第六章 矿井提升设备
§ 6— 1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。
§ 6— 2 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,JL— 3）
（ 2） 立井多绳箕斗
JDS— 12/110× 4,JDSY— 12/110× 4,JDG— 12/110× 4
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 6— 3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,GLS— 1× 1/1,GLGY— 1× 2/2
（ 2）多绳罐笼
其它符号意义同上。
2,罐笼的主要结构
图 6— 4 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 6— 5
（ 2） 抓捕机构极其传动装置
图 6— 6
（ 3） 缓冲器
图 6— 7
（ 4） 制动绳的拉紧装置
图 6— 8
§ 6— 3 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：
Qmax=Q+Q2+pH0
Qmax=m·g+mz·g+mp·g·H0
式中 Q=m·g 一次提升货载的重量,N；
m— 货载质量,kg；
Qz=mz·g 容器的自身重量,N；
mz— 容器质量,kg；
p= mp·g 钢丝绳每米重量,N/m；
mp— 钢丝绳质量, kg/m；
H0=Hj+Hs+Hz, m
H0— 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 Hj=15～ 25m；箕斗提升 Hj
=30～ 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 Hz =0；箕斗提升 Hz =18～ 25m。
SHmmmg Bpz ???? )( 0
以 ζ B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
SHmmmg Bpz ???? )( 0
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：
mp =9400·S kg/m
)(101109 4 0 0 26 mmS p ????
上式中的 S可写成, )(10110
9 4 0 0
26 mmS p ????
a
B
pz gm
SHmmm ????
0
)/(
1011 06
mkg
H
m
mmm
a
B
z
p
??
??
? ?
安全规程规定值?
??
?
0pHQQ
Q
m
z
p
a
将上式代入
设 g=10m/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；
Q+Q2+pH0— 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 90o,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（ m1+m21） g·sinα
串车及货载的摩擦力为,f1n（ m1+m21） g·cosα
钢丝绳的重力分力为,mpgL0sinα
钢丝绳的摩擦力为,f2 gL0 cosα
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：
a
B
p m
SfgLmfgmmn ??????? ????? )co s( s i n)co s( s i n)(
201211
每米钢丝绳质量为：
mkg
fL
m
fmmn
m
a
B
p /
)c os( s i n1011
)c os) ( s i n(
20
6
1211
??
?
??
???
??
?
?
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 f1=0.015；
矿车为滑动轴承 f1=0.02；
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 f2 =0.15～ 0.20；
局部支承在托辊上取 f2 =0.25～ 0.4；
全部在底版或枕木上拖动时取 f2 =0.4～ 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：
安全规程规定值?????? )c os( s i n)c os( s i n)(
20121 ???? fgLmfgmmn
Qm
p
p
a
式中 Qp— 钢丝破断拉力总和,N。
— 钢丝绳公称抗拉强度,N/㎡ ；
B?
§ 6— 4 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：
□ J K — □ /□ 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 6— 11）
b、控制系统
图 6— 12
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 6— 14
1）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 D
D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/d=80时 （ D滚筒直径, d钢丝绳直
径 ）, 弯曲应力 ζ w较小, D/d再增大, ζ w并无显著下
降； D/d继续减小, ζ w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：
?1200
80
?
?
D
dD
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。
dD 60?
围抱角小于 90° 的天轮：
dD 40?
井下提升机和凿井提升机的滚筒和围抱角大
于 90° 的天轮：
?900
60
?
?
D
dD
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：
mmd
D
HB ),)(330( ?
?
????
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：
c
jz
FpHQ
FpHQQ
??
??? m a x
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
tgrXj RHHHH 75.0????
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 Hx=0～ 15m
对于箕斗提升因地面装设有煤仓等其 Hx=18～ 25m
Hr—— 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 Vm<3m/s时,Hg≥ 4m；当提
升速度 Vm≥ 3m/s时,Hg≥ 6m；
对于箕斗提升 Hg≥ 4m。
Rt—— 天轮半径,0.75Rt表示附加距离，是容器最上一个
绳卡将要与天轮轮缘相接触时的位置至天轮水平轴线间的距
离。
2、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离 Ls
此距离考虑对于有斜撑的井架，其斜撑的基础与井
筒中心的水平距离约 0.6Hj，另外考虑提升机在运输中
钢丝绳的稳定性，所以 Ls的最小距离按下面经验公式
计算：
mDHL js,5.36.0 ???
3、钢丝绳弦长 Lx
钢丝绳弦长是指钢丝绳离开滚筒处至接触天轮
之间的绳长，由图可见上下两条弦长不完全相等，
但均以滚筒中心至天轮中心之间的距离来计算弦长
，即：
式中 C0—— 提升机主轴中心线高出井口水平的
距离，此值决定于滚筒直径、地形和土壤等情
况，一般 C0=1～ 2m；
Dt—— 天轮直径。
钢丝绳的弦长不能过长，过长则钢丝绳振
动增大，因此，钢丝绳有跳出天轮轮缘的危险
，一般不超过 60m。
mDLCHL tsjx,)2()( 220 ????
4、钢丝绳的偏角 α
钢丝绳的弦长与天轮平面的夹角，从上图可见，偏角有两个,α 1称
外偏角,α 2称内偏角，根据, 规程, 规定，内、外偏角不得超过
1° 30ˊ,否则绳与天轮轮缘的磨损过甚，易发生钢丝绳跳出天轮的事
故。
最大外偏角
最大内偏角
式中 s—— 两天轮间的距离（ m），其值决定于容器的规格及提升
容器在井筒内的布置，可查提升机规格表中两滚筒中心距；
a—— 两滚筒之间的间隙（ m），其值见提升机规格表。
xL
dasB )(3)2(
t a n 11
?
?
????
? ?
xL
dDHBas )])(330([2
t an 12
??
?
??????
? ?
5、滚筒下绳的出绳角（或称下绳仰角） β
钢丝绳弦与水平之间的夹角称滚筒钢丝绳的出绳角，出绳角
大小影响提升机主轴的受力情况。大于零时钢丝绳拉力有一向
上的分力能抵消一部分主轴的重力，减少它的重力弯矩，相对
提高了主轴的强度。另外下出绳角过小，钢丝绳有可能与提升
机基础想接触，会增大钢丝绳的磨损。为此出绳角不应小于提
升机规格表中规定值。对于 JK型提升机下出绳角不应小于 15°
。即下出绳角 β 值 为：
x
t
ts
j
L
DD
RL
CH
2s i nt a n
101 ??
?
?? ???
