【正文】 m2　卷筒中心至井筒提升中心線之間的水平距離b　其最小值應滿足下式的要求：bmin≥ hja ++D在設計時應取b≥bmin，一般為20－30m 3　鋼絲繩弦長L　為鋼絲繩離開天輪的接觸點到鋼絲繩與卷筒的接觸點之間的距離。根據(jù)有關(guān)計算式計算。4　鋼絲繩偏角а　是指鋼絲繩弦與天輪平面之間的角度。其值不應大于1176。30185。，偏角又分為內(nèi)偏角和外偏角。5　鋼絲繩仰角φ　是指鋼絲繩弦與水平線之間的角度。其值可根據(jù)有關(guān)規(guī)定值選取，但一般不應小于30176。第九章　　提升設備的運動學與動力學 第一節(jié) 提升設備的運動學一　提升速度的確定在提升過程中，提升速度是時間的函數(shù)v = f(t)，提升速度圖如圖所示。 根據(jù)理論力學可知：提升速度圖所包絡的面積表示提升的高度H。這就表明：把礦石提升到地面可以采用不同的速度，但其中必有一個最經(jīng)濟合理的速度。設：H－提升高度，a－加速度（減速度），t0－最短的一次提升時間，V0－最大提升速度，★　當速度按三角形變化時，則：V0＝√aH t0＝2√a/H★　當速度按梯形變化時，則：t＝V/a+H/V聯(lián)合上述三式，可得：t/ t0=1/2?[1+(V/ V0)2]/ (V/ V0)將上式表示的函數(shù)關(guān)系繪于圖中，如圖所示。※　從圖可知：當提升速度V超過（――）V0時，提升時間的縮短己不明顯。又設Vp－平均速度，由速度圖可得：t＝H/Vp，t0＝2H/ V0　將之代入上式得：Vp/ V0＝1/[1+(V/ V0)2]將上式表示的函數(shù)關(guān)系繪于圖中，如圖所示?！膱D可知：當提升速度V＝，速度效率Vp/ V0＝同理，可求出提升有效載重Q、筒直徑D、提升電動機容量Nd與提升速度之間的關(guān)系曲線如圖所示?！囊陨蟽煞鶊D可看出：提升速度由0增加到（）V0時，使提升有效載重Q、卷筒直徑D有較大的減小，而提升電動機容量仍在適當?shù)姆秶鷥?nèi)；若提升速度再增加時，提升有效載重Q、筒直徑減小的不顯著，而提升電動機容量增加程度較大。所以，最合理經(jīng)濟的提升速度為：V＝（――）V0＝（――）√aH一般提升加速度（減速度）―1m/s2,則上式可寫成：V＝（―）√H（―）的選取：當H＜200 m時取下限，當H＞600 m時取上限。根據(jù)上式計算的速度V值，選擇與其接近的提升機標準速度Vm，但必須符合安全規(guī)程的規(guī)定：★　豎井提升人員時，最大速度不應大于下式的計算值：V＝√H，但不得大于12 m/s?！铩∝Q井提升貨物時，最大速度不應大于下式的計算值：V＝√H二　罐籠提升速度圖各參數(shù)的計算罐籠提升一般采用三階段梯形速度圖，如圖所示。設：t1－加速運行時間，t2－等速運行時間，t3－減速運行時間，T1－一次提升運行時間，T－一次提升運行全時間，Vm－最大提升速度?！铩〖铀龠\行時間t1和距離h1：t1＝Vm / a1；h1＝1/2 Vm t1★　減速運行時間t3和距離h3：t3＝Vm / a3；h3＝1/2 Vm t3★　等速運行時間t2和距離h2：h2＝H―h1―h3；t2＝h2/ Vm★　一次提升運行時間：T1＝t1＋t2＋t3★　一次提升運行全時間：T＝T1＋θθ－停歇時間★　每小時提升次數(shù)n為：n＝3600/T★　每年生產(chǎn)能力A’n＝tr ts n Q/C≥An加速度a1和減速度a2通常在下列范圍內(nèi)選定：；提升貨物時不能大于1m/s2?！　∠鄳募?、減速時間為：手動操作時t1（t3）≥5s；自動操作時t1（t3）≥3s三　箕斗提升速度圖各參數(shù)的計算1　箕斗提升速度圖在箕斗提升過程中，若空（重）箕斗在卸載曲軌內(nèi)運行時，其速度和加（減）速度都要受到限制，而在卸載曲軌外運行時，其速度和加（減）速度則不受限制，因此，★　單繩提升非翻轉(zhuǎn)式箕斗采用對稱五階段速度圖，如圖所示?！