авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Л.Г.

Дроздова

СТАЦИОНАРНЫЕ МАШИНЫ И УСТАНОВКИ

Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим

центром в качестве учебного пособия для студентов специальностей

150402 «Горные машины и оборудование», 130403 «Открытые горные

работы», 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», 130405 «Обогащение полезных ископаемых», 130406 «Шахтное подземное строительство» вузов региона Владивосток 2007 УДК 622.002.5.001.2 Д 75 Дроздова, Л.Г. Стационарные машины: учеб. пособие. – Влади восток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 157 с.

В пособии рассматриваются вопросы проектирования подъемных ус тановок шахт и рудников, водоотливных и вентиляторных установок, ком прессорных станций. Приведены справочные данные по выбору механиче ского и электрооборудования вышеперечисленных установок.

Предназначено для студентов горных специальностей.

Рецензенты:

А.И. Агошков, генеральный директор научно-производ-ственного проектно-конструкторского объединения «Экогеопроект», д-р техн. наук, профессор;

А.К. Витюк, главный инженер ОАО «ДальВостНИИпроектуголь», канд.

техн. наук;

А.В. Жуков, зам. директора по НР ИЭУ ДВГТУ, д-р техн. наук, про фессор.

Печатается с оригинал-макета, подготовленного автором © Л.Г. Дроздова, ISBN © ДВГТУ, изд-во ДВГТУ, Предисловие Проводимые реформы системы образования выдвигают на первый план усиление самостоятельной работы студентов. Хорошее знание теории конструкции стационарных машин не может быть гарантией правильного решения практических вопросов, поэтому решение задач по проектирова нию стационарных машин и установок способствует формированию у сту дентов логического мышления, лучшему пониманию теории и установле нию связи с практикой.

Развитие этого направления в обучении требует создания соответст вующей учебной литературы. Основными учебниками для студентов спе циальности 150402 «Горные машины и оборудование» являются книги, подготовленные большим коллективом московских профессоров под ре дакцией Н.Г. Картавого, А.П. Гришко.

В предлагаемом учебном пособии приведены задачи проектирования по основным разделам стационарных установок – дисциплины, изучающей сложные, дорогостоящие и энергоёмкие вентиляторные, пневматические, водоотливные и подъёмные установки без которых невозможна эффектив ная добыча полезных ископаемых.

В век компьютерных технологий все приведённые в пособии задачи могут быть решены на персональном компьютере. Примеры решения при ведены после каждой соответствующей главы. Решение вышеизложенных задач позволит повысить уровень теоретической и профессиональной под готовки будущих специалистов.

Введение Среди установок, от которых зависит надёжность, безопасность и эффективность работы горного предприятия, одно из главных мест при надлежит стационарным машинам и установкам. Они характеризуются сложностью конструкций и большой энергоёмкостью (на их долю прихо дится до 70% всей потребляемой на горном предприятии энергии) и пред ставляют собой комплексы энергомеханического оборудования, предна значенного для подъёма полезного ископаемого и пустых пород на по верхность, подъёма и спуска людей, материалов, оборудования (подъём ные установки);

осушения месторождений полезных ископаемых и откач ки воды из горных выработок на поверхность (водоотливные установки);

искусственного проветривания горных выработок и создания нормальных атмосферных условий на горном предприятии (вентиляторные установки);

получения пневматической энергии – энергии сжатого воздуха, исполь зуемой при работе горных комбайнов, отбойных и бурильных молотков, лебёдок, вентиляторов местного проветривания, участковых насосов и др.

(компрессорные установки).

История создания и развития стационарных машин и установок взаимосвязана с развитием горного дела, и одним из первых учёных по святивших горному и горнозаводскому промыслу свои работы был М.В.

Ломоносов.

В 1754 г. членом русской Академии наук Л. Эйлером было выведено основное уравнение центробежного колеса, имевшее большое значение в развитии турбомашин.

В 1832 г. горный инженер А.А. Саблуков (1783 – 1857 гг.) изобрёл и применил на Чагирском медном и серебряном руднике (Алтай) центро бежный вентилятор, а в 1835 г. – центробежный насос. В веке профес сорами Петербургского горного института А.И. Узатисом (1814 – 1875 гг.), П.А. Олышевым (1817 – 1896 гг.), И.А. Тиме (1838 – 1920 гг.) и другими были разработаны основные положения горной механики как науки.

Благодаря работам академиков М.М. Федорова (1867 – 1945 гг.) и А.П. Германа (1874 – 1954 гг.) были созданы теоретические основы всех разделов горной механики (вентиляторных, водоотливных, пневматических и подъёмных установок), получившие дальнейшее развитие в трудах чл.– кор. АН СССР А.С. Ильичева (1898 – 1952 гг.), акад. В.С. Пака (1888 – гг.), проф. В.Б. Уманского (1905 – 1947 гг.), проф. Г.М. Еланчика и др.

На основе вихревой теории крыла Н.Е.Жуковского (1847 – 1921 гг.) советские учёные ЦАГИ создали теорию осевых вентиляторов и рацио нальную конструкцию их.

В конструировании надёжных центробежных насосов большую роль сыграли труды акад. Г.Ф. Проскуры, разработавшего вихревую теорию центробежных насосов, которая явилась дальнейшим развитием вихревой теории крыла Н.Е. Жуковского.

На основе теории пневматических установок, в которую внёс боль шой вклад проф. А.С. Ильичев, созданы надёжные конструкции поршне вых и центробежных компрессоров.

Для развития теории шахтных подъёмных установок большое значе ние имело выведенное в 1913 г. акад. М.М. Федоровым основное динами ческое уравнение подъёмных систем, которое явилось аналитической ос новой при проектировании подъёмных установок. В 1925 – 1930 гг. были проведены исследования по нахождению наивыгоднейшего режима рабо ты подъёмной машины, благодаря которым стало возможным провести ти пизацию и стандартизацию подъёмного оборудования. Позже решались важные вопросы об аппаратуре управления и защиты, об автоматизации управления подъёмными машинами, над которыми работали горняки, электрики и машиностроители. Достигнутые успехи в области стационар ных установок являются результатом коллективного творчества научно – исследовательских и проектных институтов – ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИГМ и ТК им. М.М. Федорова, ВНИИГидромаш, ЛенНИИхиммаш, Дон гипрошахт, Гипроуглемаш, Гипронисэлектрошахт – и машиностроитель ных заводов.

Раздел КАНАТНЫЕ ПОДЪЁМНЫЕ УСТАНОВКИ Назначение, классификация и устройство подъемных установок Основы проектирование шахтных подъемных установок Задачи и примеры расчета механического обо рудования подъемных установок Глава 1. НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И УСТРОЙСТВО ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК 1.1. Назначение подъёмных установок Подъемные установки предназначены для выдачи на поверхность добываемого угля и получаемой при проходке горных выработок породы, быстрого и безопасного спуска и подъема людей, транспортирования кре пежного леса, горно-шахтного оборудования и материалов. При помощи подъемной установки производятся также осмотр и ремонт армировки и крепления ствола шахты. На крупных шахтах, как правило, имеются две – три действующие подъемные установки, и каждая из них предназначена для определенных целей (выдачи угля, спуска-подъема людей, выдачи по роды и т. д.), а не является резервом другой. От надежной, бесперебойной и производительной работы шахтного подъема зависит ритмичная работа всей шахты в целом, поэтому к подъемным установкам (из всего комплек са электромеханического оборудования шахты) предъявляют особые тре бования в отношении надежности и безопасности работы.

Подъемные машины являются наиболее мощными из всего стационар ного оборудования на шахте. Мощность электропривода подъемной машины достигает 1000 кВт, а крупных – 2000 кВт и выше. Электропривод подъем ных установок потребляет до 40% всей электроэнергии, расходуемой шахтой.

Скорость движения подъемных сосудов в стволе достигает 15 – м/сек (54 – 72 км/час), т. е. близка к скорости движения железнодорожных составов. Так как такая скорость развивается на коротких расстояниях (равных длине шахтного ствола), подъемные машины должны иметь на дежное управление и безотказно действующие тормозные устройства.

1.2. Классификация подъёмных установок Общее устройство основного оборудования подъемных установок и конструкция входящих в ее состав элементов весьма многообразны, что определяется в первую очередь разнообразием горно-технических усло вий, в которых функционируют подъемные установки, а также многообра зием конкретных функций, которые на них возлагаются. Среди последних особо выделяют характер поднимаемых и опускаемых шахтных грузов.

Второй фактор, определяющий разнообразие конструкций подъемных установок, связан с их основной эксплуатационной особенностью – циклич ностью действия. Причем указанная цикличность является особой и харак теризуется малой длительностью рабочего цикла, когда паузы между дви жениями соизмеримы с длительностью движения, а в общей продолжитель ности движения существенную долю занимают периоды неустановившихся движений, связанных с разгоном и остановом подъемной системы.

При таком режиме работы подъемной системы мощность ее привода, расход энергии, а следовательно, и экономика канатного подъема в значи тельной степени зависят от инерционных нагрузок, возникающих в перио ды неустановившихся движений. Стремление уменьшить отрицательное влияние указанных инерционных нагрузок на экономику канатного подъе ма, а также нагрузок от собственного веса элементов подъемной системы определяет во многих случаях выбор конструкций отдельных элементов и общее устройство подъемной установки.

Основными признаками, по которым классифицируют канатные подъемные установки, являются нижеследующие.

Назначение подъемной установки. По этому признаку подъемные установки подразделяются на следующие:

а) главные или грузовые, служащие для подъема полезного ископае мого на шахтах или обслуживающие основные грузопотоки вскрышных пород и полезного ископаемого на карьерах;

б) вспомогательные (людские и грузолюдские), служащие для подъ ема и спуска людей, материалов и оборудования, а также для подъема из шахты сопутствующих горных пород;

в) временные или проходческие, используемые только на период строительства шахтного ствола, а в ряде случаев и для проходки основных выработок околоствольного двора.

Расположение относительно земной поверхности. По этому при знаку выделяют два типа подъемных установок:

а) подземные, располагаемые в шахтных стволах;

б) открытые, располагаемые, как правило, на нерабочих бортах карьеров.

Угол наклона трассы подъемника. По этому признаку подъемные установки подразделяются на два основных типа:

а) вертикальные, которые имеют преимущественное применение при подземной разработке месторождений и размещаются в вертикальных шахтных стволах;

б) наклонные, размещаемые на бортах карьеров или в наклонных шахтных стволах.

Среди наклонных подъемных установок особо выделяют крутона клонные с углом наклона трассы 60° и более, а также пологие, угол накло на трассы которых не превышает 25°.

Тип подъемного сосуда. Этот признак в большой степени определя ет характер взаимодействия канатного подъема с другими звеньями транс портного комплекса горного предприятия, а также вид погрузочно разгрузочных операций на стыках транспортных звеньев. По этому при знаку различают три типа подъемных установок:

а) клетевые;

б) скиповые;

в) бадьевые.