§ 6— 5 提升设备的运行理论
提升设备的运行理论是研究提升设备在一
次提升过程中提升容器的速度变化规律和电动
机作用在提升机滚筒圆周上力的变化规律的,
以确定合理的运动参数 。
一、提升系统基本动力方程式
在提升系统工作时，作用于主轴上的拖动力矩 M
与提升系统的静阻力矩 Mj，及惯性力矩 Mg处于平衡状
态，得
M-Mj-Mg=0
在等直径提升系统中，可以写成为：
F-Fj-Fg=0
式中 F—— 电动机作用在滚筒圆周上的拖动力,N；
Fj—— 提升系统的静阻力,N；
Fg—— 提升系统的惯性力,N。
上式即根据达朗伯尔原理，解决提升系统的受力
分析和受力计算，以下将逐项分析：
1,提升系统的静阻力
提升系统的静阻力是由货载, 容器, 钢丝绳的
重力以及运行时形成的阻力组成 。
（ 1） 货载, 容器, 钢丝绳作用在滚筒缠绕圆周上
的静阻力 Fj1
图 6-19为具有尾绳的提升系统, 两容器下面用
一根钢丝绳联接起来, 此钢丝绳称为尾绳, 此种提
升系统的货载, 容器, 钢丝绳作用在滚筒缠绕圆周
上的静张力, 系滚筒的上升与下降两钢丝绳的静拉
力差 。
下面讨论提升机工作在某瞬时，即空、重容器都已运
行了 x米时的静阻力。
上升钢丝绳的静拉力 Fsj为
Fsj=Q+Qz+p（ H-x） +qx
下降钢丝绳的静拉力 Fxj为
Fsj =Qz+px+q（ H-x）
式中 p,q—— 提升主绳、尾绳每米重量（ N/M）。
所以 Fj1= Fsj - Fsj =Q+（ p-q）（ H-2x）
在上面计算中，将相当于井架高的那段钢丝绳与钢丝
绳弦长部分，因对于滚筒缠绕圆周作用的力相互抵消因而
不计。
（ 2） 提升系统运行时的阻力 Fj2
提升系统运行时的阻力包括容器在井筒中运行时空气的阻
力, 罐耳与罐道的摩擦阻力, 钢丝绳的弯曲阻力及天轮滚筒
等轴承的阻力；由于这些阻力在设备运行时都是变化的, 精
确计算较困难, 因此, 一般在计算中近似认为阻力是不变的
,并且用提升量的百分数来表示, 其阻力为：
Fj2=ζ Q
式中 ζ —— 一般对箕斗提升系统取 0.15；对罐笼提升系
统取 0.2。
提升系统的静阻力为：
Fj= Fj1+ Fj2= Q+ζ Q +（ p-q） （ H-2x） =KQ+（ p+q） （ H-2x
）
式中 K=1+ζ —— 提升系统阻力系数 。
箕斗提升系统 K=1.15
罐笼提升系统 K=1.20
2,提升系统的惯性力 Fg
提升系统运动速度发生变化时, 反抗其变化的力为
惯性力即：
Fg=∑ma
式中 ∑ m—— 提升系统所有运动部分换算到滚筒圆
周上的变为质量的总和；
a—— 提升容器运动时的线加速度 。
3,提升系统动力方程式
F=KQ+（ p-q） （ H-2x） +∑ma
（ 1） 无尾绳提升系统
q=0,动力方程式为：
F=KQ+p（ H-2x） +∑ma
由上式可见在提升过程中，静阻力不断减小，是由于
主钢丝绳的重量得不到平衡所致，故称此种系统为不平衡
提升系统，一般适用于井深小于 400m。
当矿井很深，提升钢丝绳很重，在一次提升终了之前
甚至出现负静阻力，为此有时需要额外地加大电动机功率
，这样还要用足够大的制动力施闸，吸收系统的动能，和
克服下降绳的重力，以保证一定的减速度，达到按时停车
，避免过卷事故。这种提升系统既不安全，又不经济。
（ 2） 等重尾绳提升系统
悬挂等重尾绳, q=p,动力方程式为：
F=KQ+∑ma
主绳重被尾绳完全平衡, 这种系统称为静力平衡
提升系统 。 一般在井深大于 400m时采用 。
3,重尾绳提升系统
悬挂重尾绳, q>p,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
2
2
4
D
iJm
dd ?
g
GDJ d
d 4
)( 2?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
??
j
mk Q vP
1000??
smHv m /,6.0?
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； H=Hx+Hs+Hz
Hx—— 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。
smHv m /,5.0?
smHv m /,)5.03.0( ??
smHv m /,4.0?
Ηj—— 减速器传动效率, 一级减速器 Ηj =0.92～ 0.94，
二级减速器 Ηj =0.84～ 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；
dtjqqppz mmmlmlmmmm ???????? 222
式中 lp—— 一根提升钢丝绳全长,m；
lp=Hc+lx+3?D+30+n??D
Hc—— 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； lq=H+2Hh
H—— 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 v0=1.5m/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 a3 m/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 。
0
2
0
0 2 h
va ?
0
0
0 a
vt ?
箕斗卸载曲轨行程 h0=2.35m或 2.13m。
初加速度 a0为
初加速阶段时间 t0为
式中 v0=1.5m/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
d
d
mm
pHkQ
D
M
a
M
D
ammpHkQ
?
??
?
????
?
?
)(
][
2
][
2
])([
m a x
1
m a x1
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）,N·m；
D—— 滚筒直径,m。
（ 3） 电动机过负荷能力限制为
?
?
??
?
???
m
pHkQF
a
ampHkQF
e
e
?
?
75.0
75.0
1
1
m
je
e v
P
F
?1000
?
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
1
0
1 a
vvt m ??
1
0
1 2 t
vvh m ??
η j—— 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 。
0)2( 3 ???? ? hamxHpkQ
减速阶段开始时
x=H-h3
?
???
m
hHpkQa
h
)2( 3
3
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：
?
?
???
?
?????
m
QhHpkQ
a
QamxHpkQ
z
z
3.0)2(
3.0)2(
3
3
3
（ 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
?
?
???
?
????
m
FhHpkQ
a
FamxHpkQ
e
d
ed
35.0)2(
35.0)2(
3
3
3
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 。
3
4
3 a
vvt m ??
3
4
3 2 t
vvh m ??
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。
提升
方式
距离 h4（ m） 速度 v4（ m/s）
自动
控制
手动
控制
旧式装
载设备
定量装载
设备
箕斗
提升
2.5～ 3 5 0.4 0.5
爬行时间 t4为：
4
4
4 v
ht ?
5,刹车阶段
刹车制动减速度一般取 a5=1m/s2；此阶段时间很短可
以不计, 若计算则：
5
4
5 a
vt ?
545 2
1 tvh ?
制动时间：
制动距离：
s
,m
6,等速阶段
等速阶段行程 h2,h2=H-（ h0+h1+h3+h4+h5）
等速阶段时间 t2
mv
ht 2
2 ?
7,一次提升循环时间
Tx=t1+t2+t3+t4+t5+θ
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
n
n
t
x
r
n
A
A
a
cT
tmb
A
?
?
??
