竖井提升设备选型案例

副竖井井筒净直径4m。井深约316m（含25m井窝），提升高度2m。竖井井筒内装备一套2#单绳单层钢罐笼（YJGS－1.8－1型）与1000×300mm单绳平衡锤提升系统，担负1.83万t/a废石和井下生产人员、材料、设备提升任务。

1、设计依据

（1）、废石提升量：1.83万t/a，废石质量2.8t/m3，松散系数1.6；

2、设备选型及计算

（1）、提升容器选择

1）、选用2# 单层YJGS－1.8－1型钢罐笼，底板面积1800×1150mm，自重2230kg，允许乘载人数10人，最大载重2390kg，罐笼全高4500mm；配BF－111型防坠器；

2）、选用YFC0.5（6）型矿车，质量590kg，最大载量1250kg，外型尺寸长1500mm×宽850mm×高1050mm，废石有效载量（2800/1.6）×0.5×0.9＝788kg；

3）、平衡锤质量：Qc＝2230＋590＋788/2＝3214kg。

（2）、钢丝绳选型及验算

1）、绳端荷重：提废石Qd＝2230＋590＋788＝3608kg

绳端荷重：提人Qd ＝2230＋10×70＝2930kg

4）、提升钢丝绳选型

单位长度质量：Pδ＝＝＝1.57kg/m，

选18×7＋FC－22－1770型多层股不旋转钢丝绳，每米质量1.kg/m，破断拉力总和341.278KN，抗拉强度1770MPa，钢丝直径de＝1.45mm，钢丝绳直径dk＝22mm。

5）、钢丝绳安全系数计算

提废石时：m＝Qs/（Qd＋PδH0）g＝341278/（3608＋1.×302）×9.81＝341278/40994＝8.3＞7.5

提人时：m＝Qs/（Qd＋PsH0）g＝341278/（2930＋1.×302）×9.81＝341278/34343＝9.94＞9

提平衡锤：m＝Qs/（Qc＋PsH0）g＝341278/（3214＋1.×302）×9.81＝341278/37129＝9.19＞7.5

6）、罐道绳的选型

罐道绳选一层Z型钢丝密封钢丝绳。dk＝32mm，6根，抗拉强度1370MPa，实测破断拉力总和不小于936KN，每米质量5.62kg/m；罐道钢绳采用重锤拉紧，罐笼侧罐道钢丝绳每100m拉紧力取12KN（平衡锤侧罐道钢丝绳每100m拉紧力取24KN）；为防止罐道绳的共振，各罐道绳张紧力应相差5－10%，内侧张紧力大，外侧张紧力小。

罐笼侧罐道钢绳的刚性系数Ks：

Ks＝＝＝583＞500

罐笼侧罐道钢绳的安全系数m：

m＝ ＝24.26＞6。

（平衡锤侧罐道钢绳的刚性系数为1066，其安全系数为12.16）

所选钢丝绳符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.10、6.3.3.11、6.3.3.17、6.3.4.3条的规定。

（3）、提升机选型及验算

1）、本设计选2JK－2×1.25/30型双滚筒缠绕式提升机一台，提升机的主要技术数据：滚筒直径：D＝2m，滚筒宽度B＝1.25m，滚筒个数：2个，减速比：i＝30，最大静张力Fcmax＝60KN，最大静张力差Fj＝40KN，提升机变位质量mj＝11000kg，提升速度：V＝3.35m/s。配高效节能行星齿轮减速器。

2）、提升机校验

提升系统最大静张力：

Fc废石＝40.994KN＜60KN

Fc人＝34.343KN＜60KN

Fc锤＝37.129KN＜60KN

提升系统最大静张力差：

Fj废石＝（Fc废石－Fc锤）＝40994－（3214＋10×1.）×9.81＝9.279KN＜40KN

Fj人＝（Fc人－Fc锤）＝34343－（3214＋10×1.）×9.81＝2.628KN＜40KN

Fj空罐＝（Fc锤－Fc空罐）＝37129－（2230＋10×1.）×9.81＝15.067KN＜40KN

滚筒直径与钢丝绳钢丝直径比：

D/de＝2000/1.45≈1379＞1200

滚筒直径与钢丝绳直径比：

D/dk＝2000/20≈91＞80

钢丝绳实际缠绕宽度： 

    B＝（ds＋ε）＝（）（22＋2）＝1196＜1250mm

将25m实验绳放入滚筒内，则钢丝绳缠绕层数：n＝1。如上计算所选提升机能满足《金属非金属矿山安全规程》第6.3.5.1、6.3.5.2、6.3.5.3、6.3.5.4条规定。