При клетевом подъеме погрузочно-разгрузочные операции заключа ются в простом обмене груженых и порожних транспортных сосудов (ва гонеток, автосамосвалов) на перегрузочных пунктах.

При скиповом подъеме перегрузка горной массы из средств приза бойного транспорта в скипы выполняется, как правило, через посредство бункеров, так же, как и разгрузка скипов на поверхности. Использование перегрузочных бункеров достаточно большой вместимости обеспечивает относительную независимость работы канатного подъема во взаимодейст вии с другими звеньями транспортного комплекса. Однако при этом имеет место увеличение общей высоты подъема, а также необходимы дополни тельные капитальные затраты, связанные с сооружением бункеров.

Бадьи как подъемные сосуды используются только на проходческих подъемных установках при строительстве шахтных стволов.

Количество подъемных сосудов, приводимых в движение одной подъемной машиной. По этому признаку подъемные установки можно подразделить на три типа:

а) двухсосудные, которые предполагают приведение в движение од новременно двух сосудов одной подъемной машиной (груженый сосуд поднимается, порожний в это же время опускается);

б) однососудные без противовеса, когда подъемная машина приво дит в движение одну ветвь каната с присоединенным к нему подъемным сосудом (рис.1.1, а);

в) однососудные с противовесом, в которых к концу одной из двух ветвей канатов вместо сосуда подвешивается противовес (рис. 1.1, б).

Рис. 1.1. Схемы подъемных установок: а – однососудной;

б – однососудной с противовесом Тип канатоведущего органа подъемной машины. По этому при знаку, отражающему способ передачи движущего усилия канату, подъем ные установки подразделяются на два класса:

а) барабанные, для которых характерна жесткая связь между кана том и навивочным органом (барабаном), а приведение каната в движение производится путем его навивки па поверхность барабана или свивки с указанной поверхности;

б) со шкивами трения, когда канат огибает канатоведущий орган и не связан с ним жестко, а приводится в движение посредством сил трения между поверхностью шкива и поверхностью прижатого к шкиву каната.

В зависимости от формы навивочной поверхности барабаны могут быть постоянного радиуса навивки (цилиндрические барабаны) и пере менного радиуса (двойные конические и бицилиндроконические). В свою очередь, шкивы трения подразделяют на одноканатные и многоканатные.

В последнем случае подъемный сосуд подвешивается к комплекту из не скольких канатов, приводимых в движение одним многоканатным шкивом трения (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Схема многоканатной подъёмной установки Степень загруженности головных канатов действием концевого усилия. По этому признаку можно выделить три типа подъемных установок:

а) одноканатные с загруженным головным канатом, когда конце вой груз в виде груженого подъемного сосуда полностью воздействует на головной канат, определяя основную долю формируемого в нем тягового усилия;

б) одноканатные с частично разгруженным головным канатом (рис. 1.3), когда в частном случае при помощи уравнительного груза (про тивовеса) УГ через систему уравнительных шкивов УШ и блока УБ, а так же уравнительных канатов УК головной канат разгружается от тягового усилия, примерно равного 40 % от собственного веса подъемного сосуда;

в) многоканатные с концевой нагрузкой, равномерно распределен ной между отдельными ветвями комплекта канатов, что достигается за счет соответствующих уравнительных элементов в прицепном устройстве (рис. 1.2).

Рис. 1.3. Схемы частичной разгрузки головных канатов:

а – статически неуравновешенная система;

б – статически уравновешенная система Степень уравновешенности на валу подъемной машины нагрузок, обусловленных массой элементов подъемной системы. По этому признаку различают подъемные установки трех типов:

а) статически неуравновешенные, или просто неуравновешенные, когда на валу подъемной машины возникает дополнительная нагрузка, обусловленная неуравновешенными силами собственного веса поднимаю щейся (навивающейся) и опускающейся (свивающейся) ветвей головных канатов;

б) статически уравновешенные, в которых указанная выше допол нительная нагрузка снимается за счет применения хвостового каната, присоединяемого к днищам подъемных сосудов, или посредством исполь зования навивочных органов (барабанов) переменного радиуса;

в) динамически уравновешенные, в которых крутящий момент, реа лизуемый приводом на валу подъемной машины, остается постоянным на любом этапе подъема.

Динамическое уравновешивание как способ выравнивания нагрузок на валу подъемной машины и на поверхности навивочных органов впер вые был предложен и исследован академиком М.М. Федоровым. В резуль тате упомянутых исследований были разработаны теоретические основы гармонического подъема, суть которого сводится к нижеследующему.

Предлагается в двухсосудной подъемной системе использовать так назы ваемый тяжелый хвостовой канат, то есть такой канат, линейная масса ко торого существенно выше, чем у головного тягового каната. При наличии такого хвостового каната, если соответствующим образом подобрать сину соидальный закон изменения скорости за цикл подъема, можно обеспечить постоянство расчетного тягового усилия на поверхности навивочного ор гана в течение всей продолжительности подъема сосуда из шахты на по верхность.

1.3. Устройство подъёмных установок Подъемная установка состоит из подъемного оборудования и горно технических сооружений.

К подъемному оборудованию относятся: подъемные машины, подъ емные сосуды и канаты, разгрузочные и загрузочные устройства и др.

К горно-техническим сооружениям относятся:

1) сооружения, расположенные в околоствольном дворе (погрузоч ный бункер и камера для опрокидывателя при скиповом подъеме или при емная площадка при клетевом подъеме);

2) ствол шахты, оборудованный направляющими проводниками для клетей и скипов при вертикальном подъеме и рельсовыми путями для ва гонеток и скипов при наклонном подъеме;

3) надшахтные сооружения, состоящие из копра и приемного бунке ра для разгрузки подъемных сосудов;

при оборудовании подъема неопро кидными клетями вместо приемного бункера сооружается надшахтное здание с приемными площадками и откаточными путями.

На рис.1.4 показаны схемы подъемных установок для вертикальных стволов.

Над стволом шахты устанавливается надшахтный копер 1, на верх ней площадке которого укреплены два направляющих (копровых) шкива 2.

Подъем и спуск клетей 3 (рис.1.4, а) и скипов 4 (рис.1.4, б) производится подъемной машиной 5, находящейся в отдельном здании 6, расположен ном на расстоянии 20 – 40 м от копра. Подъемные канаты 7 перекинуты через направляющие шкивы и одним концом прикреплены к барабану подъемной машины, а другим – к шахтной клети или скипу.

При вращении барабана подъемной машины один канат навивается на него, поднимая клеть из шахты, а другой свивается, опуская вторую клеть в шахту. Подъемные сосуды одновременно загружаются в шахте и разгружаются на поверхности на специальных приемных площадках.

В подъемных установках, оборудованных неопрокидными клетями, груженые вагонетки на нижней приемной площадке вкатываются в клеть, выталкивая из нее порожние вагонетки, и поднимаются по стволу до верх ней приемной площадки в надшахтном здании, где груженые вагонетки выкатываются из клети, а порожние вагонетки вкатываются в нее. Затем процесс обмена вагонеток на приемных площадках повторяется.

Рис. 1.4. Схемы подъемных установок для вертикальных стволов:

а – клетевой;

б – скиповой;

1 – надшахтный копер;

2 – копровые шкивы;

3 – клеть;

4 – скип;

5 – подъемная машина;

6 – здание подъемной машины;

7 – подъемные канаты;

8 – опрокид;

9 – загрузочное устройство В подъемных установках, оборудованных скипами, груженые ваго нетки разгружаются в околоствольном дворе при помощи опрокидывателя 8 в загрузочное устройство 9, откуда уголь загружается в скипы. Затем скипы поднимаются по стволу на поверхность и в надшахтном здании ав томатически разгружаются в разгрузочное устройство. Скипы так же, как и клети, движутся в стволе по направляющим проводникам.

Околоствольные сооружения наклонной скиповой подъемной уста новки состоят из камеры опрокидывателя и загрузочного бункера с затво ром. Скипы движутся по наклонному стволу, а на поверхности – по эста каде или станку копра. На поверхности скип входит в разгрузочные кри вые и разгружается в приемный бункер. Опорой наклонной эстакады слу жит металлическая ферма с укрепленными на ней направляющими шкива ми. Подъемная машина находится в отдельном здании.

Глава 2. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК Целью проектирования подъёмных установок является выбор совре менного механического и электрического оборудования с учетом макси мальной их экономичности и надёжности.

Основными исходными данными при проектировании подъёмной установки, являются:

годовая производительность шахты или рудника - AГ, тыс/т;

глубина шахты или рудника - H ш, м;

характеристика груза (уголь, руда, порода, материалы, люди).

Для проектирования главных и вспомогательных установок необхо димо знать тип и ёмкость вагонеток, предусмотренных для подземного транспорта, ежесменное количество подземных рабочих, объёмы транс портных операций по спуску-подъёму оборудования и материалов.

Проектирование подъёмной установки производится в следующем порядке:

1) выбирают тип подъёмных сосудов и определяют необходимую продолжительность их движения;

2) выбирают способ уравновешивания подъёмной системы;

3) рассчитывают и выбирают по стандарту подъёмный канат;

4) определяют основные размеры барабана и выбирают орган навивки;

5) выбирают тип копра, определяют его высоту и составляют схему расположения подъёмной машины относительно ствола;

6) рассчитывают кинематику подъёма, выбирают подъёмную маши ну, строят диаграммы =(t) и =(t) и определяют фактическую продол жительность цикла подъёма;

7) определяют приведенную массу движущих частей и производят расчёт динамики подъёма с построением диаграммы F=(t);

8) строят диаграмму мощности на валу органа навивки, подбирают тип привода, определяют необходимую мощность двигателя, выбирают подъёмный двигатель по каталогу и проверяют его по перегрузке;

9) выбирают схему коммутации, необходимую аппаратуру управле ния и защиты, схему и аппаратуру сигнализации;

10) рассчитывают и составляют суточный баланс времени работы подъёмной установки;

11) составляют смету на оборудование подъёмной установки и рас считывают технико-экономические показатели спроектированной уста новки (удельные расходы электроэнергии на один подъём, на 1 т груза, на 1 т/км подъёма, кпд подъёмной установки и машины, годовой расход энер гии и затраты на 1т поднимаемого груза).

2.1. Расчёт скиповой двухконцевой подъёмной установки 2.1.1. Расчёт и выбор ёмкости подъёмного сосуда Приступая к выбору подъёмных сосудов, следует иметь в виду, что ёмкость подъёмного сосуда Qr является одним из существенных факто ров, определяющих режим работы подъёмной установки.

Оптимальная ёмкость подъёмного сосуда выбирается в зависимости от годовой производительности и глубины шахты.

Нормы проектирования горных предприятий предписывают:

продолжительность подъёма определять с учётом всего количества выдаваемой горной массы;

продолжительность работы горного предприятия – В=300 рабочих дней в году при трёх добычных сменах;

коэффициент резерва и неравномерности подъёма С=1,5 для послед него горизонта.

Для шахт, имеющих большую концентрацию горных работ С=1,15.