3 6 0 0
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 c=1.1～ 1.15，
对于无井底煤仓的 c=1.2，
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：
控制方式 距离 h4（ m） 速度 v4（ m/s）
自动控制 2.0～ 2.5 0.4
手动控制 5.0 0.4
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
F=KQ+p（ 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,x=0,t=0,a=a0
F0=KQ+pH+∑ma 0
（ 2）初加速度终了,x=h0,t=t0,a=a0
Fˊ 0=KQ+p（ H-2h0） +∑ma 0= F0-2p h0
2、主加速度阶段
（ 1）主加速度开始,x=h0,t=t0,a=a1
F1=KQ+p（ H-2h0） +∑ma 1= Fˊ 0+∑m （ a1-a0）
（ 2）主加速度终了,x=h0+h1,t=t0+t1,a=a1
Fˊ 1=KQ+p（ H-2h0-2 h1） +∑ma 1= F1-2p h1
3,等速度阶段
（ 1） 等速度开始,x=h0+h1,t=t0+t1,a=0
F2=KQ+p（ H-2h0-2 h1） = Fˊ 1-∑ma 1
（ 2） 等速度终了,x=h0+h1+h2,t=t0+t1+t2,a=0
Fˊ 2=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2） = F2-2p h2
4,减速度阶段
（ 1） 减速度开始,x=h0+h1+h2,t=t0+t1+t2,a=-a3
F3=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2） -∑ma 3= Fˊ 2-∑ma 3
（ 2） 减速度终了,x=h0+h1+h2+h3,t=t0+t1+t2+t3,a=-
a3
Fˊ 3=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2-2 h3） -∑ma 3= F3-2p h3
5、爬行阶段
（ 1）爬行开始,x=h0+h1+h2+h3,t=t0+t1+t2+t3,a=0
F4= KQ+p（ H-2 h0-2 h1-2 h2-2 h3） = Fˊ 3+∑ma 3
（ 2）爬行终了,x=h0+h1+h2+h3+h4,t=t0+t1+t2+t3+t4，
a=0
Fˊ 4=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2-2 h3-2h4） = F4-2p h4
6、刹车制动阶段
（ 1）刹车开始,x=h0+h1+h2+h3+h4,t=t0+t1+t2+t3+t4,a=-
a5
F5=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2-2 h3-2 h4） -∑ma 5= Fˊ 4-∑ma 5
（ 2）刹车终了,x=H,t=t0+t1+t2+t3+t4+t5,a=-a5
Fˊ 5=KQ+pH-∑ma 5= F5-2p h5
坐标图上 （ 横坐标为时间 （ s）, 纵坐标为力 F
（ N）） 绘制力图 （ 图 6— 21） 。 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 6— 21） 。
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：
d
T
d T
dtF
F ?? 0
2
?T dtF0 2
4
2
4
2
4
3
2
3
2
3
2
2
222
2
2
1
2
1
2
1
0
2
0
2
0
0
2
22322 t
FFtFFtFFFFtFFtFFdtFT ??????????????????
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,F`3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,F`3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 。
??? ?????? 24310 )( tttttT d
其中 α —— 低速运行时散热不良系数,α =1/2；
β —— 停机散热不良系数,β =1/3。
电动机的等效功率为, KW
电动机的温升条件是
j
md
d
vFP
?1000?
ed PP ?
2,按正常运行时电动机过负荷能力验算
?75.0m a x ?
eF
F
1000
m
je
e v
P
F
??
?
?9.0?
e
t
F
F
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。
])([ HpqQQF zt ???? ?
)( pHQF zt ?? ?
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
dj
T
m F d tv
W
??
?? 002.1 （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。
444333
222111000
0
)(
2
1
)(
2
1
)(
2
1
)(
2
1
)(
2
1
tFFtFF
tFFtFFtFFF d t
T
?????
???????????
上式中，在自由滑行减速或机械制动减速时,F3、
F`3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
)( 44 FF ??
换为 )( 44 FF ??
mv
v
8.0
4 其中
mv
v
8.0
4
0.8是考虑微拖动装置或低频机组的效率，
称为折算系数，
mv
v4 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
dj
T
m
m
F d tv
W
??
?? 002.1
3,年电耗
W年 =WtAn
4,一次提升有益电耗
Wy=1000mgH
5,提升设备的效率
W
W y??
，（焦 /吨）
§ 6— 6 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：
??????? t
v
H
a
vT
m
m
x
1
,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 t`=10s；对于罐笼 t`=5s；
θ —— 休止时间。
表一 箕 斗 休 止 时 间
箕 斗
规 格
6吨
以下
8～
9吨
12吨 16吨 20吨
休止时
间（ s）
8 10 12 16 20
表二 普通罐笼进出矿车休止时间（ s）
罐笼型式 单层装车罐笼 双层装车罐笼
进出车方式 两侧进出车 同侧进出
车
一个水平进
出车
两层同时进出
车
每层矿车数 1 2 1 1 2 1 2
矿
车
规
格
1
1.5
3
休
止
时
间
（ s
）
12
13
15
15
17
-
35
-
-
30
32
36
36
40
-
17
18
20
20
22
-
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换置罐笼时间；
一次提升量估算：
x
r
nf T
tb
Aca
m ????
3600
式中 c—— 提升工作不均衡系数；提升不均匀系数，有井底煤仓
时,c=1.1～ 1.15，无井底煤仓时,c=1.2，当矿井有两套提升设备
时,c=1.15，只有一套提升设备时,c=1.25；
af—— 提升能力富裕系数，对第一水平一般为 1.2；
br—— 一年工作日，一般为 300（日）；
t—— 一日工作时数，一般为 14h。
根据 m`值在箕斗规格表中，选取标准箕斗容量 m。选箕斗时，应
在不增大提升机，及井筒直径的前提下，尽量采用大容量箕斗，
以降低提升速度、节省电耗。若采用罐笼应按矿车规格选择。
（二）提升钢丝绳的选择
（三）提升机的选择
1、滚筒直径
2、滚筒宽度
提升机强度校核
（四）提升机与井筒相对位置
1、天轮直径
2、井架高度
3、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离
4、钢丝绳的弦长
5、钢丝绳的偏角
6、滚筒下绳的出绳角
（五）提升系统的变位质量计算
（六）确定运动各参数
（七）各阶段拖动力
（八）验算提升电动机容量
（九）耗电量计算
§ 6— 7 斜井串车提升系统
斜井提升是中, 小型矿井主要提升方式之一,
因为斜井初期投资少, 建井快, 出煤快, 地面布置
简单, 但斜井提升能力较小, 钢丝绳磨损较快, 井
筒维护费用较高 。 斜井提升方式大致可分为：
斜井串车提升：可分为单钩与双钩串车两种,
其中单钩串车提升井筒断面小, 投资少, 可用于多
水平提升, 但产量较小, 电耗大 。 而双钩提升则恰
恰相反 。 故前者多用于产量在 21万吨以下, 倾角小
于 25° 的斜井中 。 后者多用于产量在 30万吨左右,
倾角不大于 25° 的斜井中 。
斜井箕斗提升：斜井箕斗提升与串车提升相比，箕
斗提升产量大，又可实现自动化，但需要设有装载、卸
载设备，投资较多，开拓工程量也较大，因此适用于产
量在 30～ 60万吨以上，倾角在 25～ 35° 的斜井中。
胶带输送机提升：其生产过程连续，运输量大，并
且易于实现自动化，但初期投资较大，一般用于产量在
60万吨以上，倾角不大于 17° 的斜井中。
以上三种斜井提升方式，以串车提升应用最广泛。
在串车提升中，运动和动力变化与车场形式有关，目前
串车提升的车场有甩车场及平车场两种。
一, 斜井串车提升系统
1,采用甩车场的单钩串车提升
图 6— 22,23
2,采用平车场的双钩串车提升
图 6— 24,25
二、斜井串车提升设备的选择计算
（一）一次提升量和串车矿车数的确定
1、提升长度
L=Ld+Ls+Lk
2、速度图参数的确定
（ 1）最大提升速度, 规程, 规定斜井内升降
人员或用矿车升降物料时,vm≤ 5m/s。据此，
结合设计条件应首先预选提升机，确定提升机
的速度 vm。
（ 2）初加速度 a0≤ 0.3m/s2。
（ 3）车场内速度 甩车场 v0≤1,5m/s，平车场
v0≤1,0m/s。
（ 4）主加、减速度
升降人员时,a1≤ 0.5m/s2,a3≤ 0.5m/s2；
升降物料时：, 规程, 对 a1,a3没有限制，一般可取 0.5
m/s2，也可稍大些，但要考虑自然加减速度问题。
（ 5）摘挂钩时间 甩车场 θ 1=20s，平车场 θ 1=25s。
（ 6）电动机换向时间 θ 2=5s。
3,一次提升循环时间 T
（ 1） 速度图各段运行时间与行程计算 （ 以单钩甩车场
为例 ）
串车在井底车场运行阶段
0
0
01 a
vt ?
