主井钢丝绳计算.docx
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主井钢丝绳计算.docx
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主井钢丝绳计算
**主井凿井设施、钢丝绳选型计算
一、提升设备的选型
(一)井筒基本数据
井筒设计净直径为Φ5.0m,井筒全深348m。
井筒利用IIIG型凿井井架进行工程施工,井架天轮平台的水平高度19.846m。
(二)提升设备
井筒主提升采用JK-2.5/20凿井专用绞车,副提升采用GKT2-1.6×0.9/20凿井专用绞车、主提升使用3.0m3吊桶,DX-2.4m3底卸式吊桶下放混凝土,副提升使用1.0m3吊桶.主提采用9t钩头装置。
副提采用5t钩头装置
(三)主提升钢丝绳的选择计算
(1)钢丝绳悬垂长度H0=Hsh+Hj=348+19.846=367.846m;
式中:
Hsh——井筒深度m
Hj——井口水平至井架天轮平台悬垂高度m
考虑天轮平台钢结构及天轮结构,取H0=372m
(2)钩头、滑架、缓冲器重量
Qz=Q1+Q2=1862+1697+161=3720(N)
式中:
Q1——9t钩头及连接装置重量为1862N
Q2——滑架及缓冲器装置重量1697+161=1858N
(3)终端荷重
1)3.0m3吊桶提升矸石时:
Q矸=g×[G+Km·V·γg+0.9×(1-1/Ks)V·γs]+Qz
=9.81×(1049+0.9×3.0×1600+0.9×(1-1/2)×3.0×1000)
+3720
=9.81×(1049+4320+1350)+3720
=69633(N)
式中:
Km——装满系数取Km=0.9
V——吊桶容积V=3.0m3
γg——松散矸石容重取rg=1600kg/m3
γs——水容重取rs=1000kg/m3
Ks——岩石松散系数取Ks=2.0
G——3.0m3座钩式吊桶重量G=1049kg
2)2.4m3底卸式吊桶下放混凝土时
Qdxs=g(G+Km·V·γg)+Qz
=9.81×(1250+0.9×2.4×2675)+3720
=72665(N)
式中:
G——2.4立方底卸式吊桶自重G=1250kg
Km——装满系数取Km=0.9
V——吊桶容积V=2.4m3
γg——混凝土容重取rg=2675kg/m3
3)下放SJZ5.5型伞钻时
Q伞钻=QSZ+Qz=53955+3720=57675(N)
式中:
QSZ——SJZ5.5型伞钻重量为53955N
Qz——钩头、滑架及缓冲器装置重量3720N
(4)提升钢丝绳单位长度重量Ps
按最大荷载提2.4m3底卸式吊桶计算,Q=72665N,H=372m。
kg/m
式中:
бB——钢丝绳公称抗拉强度取бB=1770Mpa
ma——安全系数取ma=7.5
根据计算选18×7+FC-30-1770特型多层股不旋转钢丝绳,其标准每米重量PSB=3.51kg/m,钢丝破断力总和Qd=670367N。
(5)钢丝绳安全系数校核
提物时,使用2.4m3底卸式吊桶,提升深度372m
>7.5符合规定。
提人时
按每次提升10人考虑,每人重100kg(带工具)
QR=9.81×(10×100+1049)+3720=23821(N)
>9
符合规定。
(四)副提升钢丝绳的选择计算
(1)钢丝绳悬垂长度H0=Hsh+Hj=348+19.846=367.846m;
式中:
Hsh——井筒深度m
Hj——井口水平至井架天轮平台悬垂高度m
考虑天轮平台钢结构及天轮结构,取H0=372m
(2)钩头、滑架、缓冲器重量
Qz=Q1+Q2=1078+1337=2415(N)
式中:
Q1——5t钩头及连接装置重量为1078N
Q2——滑架及缓冲器装置重量1176+161=1337N
(3)终端荷重
1)1.0m3吊桶提升矸石时:
Q矸=g×[G+Km·V·γg+0.9×(1-1/Ks)V·γs]+Qz
=9.81×(348+0.9×1.0×1600+0.9×(1-1/2)×1.0×1000)
+2415
=9.81×(348+1440+450)+2415
=24370(N)
式中:
Km——装满系数取Km=0.9
V——吊桶容积V=1.0m3
γg——松散矸石容重取rg=1600kg/m3
γs——水容重取rs=1000kg/m3
Ks——岩石松散系数取Ks=2.0
G——1.0m3座钩式吊桶重量G=348kg
(4)提升钢丝绳单位长度重量Ps
按最大荷载提1.0m3挂钩式吊桶计算,Q=24370N,H=372m。
kg/m
式中:
бB——钢丝绳公称抗拉强度取бB=1770Mpa
ma——安全系数取ma=7.5
根据计算选18×7+FC-18-1770特型多层股不旋转钢丝绳,其标准每米重量PSB=1.26kg/m,钢丝破断力总和Qd=241204N。