Определение рациональной грузоподъёмности сосуда производится по ряду формул, предположенных профессором Г.М. Еланчиком.

Для двухсосудного подъёма:

4 Hш + Qr = Ач ;

(2.1) для однососудного подъёма:

Qr = 4 Hш + 2 Ач, (2.2) где Aч – часовая производительность;

– пауза между подъёмами.

Профессором В.И. Киселёвым получена формула для определения грузоподъёмности рудных скипов для двухсосудного подъёма:

Qr = 5,74 Нш Ач. (2.3) По данным формулам определяется рациональная грузоподъёмность скипа и округляется до ближайшего стандартного значения.

Продолжительность паузы между подъёмами зависит от грузоподъ ёмности сосуда, способов автоматизации и механизации процессов, за грузки и разгрузки.

На основании нормальных положений и практических данных уста новленны следующие величины пауз (табл. 2.1).

Таблица 2. Продолжительность пауз для подъемных сосудов Наименование Значение Для загрузки скипа рудой Грузоподъемность скипа, т 5-6 8-10 12-15 20-25 30- Пауза, с 8 10 12 15 Для загрузки скипа углём Грузоподъёмность скипа, т 9 12 15 20 Пауза, с 8 10 12 15 Для загрузки опрокидных клетей Грузоподъёмность вагонетки, т 1 2 3 - Пауза, с 10 12 15 - Для загрузки и разгрузки не опрокидных клетей Одноэтажных, т 3 5 10 - Пауза, с 15 18 20 - Двухэтажных, т 2 5 - - Пауза, с 35 40 - - В соответствии с нормативами в угольной промышленности время на посадку людей на один этаж клети определяют из расчёта 1с на посадку одного человека плюс 10 с;

а на посадку в двухэтажные клети – 1с на од ного человека плюс 25 с.

Данные для выбора подъёмного сосуда даны в табл. 2.2, 2.3, 2.4.

2.1.2. Расчёт и выбор подъёмного каната Подъёмный канат рассчитывается по статистическому напряжению.

Действие остальных нагрузок учитывается принимаемым по правилам безопасности (ПБ) запасом прочности каната (рис. 2.1).

Статистическое напряжение подъёмного каната состоит из веса кле ти с груженой вагонеткой и прицепным устройством (или веса скипа) и массы каната длиной от копрового шкива до подъёмного сосуда, находя щегося на приёмной площади нижнего горизонта.

Статистическая нагрузка на подъёмный канат в верхнем сечении у копрового шкива равна:

Qn + Qm + pH k = в S k, (2.4) m где Qn и Qm – масса поднимаемого за один раз соответственно полезного и мертвого грузов, кг;

p - масса одного погонного метра подъёмного кана та, кг;

H k – расстояние от нижней приёмной площадки до оси верхнего ко прового шкива, м;

m – запас прочности подъёмного каната, принимаемый по ПБ;

S k -площадь поперечного сечения проволок каната, см;

в – рас чётный предел прочности проволоки каната при растяжении, кг/см.

hk P Hш Hk Qn+ Qm Рис. 2.1. Расчёт подъёмного каната для вертикальной шахты Площадь поперечного сечения каната S k = K P, где K- коэффициент для определения массы каната по площади по перечного сечения.

Линейная масса каната P = S k, (2.5) где - плотность стали, из которой изготовлен канат, кг/м ;

коэффициент свивки, зависящий от конструкции прядей и каната.

Соответственно P Sk =, (2.6) o где = - условная плотность каната:

для круглопрядных канатов двойной свивки – 9400 кг/м;

для трёхграннопрядных – 9200 кг/м.

На основании выражений (2.4), (2.6) определяем линейную массу ка ната:

Q, (2.7) P= Hk gm где Q k = Q n + Qm – концевая нагрузка на канат, кг;

в – временное сопротивление разрыву проволок из стали, из которой изготавливается канат, H/м;

m - запас прочности каната по ПБ;

0 - условная прочность каната.

Для клетьевого подъёма H k = H ш + hk, где hk - высота копра;

для скипового подъёма H k = H ш + hk + h заг, где hзаг - высота опускания скипа ниже околоствольного двора под загрузку.

По расчётному P из табл. 2.5 выбирается тип каната, который про веряем по фактическому запасу прочности:

Q раз m = m, (2.8) Qn + Qm + pH k где Q раз - суммарное разрывное усилие всех проволок в канате, кг;

m p расчётный запас прочности.

2.1.3. Расчёт и выбор подъёмной машины Орган навивки цилиндрических подъёмных машин выбирается по его основным параметрам: диаметру барабана и ширине барабана.

Для барабанов подъёмных машин, установленных на поверхности земли, диаметр барабана равен:

Д б 80d k, (2.9) где d k – диаметр каната.

Для барабанов подъёмных машин, располагаемых под землёй:

Д б 60d k. (2.10) Ширина навивочной поверхности каждого из барабанов машины с двумя цилиндрическими барабанами и однослойной навивкой определяет ся условием размещения на ней длины каната, равной высоте подъёма H ш, резервной длины ( lp = 30…50 м) и витков трения ZТр = 3…5:

Hk + lp + ZТр (dk + е ), Вб = (2.11) Д б где е - зазор между соседними витками 2 – 3 мм;

H k - высота подъёма;

при клетьевом подъёме: H k = H ш + hn.n ;

при скиповом подъеме: H k = H + hзаг + hп.б + hп. р, где hп.п - высота приёмной площадки или эстакады;

hзаг - высота опускания скипа ниже околоствольного двора;

hп.б - высота верхнего бун кера от нулевой площадки;

hп. р - превышение рамы скипа над кромкой по верхностного бункера для открытия затвора.

По основным параметрам Д б и Вб в табл. 2.6 выбираем подъёмную машину.

При многослойной навивке H + lp + Z mp + Z в.п (dk + е ) Вб = (2.12) ДбZ где Z в.п - число витков на передвижку критического участка каната;

Z o – число слоёв навивки каната на барабан.

При работе подъёмной машины необходимо проверить, подходят ли данные типы машин по максимальной статистической нагрузке и разности статистических натяжений.

Максимальное статистическое натяжение каната Tст. max :

Tcm. p. = (Qn + Qm + pH k ) Tcm. max. (2.13) Максимальная разность статистических натяжений:

Fс. max = Т ст. max Т cm. min Fс. р, (2.14) где Т ст. min - минимальное статистическое натяжение каната;

Fc. р. расчётная разность статистического натяжение каната.

2.1.4. Расположение подъёмных установок относительно ствола шахты Одноканатные двухбарабанные подъёмные машины располагаются в стационарном здании на уровне земли, а многоканатные – в машинном за ле на копре. Чтобы здание для подъемной машины не мешало разгрузоч ным операциям на поверхности, оно должно находиться в стороне, проти воположной направлению движения груженых вагонеток в случае приме нения клетей, а при скипах - направлению их разгрузки.

Остановимся на элементах схемы расположения одноканатных уста новок относительно ствола шахты:

hk = hB + hc + hn + 0,75Rш. (2.15) Высота копра hk, под которой понимается расстояние по вертикали от отметки устья ствола до оси верхнего направляющего шкива, складыва ется:

из высоты h B - от устья шахты до верхней приёмной площадки;

для клетьевого подъёма hB = 6…12 м, для скипового hB = 11…25 м, и более;

из высоты hc - от уровня верхней приёмной площадки до верхнего зажима каната или верхнего элемента подвесного устройства, когда подъ ёмный сосуд находится в положении разгрузки. Для не опрокидных клетей указанное расстояние принимается от основания клетей до верхней кромки бункера;

из высоты переподъема – hn, на которую может свободно поднять ся подъёмный сосуд от нормального положения при нагрузке на верхней приёмной площадке до соприкосновения верхнего зажима каната или верхнего элемента подвесного устройства с ободом копра. По правилам технической безопасности значение hn для вновь проектируемых уста новок должно быть: при клетьевых – не менее 6 м, для грузовых устано вок со скиповыми и опрокидными клетями – не менее 3 м;

из добавочного расстояния, равного 0,75 радиуса Rш направляюще го шкива. Расстояние принимается в предложении, что соприкосновение верхнего зажима каната или верхнего элемента подвесного устройства со шкивом произойдёт на расстоянии 0,75 Rш от центра последнего.

При расположении направляющих шкивов в одной вертикальной плоскости для определения hk в правую часть формулы (2.15) добавляется Дн.ш. и расстояние по вертикали между струной каната и её проекцией на горизонтальную плоскость.

Максимальная длина L c струны каната, то есть отрезка каната от направляющего шкива до барабана согласно ПТЭ не должна превышать 65 м во избежание вибрации каната, которая может повлечь за собой вы скакивание каната из реборд направляющих шкивов;

допускается увели чение до 45°.

При расположении направляющих шкивов на одной горизонтальной оси L c = (hk c ) + (l Rш ).

2 (2.16) Аналогично определяется Lc при расположении направляющих шкивов в одной вертикальной плоскости.

Углы отклонения (девиации) струны каната Следует различать углы отклонения струны каната направляющего в шкиве и на барабане (рис.2.2).

Углом отклонения на направляющем шкиве называется угол, образо ванный струной и её проекцией на плоскости вращения шкива. Угол от клонения на барабане образуется струной и её проекцией на вертикальную плоскость, проходящей перпендикулярно оси барабана через точку сопри косновения с ним струны. Эти углы будут максимальными при крайних положениях струн. Если плоскость вращения шкива перпендикулярна к оси барабана, углы отклонения на направляющем шкиве и на барабане имеют соответствующие значения.

а) б) в) Рис. 2.2. Углы отклонения каната на барабанах подъёмных машин:

а) для однобарабанной машины с вертикальными шкивами;

б) для двухбарабанной машины с горизонтальными шкивами;

в) для однобарабанной машины с горизонтальными шкивами Во избежание выскакивания каната из реборд направляющего шкива, чрезмерного износа, а также налегания витков каната друг на друга углы отклонения на направляющих шкивах и на барабанах соглас но ПТЭ не должны превышать 1°30;

на бицилиндроконических барабанах допускается увеличение этого угла до 2° со стороны малого цилиндра ба рабана, если он с желобчатой поверхностью.

Углы отклонения на направляющем шкиве определяются по их тангенсам, представляющим собой отношения расстояний по оси барабана от крайних положений струны до плоскости вращения шкива, проекциям струны по указанию плоскости. Из-за незначительной величины угла эту проекцию принимают равной длине струны.

Угол отклонения струны на направляющем шкиве при закреплении каната у реборды одинарного неразрезного барабана равен В 2Z тр (d k + е ) tg1 =. (2.17) 2 Lc Угол отклонения каната при переходе струны в крайнее положение в противоположную сторону будет меньше и поэтому не проверяется.