0
2
0
01 2 a
vL ?
0102 LLL d ??
0
0202 vLt ?
0201 ttt d ??
mv
Lt 2
2 ?
串车在提出车场后的主加速度阶段
1
0
1 a
vvt m ??
1
0
1 2 t
vvL m??
减速阶段
3
3 a
vt m?
3
2
3 2a
vL m?
等速阶段 )(
132 LLLLL d ???? mv
Lt 2
2 ?
井口甩车场阶段
00
0
0
0
2
0
0
02
v
L
a
v
v
a
v
L
a
v
t k
k
k ??
?
??
Lk—— 井口车场长度，一般可取 25m～ 35m。
)(2 12321 ?? ??????? kd tttttT
121 )(2 ????? tttT d
（ 2）一次提升循环时间
甩车场单钩串车提升
平车场双钩串车提升
4、一次提升量和矿车数的确定
（ 1）根据矿井年产量要求计算
一次提升量 m为
tb
TAca
m
r
nf
3600
1000
?
式中 c—— 提升不均匀系数，有井底煤仓时，
c=1.1～ 1.15，无井底煤仓时,c=1.2，当矿井有两套
提升设备时,c=1.15，只有一套提升设备时,c=1.25；
af—— 提升能力富裕系数，对第一水平一般为 1.2。
一次提升矿车数
1m
mn ?
Vm ?? ???1
式中 —— 装载系数：当倾角为 20° 以下时, =1；
当倾角为 21° ～ 25° 时, =0.95～ 0.9；
当倾角为 25° ～ 30° 时,=0.85～ 0.8；
ρ `—— 煤的散集密度, kg/m3；
V—— 矿车的有效容积, m3。
计算出的取较大整数 。
60000)c os) ( s i n( 111 ??? gfmmn z ??
（ 2）验算矿车连接器强度
为了保证矿车连接器安全，牵引矿车数就有所限制
，一般矿车连接器的强度为 60000N。因此，连接器
强度应满足
若满足要求，说明以上所选矿车数合适；若不
满足要求，应提高提升速度，重新选择；若速度无法
提高，则说明这种提升已无法满足矿井生产的要求，
应改变提升方式。
（二）提升钢丝绳选择计算
（三）提升机选择计算
1、提升机滚筒直径
2、提升机最大静张力和最大静张力差计算
最大静张力
双钩提升时最大静张力差
根据滚筒 D和 Fjmax,Fcmax在提升机规格表中选
择合适的提升机。
][)c o s( s i n)c o s) ( s i n( m a x2111m a x jpzj FgfLmgfmmnF ?????? ????
][)c o s( s i n
)c o s( s i n)c o s) ( s i n(
m a x11
2111m a x
cz
pzc
Fgfnm
gfLmgfmmnF
??
??????
??
????
3,提升机滚筒宽度验算
（ 四 ） 天轮选择计算
天轮分固定天轮和游动天轮 。 天轮直径根据钢丝绳
在天轮上围包角 α 的大小来确定 。
固定天轮：
地面天轮 α >90° 时 DT≥ 80d
α <90° 时 DT≥ 60d
井下天轮 α >90° 时 DT≥ 60d
α <90° 时 DT≥ 40d
游动天轮,DT≥ 40d
根据计算结果, 查天轮规格表选择标准天轮 。
（五）预选提升电动机
1、估算电动机功率
单钩提升
双钩提升
—— 标准提升速度,m/s；
?
? j
mj vFP
1000
m a x ????
?
? j
mc vFP
1000
m a x ????
式中
mv??
—— 电动机容量备用系数取 1.1～ 1.2。?
2,估算电动机转速
D
ivn m
?
??? 60
i
Dnv e
m 60
??
3、根据 P`,n及矿井电压等级，查电动机规格表
选择合适的电动机。
4、确定提升机的实际最大提升速度为
（六）容器的自然加减速度
斜井串车提升的运动学和动力学计算、电动机容量验
算及电耗量计算等，其原则与立井相同，此处不再祥
述。只是斜井串车提升加减速度的选择，要考虑容器
的自然加减速度。
空串车下放时，加速度 a1应小于空串车的自然加速
度 a1z，否则钢丝绳呈松弛状态，带再次拉紧时将产生冲
击，对钢丝绳极为不利。空串车的自然加速度为
重串车上提时，减速度 a3也不能过大，否则在将
要停车前，上升钢丝绳松弛，上升的串车将越过钢
丝绳，将绳压坏或发生掉道事故，还可能使上升串
车因重力作用再次下降，这时，钢丝绳又将受到冲
击力，有将钢丝绳拉断的危险。因此，要求减速度 a3
小于自然减速度 a3z，自然减速度为
gf
mnm
nm
m
Fa
tz
z
x
x
z )co s( s i n 1
1
1
1 ?? ????
当倾角 β <6° 时，自然加速度均大于 0.7m/s2，
正常运转中自然加、减速度影响不大。但安全制动时，
安全制动减速度要受到限制。
gf
mmmn
mmn
m
Fa
tz
z
s
s
z )co s( s i n)(
)(
1
11
11
3 ?? ???
???