铩卫K提升翻轉(zhuǎn)式箕斗采用六階段速度圖，如圖所示?！铩《嗬K提升底卸式箕斗用固定曲軌卸載時采用六階段速度圖，如圖所示。★　多繩提升底卸式箕斗用活動曲軌卸載時采用非對稱五階段速度圖，如圖所示。2　箕斗提升速度圖各參數(shù)的計算箕斗進出卸載曲軌的速度和在其中運行時的加（減）速度常按下列數(shù)值選?。骸铩】栈冯x開卸載曲軌時速度V0≤，a0≤；★　重箕斗進入卸載曲軌時速度V4≤1m/s，a4≤；以六階段速度圖為例，已知H、Vm和箕斗卸載距離h0；選取箕斗進出卸載曲軌的速度V0、V4和在其中運行時的加（減）速度a0、a4；爬行距離h4以及減速度a5；箕斗在卸載曲軌外運行的加（減）速度aa3；則：★　空箕斗在卸載曲軌內(nèi)運行的加速運行時間t0及加速度a0：t0＝2 h0/ V0；　　a0＝V0/ t0；★　箕斗在卸載曲軌外運行的加速運行時間t1及距離h1：t1＝Vm－V0/ a1；　h1＝（Vm＋V0）t1/ 2；★　重箕斗在卸載曲軌內(nèi)的減速運行時間t5及距離h5：t5＝V4/ a5；　　　h5＝V4t5/ 2；★　重箕斗在卸載曲軌內(nèi)的等速爬行時間t4：t4＝h4/ V4；★　箕斗在卸載曲軌外的減速運行時間t3及距離h3：t3＝Vm－V4/ a3；　　h3＝（Vm＋V4）t3/ 2；★　箕斗在卸載曲軌外的等速運行時間t2及距離h2：h2＝H―h0―h1―h3―h4―h5；　t2＝h2/ Vm；★　一次提升運行時間：T1＝t0＋t1＋t2＋t3＋t4＋t5；其它計算同前。第二節(jié)　提升設備的動力學一　提升設備的動力學基本方程為了使提升系統(tǒng)運動，則卷筒上力矩是平衡的，即：M＝Mj＋ΣMg式中，M－提升電動機作用在卷筒軸上的旋轉(zhuǎn)力矩；Mj－提升系統(tǒng)作用在卷筒軸上的靜力矩；ΣMg－提升系統(tǒng)所有運動部分作用在卷筒軸上的慣性力矩之和；由于卷筒直徑不變，因此，上式可寫成：F＝Fj＋ΣFg式中，F(xiàn)－提升電動機作用在卷筒圓周上的拖動力；F j－提升系統(tǒng)作用在卷筒圓周上的靜阻力；ΣFg－提升系統(tǒng)所有運動部分作用在卷筒圓周上的慣性力之和；ΣFg＝Σma所以，　　F＝Fj＋Σma上式即為提升設備的動力學基本方程。二　提升靜力學提升靜阻力Fj等于上升和下放兩根鋼絲繩的靜張力差(Fjs－Fjx)與礦井阻力W之和，即：Fj＝Fjs－Fjx＋W如圖所示，設罐籠自提升開始經(jīng)過時間t，重罐籠上升和空罐籠下降的距離均為x，則★　上升繩的靜張力為：Fjs＝[Q＋Qr＋p(H－x)]g★　下放繩的靜張力為：Fjx＝(Qr＋px)g★　礦井阻力包括：井筒內(nèi)運行的空氣阻力、罐道的摩擦阻力、鋼絲繩彎曲時的剛性阻力及軸承的摩擦阻力等，通常按下式估算：W=ξQg式中，ξ表示提升阻力為提升量Q的百分數(shù)，對于罐籠提升ξ=20%，對于箕斗提升ξ=15%，所以有：Fj＝[(1+ξ)Q+ p(H－2x)]g＝[KQ+ p(H－2x)]g式中，K －礦井阻力系數(shù)，對于罐籠提升K＝，對于箕斗提升K＝由此可見，F(xiàn)j＝f（x）是一條向下傾斜的直線，如圖所示。★　當x＝0時，即提升開始時，F(xiàn)j＝（KQ+ pH）g★　當x＝H/2時，即兩罐籠相遇時，F(xiàn)j＝KQg★　當x＝H時，即提升終了時，F(xiàn)j＝（KQ－pH）g由此可見，在一次提升過程中，造成靜阻力變化的是鋼絲繩重力（pHg）的改變，而不是提升量及礦井阻力（KQg）。鋼絲繩重力使下放繩的靜張力不斷增加、使上升繩的靜張力不斷減小，導致兩根鋼絲繩的靜張力差減小，這種提升系統(tǒng)稱為靜力不平衡系統(tǒng)。這對提升工作是不利的。三　提升系統(tǒng)平衡原理為了克服靜力不平衡提升系統(tǒng)的缺點，常用懸掛尾繩方法進行靜力平衡。