При закреплении канатов у внешних реборд барабанов эти углы в за висимости от строительной ширины B барабана и вершины Bк, занятой канатом, составляют:

2 В Вр В0 2 Z тр (d k + е ) tg 1 = ;

(2.18) 2 Lc В0 Вр 2(В Вк ) tg 2 =, (2.19) 2 Lc где Вр - расстояние между внутренними ребордами барабанов, которое с диаметром барабана 3,5 м составляет 220 мм, а для машин с диаметрами барабанов 4, 5, 6 м – Вр = 60 мм;

В0 – расстояние между направляющи ми шкивами;

Z тр (d k + е) – ширина барабана, занятая витками трения (рис. 2.2).

При одинарном разрезном барабане и расположении направляющих шкивов на одной геометрической горизонтальной оси В В0 2 Z тр (d k + е ) tg 1 = ;

(2.20) 2 Lc 2 Вк (В В0 ).

tg 2 = (2.21) 2 Lc 2.1.5. Расчёт кинематики подъёмных систем Графическое изображение изменения скорости подъёмных сосудов в зависимости от времени называется диаграммой скорости подъёма. Дан ными для определения элементов диаграммы скорости являются расчётная продолжительность движения подъёмных сосудов Тр (с);

путь (высота) подъёма H – расстояние от нижней до верхней приёмной площадки, м;

ускорение 1 согласно ПТЭ при спуске и подъёме людей принимается не более 1 м/с;

для грузовых подъёмов величина ускорения определяется проектом;

замедление 3 не должно превышать 0,75 м/с.

Трёхпериодные диаграммы скорости и ускорения применяются при клетьевом подъёме.

1. Максимальная скорость подъёма.

Путь, пройденный сосудами за время одной подъёмной операции, складывается из путей h1, h2, h3, пройденных сосудами соответственно за t1, равномерного t2 и замедленного t3 движения, т.е.

время ускоренного H = h1 + h2 + h3. (2.22) По данным о подъёмных машинах определяют фактическую максимальную скорость max подъёмных сосудов, причём для обеспечения заданной производительности необходимо соблюдать условия, чтобы max р. м, где р. м - расчетная максимальная скорость.

2. Продолжительность (с) и путь (м) ускоренного движения:

t1 = max ;

(2.23) maxt h1 =. (2.24) То же, замедленного движения:

t3 = max ;

(2.25) max t3.

h3 = (2.26) Путь h2 и продолжительность t 2 равномерного движения:

h 2 = H h1 h 3 ;

(2.27) h t2 =. (2.28) max 3. Продолжительность движения подъёмных сосудов (с) Tд = t1 + t2 + t3. (2.29) t С другой стороны, если в формулу (2.29) подставить значения и t 2, и t 3 то max H Tд = + +.

2 1 (2.30) max При правильном расчёте величина Tд по формулам (3.30) и (2.29) одинакова.

2.1.6. Расчёт динамики подъёмных систем В основу расчёта динамики подъёмных систем положено основное динамическое уравнение акад. М.М. Фёдорова:

F = [kQn (H ш 2hx )(q p )]g ± mn, (2.31) где hx - путь, пройденный подъёмным сосудом;

q - вес одного по гонного метра хвостового каната;

р - вес одного погонного метра голов ного каната;

k - коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха при движении подъёмных сосудов, трение в проводниках, в подшипниках на правляющих шкивов и барабанов, жёсткость каната.

Эти сопротивления принимаются: 20% от Qn - для клетьевых уста новок, 15% от Qn - для скиповых установок при грузоподъёмности скипов до 20 т;

10% от Qn - для многоканатных установок при грузоподъёмности скипов 20…50 т и роликовых направляющих, т.е. соответственно k=1,2;

k=1,15;

и k=1,1.

При подъёмных системах с органами навивки постоянного радиуса, статистически уравновешенных в трёхпериодной диаграмме скорости эк вивалентное усилие Fэкв определяется:

F 2t + F 2t + F 2t =. (2.32) 11 32 F экв T n Знаменатель подкоренного выражения формулы:

(t + t )+ t T1 = k +k t, (2.33) у.д n 1 3 2 nn где k у.д и k n – коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения во время соответственно ускоренного и замедленного движе ния, а также паузы;

по данным акад. М.М. Фёдорова k у.д. = 1 и k n = 0,33;

завод изготовитель – Новокраматорский машиностроительный завод (НКМЗ) рекомендует. k у. д = 0,5 и k n = 0,25.

Отношение максимального движущего усилия с постоянным радиу сом навивки по нагрузочной диаграмме (или максимального вращающего момента - M max ) к Fэкв (или Мэкв ) называется коэффициентом пере грузок при подъёме:

M max F max Kn = Kп= или,. (2.34) Mэкв F экв При асинхронном двигателе K n = 1,6…1,8, при системе привода с двигателем постоянного тока K n = 1,8…2.

Кроме перегруза, при подъёме имеет место перегруз от экстренных усилий (моментов).

Для асинхронного двигателя допускается K э = 1,8…2 и системы привода с двигателем постоянного тока K э = 2…2,2.

При системах с органами навивки переменного радиуса K n и K э оп ределяют как отношение соответственно M max и Mэкв max.

Значения K n под и K э не должны превышать допустимых значений, причём, для соблюдения этого может возникнуть необходимость в увели чении Fэкв (или Mэкв ). Увеличение должно быть не более 30% при асин хронном двигателе, не более 40% при системе привода постоянного тока.

В противном случае уменьшение K n и K э достигается не увеличением Fэкв ( Mэкв ), а уменьшением F max (или M max ) и Fэкв max (или Mэкв max ), в связи с этим может возникнуть необходимость в уменьше нии ускорения 1 (или ).

Определив Fэкв (или Mэкв ), удовлетворяющее условиям допусти мого нагревания двигателя током и допустимого перегруза при подъёме и от экстренных усилий, находим эквивалентную мощность (кВт) подъёмно го двигателя при системе навивки постоянного радиуса:

F экв max N экв = ;

(2.35) n то же переменного радиуса:

М экв max N экв =. (2.36) 1000 n Строительная мощность подъёмного двигателя устанавливается уве личением Nэкв до ближайшей мощности по каталогу, причём, её реко мендуется брать на 10 – 15% больше эквивалентной.

Для выбора двигателя используется табл. 2.7, 2.8.

2.1.7. Определение расхода энергии Асинхронный двигатель. При неизменяющихся в период пуска на пряжении и cos потребляемая мощность будет зависеть от тока, который определяется вращающим моментом.

Мощность N1 на валу подъемного двигателя в начале подъемной операции равна нулю, но в то же время из сети потребляется и в реостате ' затрачивается мощность N1 ;

при системе с органами навивки постоянного радиуса:

F1max N1' = ;

(2.37) 1000п то же переменного радиуса:

M 1max N1' =. (2.38) 1000п Мощность, затрачиваемая в реостате при положительных усилиях в конце подъемной операции, соответственно составляет:

F6max N6 = ' ;

(2.39) 1000п M 6 max N6 = '. (2.40) 1000п Расход энергии подъемной установкой на валу двигателя за одну подъемную операцию определяется как сумма расходов энергии в отдель ные периоды движения:

N3 + N4 N5 + N N1 + N 2 ' ' W= t1 + t2 + t3. (2.41) 2 2 Аналогичным образом определяют расход энергии при любых диа граммах скорости.

Расход энергии на шинах электроподстанции на 1 т поднимаемого груза при одновременно поднимаемом грузе Qп рассчитывают следую щим образом:

kм.т 1000 W kм.тW, Wт = = (2.42) 3600 д сQп 3,6 д cQп где k 1,03 – коэффициент, учитывающий расход энергии во время маневров и при торможении;

д – к.п.д. двигателя;

с = 0,95 – к.п.д. электрической сети.

Расход энергии на 1 т·км при высоте подъема H :

1000 W т W т.км =. (2.43) H Годовой расход энергии установкой на подъем полезного ископаемо го и породы:

Wг = аAгWт. (2.44) Привод с двигателем постоянного тока. Ток в этом приводе изменя ется в соответствии с изменением вращающего момента (движущего уси лия при системах постоянного радиуса навивки), а напряжение – в соот ветствии с изменением скорости, так как регулирование частоты вращения двигателя производится изменением напряжения.

Энергия, потребляемая на шинах электроподстанции на 1 т подни маемого груза:

k м.тW Wт =, (2.45) 3,6 д г д.г в с Qп где д = 0,9 – к.п.д. подъемного двигателя;

г = 0,93…0,94 – к.п.д. генера тора;

д.г =0,9 – к.п.д. двигателя преобразовательной группы;

в = 0,97 – к.п.д. возбуждения;

с = 0,95 – к.п.д. электрической сети.

Расход энергии на 1 т поднимаемого груза, на 1 т·км и за один год определяется также, как и при асинхронном двигателе.

2.2. Расчет клетевой подъемной установки Клетевая подъемная установка предназначена для вспомогательных операций (спуск и подъем людей, транспортирование породы, материалов и оборудования), выполнение которых осуществляется неопрокидными клетями.

Применение неопрокидных клетей вызывает необходимость соору жения на поверхности шахты сложной системы откаточных путей, снаб женных устройствами для загрузки вагонеток, маневрирование ими и сме ны их в клети.

Методика расчета клетевой подъемной установки такая же, как и скиповой. Отличие в выборе подъемного сосуда.

Клеть выбирают с учетом типа и веса вагонетки (табл. 2.2) Концевая нагрузка на канат определяется по формуле Qк = Qc + Qв + Qп, (2.46) где Qc - вес клети;

Qв - вес вагонетки;

Qn - вес поднимаемого груза.