§ 6— 1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。
§ 6— 2 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,JL— 3）
（ 2） 立井多绳箕斗
JDS— 12/110× 4,JDSY— 12/110× 4,JDG— 12/110× 4
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 6— 3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,GLS— 1× 1/1,GLGY— 1× 2/2
（ 2）多绳罐笼
其它符号意义同上。
2,罐笼的主要结构
图 6— 4 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 6— 5
（ 2） 抓捕机构极其传动装置
图 6— 6
（ 3） 缓冲器
图 6— 7
（ 4） 制动绳的拉紧装置
图 6— 8
§ 6— 3 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：
Qmax=Q+Q2+pH0
Qmax=m·g+mz·g+mp·g·H0
式中 Q=m·g 一次提升货载的重量,N；
m— 货载质量,kg；
Qz=mz·g 容器的自身重量,N；
mz— 容器质量,kg；
p= mp·g 钢丝绳每米重量,N/m；
mp— 钢丝绳质量, kg/m；
H0=Hj+Hs+Hz, m
H0— 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 Hj=15～ 25m；箕斗提升 Hj
=30～ 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 Hz =0；箕斗提升 Hz =18～ 25m。
SHmmmg Bpz ???? )( 0
以 ζ B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
SHmmmg Bpz ???? )( 0
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：
mp =9400·S kg/m
)(101109 4 0 0 26 mmS p ????
上式中的 S可写成, )(10110
9 4 0 0
26 mmS p ????
a
B
pz gm
SHmmm ????
0
)/(
1011 06
mkg
H
m
mmm
a
B
z
p
??
??
? ?
安全规程规定值?
??
?
0pHQQ
Q
m
z
p
a
将上式代入
设 g=10m/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；
Q+Q2+pH0— 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 90o,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（ m1+m21） g·sinα
串车及货载的摩擦力为,f1n（ m1+m21） g·cosα
钢丝绳的重力分力为,mpgL0sinα
钢丝绳的摩擦力为,f2 gL0 cosα
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：
a
B
p m
SfgLmfgmmn ??????? ????? )co s( s i n)co s( s i n)(
201211
每米钢丝绳质量为：
mkg
fL
m
fmmn
m
a
B
p /
)c os( s i n1011
)c os) ( s i n(
20
6
1211
??
?
??
???
??
?
?
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 f1=0.015；
矿车为滑动轴承 f1=0.02；
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 f2 =0.15～ 0.20；
局部支承在托辊上取 f2 =0.25～ 0.4；
全部在底版或枕木上拖动时取 f2 =0.4～ 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：
安全规程规定值?????? )c os( s i n)c os( s i n)(
20121 ???? fgLmfgmmn
Qm
p
p
a
式中 Qp— 钢丝破断拉力总和,N。
— 钢丝绳公称抗拉强度,N/㎡ ；
B?
§ 6— 4 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：
□ J K — □ /□ 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 6— 11）
b、控制系统
图 6— 12
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 6— 14
1）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 D
D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/d=80时 （ D滚筒直径, d钢丝绳直
径 ）, 弯曲应力 ζ w较小, D/d再增大, ζ w并无显著下
降； D/d继续减小, ζ w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：
?1200
80
?
?
D
dD
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。
dD 60?
围抱角小于 90° 的天轮：
dD 40?
井下提升机和凿井提升机的滚筒和围抱角大
于 90° 的天轮：
?900
60
?
?
D
dD
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：
mmd
D
HB ),)(330( ?
?
????
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：
c
jz
FpHQ
FpHQQ
??
??? m a x
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
tgrXj RHHHH 75.0????
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 Hx=0～ 15m
对于箕斗提升因地面装设有煤仓等其 Hx=18～ 25m
Hr—— 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 Vm<3m/s时,Hg≥ 4m；当提
升速度 Vm≥ 3m/s时,Hg≥ 6m；
对于箕斗提升 Hg≥ 4m。
Rt—— 天轮半径,0.75Rt表示附加距离，是容器最上一个
绳卡将要与天轮轮缘相接触时的位置至天轮水平轴线间的距
离。
2、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离 Ls
此距离考虑对于有斜撑的井架，其斜撑的基础与井
筒中心的水平距离约 0.6Hj，另外考虑提升机在运输中
钢丝绳的稳定性，所以 Ls的最小距离按下面经验公式
计算：
mDHL js,5.36.0 ???
3、钢丝绳弦长 Lx
钢丝绳弦长是指钢丝绳离开滚筒处至接触天轮
之间的绳长，由图可见上下两条弦长不完全相等，
但均以滚筒中心至天轮中心之间的距离来计算弦长
，即：
式中 C0—— 提升机主轴中心线高出井口水平的
距离，此值决定于滚筒直径、地形和土壤等情
况，一般 C0=1～ 2m；
Dt—— 天轮直径。
钢丝绳的弦长不能过长，过长则钢丝绳振
动增大，因此，钢丝绳有跳出天轮轮缘的危险
，一般不超过 60m。
mDLCHL tsjx,)2()( 220 ????
4、钢丝绳的偏角 α
钢丝绳的弦长与天轮平面的夹角，从上图可见，偏角有两个,α 1称
外偏角,α 2称内偏角，根据, 规程, 规定，内、外偏角不得超过
1° 30ˊ,否则绳与天轮轮缘的磨损过甚，易发生钢丝绳跳出天轮的事
故。
最大外偏角
最大内偏角
式中 s—— 两天轮间的距离（ m），其值决定于容器的规格及提升
容器在井筒内的布置，可查提升机规格表中两滚筒中心距；
a—— 两滚筒之间的间隙（ m），其值见提升机规格表。
xL
dasB )(3)2(
t a n 11
?
?
????
? ?
xL
dDHBas )])(330([2
t an 12
??
?
??????
? ?
5、滚筒下绳的出绳角（或称下绳仰角） β
钢丝绳弦与水平之间的夹角称滚筒钢丝绳的出绳角，出绳角
大小影响提升机主轴的受力情况。大于零时钢丝绳拉力有一向
上的分力能抵消一部分主轴的重力，减少它的重力弯矩，相对
提高了主轴的强度。另外下出绳角过小，钢丝绳有可能与提升
机基础想接触，会增大钢丝绳的磨损。为此出绳角不应小于提
升机规格表中规定值。对于 JK型提升机下出绳角不应小于 15°
。即下出绳角 β 值 为：
x
t
ts
j
L
DD
RL
CH
2s i nt a n
101 ??
?
?? ???