(5)钢丝绳安全系数校核
提物时,使用1.0m3挂钩式吊桶,提升深度372m
>7.5符合规定。
提人时
按每次提升4人考虑,每人重100kg(带工具)
QR=9.81×(4×100+348)+2415=7338(N)
>9
符合规定。
(五)提升天轮的选择
D≥60d=60×30=1800mm(d为钢丝绳直径)
D≥60d=60×18=1080mm(d为钢丝绳直径)
主钩选用直径D=2000mm的铸钢天轮,其破断力总和为672KN,副钩选用直径D=1600mm的铸钢天轮,其破断力总和为485KN,满足要求。
(六)主提升机的选择
(1)卷筒直径
D≥60d=60×30=1800mm(d为钢丝绳直径)
(2)选定提升机型号
考虑到井筒深度,为了提高提升能力,决定选用JK-2.5/20提升机做为主提升机,其主要指标如下:
卷筒直径:
D=2500mm;卷筒宽度:
BT=2000mm;钢丝绳最大静张力:
FJ=90KN;钢丝绳最大静张力差:
FJ=55KN。
(3)校验卷筒宽度
缠绕层数n=B/BT=1788.6/2000=0.89(层),需要缠绕一层钢丝绳,符合要求。
式中:
H——提升高度,取H=372m;30——试验绳长度30米
ε——绳圈间隙,取3;d——绳径,d=30mm
n——缠绳层数
(4)验算提升机的强度
最大静张力验算
Fj=Q0+PSB×H0=72665+3.51×372×9.81=85474 符合规定。 (5)电动机功率估算 式中: VmB——提升机最大速度VmB=4.7m/s η——传动效率取η=0.85 提升机配备电机为YR143-46-10/487kw,完全满足施工需要。 (七)副提升机的选择 (1)卷筒直径 D≥60d=60×22=1320mm(d为钢丝绳直径) (2)选定提升机型号 考虑到井筒深度,为了提高提升能力,决定选用GKT2-1.6×0.9/20提升机做为副提升机,其主要指标如下: 卷筒直径: D=1600mm;卷筒宽度: BT=900mm;钢丝绳最大静张力: FJ=45KN;钢丝绳最大静张力差: FJ=30KN。 (3)校验卷筒宽度 缠绕层数n=B/BT=1743/900=1.9(层),需要缠绕二层钢丝绳,符合要求。 式中: H——提升高度,取H=372m;30——试验绳长度30米 ε——绳圈间隙,取3;d——绳径,d=18mm n——缠绳层数 (4)验算提升机的强度 最大静张力验算 Fj=Q0+PSB×H0=24370+1.26×372×9.81=28968 符合规定。 (5)电动机功率估算 式中: VmB——提升机最大速度VmB=3.06m/s η——传动效率取η=0.85 提升机配备电机为YR143-46-10/130kw,完全满足施工需要。 二、悬吊设备的选型 (一)吊盘悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 吊盘采用二层盘,六根绳悬吊。 选用一台HZ-4抓岩机,吊盘自重: Q1=117720N,吊盘放置砼重: Q2=14715N,人员重: Q3=9810N,抓岩机重: Q4=79235N,水箱及水重: Q5=19620N,卧泵重Q6=198162N。 钢丝绳悬垂长度按照372m计算。 (1)终端荷重Q0 Q0=1/4(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6) =0.25×(117720+14715+9810+79235+19620+198162) =0.25×260916=65229(N) (2)钢丝绳单位长度重量: 式中: бB——钢丝绳极限抗拉强度,取бB=1770Mpa Ma: 安全系数,取Ma=6 (3)根据计算选: 18×7+FC-28-1770钢丝绳,其每米重PSB=3.06kg/m,钢丝破断力总和584021N。 (4)钢丝绳安全系数校验 >6符合规定 3、稳车选择 根据单根钢丝绳最大荷重76466N,选用JZ-10/600A型稳车4台 4、悬吊天轮选择 D≥20d=20×26=520mm(d钢丝绳直径) 选用Φ0.6米单槽悬吊天轮。 (二)抓岩机悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 选用1台HZ-4型中心回转抓岩机,机重79235N, (1)终端荷重Q0 Q0=79235N (2)钢丝绳单位长度重量: 式中: бB——钢丝绳极限抗拉强度,取бB=1770Mpa Ma: 安全系数,取Ma=6 (3)根据计算选: 18×7+FC-28-1770钢丝绳,其每米重PSB=3.06kg/m,钢丝破断力总和583765N。 (4)钢丝绳安全系数校验 >6符合规定 3、稳车选择 根据钢丝绳最大荷重90402N,选用JZ-10/600A型稳车1台。 