Таблица 2. Техническая характеристика неопрокидных клетей для вертикальных подъёмов Макси- Макси Пло- Грузо- мальная мальный Типораз Высота, Масса, Типоразмер нагрузка диаметр щадь, подъём- мер м т м2 ность, т у ковша, каната, вагонетки кН мм Унифицированные для действующих шахт УВГ-1, 1УКН 2,5-1 2,3 4,9 2,76 3,0 58,0 34, УВГ-1, УВГ-1, 1УКН 3,2-1 3,1 4,9 2,96 3,6 66,0 34, УВГ-2, 1УКН 3,6-1 4,6 5,45 3,82 5,2 91,0 40, УВГ-2, УВГ-3, 1УКН 4,1 5,6 5,98 4,66 6,6 113,0 47, УВД-3, УВГ-3, 1УКН 4,5-1 5,6 6,58 6,13 6,6 183,0 47, УВД-3, 1УКН 2,55-1 УВГ-1, 4,6 7,40 4,11 6,0 101,0 40, УВГ-1, УВГ-1, 2УКН 3,2-1 6,2 7,86 5,23 7,2 125,0 47, УВГ-2, 2УКН 3,5-1 9,2 8,15 6,52 10,4 170,0 56, УВД-2, УВГ-3, 2УКН 4-1. 11,2 8,58 8,62 13,2 220,0 60, УВД-3, УВГ-3, 2УКН 4,5-1 11,2 9,18 9,60 13,2 300,0 60, УВД-3, Для многоканатных подъемных установок УК 4 ВД-3, 5,4 3,36 7,99 9,0 400,0 45, ВГ-2, ВД-3, 1КН 5,2 7,8 3,42 10,29 14,0 570,0 56, ВГ-4, 2КН 3,6 8,4 5,64 9,83 11,5 520,0 56, ВД-3, 2КН 4 10,6 5,64 11,10 11,0 540,0 56, ВД-3, 2КН 5,2 15,6 5,78 14,35 14,0 660,0 64, Таблица 2. Скипы для угольных шахт Масса Рас Грузо- Высота с при- стоя Вме- подъём- в поло- Путь Размеры в Типо- цепным ние стимост ность по разгруз- плане, жении размер уст- между м ь, углю, разгруз- ки, м м ройст- осями, т ки, мм вом, т м Для одноканатных подъёмных установок 2СН 4-1 4,0 3,0 4,8 6,47 2,15 1,35*1,7 1, 2СН 5-1 5,0 4,0 5,8 7,10 2,17 1,54*1,85 2, 1СН 7-1 7,0 6,0 6,4 8,62 2,17 1,54*1,85 2, 2СН 9,5-1 9,5 8,0 6,9 9,52 2,17 1,54*1,85 2, 1СН 11-1 11,0 9,0 7,55 9,95 2,17 1,54*1,85 2, 5СН 11-1 11,0 9,0 8,05 9,62 2,17 1,74*2,23 2, 2СН 15-1 15,0 12,0 9,02 11,0 2,17 1,74*2,23 2, 1СН 20-1 20,0 15,0 10,20 14,40 2,17 1,74*2,23 2, Таблица 2. Скипы типа СН для горно-рудной промышленности Масса Высота в Грузо- Путь с прицеп Вме- поло подъёмность, разгруз- Размеры в ным устрой Типо- сти- жении т загрузки ки (ус- плане, ством, т размер мость (условно), ловно), мм м3 Руда Поро- Руда По мм мм да рода 1СН 4-2 4 8,8 - 8,5 - 7190 2170 1350* 1СН 5-2 5 11 13 10,5 14,4 7110 2170 1440* 1СН 7-2 7 16 - 15,5 - 9460 2400 1400* 1СН 9,5-2 9,5 22 13 21 14,4 9730 2400 1680* 2СН 11-2 11 25 15 24,4 15,6 12760 2400 1680* 4СН 11-2 11 25 15 24,4 15,6 12510 2400 1740* 3СН 15-2 15 35 20,5 33 19,1 16200 2600 1740* 2СН 17-2 17 40 - 38 - 16960 2600 1700* 3СН 17-2 17 40 - 38 - 15200 2600 1900* 2СН 21,5- 21,5 50 - 47,5 - 16220 2600 1900* Таблица 2. Данные некоторых стандартных подъёмных круглопрядных канатов Маркировочная группа по временному сопротивлению Расчётная Расчётная разрыву, Н/мм Тип и Диаметр площадь масса 1000 м конструкция каната, 1400 1600 1700 1800 сечения всех смазанного каната мм проволок, мм2 каната, кг Суммарное разрывное усилие всех проволок в канате, Н ЛК-3 6*25 22,5 187,03 1 845 261 500 299 000 317 500 336 500 374 (1+6;

6+12)+ 24 214,86 2 120 300 500 343 500 365 000 386 500 429 +1 о. с. 25,5 244,61 2 410 342 000 391 000 415 500 440 000 489 27,5 276,31 2 725 386 500 442 000 469 000 497 000 552 29 309,93 3 055 483 500 495 500 526 500 557 500 619 32 380,49 3 750 532 500 608 500 646 500 684 500 760 35,5 460,98 4 541 645 000 737 500 783 500 829 500 921 38,5 546,3 5 385 764 000 874 000 928 500 983 000 1 090 42 644,54 6 350 902 000 1 030 000 1 095 000 1 160 000 1 285 45 748,13 7 370 1 045 000 1 195 000 1 270 000 1 345 000 1 495 48,5 859,44 8 466 1 200 000 1 375 000 1 460 000 1 545 000 1 715 ЛК-РО 6*36 33 420,96 4 155 589 000 673 500 715 500 757 500 841 (1+7+7/7+14) 36,5 503,08 4 965 704 000 804 500 855 000 905 500 1 005 +1 о.с. 39,5 615,95 6 080 862 000 985 500 1 045 000 1 105 000 1 230 42 683,67 6 750 957 000 1 090 000 1 160 000 1 230 000 1 365 Окончание табл. 2. Маркировочная группа по временному сопротивлению Расчётная Расчётная разрыву, Н/мм Тип и Диаметр площадь масса 1000 м конструкция каната, 1400 1600 1700 1800 сечения всех смазанного каната мм проволок, мм2 каната, кг Суммарное разрывное усилие всех проволок в канате, Н (1+7+7/7+14) 46,5 848,08 8 370 1 185 000 1 355 000 1 440 000 1 525 000 1 695 +1 о.с. 50,5 1003,97 9 910 1 405 000 1 605 000 1 705 000 1 805 000 2 005 53,5 1128,9 11 150 1 580 000 1 805 000 1 915 000 2 030 000 2 255 58,5 1314,55 13 000 1 840 000 2 100 000 2 230 000 2 365 000 - 60,5 1446,74 14 250 2 025 000 2 310 000 2 455 000 2 600 000 - 63 1599,96 15 800 2 235 000 2 555 000 2 715 000 2 875 000 - Примечания.

1.Канаты, разрывное усилие которых указанно справа от линии, изготавливают из светлой проволоки.

2. Канаты с временным сопротивлением разрыву 1700 Н/мм2 изготавливают только по заказу.

3. Сведения о канатах ЛК-З и ЛК-РО даны соответственно по ГОСТу 7665-69 и ГОСТу 7668-80.

Таблица 2. Машины подъёмные шахтные барабанные Макси- Маховый Масса Мак- Допус мальная момент машины с сималь тимая Передаточ разность машины редукто ное на- ско ное число между ста- без редук- ром Типоразмер тяже- рость редуктора, тическими тора и без элек ние подъё i натяже- двига- трообо каната, ма, ниями ка- теля, рудова кН м/c кН·м натов, кН ния, т Ц-1,2*1 25 25 20;

30 3,0 35 Ц-1,6*1,2 40 40 20;

30 4,0 80 Ц-2*1,5 63 63 20;

30 50 220 Ц-2,5*2 90 90 11,5;

20;

30 7,0 550 Ц-3*2,2 140 140 11,5;

20;

30 8,0 1500 Ц-3,5*2,4 200 200 10,5;

11,5;

10,0 3200 20;

ЦР-3,5* 200 120 10,5;

11,5;

10,0 3400 *3,2/0,8 20;

2Ц-1,2*0,8 25 25 20;

30 3,0 50 2Ц-1,6*0,8 40 40 20;

30 4,0 100 2Ц-2*1,1 63 63 20;

30 5,0 300 2Ц-2,5*1,2 90 75 11,5;

20;

30 5,0 800 2Ц-3*1,5 140 90 11,5;

20;

30 8,0 2100 2Ц-3,5*1,8 200 180 10,5;

11,5;

10,0 3700 20;

Ц-4*3/0,7 250 160 10,5;

12,5 3000 11,5;

ЦР-5*3/0,6 280 210 10,5;

11,5 14,0 6800 ЦР-6*3/0,6 320 240 10,5 11,5 16,0 12000 ЦР-6* 360 270 10,5 11,5 16,0 14000 *3,4/0, 2Ц-4*1,8 220 160 10,5;

11,5;

20 16,0 3600 2Ц-4*2,3 250 160 10,5;

11,5;

20 12,0 5000 2Ц-5*2,4 280 210 10,5;

11,5 14,0 10000 Безредук 2Ц-5*2,8 560 400 14,0 44000 торная 2Ц-6*2,4 320 240 10,5 11,5 16,0 20000 2Ц-6*2,8 360 270 10,5;

11,5 16,0 25000 Окончание табл. 2. Макси Маховый Масса мальная Допус момент машины с Макси Передаточ разность тимая мальное машины редукто ное число между ста- ско Типоразмер натяже- без редук- ром без редуктора, тическими рость ние ка- тора и дви- электро i натяже- подъё ната, кН гателя, оборудо ниями кана- ма, м/c кН·м2 вания, т тов, кН Безредук 2Ц6*2,8у 560 400 16,0 64000 торная БЦК- Безредук 630 480 16,0 90000 торная 8/5*2, БЦК- Безредук 400 320 16,0 65000 торная 9/5*2, Примечание. Типоразмер цилиндрических барабанов включает их основ ные размеры: первая цифра после тире – диаметр, вторая – ширина, через косую дана ширина разреза (для одинарных барабанов). В типоразмерах БЦК первая цифра – диаметр большого цилиндра, через косую – малого цилиндра, третья цифра – ширина барабана. Ширина разреза для БЦК 8/5*2,7 – 0,87;


БЦК-9/5*2,5 – 84 мм.

Таблица 2. Технические данные электродвигателей трёхфазного тока с фазным ротором серии МАЗ6 3-, 4-, 5-, 6-, 7-го габаритов взрывонепроницаемого исполнения РВ, ВIГ, напряжение 380,660 В Перегру Ротор Частота зочная Маховой Мощ враще- К.П.Д, cos напря- ток, способ- момент, Типоразмер ность, ния, % жение, А кН*м ность, кВт об/мин В Мmax/Мн МАЗ6 30 975 88,0 0,82 140 132 2,8 31/6Ф МАЗ6-31/8Ф 22 720 85,5 0,74 107 125 2,8 86, МАЗ6- 40 975 88,8 0,83 173 143 2,8 32/6Ф МАЗ6- 30 620 88,3 0,76 137 132 2,8 32/8Ф МАЗ-41/6Ф 55 980 90,5 0,80 370 90 2,5 МАЗ6-41/8Ф 40 730 90,0 0,78 250 95 2,3 МАЗ6-42/6Ф 75 980 91,0 0,81 500 90 2,5 191, МАЗ6-42/8Ф 55 730 90,5 0,79 320 105 2,3 108, МАЗ6-51/6Ф 100 985 91,0 0,85 570 105 2,5 МАЗ6-51/8Ф 75 735 91,0 0,83 525 85 2,5 405, МАЗ6-52/6Ф 125 985 91,5 0,86 655 115 2,5 МАЗ6-52/8Ф 100 736 91,5 0,84 630 95 2,5 456, МАЗ6-61/6Ф 160 985 92,0 0,88 575 165 3,0 МАЗ6-61/8Ф 125 740 92,0 0,84 440 170 3,0 МАЗ6-62/6Ф 200 985 92,5 0,89 715 165 3,0 МАЗ6-62/8Ф 160 740 92,5 0,85 500 190 3,0 МАЗ6-71/6Ф 250 990 93,0 0,89 1000 150 3,0 МАЗ6-71/8Ф 200 740 92,5 0,86 1000 120 3,0 МАЗ6-72/6Ф 320 990 93,5 0,89 1170 160 3,0 МАЗ6-72/8Ф 250 740 93,0 0,87 1200 120 3,0 Таблица 2. Технические данные асинхронных электродвигателей серии АК, АКЗ, АКН2 с фазным ротором, напряжением 6000 В для различных синхронных частот вращения Пере- Махо Часто Ток Ток грузоч- вый Мощ- та ЭСД стато- ро- ная мо Типоразмер ность, враще- ротора, К.П.Д.