§ 6— 5 提升设备的运行理论
提升设备的运行理论是研究提升设备在一
次提升过程中提升容器的速度变化规律和电动
机作用在提升机滚筒圆周上力的变化规律的,
以确定合理的运动参数 。
一、提升系统基本动力方程式
在提升系统工作时，作用于主轴上的拖动力矩 M
与提升系统的静阻力矩 Mj，及惯性力矩 Mg处于平衡状
态，得
M-Mj-Mg=0
在等直径提升系统中，可以写成为：
F-Fj-Fg=0
式中 F—— 电动机作用在滚筒圆周上的拖动力,N；
Fj—— 提升系统的静阻力,N；
Fg—— 提升系统的惯性力,N。
上式即根据达朗伯尔原理，解决提升系统的受力
分析和受力计算，以下将逐项分析：
1,提升系统的静阻力
提升系统的静阻力是由货载, 容器, 钢丝绳的
重力以及运行时形成的阻力组成 。
（ 1） 货载, 容器, 钢丝绳作用在滚筒缠绕圆周上
的静阻力 Fj1
图 6-19为具有尾绳的提升系统, 两容器下面用
一根钢丝绳联接起来, 此钢丝绳称为尾绳, 此种提
升系统的货载, 容器, 钢丝绳作用在滚筒缠绕圆周
上的静张力, 系滚筒的上升与下降两钢丝绳的静拉
力差 。
下面讨论提升机工作在某瞬时，即空、重容器都已运
行了 x米时的静阻力。
上升钢丝绳的静拉力 Fsj为
Fsj=Q+Qz+p（ H-x） +qx
下降钢丝绳的静拉力 Fxj为
Fsj =Qz+px+q（ H-x）
式中 p,q—— 提升主绳、尾绳每米重量（ N/M）。
所以 Fj1= Fsj - Fsj =Q+（ p-q）（ H-2x）
在上面计算中，将相当于井架高的那段钢丝绳与钢丝
绳弦长部分，因对于滚筒缠绕圆周作用的力相互抵消因而
不计。
（ 2） 提升系统运行时的阻力 Fj2
提升系统运行时的阻力包括容器在井筒中运行时空气的阻
力, 罐耳与罐道的摩擦阻力, 钢丝绳的弯曲阻力及天轮滚筒
等轴承的阻力；由于这些阻力在设备运行时都是变化的, 精
确计算较困难, 因此, 一般在计算中近似认为阻力是不变的
,并且用提升量的百分数来表示, 其阻力为：
Fj2=ζ Q
式中 ζ —— 一般对箕斗提升系统取 0.15；对罐笼提升系
统取 0.2。
提升系统的静阻力为：
Fj= Fj1+ Fj2= Q+ζ Q +（ p-q） （ H-2x） =KQ+（ p+q） （ H-2x
）
式中 K=1+ζ —— 提升系统阻力系数 。
箕斗提升系统 K=1.15
罐笼提升系统 K=1.20
2,提升系统的惯性力 Fg
提升系统运动速度发生变化时, 反抗其变化的力为
惯性力即：
Fg=∑ma
式中 ∑ m—— 提升系统所有运动部分换算到滚筒圆
周上的变为质量的总和；
a—— 提升容器运动时的线加速度 。
3,提升系统动力方程式
F=KQ+（ p-q） （ H-2x） +∑ma
（ 1） 无尾绳提升系统
q=0,动力方程式为：
F=KQ+p（ H-2x） +∑ma
由上式可见在提升过程中，静阻力不断减小，是由于
主钢丝绳的重量得不到平衡所致，故称此种系统为不平衡
提升系统，一般适用于井深小于 400m。
当矿井很深，提升钢丝绳很重，在一次提升终了之前
甚至出现负静阻力，为此有时需要额外地加大电动机功率
，这样还要用足够大的制动力施闸，吸收系统的动能，和
克服下降绳的重力，以保证一定的减速度，达到按时停车
，避免过卷事故。这种提升系统既不安全，又不经济。
（ 2） 等重尾绳提升系统
悬挂等重尾绳, q=p,动力方程式为：
F=KQ+∑ma
主绳重被尾绳完全平衡, 这种系统称为静力平衡
提升系统 。 一般在井深大于 400m时采用 。
3,重尾绳提升系统
悬挂重尾绳, q>p,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
2
2
4
D
iJm
dd ?
g
GDJ d
d 4
)( 2?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
??
j
mk Q vP
1000??
smHv m /,6.0?
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； H=Hx+Hs+Hz
Hx—— 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。
smHv m /,5.0?
smHv m /,)5.03.0( ??
smHv m /,4.0?
Ηj—— 减速器传动效率, 一级减速器 Ηj =0.92～ 0.94，
二级减速器 Ηj =0.84～ 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；
dtjqqppz mmmlmlmmmm ???????? 222
式中 lp—— 一根提升钢丝绳全长,m；
lp=Hc+lx+3?D+30+n??D
Hc—— 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； lq=H+2Hh
H—— 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 v0=1.5m/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 a3 m/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 。
0
2
0
0 2 h
va ?
0
0
0 a
vt ?
箕斗卸载曲轨行程 h0=2.35m或 2.13m。
初加速度 a0为
初加速阶段时间 t0为
式中 v0=1.5m/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
d
d
mm
pHkQ
D
M
a
M
D
ammpHkQ
?
??
?
????
?
?
)(
][
2
][
2
])([
m a x
1
m a x1
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）,N·m；
D—— 滚筒直径,m。
（ 3） 电动机过负荷能力限制为
?
?
??
?
???
m
pHkQF
a
ampHkQF
e
e
?
?
75.0
75.0
1
1
m
je
e v
P
F
?1000
?
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
1
0
1 a
vvt m ??
1
0
1 2 t
vvh m ??
η j—— 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 。
0)2( 3 ???? ? hamxHpkQ
减速阶段开始时
x=H-h3
?
???
m
hHpkQa
h
)2( 3
3
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：
?
?
???
?
?????
m
QhHpkQ
a
QamxHpkQ
z
z
3.0)2(
3.0)2(
3
3
3
（ 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
?
?
???
?
????
m
FhHpkQ
a
FamxHpkQ
e
d
ed
35.0)2(
35.0)2(
3
3
3
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 。
3
4
3 a
vvt m ??
3
4
3 2 t
vvh m ??
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。
提升
方式
距离 h4（ m） 速度 v4（ m/s）
自动
控制
手动
控制
旧式装
载设备
定量装载
设备
箕斗
提升
2.5～ 3 5 0.4 0.5
爬行时间 t4为：
4
4
4 v
ht ?
5,刹车阶段
刹车制动减速度一般取 a5=1m/s2；此阶段时间很短可
以不计, 若计算则：
5
4
5 a
vt ?
545 2
1 tvh ?
制动时间：
制动距离：
s
,m
6,等速阶段
等速阶段行程 h2,h2=H-（ h0+h1+h3+h4+h5）
等速阶段时间 t2
mv
ht 2
2 ?
7,一次提升循环时间
Tx=t1+t2+t3+t4+t5+θ
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
n
n
t
x
r
n
A
A
a
cT
tmb
A
?
?
??