4、悬吊天轮选择 D≥20d=20×28=560mm(d钢丝绳直径) 选用Φ0.6米单槽悬吊天轮。 (三)模板悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 模板自重Q1=147150N,模板增加混凝土重量Q2=24525N;共计三个稳车悬吊。 (1)终端荷重Q0 Q0=1/3(Q1+Q2)==1/3(147150+24525)=57225(N) (2)钢丝绳单位长度重量: 式中: бB——钢丝绳极限抗拉强度,取бB=1770Mpa Ma: 安全系数,取Ma=6 (3)根据计算选: 18×7+FC-26-1770钢丝绳,其每米重PSB=2.64㎏/m,钢丝破断力总和502936N。 (4)钢丝绳安全系数校验 >6符合规定 3、稳车选择 根据钢丝绳最大荷重66859N,选用JZ-16/1000A型稳车3台 4、悬吊天轮选择 D≥20d=20×26=520mm(d钢丝绳直径) 选用Φ0.6米单槽悬吊天轮。 (四)排水用电缆悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 卧泵电缆单独悬吊,选用U-3×70-1×25电缆,其重量Q1=8×372×9.81=29195N;卡子每3米一付,每付重27.49N,其重量: Q2=372÷3×27.49=3409(N) (1)终端荷重Q0 Q0=Q1+Q2=29195+3409=32604(N) (2)钢丝绳单位长度重量: 式中: бB——钢丝绳极限抗拉强度,取бB=1770Mpa Ma: 安全系数,取Ma=5 (3)根据计算选: 18×7+FC-18-1770特型多层股不旋转钢丝绳,其每米重PSB=1.26kg/m,钢丝破断力总和241204N (4)钢丝绳安全系数校验 >5符合规定 3、稳车选择 根据钢丝绳最大荷重37202N,选用JZ-5/1000A型稳车一台。 4、悬吊天轮选择 D≥20d=20×18=360mm(d钢丝绳直径) 选用Φ0.6米单槽悬吊天轮。 (五)安全梯悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 安全梯为金属结构,其重量Q1=9810N,可乘15人,每人均700N其重量Q2=70×15=10500N (1)终端荷重Q0 Q0=Q1+Q2=9810+10500=20310(N) (2)钢丝绳单位长度重量: 式中: бB——钢丝绳极限抗拉强度,取бB=1770Mpa Ma: 安全系数,取Ma=9 (3)根据计算选: 18×7+FC-18-1770-特型多层股不旋转钢丝绳,其每米重PSB=1.26kg/m,钢丝破断力总和241204N (4)钢丝绳安全系数校验 >9符合规定 3、稳车选择 根据钢丝绳最大荷重24908N,选用JZA-5/1000型专用安全梯稳车一台。 4、悬吊天轮选择 D≥20d=20×18=360mm(d钢丝绳直径) 选用Φ0.6米单槽悬吊天轮。 **煤矿主井钢丝绳选型列表 序号 名称 规格 数量/长度(m) 备注 1 主提升钢丝绳 18×7-FC-30-1770-特 1/600 2 副提升钢丝绳 18×7-FC-18-1770-特 1/600 3 稳绳、吊盘钢丝绳 18×7-FC-28-1770 6/570 4 排水用电缆钢丝绳 18×7-FC-18-1770 1/570 5 模板钢丝绳 18×7-FC-26-1770 3/570 6 抓岩机钢丝绳 18×7-FC-28-1770 1/570 7 安全梯钢丝绳 18×7-FC-18-1770 1/570 **煤矿主井稳车绞车选型列表 序号 名称 规格 单位(台) 备注 1 主提升绞车 JK-2.5/20 1 2 副提升绞车 GKT2-1.6×0.9/20 1 3 稳绳、吊盘稳车 JZ-10/600A 6 4 排水用电缆稳车 JZA-5/1000 1 5 模板稳车 JZ-10/600A 3 6 抓岩机稳车 JZ-10/600A 1 7 安全梯稳车 JZA-5/1000 1 合 计 提升机 JK-2.5/20 1 JT-1.6×1.2/20 1 稳车 JZ-10/600A 10 JZA-5/1000 2 井架 ⅢG 1 **煤矿主井凿井天轮选型列表 序号 名称 规格 单位(台) 备注 1 主提升天轮 φ2.0m 1 单槽 2 副提升天轮 φ1.6m 1 单槽 2 稳绳及吊盘用天轮 φ0.6m 12 单槽 3 安全梯用天轮 φ0.6m 2 单槽 4 抓岩机天轮 φ0.6m 2 单槽 5 模板天轮 φ0.6m 6 单槽 6 排水电缆用天轮 φ0.6m 2 单槽 合 计 提升天轮 φ2.0m/φ1.6m 各1 单槽 悬吊天轮 φ0.6m 24 单槽
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