ра, тора, спо- мент, кВт ния, В А А соб мин - кН·м ность 1500 мин - АК12-32-4 400 1480 46,0 545 460 2,3 0,925 1, АК12-41-4 500 1485 57,0 695 490 2,7 0,93 1, АК12-52-4 630 1485 71,0 855 450 2,7 0,935 1, АК13-46-4 800 1485 89,5 850 575 2,4 0,94 2, АК13-59-4 1000 1485 112 1095 555 2,8 0,94 2, 1000 мин - АК12-35-6 250 980 30,0 455 345 3,2 0,91 1, АК12-39-6 320 985 37,5 560 355 2,3 0,915 1, АК12-49-6 400 985 46,5 665 375 2,2 0,92 1, АК13-37-6 500 985 58,5 610 515 1,9 0,925 2, АК13-46-6 630 985 73,0 730 540 1,9 0,93 3, АК13-59-6 800 990 91,0 940 525 2,1 0,935 3, 750 мин - АК3-12-35-8 200 735 26,0 420 300 2,3 0,915 1, АКЗ-12-42-8 250 740 31,0 480 320 2,1 0,922 1, АКЗ-12-52-8 320 740 39,0 595 335 2,1 0,926 1, АКЗ-13-42-8 400 740 48,0 600 415 2,0 0,929 3, АКЗ-13-52-8 500 740 59,5 705 440 2,0 0,934 3, АКЗ-13-62-8 630 740 74,0 865 445 2,0 0,939 4, АКН2-15-57-8 800 735 95 965 490 2,5 0,948 4, АКН2-15-69-8 1000 740 117 1180 500 2,5 0,950 5, АКН2-16-57-8 1250 740 144 1200 620 2,3 0,952 8, 600 мин - АКЗ-12-42-10 200 590 27,5 475 260 2,4 0,910 2, АКЗ-12-52-10 250 590 32 560 280 2,3 0,914 2, АКЗ-13-42-10 320 590 40 515 390 1,9 0,925 3, АКЗ-13-52-10 400 590 49 615 410 1,8 0,928 4, АКЗ-13-62-10 500 590 61 750 410 1,9 0,933 4, АКН2-15-57- 630 590 77 850 440 2,3 0,945 5, Продолжение табл. 2. Ма Часто- Пере Ток Ток хо Мощ- та вра- ЭСД грузо стато- рото- вый Типоразмер ность, ще- ротора, чная К.П.Д.

ра, ра, мо кВт ния, В способ А А мент, мин -1 ность кН·м 600 мин - АКН2-15-69-10 800 590 88 1025 465 2,3 0,946 6, АКН2-16-57-10 1000 590 121 1170 505 2,6 0,947 10, АКН2-16-69-10 1250 590 170 1400 530 2,6 0,949 12, 500 мин - АКЗ-13-42-12 200 490 27 455 260 2,2 0,920 3, АКЗ-13-52-12 250 495 33 525 295 2,1 0,920 4, АКЗ-13-62-12 320 495 41,5 620 320 2,0 0,925 4, АКЗ-14-41-12 400 485 48 655 370 2,42 0,922 6, АКН2-16-39-12 500 490 65 665 455 2,3 0,934 7, АКН2-16-48-12 630 490 81 810 465 2,3 0,938 9, АКН2-16-57-12 800 490 102 990 480 2,4 0,943 10, АКН2-17-48-12 1000 495 125 1060 560 2,3 0,946 18, АКН2-17-57-12 1250 495 154 1260 590 2,3 0,948 21, 375 мин - АКН2-17-23-16 315 365 43 480 400 2,3 0,913 11, АКН2-17-27-16 400 365 54 565 430 2,3 0,919 13, АКН2-17-31-16 500 365 67 685 440 2,3 0,925 14, АКН2-17-39-16 630 365 84 855 440 2,4 0,933 16, АКН2-18-39-16 800 370 108 950 520 2,4 0,938 34, АКН2-18-43-16 1000 370 132 1090 565 2,3 0,941 39, АКН2-18-53-16 1250 370 166 805 950 2,4 0,945 45, 300 мин - АКН2-17-31-20 315 290 48 535 335 2,3 0,912 14, АКН2-17-39-20 400 290 57 645 370 2,3 0,918 16, АКН2-18-27-20 500 290 72 720 435 2,3 0,920 26, АКН2-18-36-20 630 290 87 905 430 2,3 0,930 32, АКН2-18-43-20 800 295 112 1100 445 2,3 0,933 35, АКН2-19-33-20 1000 295 134 1130 550 2,5 0,934 71, АКН2-19-41-20 1250 295 163 775 1000 2,4 0,939 80, Окончание табл. 2. Пере- Ма Часто Ток ЭСД Ток грузо- хо Мощ- та вра стато- ро- рото- чная вый Типоразмер ность, ще- К.П.Д.

ра, тора, ра, спо- мо кВт ния, А В А соб- мент, мин - кН·м ность 250 мин - АКН2-18-27- 315 240 49 535 370 2,3 0,911 65, АКН2-18-31- 400 240 62 625 400 2,3 0,916 70, АКН2-18-36- 500 240 78 765 400 2,4 0,919 73, АКН2-18-57- 630 245 98 990 490 2,5 0,920 84, АКН2-19-33- 800 254 110 880 560 2,3 0,930 88, АКН2-19-41- 1000 245 138 1100 570 2,3 0,933 100, АКН2-19-47- 1250 245 173 745 1040 2,4 0,932 108, ЗАДАЧИ И ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК Задача 1. Рассчитать и выбрать стандартный подъемный канат для скиповой установки с тяжелым уравновешивающим канатом при отношении ли нейной массы q уравновешивающего каната к массе p подъемного кана та µк = µ/р = 1,15 1,25, Нк = 520 м. Используется скип 2СН9,5-1 с Qс = 8460 кг и Qn = 8500 кг;

m 6,5;

в = 1568 Н/мм.

Решение. Линейная масса подъемного каната для установок с тяжёлым уравновешивающим канатом Qп + Qc р= в, т.е.

µкH к qm о 8500 + р= = 8,63 кг / м.

1,25 9,81 6,5 Принимаем канат с р = 9,94 кг/м и Qр = 1 575 000 Н и уравновеши вающий канат с q = 11,5 кг/м, тогда µк = 11,5 / 9,94 = 1,16.

Запас прочности каната Qp m=, т.е.

g (Qп + Qc + qH к ) 1 575 m= = 6,99, что допустимо ПБ.

9,81( 8500 + 8460+ 115 520 ), Окончательно принимаем стандартный подъемный канат с р = 9,94 кг/м и Qp = 1 575 000 H;

dk = 50,5 мм и уравновешивающий плоский канат с q = 11,5 кг/м шириной b = 170 мм и толщиной = 27,5 мм.

Задача 1. Определить размеры цилиндрического разрезного барабана (рис. 2.3) и выбрать однобарабанную подъемную машину из числа изготавливаемых на заводах по следующим данным: Н = 475 м;

dк = 50,5мм;

р = 9,94 кг/м;

q = 0;

Нк = 500 м;

Qс =9300 кг;

Qп = 8900 кг.

Решение. Диаметр барабана по формуле (2.9) Dб = 79 · 50,5 = 3990 мм.

Рис. 2.3. К расчёту цилиндрического разрезного барабана Принимаем диаметр из числа изготавливаемых заводами барабанов Dб = 5 м (диаметр направляющего шкива Dн.ш = 4 м).

Ширина (мм) одного разрезного цилиндрического барабана, занятая канатом однобарабанной подъемной машины Н + 2I и + 2nв.т + nв. з (d к + bз ).

Вк = D б Зазор между свивающейся и навивающейся ветвями каната прини маем nв.з = 2, тогда 475 2 30 + 2 5 + 2 (50,5 + 3) = Вк = 3,14 5 На заклиненной левой части барабана канат займет ее ширину, опре деляемую по формуле (2.11), 475 + 30 + 5 (50,5 + 3) = Вк. з = 3,14 5 Принимаем ширину барабана В = 3 м. Ширина заклиненной части барабана от реборды до разреза барабана Вз = 2,4 м, т.е. Вз Вк.з, что и не обходимо.

Проверяем барабан на статические нагрузки. Максимальное стати стическое натяжение каната по формуле (2.13) Т ст max = ( 8900 + 9300 + 9,94 500 ) 9,81 = 227 300 Н Максимальная разность статических натяжений канатов по формуле (2.14) Fст max = ( 8900 + 9,94 475 ) 9,81 = 133 630 Н Полученные значения Tст max и Fст max не превышают значений, при веденных в табл. 2. Выбираем подъемную машину НКМЗ ЦР-5х3/0,6 (ЦР - цилиндриче ский разрезной барабан, 5 и 3 диаметр и ширина барабана, м;

0,6 – ширина Вп переставной части барабана).

Задача 1. Определить, какую рабочую часть Н подъемного каната можно рас положить на двух цилиндрических барабанах машины 2Ц-5х2,4, если: Dб = 5 м, В = 2,4 м;

dк = 50,5 мм, bз = 3 мм.

Решение. На основании формулы (2.11) В Dб I и Dб nв.т, или Н= d к + bз Н = Dб (nв nв.т ) I и.

Число витков каната на поверхности барабана В nв = = = 44, d к + bз 50,5 + Подставляя значения, получим:

Н = 3,14 5(44,86 5) 30 = 595 м.

Задача 1. Рассчитать элементы трехпериодной трапецеидальной диаграммы скорости и построить в масштабе эту и соответствующую ей диаграммы ускорений, если путь подъема Н = 250 м;

расчетная продолжительность одной подъемной операции Тр = 45 с;

пауза между подъемными операция ми tп = 50 с;

диаметр барабана Dб = 5 м;

коэффициент резерва производи тельности подъемной установки С = 1,5.

Решение. Модуль ускорений (м/с), рассчитывается по формуле а1 а ам =.

а1 + а По Правилам технической эксплуатации (ПТЭ) при транспортирова нии людей ускорение а1 1 м/с, замедление а3 0,75 м/с. При транспор тировании груза а1 может быть больше 1 м/с, если это допустимо расчетом на перегруз двигателя, а3 0,75 м/с. При принятом а1 = а3 = 0,75 м/с 0,75 0, ам = = 0,375 м / с 0,75 + 0, Максимальная расчетная скорость (а Т ) v р max = а мТ р 2а м Н, т.е.

м р (0,375 45)2 2 0,375 250 = 6,95 м / с.

v р max = 0,375 При диаметре барабана Dб = 5 м, передаточном числе одинарной пе редачи i = 10,5 и синхронной частоте вращении асинхронного двигателя nсин = 300 об/мин (n = 295 об/мин) максимальная скорость Dб n 3,14 5 vmax = = = 7,35 м / c.