3 6 0 0
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 c=1.1～ 1.15，
对于无井底煤仓的 c=1.2，
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：
控制方式 距离 h4（ m） 速度 v4（ m/s）
自动控制 2.0～ 2.5 0.4
手动控制 5.0 0.4
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
F=KQ+p（ 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,x=0,t=0,a=a0
F0=KQ+pH+∑ma 0
（ 2）初加速度终了,x=h0,t=t0,a=a0
Fˊ 0=KQ+p（ H-2h0） +∑ma 0= F0-2p h0
2、主加速度阶段
（ 1）主加速度开始,x=h0,t=t0,a=a1
F1=KQ+p（ H-2h0） +∑ma 1= Fˊ 0+∑m （ a1-a0）
（ 2）主加速度终了,x=h0+h1,t=t0+t1,a=a1
Fˊ 1=KQ+p（ H-2h0-2 h1） +∑ma 1= F1-2p h1
3,等速度阶段
（ 1） 等速度开始,x=h0+h1,t=t0+t1,a=0
F2=KQ+p（ H-2h0-2 h1） = Fˊ 1-∑ma 1
（ 2） 等速度终了,x=h0+h1+h2,t=t0+t1+t2,a=0
Fˊ 2=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2） = F2-2p h2
4,减速度阶段
（ 1） 减速度开始,x=h0+h1+h2,t=t0+t1+t2,a=-a3
F3=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2） -∑ma 3= Fˊ 2-∑ma 3
（ 2） 减速度终了,x=h0+h1+h2+h3,t=t0+t1+t2+t3,a=-
a3
Fˊ 3=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2-2 h3） -∑ma 3= F3-2p h3
5、爬行阶段
（ 1）爬行开始,x=h0+h1+h2+h3,t=t0+t1+t2+t3,a=0
F4= KQ+p（ H-2 h0-2 h1-2 h2-2 h3） = Fˊ 3+∑ma 3
（ 2）爬行终了,x=h0+h1+h2+h3+h4,t=t0+t1+t2+t3+t4，
a=0
Fˊ 4=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2-2 h3-2h4） = F4-2p h4
6、刹车制动阶段
（ 1）刹车开始,x=h0+h1+h2+h3+h4,t=t0+t1+t2+t3+t4,a=-
a5
F5=KQ+p（ H-2h0-2 h1-2 h2-2 h3-2 h4） -∑ma 5= Fˊ 4-∑ma 5
（ 2）刹车终了,x=H,t=t0+t1+t2+t3+t4+t5,a=-a5
Fˊ 5=KQ+pH-∑ma 5= F5-2p h5
坐标图上 （ 横坐标为时间 （ s）, 纵坐标为力 F
（ N）） 绘制力图 （ 图 6— 21） 。 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 6— 21） 。
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：
d
T
d T
dtF
F ?? 0
2
?T dtF0 2
4
2
4
2
4
3
2
3
2
3
2
2
222
2
2
1
2
1
2
1
0
2
0
2
0
0
2
22322 t
FFtFFtFFFFtFFtFFdtFT ??????????????????
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,F`3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,F`3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 。
??? ?????? 24310 )( tttttT d
其中 α —— 低速运行时散热不良系数,α =1/2；
β —— 停机散热不良系数,β =1/3。
电动机的等效功率为, KW
电动机的温升条件是
j
md
d
vFP
?1000?
ed PP ?
2,按正常运行时电动机过负荷能力验算
?75.0m a x ?
eF
F
1000
m
je
e v
P
F
??
?
?9.0?
e
t
F
F
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。
])([ HpqQQF zt ???? ?
)( pHQF zt ?? ?
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
dj
T
m F d tv
W
??
?? 002.1 （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。
444333
222111000
0
)(
2
1
)(
2
1
)(
2
1
)(
2
1
)(
2
1
tFFtFF
tFFtFFtFFF d t
T
?????
???????????
上式中，在自由滑行减速或机械制动减速时,F3、
F`3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
)( 44 FF ??
换为 )( 44 FF ??
mv
v
8.0
4 其中
mv
v
8.0
4
0.8是考虑微拖动装置或低频机组的效率，
称为折算系数，
mv
v4 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
dj
T
m
m
F d tv
W
??
?? 002.1
3,年电耗
W年 =WtAn
4,一次提升有益电耗
Wy=1000mgH
5,提升设备的效率
W
W y??
，（焦 /吨）
§ 6— 6 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：
??????? t
v
H
a
vT
m
m
x
1
,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 t`=10s；对于罐笼 t`=5s；
θ —— 休止时间。
表一 箕 斗 休 止 时 间
箕 斗
规 格
6吨
以下
8～
9吨
12吨 16吨 20吨
休止时
间（ s）
8 10 12 16 20
表二 普通罐笼进出矿车休止时间（ s）
罐笼型式 单层装车罐笼 双层装车罐笼
进出车方式 两侧进出车 同侧进出
车
一个水平进
出车
两层同时进出
车
每层矿车数 1 2 1 1 2 1 2
矿
车
规
格
1
1.5
3
休
止
时
间
（ s
）
12
13
15
15
17
-
35
-
-
30
32
36
36
40
-
17
18
20
20
22
-
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换置罐笼时间；
一次提升量估算：
x
r
nf T
tb
Aca
m ????
3600
式中 c—— 提升工作不均衡系数；提升不均匀系数，有井底煤仓
时,c=1.1～ 1.15，无井底煤仓时,c=1.2，当矿井有两套提升设备
时,c=1.15，只有一套提升设备时,c=1.25；
af—— 提升能力富裕系数，对第一水平一般为 1.2；
br—— 一年工作日，一般为 300（日）；
t—— 一日工作时数，一般为 14h。
根据 m`值在箕斗规格表中，选取标准箕斗容量 m。选箕斗时，应
在不增大提升机，及井筒直径的前提下，尽量采用大容量箕斗，
以降低提升速度、节省电耗。若采用罐笼应按矿车规格选择。
（二）提升钢丝绳的选择
（三）提升机的选择
1、滚筒直径
2、滚筒宽度
提升机强度校核
（四）提升机与井筒相对位置
1、天轮直径
2、井架高度
3、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离
4、钢丝绳的弦长
5、钢丝绳的偏角
6、滚筒下绳的出绳角
（五）提升系统的变位质量计算
（六）确定运动各参数
（七）各阶段拖动力
（八）验算提升电动机容量
（九）耗电量计算
§ 6— 7 斜井串车提升系统
斜井提升是中, 小型矿井主要提升方式之一,
因为斜井初期投资少, 建井快, 出煤快, 地面布置
简单, 但斜井提升能力较小, 钢丝绳磨损较快, 井
筒维护费用较高 。 斜井提升方式大致可分为：
斜井串车提升：可分为单钩与双钩串车两种,
其中单钩串车提升井筒断面小, 投资少, 可用于多
水平提升, 但产量较小, 电耗大 。 而双钩提升则恰
恰相反 。 故前者多用于产量在 21万吨以下, 倾角小
于 25° 的斜井中 。 后者多用于产量在 30万吨左右,
倾角不大于 25° 的斜井中 。
斜井箕斗提升：斜井箕斗提升与串车提升相比，箕
斗提升产量大，又可实现自动化，但需要设有装载、卸
载设备，投资较多，开拓工程量也较大，因此适用于产
量在 30～ 60万吨以上，倾角在 25～ 35° 的斜井中。
胶带输送机提升：其生产过程连续，运输量大，并
且易于实现自动化，但初期投资较大，一般用于产量在
60万吨以上，倾角不大于 17° 的斜井中。
以上三种斜井提升方式，以串车提升应用最广泛。
在串车提升中，运动和动力变化与车场形式有关，目前
串车提升的车场有甩车场及平车场两种。
一, 斜井串车提升系统
1,采用甩车场的单钩串车提升
图 6— 22,23
2,采用平车场的双钩串车提升
图 6— 24,25
二、斜井串车提升设备的选择计算
（一）一次提升量和串车矿车数的确定
1、提升长度
L=Ld+Ls+Lk
2、速度图参数的确定
（ 1）最大提升速度, 规程, 规定斜井内升降
人员或用矿车升降物料时,vm≤ 5m/s。据此，
结合设计条件应首先预选提升机，确定提升机
的速度 vm。
（ 2）初加速度 a0≤ 0.3m/s2。
（ 3）车场内速度 甩车场 v0≤1,5m/s，平车场
v0≤1,0m/s。
（ 4）主加、减速度
升降人员时,a1≤ 0.5m/s2,a3≤ 0.5m/s2；
升降物料时：, 规程, 对 a1,a3没有限制，一般可取 0.5
m/s2，也可稍大些，但要考虑自然加减速度问题。
（ 5）摘挂钩时间 甩车场 θ 1=20s，平车场 θ 1=25s。
（ 6）电动机换向时间 θ 2=5s。
3,一次提升循环时间 T
（ 1） 速度图各段运行时间与行程计算 （ 以单钩甩车场
为例 ）
串车在井底车场运行阶段
0
0
01 a
vt ?