（4）、电动机预选

按提废石时：N＝＝＝43.58kW

按下放空罐提锤时：（根据《金属非金属矿山安全规程》第6.3.5.24条“每班升降人员之前，应先开一次空车，检查提升机的运转情况”的规定）。

N＝＝＝70.76kW

选YPT315S－6型变频调速三相异步电动机一台，主要技术参数为：额定功率N＝75kW；额定电压U＝380V；额定转速n＝980r/min效率η＝93.5%；转动惯量GD2＝2.12kg·m2；功率因数＝0.86；最大转矩/额定转距＝2.0。

提升机实际运行速度：

Vmax＝＝＝3.37m/s

（5）、提升系统计算

1）、天轮的选择

按天轮与钢丝绳直径：

Dt≥80ds＝80×22＝1760mm

按钢丝绳钢丝直径计算天轮直径：

Dt≥1200de＝1200×1.45＝1740mm

选TLG2000/12.5型天轮二组。主要参数为：Dt＝2.0m；绳槽半径12.5mm；适用钢丝绳直径20－22mm；变位质量310kg。

2）、滚筒中心至提升容器中心距离：

bmin≥0.6Hj＋3.5＋Dg＝0.6×15＋3.5＋2＝14.5m  取bmin＝27m

滚筒至天轮钢丝绳的弦长：

Lxi＝＝

＝＝30.608m

3）、钢丝绳偏角（双筒提升、单层缠绕）：

外偏角tgα1＝＝

＝＝0.018475562，α＝1°3'＜1°30'

内偏角tgα2＝

＝

＝＝0.018427478    α2＝1°3'＜1°30'

钢丝绳偏角符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.13条

4）、下绳仰角：Dt＝D j＝2R

φ1＝tg－1＝tg－1＋sin－1

＝tg－10.621154＋sin－10.0653424＝31°50'＋3°44'＝35°33'

上绳仰角：φ2＝tg－1 ＝tg－1＝31°50'

箕斗井

主井井筒净直径3.2m。井深316m（含27m井窝），最大提升高度297m（卸载点位几口上方3m处，装载点在最终中段下方5m处）。矿石经溜井下放集中对箕斗装矿；集中溜井的下端设振动放矿机，放出的矿石进入YFC0.7（6）型翻转式矿车，采用两矿车对一箕斗的计量方式计量，提升至地表卸载。本次设计箕斗井的提升能力为15万t/a的矿石，矿石体重4.68t，矿石松散系数1.7；工作制度250d/a，3班/d，8h/班。设计计算提升系统的提升高度按最大提升高度。

1、提升容器选择

选用FJD1.6型翻转式箕斗带平衡锤提升系统。箕斗的容积为1.6m3，最大外型尺寸为1134×1338×4102mm，箕斗质量2.75t，最大载重3.5t。采用两辆YFC0.7（6）矿车对一箕斗方式进行计量装矿，故对所选箕斗的装满系数取0.78。

2、钢丝绳的选型及验算

（1）、箕斗一次有效载重

Q＝Cm·r·V＝0.79×4680/1.7×1.6＝3480kg

Qc＝Qj＋Q/2＝2750＋3480/2＝4490kg（平衡锤配重）

提矿石绳端荷重：Qd＝Qj＋Q＝2750＋3480＝6230kg

（2）、井架高度（天轮中心）：

Hj取17.63m　

（3）、钢丝绳悬长

H0＝Hj＋H＋Hz＝17.63＋292＋5＝314.63m，取315

（4）、提升钢丝绳选型

单位长度质量：Pδ＝＝＝2.32kg/m

选18×7＋FC－28－1770型多层股不旋转钢丝绳，每米质量3.06kg/m，破断拉力总和551.69KN，抗拉强度1770MPa，钢丝直径de＝1.8mm，钢丝绳直径dk＝28mm  