60 10, 60i Максимальная скорость vmах = 7,35 м/с может быть допущена ПБ при подъеме – спуске людей.

Продолжительности ускоренного и замедленного движений:

t1 = vmax / a1 ;

t3 = vmax / a3.

Так как а1 = а3, то t1 = t3 =7,35 / 0,75 = 9,8с.

Длины путей ускоренного и замедленного движений:

h1 = vmax t1 / 2;


h3 = vmax t3 / 2.

Так как t1 =t3, то h1 = h3 = 7,35 · 9,8 / 2 = 36 м.

Длина пути и продолжительность равномерного движения:

h2 = H h1 h3, т.е. h2 = 250 36 36 = 178 м;

t 2 = h2 / vmax, t 2 = 178 / 7,35 = 24,22 с.

Полная продолжительность движения подъемных сосудов T = t1 + t 2 + t3.

Подставив найденные значения, получим T = 9,8 + 24,22 + 9,8 = 43,82 с.

Проверка правильности расчета:

v 1 H Т= + max +, т.е.

2 a1 a vmax 250 7,35 1 Т= + + = 43,82 с.

2 0,75 0, 7, Расчет произведен правильно, так как результаты вычислений про должительности движения – Т одинаковы.

Фактический коэффициент резерва производительности подъемной установки Т р + Тп Сф = С, т.е.

Т + tп 45 + Сф = 1,5 = 1,52.

43,82 + Рис. 2.4. Диаграммы скорости и ускорений Задача 1. Определить движущие усилия на окружности барабана, мощности на валу подъемного двигателя в характерных точках трехпериодной диаграм мы скорости. Построить диаграммы усилий (нагрузочные диаграммы на двигатель) и мощностей для подъемных систем без уравновешивающего каната, с равновесным уравновешивающим канатом и с тяжелым уравно вешивающим канатом. Высота подъема Н = 730 м, полезная масса Qп = 5000 кг, время ускоренного, равномерного и замедленного движений t1 = 13,33 с;

t2 = 59,66 с;

tз = 13,33 с.

Длины путей, пройденных в эти периоды, h1 = h3 = 66,7 м, h2 = 596, м. Продолжительность движения T = 86,32 с;

линейная масса подъемного каната р = 8,37 кг/м;

линейная масса уравновешивающего каната q = 9, кг/м;

приведенная масса движущихся частей подъемной установки к ок ружности барабана mп = 80 000 кг;

ускорение и замедление а1 = а2 = 0,73м/с;

максимальная скорость движения подъемных сосудов v - 10 м/с;

к.п.д. передачи редуктора п = 0,94.

Решение. Движущие усилия (Н), создаваемые двигателем на окруж ности барабана двухклетевой (двухскиповой) установки (рис. 2.5), F = [ kQп (H 2hx )(q p ) ] g + mп a.

Для одноклетевой (односкиповой) установки с противовесом [ ] F = kQп + Qc Qпр (H 2hx )(q p ) g + mп a, где k - коэффициент вредных сопротивлений (для клетей k = 1,2;

для ски пов k = 1,15);

hx - мгновенное значение пути, м;

mп - масса всех движущих ся частей установки, приведенная к окружности навивки, кг;

Qпр - масса противовеса, кг.

Рис. 2.5. Схема к динамическому уравнению подъемной системы с постоянным радиусом навивки каната 1. Система без уравновешивающего каната (q = 0). На основании выражения (2.31) движущие усилия в начале подъема и конце ускоренного движения:

F1 = ( kQп + Н р ) g + mп a1 = ( 1,2 5000 + 730 8,37 ) 9,81 + 80 000 0,75 = = 17,88 10 4 Н ;

F2 = [kQп + (H 2h1 ) p ] g + mп a1 = [1,2 5000 + (730 2 66,7 )8,37 ] 9,81 + + 80 000 0,75 = 16,78 10 4 Н.

То же, в начале и конце равномерного движения:

F3 = [ kQп + (H 2h1 ) p ] g = [ 1,2 5000 + (730 2 66,7 ) 8,37 ] 9,81 = = 10,78 10 4 Н ;

F4 = { kQп + [H 2( h1 + h2 ) ] p } g = = {1,2 5000 + [(730 2 ) 66,7 + 596,6 ] 8,37 } 9,81 = 0,987 10 4 Н.

То же, в начале замедленного движения и конце подъема:

F5 = { kQп + [H 2( h1 + h2 ) ] p } g mп a з = = {1,2 5000 + [730 2( 66,7 + 596,6 ) ] 8,37 } 9,81 80 000 0,75 = = – 5,01 · 104 Н.

F6 = ( kQп Н р ) g mп a3 = ( 1,2 5000 730 8,37 ) 9,81 80 000 0,75 = = 6,01 10 4 Н.

Мощности (кВт) на валу подъемного двигателя в тех же характерных точках диаграммы скорости Fx vx Nx =, 1000 п При наших данных N1 = 0 ;

F2 vmax 16,78 10 4 N2 = = = 1985 кВт ;

1000 п 1000 0, F3vmax 10,78 10 4 N3 = = = 1147 кВт ;

1000 п 1000 0, 0,987 10 4 F4 vmax N4 = = = 105 кВт ;

1000 п 1000 0, F5 vmax п 5,01 10 4 10 0, N5 = = = 470 кВт ;

1000 N6 = 2. Система с равновесным уравновешивающим канатом (q = р).

Движущие усилия на основании выражения (2.31):

при ускоренном движении F1 = F2 = kQп g + mп a1 = 1,2 5000 9,81 + 80 000 0,75 = 11,88 10 4 Н ;

при равномерном движении F3 = F4 = kQп g = 1,2 5000 9,81 = 5,88 10 4 Н ;

при замедленном движении F5 = F6 = kQп g mп a3 = 1,2 5000 9,81 80 000 0,75 = 0,1 104 Н.

Мощности на валу подъемного двигателя по формуле (2.37):

N1 = 0 ;

11,88 10 4 N2 = = 1260 кВт ;

1000 0, 5,88 10 4 N3 = N 4 = = 626 кВт ;

1000 0, 0,1 10 4 10 0, N5 = = 10,3 кВт ;

N 6 = 0.

3. Система с тяжелым уравновешивающим канатом (q – р = 9,43 8,37 = 1,06 кг/м). Движущие усилия по формуле (2.31) в точках, указанных в расчете без уравновешивающего каната:

F1 = [kQn H (q p )]g + mn a1 = (1,2 5000 730 1,06 ) 9,81 + 80 000 0,75 = 11,12 10 4 H ;

F2 = [kQn (H 2h1 )(q p )]g + mn a1 = [1,2 5000 (730 2 66,7 )1,06] 9,81 + 80 000 0,75 = 11,26 10 4 H ;

F3 = [kQn (H 2h1 )(q p )]g = [1,2 5000 (730 2 66,7 )1,06] 9,81 + 80 000 0,75 = 5,26 10 4 H ;

F4 = { kQn [ H 2( h1 + h2 ) ]( q p ) } g = = {1,2 5000 [ 730 2( 66,7 + 596,6 ) ]1,06 } 9,81 = 6,5 10 4 H ;

F5 = { kQn [ H 2( h1 + h2 ) ]( q p ) } g mn a3 = = {1,2 5000 [ 730 2( 66,7 + 596,6 ) ]1,06 } 9,81 80 000 0,75 = = 0,5 10 4 H ;

F6 = [kQn + H (q p )]g mn a3 = (1,2 5000 + 730 1,06 ) 9,81 80 000 0,75 = = 0,64 10 4 H.

Мощности на валу подъемного двигателя по формуле (2.37):

N1 = 0 ;

11,26 10 4 N2 = = 1198 кВт ;

1000 0, 5,26 10 4 N3 = = 560 кВт ;

1000 0, 6,5 10 4 N4 = = 691 кВт ;

1000 0, 0,5 10 4 N5 = = 53,2 кВт ;

1000 0, N6 = 0.

Диаграммы для этого примера показаны на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Диаграммы к расчету подъемной системы Вопросы для самопроверки 1. Какие Вы знаете основные конструкции современных типов подъ емных установок?

2. Каково устройство скиповой подъемной установки?

3. Какие основные узлы клетевой подъемной установки?

4. Назовите подъемные сосуды и как они выбираются?

5. Какова конструкция шахтных подъемных канатов?

6. Как выбрать шахтный подъемный канат?

7. Назовите основные марки цилиндрических барабанов, их конст руктивные узлы.

8. По каким параметрам выбираются подъемные машины?

9. Объясните трехпериодную диаграмму скорости подъема.

10. Для каких подъемных установок применяется пятипериодная диаграмма скорости?

11. Уравнение Федорова. Каково его назначение?

12. Что представляет собой диаграмма движущих усилий для клете вого подъема, как она строится?

13. Как определить эквивалентную мощность электропривода подъема?

14. Перечислите основные этапы проектирования подъемных уста новок.

15. Основные схемы электропривода подъема. Перечислите их.

Раздел ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ Назначение, общее устройство пневматических установок Проектирование пневматических установок Задачи и примеры расчета пневматических установок Глава 7. НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Пневматическая установка представляет сложный комплекс энер гомеханического оборудования, предназначенного для получения сжато го воздуха и подачи его к различным потребителям на горных предпри ятиях. Сжатый воздух как энергоноситель (пневматическая энергия) ис пользуется в приводе бурильных, выемочно-погрузочных, транспортных и других вспомогательных машин и агрегатов, применяемых при добыче полезных ископаемых. Кроме того, сжатый воздух может выступать в ка честве главного элемента технологического процесса, когда речь идет о пневматическом транспорте и эрлифтном подъеме горных пород, а также некоторых способах обогащения полезных ископаемых.

Масштабы применения пневматической энергии на современных горных предприятиях определяются ее главными технологическими осо бенностями – низким коэффициентом полезного действия пневматиче ских установок как трансформаторов энергии, с одной стороны, и ее безопасностью при использовании в шахтах, опасных по газу и пыли, с другой стороны. Кроме того, в ряде случаев пневматический привод уп рощает конструкцию машин и агрегатов, способствуя их компактности и более высокой эксплуатационной надежности и экономической эффек тивности, что наглядно иллюстрирует пример буровых машин ударного и ударно-вращательного действия. Несмотря на ограниченность области эффективного применения энергии сжатого воздуха, пневматические ус тановки остаются важным техническим атрибутом энергомеханического хозяйства горных предприятий.

Потребность в сжатом воздухе непосредственно в шахте или карье ре удовлетворяется в большинстве случаев индивидуальными компрес сорными агрегатами или передвижными пневматическими установками.

Горные и горно-проходческие работы на шахтах, опасных по газу и пыли, а также оборудование промплощадок обогатительных фабрик, шахт и карьеров обеспечиваются сжатым воздухом, как правило, от стационарных пневматических установок по разветвленным сетям воздухопроводов.