設：q－尾繩每米重，則：Fjs＝[Q＋Qr＋p(H－x)＋q（x+hw）]gFjx＝[Qr＋px+ q（H+hw－x）]g式中，hw－容器位于裝礦位置時，其底部到尾繩繩環(huán)端部的高度，故Fj＝Fjs－Fjx＋W＝[KQ－（q－p）(H－2x)]g令Δ＝q－p，則：Fj＝[KQ－Δ(H－2x)]g★　當Δ＝0時，q＝p，為等重尾繩提升系統(tǒng)，此時有：Fj＝KQ g，可見，上式表示F＝f（x）的函數(shù)關(guān)系是一條平行于橫坐標的直線，如圖所示。這種在整個提升過程中，靜阻力保持常數(shù)的提升系統(tǒng)稱為靜力平衡系統(tǒng)?！铩‘敠ぃ?時，q＞p，為重尾繩提升系統(tǒng)，F(xiàn)＝f（x）的函數(shù)關(guān)系是一條上升的直線，如圖所示。★　當Δ＜0時，q＜p，為輕尾繩提升系統(tǒng)?！〔捎梦怖K提升系統(tǒng)，也有如下缺點：★　兩個容器不能同時進行幾個中段的提升工作；★　增加了提升系統(tǒng)的運動質(zhì)量，從而增加了提升電動機的容量；★　生產(chǎn)成本增加；因此，單繩纏繞式提升只有在較深礦井采用尾繩平衡提升系統(tǒng)才是合理的。第三節(jié)　提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量一　提升系統(tǒng)變位質(zhì)量的概念提升系統(tǒng)是一個復雜的運動系統(tǒng)，為了簡化提升系統(tǒng)慣性力的計算，可以用卷筒上的集中質(zhì)量來代替提升系統(tǒng)所有運動部分的質(zhì)量，這種集中代替質(zhì)量稱為提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量。提升設備工作時，提升容器、貨載和未纏繞的鋼絲繩作直線運動，其速度和加速度等于卷筒圓周上的線速度和線加速度，這部分的變位質(zhì)量等于其實際質(zhì)量。因此，僅需要將旋轉(zhuǎn)運動部分的質(zhì)量進行變位。二　單繩纏繞式提升系統(tǒng)運動部分的變位質(zhì)量單繩纏繞式提升系統(tǒng)運動部分變位到卷筒圓周上的質(zhì)量為：Σm=Q+2Qr+2pLp+qLq+miz+mic+ mil＋2mit+mid式中，Lp－一根鋼絲繩全長Lq－尾繩全長miz－主軸裝置的變位質(zhì)量mic－減速齒輪的變位質(zhì)量mil－聯(lián)軸器的變位質(zhì)量mit－一個天輪的變位質(zhì)量mid－電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量其它符號同前。1　電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量mid的計算已知電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jd及角速度ωd，則：mid=4Jdi2/D2 i－減速器傳動比2　主軸裝置的變位質(zhì)量miz的計算已知主軸裝置的轉(zhuǎn)動慣量Jz,則：miz＝4Jz/D23　減速齒輪的變位質(zhì)量mic的計算已知減速齒輪的轉(zhuǎn)動慣量Jc,則：mic=4Jc/D2 4　聯(lián)軸器的變位質(zhì)量mil的計算已知聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量Jl,則：mil=4Jli2/D2,　　或　mil=4Jl/D25　天輪變位質(zhì)量mid的計算已知天輪的轉(zhuǎn)動慣量Jl,則：mit＝4Jt/Dt2 　　　Dt－天輪的直徑。