产量最大，占到全县财政收入的 90%，且全部为井下开采方式开采，需要通过一系列运输提升设备提到地面以实现其使用价值。作为生产的基本环节，提升、运输设备的合理结构和设计，安全经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技
9、术经济指标。 矿井提升需要用一些专用的提升设备，是矿山较复杂而庞大的机电设备，它不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员。矿井提升设备是沿井筒（包括斜坡 和盲井）升降人员，提升煤炭、矿石、器材的机械设备。主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架及装卸载设备等。 本设计主要对矿井生产所用的提升设备的选型进行的一次合理选择。分三章就以上设备的选型计算方法进行系统论述。 关键词： 井工矿井 提升设备 选型山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 6 6 第一章 井工矿井提升设备的结构和工作原理 第一节 主要组成部分 1.提升机 矿井提升机是矿井提升设备中的动力部
10、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及内装饰提升机 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
11、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： 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
12、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。山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 7 7 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
13、离合器 a、结构（ 图 1-1） 图 1-1 齿轮调绳离合器 b、控制系统 图 1-2 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。 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 8 8 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
14、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 图 1-2 调绳离合器的控制系统 （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山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 9 9 系统。
15、 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 1-3 1）工作制动 2）安全制动 3）调绳装置 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 10 10 图 1-3 液压站工作原理 二、多绳摩擦式提升机 多绳摩擦式提升机其特点是靠 钢丝绳与摩擦轮之间的摩擦力传动。这种提升机由于具有安全可靠、体积小、质量小，适用于深井提升等优点，在我国矿井提升中得到广泛应用。 三、内装式提升机 从提升机的工作原理来看，它亦属于摩擦提升范畴，但它实现了内装。所谓内装，就是将拖动电机直接装载摩擦轮内部，使电机转子与摩擦轮成为一体。它把由电动机、减速器和摩擦轮组成的常规式，发展成为省去减速器，而使摩擦轮相当于电动机的转子，主轴相当于电动机定子的高度机电合一的结构新颖的提升机。