0
2
0
01 2 a
vL ?
0102 LLL d ??
0
0202 vLt ?
0201 ttt d ??
mv
Lt 2
2 ?
串车在提出车场后的主加速度阶段
1
0
1 a
vvt m ??
1
0
1 2 t
vvL m??
减速阶段
3
3 a
vt m?
3
2
3 2a
vL m?
等速阶段 )(
132 LLLLL d ???? mv
Lt 2
2 ?
井口甩车场阶段
00
0
0
0
2
0
0
02
v
L
a
v
v
a
v
L
a
v
t k
k
k ??
?
??
Lk—— 井口车场长度，一般可取 25m～ 35m。
)(2 12321 ?? ??????? kd tttttT
121 )(2 ????? tttT d
（ 2）一次提升循环时间
甩车场单钩串车提升
平车场双钩串车提升
4、一次提升量和矿车数的确定
（ 1）根据矿井年产量要求计算
一次提升量 m为
tb
TAca
m
r
nf
3600
1000
?
式中 c—— 提升不均匀系数，有井底煤仓时，
c=1.1～ 1.15，无井底煤仓时,c=1.2，当矿井有两套
提升设备时,c=1.15，只有一套提升设备时,c=1.25；
af—— 提升能力富裕系数，对第一水平一般为 1.2。
一次提升矿车数
1m
mn ?
Vm ?? ???1
式中 —— 装载系数：当倾角为 20° 以下时, =1；
当倾角为 21° ～ 25° 时, =0.95～ 0.9；
当倾角为 25° ～ 30° 时,=0.85～ 0.8；
ρ `—— 煤的散集密度, kg/m3；
V—— 矿车的有效容积, m3。
计算出的取较大整数 。
60000)c os) ( s i n( 111 ??? gfmmn z ??
（ 2）验算矿车连接器强度
为了保证矿车连接器安全，牵引矿车数就有所限制
，一般矿车连接器的强度为 60000N。因此，连接器
强度应满足
若满足要求，说明以上所选矿车数合适；若不
满足要求，应提高提升速度，重新选择；若速度无法
提高，则说明这种提升已无法满足矿井生产的要求，
应改变提升方式。
（二）提升钢丝绳选择计算
（三）提升机选择计算
1、提升机滚筒直径
2、提升机最大静张力和最大静张力差计算
最大静张力
双钩提升时最大静张力差
根据滚筒 D和 Fjmax,Fcmax在提升机规格表中选
择合适的提升机。
][)c o s( s i n)c o s) ( s i n( m a x2111m a x jpzj FgfLmgfmmnF ?????? ????
][)c o s( s i n
)c o s( s i n)c o s) ( s i n(
m a x11
2111m a x
cz
pzc
Fgfnm
gfLmgfmmnF
??
??????
??
????
3,提升机滚筒宽度验算
（ 四 ） 天轮选择计算
天轮分固定天轮和游动天轮 。 天轮直径根据钢丝绳
在天轮上围包角 α 的大小来确定 。
固定天轮：
地面天轮 α >90° 时 DT≥ 80d
α <90° 时 DT≥ 60d
井下天轮 α >90° 时 DT≥ 60d
α <90° 时 DT≥ 40d
游动天轮,DT≥ 40d
根据计算结果, 查天轮规格表选择标准天轮 。
（五）预选提升电动机
1、估算电动机功率
单钩提升
双钩提升
—— 标准提升速度,m/s；
?
? j
mj vFP
1000
m a x ????
?
? j
mc vFP
1000
m a x ????
式中
mv??
—— 电动机容量备用系数取 1.1～ 1.2。?
2,估算电动机转速
D
ivn m
?
??? 60
i
Dnv e
m 60
??
3、根据 P`,n及矿井电压等级，查电动机规格表
选择合适的电动机。
4、确定提升机的实际最大提升速度为
（六）容器的自然加减速度
斜井串车提升的运动学和动力学计算、电动机容量验
算及电耗量计算等，其原则与立井相同，此处不再祥
述。只是斜井串车提升加减速度的选择，要考虑容器
的自然加减速度。
空串车下放时，加速度 a1应小于空串车的自然加速
度 a1z，否则钢丝绳呈松弛状态，带再次拉紧时将产生冲
击，对钢丝绳极为不利。空串车的自然加速度为
重串车上提时，减速度 a3也不能过大，否则在将
要停车前，上升钢丝绳松弛，上升的串车将越过钢
丝绳，将绳压坏或发生掉道事故，还可能使上升串
车因重力作用再次下降，这时，钢丝绳又将受到冲
击力，有将钢丝绳拉断的危险。因此，要求减速度 a3
小于自然减速度 a3z，自然减速度为
gf
mnm
nm
m
Fa
tz
z
x
x
z )co s( s i n 1
1
1
1 ?? ????
当倾角 β <6° 时，自然加速度均大于 0.7m/s2，
正常运转中自然加、减速度影响不大。但安全制动时，
安全制动减速度要受到限制。
gf
mmmn
mmn
m
Fa
tz
z
s
s
z )co s( s i n)(
)(
1
11
11
3 ?? ???
???