На рис. 7.1 приведена принципиальная схема стационарной пневма тической установки, оборудованной поршневым компрессором. Как и во всех установках, служащих для перемещения жидкостей (текучего), в со ставе пневматической установки выделяют два основных элемента: ком прессор – гидромашину, в которой механическая энергия преобразуется в пневматическую, и внешнюю сеть – систему каналов всасывающего 3 и нагнетательного 5 трубопроводов, при движении по которым воздух час тично расходует полученную в компрессоре энергию, обеспечивая необ ходимый ее запас у потребителя. Процесс преобразования энергий в ком прессоре 4 сопровождается выделением тепла, отвод которого осуществ ляется системой охлаждения 6. По выходе из компрессора нагретый воз дух проходит через последующий 7 и конечный 10 охладители. Холодная вода к охладителям подается циркуляционной насосной установкой 11 по системе трубопроводов 12. Нагретая вода по трубопроводу 13 поступает в градирню 14, после охлаждения в которой она снова возвращается в сис тему отвода тепла стационарной пневматической установки.

Атмосферный воздух перед поступлением в компрессор очищается от механических примесей, пройдя через воздухозаборное устройство 1 и очистную камеру (фильтр) 2. Сжатый воздух проходит очистку в масло влагоотделителе 8. Для сглаживания пульсаций, возникающих при цик личной подаче сжатого воздуха компрессором, а также для компенсации колебаний воздухопотребления служит воздухосборник 9.

Рис. 7.1. Принципиальная схема стационарной компрессорной установки Помимо показанных на схеме элементов в состав пневматической установки входят: привод с системой автоматического управления и ре гулирования режима работы компрессора;

пускорегулирующая, запорная и предохранительная арматура пневматической сети (задвижки, вентили, обратные и предохранительные клапаны, компенсаторы температурных изменений длины трубопроводов и др.);

контрольно-измерительная аппа ратура;

система смазки компрессоров и пр.

7.1. Основное оборудование компрессорных станций пневматических установок Компрессорные станции стационарных пневматических установок горных предприятий оборудуются, как правило, компрессорами общего промышленного назначения, так как необходимое давление сжатого воз духа обычно не превышает 8 – 9 бар. Наиболее часто для этих целей ис пользуют поршневые и центробежные компрессоры. Ограниченное при менение в условиях горного производства имеют винтовые компрессоры.

Основные технические параметры поршневых и центробежных компрес соров, применяемых на стационарных пневматических установках гор ных предприятий, даны в табл. 7.1.

При маркировке прямоугольных компрессоров приняты следующие обозначения: буквенный индекс ВП - воздушный прямоугольный;

первая цифра перед буквенным индексом - условный номер базы (рамы с криво шипно-шатунным механизмом);

следующие две цифры перед буквенным индексом указывают допустимое усилие на штоке в десятках тысяч Нью тонов;

цифры после буквенного индекса отображают номинальную пода чу (м3/мин) и избыточное давление (бар) сжатого воздуха.

Горизонтальные компрессоры маркируются следующим образом:

буквенный индекс М многорядная база;

цифра перед буквенным индек сом – количество рядов;

цифры непосредственно после буквенного ин декса – допустимое усилие на штоке в десятках тысяч Ньютонов;

через дефис указаны номинальная подача (м3/мин) и избыточное давление (бар) компрессора.

Поршневые компрессоры 2М10-50/8 и 4М10-100/8 выполнены по оппозитной схеме, при которой цилиндры компрессора располагаются по обе стороны от оси вращения коленчатого вала и имеют взаимно проти воположное направление движения шатунно-поршневых групп. Равенст во сил инерции поступательно движущихся масс и поршневых сил с про тивоположным их направлением в каждой паре цилиндров первой и вто рой ступеней обеспечивает высокую степень уравновешенности компрес сора, что, в свою очередь, позволяет увеличить частоту вращения колен чатого вала и при прочих равных условиях снизить размеры и массу ком прессорного агрегата и его фундамента. Все основные узлы обоих гори зонтальных компрессоров унифицированы. Компрессоры имеют две ав тономные системы смазки. Смазка стенок цилиндров осуществляется специальным лубрикатором. Для подачи масла к трущимся элементам механизма движения используется шестеренчатый насос. Производи тельность компрессоров регулируется перепуском воздуха с нагнетатель ной стороны во всасывающую по байпасу, снабженному перепускным клапаном с регулятором давления. Для устранения резонансных явлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, в связи с пульсирую щей подачей воздуха, перед первой ступенью и после второй ступени компрессоров устанавливаются специальные буферные емкости. Прямо угольные компрессоры марки ВП, как и горизонтальные марки М, имеют двухступенчатое исполнение. Цилиндры первых ступеней компрессоров ВП располагаются вертикально, а цилиндры вторых ступеней – горизон тально, образуя, таким образом, прямой угол между осями цилиндров.

Прямоугольные компрессоры обладают достаточно высокой степенью уравновешенности инерционных сил. Шатуны обеих ступеней насажены на общую шейку коленчатого вала, что обеспечивает компактность ком прессора, простоту монтажа и надежность в работе. Компрессоры снаб жены встроенным электроприводом. Электродвигатель при помощи при соединительного фланца крепится консольно к раме компрессора и не требует соответствующей площади фундамента для его размещения.

Центробежный компрессор (турбокомпрессор) ЦК-115/9 представ ляет двухкорпусную шестиступенчатую турбомашину с внешним охлаж дением. Каждая ступень компрессора имеет спиральный отвод, а перевод воздуха из ступени в ступень осуществляется по наружным перепускным каналам. В первом корпусе компрессора размещены две ступени, во вто ром - четыре. Секции низкого и высокого давлений соединены между со бой зубчатой муфтой. Компрессор ЦК-115/9, как и все турбокомпрессо ры, снабжен повышающим зубчатым редуктором (мультипликатором).

Турбокомпрессоры К-250-61-2 и К-500-61-1 построены по одинако вой аэродинамической схеме и на основе полного конструктивного подо бия. Каждый из них представляет однокорпусную шестиступенчатую турбомашину, разделенную на три секции с двумя промежуточными хо лодильниками. Перевод воздуха между ступенями секций осуществляется при помощи лопаточных спрямляющее – направляющих аппаратов, а ме жду секциями – по внешним перепускным каналам.

Выбор типа компрессора для стационарных компрессорных стан ций обычно производится на основе технико-экономического сравнения вариантов. Специальными исследованиями установлено, что при расчет ной производительности компрессорной станции менее 200 м3/мин наи более целесообразны однотипные поршневые компрессоры горизонталь ного или прямоугольного типа с номинальной подачей от 10 до м3/мин. При расчетной производительности компрессорной станции 200 – 500 м3/мин следует применять горизонтальные поршневые компрессоры 4М10 – 10/8 с номинальной подачей 100 м3/мин. При производительности станции 500 – 1000 м3/мин целесообразны центробежные компрессоры ЦК-115/9 и К-250-61-2 с подачей соответственно 115 и 250 м3/мин. При производительности станции более 1000 м3/мин следует ориентироваться на центробежные компрессоры К-500-61-1 с номинальной подачей возду ха 500 м3/мин.

Центробежные компрессоры рекомендуется использовать в ком плекте с некоторым количеством (до 25 % от расчетной производитель ности компрессорной станции) поршневых, которые включаются в работу в периоды циклов пониженного воздухопотребления. Кроме того, порш невые компрессоры необходимы также для подачи во внешнюю пневма тическую сеть некоторого количества масла, чтобы исключить коррозию внутренних поверхностей труб и вспомогательного оборудования.

Для обеспечения надежной работы компрессорной станции преду сматриваются резервные компрессорные агрегаты, количество которых зависит от типа выбранных компрессоров. Если в качестве рабочих вы браны поршневые компрессоры, то при их количестве от 1 до 3 в резерве достаточно иметь один компрессорный агрегат, однотипный с рабочими.

При количестве рабочих поршневых компрессоров 4 – 6 и выше устанав ливают два резервных агрегата.

Центробежные рабочие компрессоры при их количестве 1 – 2 ре зервируются одним агрегатом, а при трех и более рабочих компрессорах необходимо иметь два резервных агрегата.

7.2. Вспомогательное оборудование пневматических установок Воздухосборники – металлические сосуды цилиндрической формы и вертикального расположения, имеющие вместимость от 0,5 до 25 м3.

Помимо прямого назначения (гашения пульсаций подачи воздуха ком прессором), воздухосборники используют для выделения масла и влаги, а также для частичного охлаждения воздуха. Технические параметры воз духосборников в соответствии с ГОСТ 9028 – 79 представлены в табл.

7.1. Технические параметры масловодоотделителей, встраиваемых в воз духосборники, даны в табл. 7.2.

Таблица 7. Технические параметры воздухосборников Толщина Подача ком стенки, мм Воздухо- Вмести- Внутренний Масса, кг прессора, мость, м сборник диаметр, мм обе м3/мин чайки днища В-0,5 0,5 600 4 6 200 В-1 1,0 800 5 6 290 В-1,6 1,6 1000 5 6 420 В-2 2,0 1000 5 6 520 6 – В-3,2 3,2 1200 6 8 795 В-4 4,0 1200 6 8 935 В-6,3 6,3 1400 6 8 1220 В-8 8,0 1600 7 8 1615 В-10 10,0 1600 7 8 1950 В-16 16,0 2000 8 10 2800 В-20 20,0 2000 8 10 3370 В-25 25,0 2000 9 12 4615 Вместимость воздухосборника (м3) выбирают по производительно сти работающего на него компрессора:

Vсб = 1,6 Q, (7.1) где Q – производительность компрессора, м3/мин. Если воздухосборник один на несколько компрессорных агрегатов, то его необходимая вмести мость определяется по суммарной производительности компрессоров, включая и резервные. Считается, что установка воздухосборников для гашения пульсаций подачи компрессоров необходима, если их суммар ный объем составляет более 20 % от общей вместимости трубопроводов пневматической сети.

Таблица 7. Технические параметры масловодоотделителя Марка масловодоотделителя Параметры У-0,10 У-0,25 У-0,50 У-0,63 У-1,00 У-1,60 У-3, Вместимость, 0,10 0,25 0,50 0.63 1,00 1,60 3, м Избыточное 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0, давление, бар Масса, кг 131 304 620 650 840 890 Вместимость воздухосбор- 4,0 6,3 8,0 10,0 16,0 20,0 25, ника, м Концевые охладители. Расход охлаждающей воды в концевых ох ладителях составляет примерно 2 – 2,5 л на 1 м3 сжатого воздуха. Техни ческие параметры концевых охладителей даны в табл. 7. Поршневые компрессоры производительностью 50 и 100 м3/мин ос нащаются вертикальными кожухотрубными концевыми охладителями соответственно марок ХК-50 и ХК-100. На центробежных компрессорах производительностью 250 и 500 м3/мин устанавливают охладители соот ветственно ВОК-250 и ВОК-500. Для уменьшения длины воздухопровода с высокой температурой концевые охладители следует размещать, воз можно, ближе к компрессорам.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.