（5）、钢丝绳安全系数计算：

m＝＝＝＝7.82＞6.5

所选钢丝绳符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.17、6.3.4.3条规定。

（6）、罐道绳的选型

罐道绳选一层Z型钢丝密封钢丝绳。dk＝32mm，6根，抗拉强度1370MPa，实测破断拉力总和不小于936KN，每米质量5.62kg/m；罐道钢绳采用重锤拉紧，罐道钢丝绳每100m拉紧力取12KN（平衡锤侧的罐道钢丝绳每100m拉紧力取24KN），为防止罐道绳的共振，各罐道绳张紧力应相差5－10%，内侧张紧力大，外侧张紧力小。

罐道钢绳的刚性系数Ks：

Ks＝＝＝583＞500    

安全系数：m＝ ＝15.95＞6。

（平衡锤侧罐道钢绳的刚性系数Ks＝1066：安全系数m＝9.47）

所选钢丝绳符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.10、6.3.3.11、6.3.4.3条的规定。

3、提升机选型及验算

（1）、选用2JK－2.5×1.2/30型双滚筒缠绕式提升机一台，主要技术数据：滚筒直径：D＝2.5m，滚筒宽度B＝1.2m，滚筒个数：2个，减速比：i＝30，最大静张力Fcmax＝90KN，最大静张力差Fj＝55KN，提升机变位质量mj＝14566kg，提升速度：V＝2.44m/s。电控中必须配备动力制动。

（2）、提升机校验

提升系统最大静张力：

Fc＝70.572KN＜90KN

提升系统最大静张力差：

Fj＝（Q＋Qr＋ PsH0－Qc）g

＝[6230＋3.06×315－（4490＋3.06×13.53）] ×9.81

＝26.1KN＜55KN

滚筒直径与钢丝绳直径比：

D/dk＝2500/26＝96＞80

滚筒直径与钢丝绳钢丝直径比：

D/de＝2500/1.7＝1470＞1200

钢丝绳实际缠绕宽度： 

   B＝（ds＋ε）

＝（）（28＋3）＝746＜1200mm

钢丝绳缠绕层数：n＝2。为消除钢丝绳换层时出现的抖动现象，及使钢丝绳在换层时不会由于钢丝绳间的相互缠绕和挤压出缝而影响换层缠绕的正常排列，在卷筒上应设置带螺旋槽的衬垫，卷筒两端应设有过度块。如上计算所选提升机能满足《金属非金属矿山安全规程》第6.3.5.1、6.3.5.2、6.3.5.3、6.3.5.4条规定。

4、电动机预选

N＝＝＝93.4kW

选YR355M3－10（IP23）型交流电动机一台，主要技术参数为：额定功率N＝132kW；额定电压U＝380V；额定转速n＝585r/min；        效率η＝92%；功率因数cosφ＝0.79；最大转矩/额定转矩λ＝2.2；转动惯量GD2＝16kg·m2。

提升机的实际提升速度：

Vmax＝＝＝2.55m/s

5、提升系统计算

（1）、选择天轮：

按天轮与钢丝绳直径：

Dt≥80ds＝80×28＝2240mm

按钢丝绳钢丝直径计算天轮直径：

Dt≥1200de＝1200×1.8＝2160mm

选TSG－2500/17型天轮二组。主要参数为：Dt＝2.5m；绳槽半径17mm；适用钢丝绳直径28－30mm；变位质量860kg。

（2）、滚筒中心至提升容器中心距离：

由于井口标高高于机房标高2m，所以Hj取19.63

bmin＝0.6Hj＋3.5＋Dg＝0.6×19.63＋3.5＋2.5＝17.78m取b＝32m

（3）、滚筒至天轮钢丝绳的弦长：

Lxi＝＝

＝＝36.057m

（4）、钢丝绳偏角（双筒提升、双层缠绕）：

外偏角tgα1＝＝＝0.017000702

α1＝58'＜1°10'；

内偏角tgα2＝＝＝0.016279628  α2＝56'＜1°10'；

钢丝绳偏角符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.13条

（5）、下绳仰角：Dt＝D j＝2R

φ1＝tg－1＝tg－1＋sin－1＝35°27'

上绳仰角：φ2＝tg－1 ＝tg－1＝31°29'