三　電動機功率的計算因電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量與電動機功率和轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以，必須先求出電動機近似功率和轉(zhuǎn)速，然后，據(jù)此查閱電動機產(chǎn)品目錄預選出電動機，并查出電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。1　電動機近似功率的計算：★　對于豎井單繩提升：P‘＝KQgVmρ/1000η★　對于豎井單容器平衡錘及多繩提升：P‘＝KΔFj Vmρ/1000η式中，P‘－電動機近似功率 K－礦井阻力系數(shù)Q－一次有效提升量；Vm－最大提升速度；ΔFj－提升鋼絲繩的最大靜張力差；η－減速器傳動效率，查產(chǎn)品目錄表；ρ－動力系數(shù)，查有關(guān)資料。第十章 礦井提升機的電力拖動裝置與制動裝置第一節(jié) 礦井提升機的電力拖動裝置一、提升電動機類型及其應用范圍用于礦井提升機的電動機有交流繞線型感應電動機和直流它激電動機兩類。一般地，拖動容量大于1000KW或提升速度在10m/s以上，或在多繩摩擦式提升系統(tǒng)中多用直流電動機拖動。否則，多采用交流電動機拖動。二、提升電動機拖動的特點交流提升電動機直接由交流電源供電，提升機速度的變化由電動機中可變電阻控制。在提升過程中，均未能得到設計的等加（減）速度和直邊速度圖，其實際加（減）速度及速度變化如圖所示。提升機加速時，逐段增加電阻。提升機減速時，其減速方式與拖動力F3的大小有關(guān)，有三種減速方式：電動機減速（F3＞0）、自由滑行減速（F3＝0）、制動減速（F3＜0）。電動機減速是在電動機轉(zhuǎn)子回路中加進電阻來實現(xiàn)。自由滑行減速是電動機自電網(wǎng)斷開，且無制動作用，拖動力為0。制動減速是電動機自電網(wǎng)斷開，使用機械或電氣（動力）制動?！∵x擇減速方式時，首先考慮采用自由滑行減速，如果自由滑行減速度太小，則需要采用制動減速；如果自由滑行減速度太大，則需要采用電動機減速。通常，在生產(chǎn)實際中，采用自由滑行減速和機械制動相組合。直流提升電動機直接由直流電源供電，其提升速度的變化通過改變外來電壓的方法實現(xiàn)。提升加速時，逐漸增加外供電壓；提升減速時，逐漸減小外供電壓?！≈绷魈嵘妱訖C的控制比交流提升電動機簡單，易于實現(xiàn)自動化。三、提升電動機功率的計算與選擇電動機功率的計算提升電動機的負荷和速度都是變化的，此時，電動機的功率常按其線圈發(fā)熱條件進行計算與選擇。電動機等值力矩（又稱有效力矩）是指當電動機以不變的最大角速度運轉(zhuǎn)時的一個大小不變的力矩。根據(jù)發(fā)熱條件計算的電動機等值力矩為：M=√∫T0 M2dz dt/T式中，Mdz—電動機軸上的變化力矩。又設減速器傳動比為i，效率為η，電動機軸上的最大旋轉(zhuǎn)角速度為ωm，提升系統(tǒng)最大速度Vm，提升機作用在卷筒圓圍上的等值力為Fd，則提升電動機等值功率Pd為：Pd=Vm/1000η?√∫T0 F2dt/Td設力圖中某階段ti開始的拖動力為F’i，終了的拖動力為F”i，如圖所示。則該階段的拖動力的直線方程為：F =F’i(F’i F”i)t/ti∴∫t0 F2dt=∫t0 [F’i(F’i F”i)t/ti]2dt = (F’i2 + F’i F”i + F”i2 ) ti /3對于交流拖動采用梯形速度圖的罐籠提升設備(見力圖)，∫T0 F2dt積分的普遍式可寫成：∫T0 F2dt =( F’12+F”12)t1/2+(F’22 +F’2F”2 +F”22 )t2/3 +(F’32 + F”32 )t3/2對于交流拖動采用直邊六階段速度圖的箕斗提升設備(見力圖)，∫T0 F2dt積分的普遍式可寫成：∫T0 F2dt =( F’02+F”02)t0/2+( F’12+F”1