Файл: УстьКаменогорск.pdf

7 7 Рисунок 1.6 – Схема скиповой подъемной установки при расположении направляющих шкивов на одной горизонтальной оси

8 8 Рисунок 1.7 – Схема к определению высоты копра многоканатной подъемной установки
Н
К
Р
Q
Q
Q
П
С
+
Рисунок 1.8 – Схема к расчету каната Длина каната от точки схода его с направляющего шкива до нижней приемной площадки (м, определяем по формуле
, (1.11)

9 9 где
- расстояние от горизонта погрузки до устья ствола шахты
- глубина загрузки
- высота копрам Линейная масса подъемного каната , кг/м, находится из выражения
, (1.12) где - временное сопротивление разрыву проволок каната, Нм (принимаем =1500 10 6
);
- запас прочности нового каната, принимаемого по ПБ;
- ускорение силы тяжести (принимаем =9,8 мс
- условная плотность каната (для круглопрядных канатов двойной свивки (принимаем 9400кг/м
3
); кг/м. Ориентировочно выбираем канат ЛК-РО х (ос, имеющий суммарное разрывное усилие всех проволок = Н, =
8,37 кг/м
3
, диаметр = мм.
Проверяем фактический запас прочности каната по формуле для установок без уравновешивающего каната
(1.13) Окончательно выбираем этот канат. Необходимость в уравновешивании подъемной системы определим по выражению
, (1.14) где - коэффициент вредных сопротивлений в стволе и установке, учитывает сопротивление воздуха при движении подъемных сосудов, трение в проводниках, в подшипниках направляющих шкивов и барабанов, жесткость каната, принимаем =1,15.

10 10 Подставив значения в выражение получаем Следовательно, требуется применение уравновешивающего каната. В качестве уравновешивающего принимаем плоский канат шириной
107 мм, толщиной 17,5 мм, расчетной массой 1 пог. метра, q = 5,72 кг/м, с разрывным усилием 926500 Н при значении В = 1600 Н/мм
2 2.2.3. Предварительный выбор органов навивки и подъемной машины. Диаметр барабана подъемной машины находим по формуле
(1.15) мм Принимаем одинарный цилиндрический разрезной барабан диаметром
= м. Диаметр направляющего шкивам, маховый момент направляющего шкива составляет
Нм
2
Необходимую ширину барабана определяем по формуле
,
(1.16) где - длина каната для испытаний (принимаем = м
- число витков трения для нефутерованных барабанах (
= 5);
- зазор между свивающимся и навивающимся канатами
- зазор между витками каната ( = мм Подставив значения в выражение получаем мм.
Ориентировочно принимаем однобарабанную машину с цилиндрическим барабаном НКМЗ типа Ц-4х3/0,7 с шириной барабанам диаметром Б = 4 м максимальное статическое натяжение ветви каната Тст.max = 250 кН; максимальная разность статических натяжений канатов ст = 160 кН; максимальная скорость J = 12 мс маховой момент машины, приведенных к тихоходному валу, без редуктора и электродвигателя (Б = 3000000 Н×м
2
Проверяем барабан на статические нагрузки. Максимальное статическое натяжение каната определяем по формуле при системах си
g
рН
Q
Q
Т
к
c
п
ст

+
+
=
)
(
max
(1.17)
=(4989+10900+8.37·520) ·9.8=198366 H

11 11 Максимальная разность статических натяжений канатов вначале подъема для неопрокидных подъемных сосудов определяется по выражению
= [4989+(8,37-5,72)500 ]·9,81 Н Рисунок 1.9 – Схема к определению статического натяжения без уравновешивающего каната Рисунок 1.10 – Схема к определению статического натяжения с уравновешивающим канатом
g
Н
q
р
Q
F
п
ст


−
+
=
]
)
(
[
max

12 12 Так как враз меньше допустимого, а враз меньше, то окончательно останавливаем выбор на подъемной машине Ц- 4 х
3/07.
2.3. Расположение подъемной установки
Одноканатные и барабанные двухканатные подъемные машины располагаются в здании на уровне земли. Для того чтобы здание подъемной машины не создавало помех для разгрузочных операций на поверхности, оно должно располагаться в стороне, противоположной направлению разгрузки груженых сосудов.
2.3.1. Определение расстояния между осями барабана и ствола. Расстояние между осью ствола и осью вала барабана определяем по формуле
(1.18) где
- расстояние от уровня земли до оси вала барабана
- угол между струной каната и ее проекцией на горизонтальную плоскость (согласно ПТЭ угол должен быть не менее 30 0
так как при меньшем угле возможно задевание канатом фундаментной рамы машины. Максимальное значение угла должно быть не менее 50 0
, так как при увеличении этого угла возникает затруднение в устройстве фундамента укосины копра Принимаем = 48 0
2.3.2. Определение длины струн и углов отклонения канатов. Максимальная длина струны, те. отрезка каната от направляющего шкива до барабана не должно превышать 65-70 и определяется по формуле
,
(1.19)
59,2 мм Определение углов отклонения каната.
Во избежание выскакивания каната из реборд направляющего шкива, чрезмерного его износа, а также набегания витков каната друг на друга, углы отклонения на направляющих шкивах и барабанах, согласно ПТЭ не

13 13 должны превышать 1 0
30'. На бицилиндроконических барабанах допускается увеличение этого угла до 2 0
со стороны малого цилиндра барабана при выполнении его с желобчатой поверхностью.
Углы отклонения на направляющем шкиве определяется по значению их тангенсов, представляющих собой отношения расстояний по оси барабана от крайних положений струны до плоскости вращения шкива к проекциям струны на указанную плоскость. Из-за малой величины угла эту проекцию принимают равной длине струны. Ширина барабана, занятая одной ветвью каната, определяется по выражению
,
(1.20) Для получения меньших значений углов закрепление каната необходимо произвести, отступив от реборды на расстояние
(1.21) где = м – ширина переставной части барабана При этом на переставную часть барабана будет навиваться канат длиной
, (1.22)
2.4 Кинематика подъемной установки
2.4.1 При подъеме в неопрокидных скипах применяют пятипериодные диаграммы скорости и ускорения. Наличие первого и пятого периодов в диаграмме скорости объясняется тем, что для уменьшения динамической нагрузки на разгрузочные кривые, разгрузочный ролики затвор скипа, движение скипа приходе ролика по разгрузочным кривым должно происходить с пониженным ускорением аи замедлением а.

14 14
Скорость порожнего скипа при выходе его ролика из разгрузочных кривых V’ и скорость груженого скипа при входе ролика в разгрузочные кривые V” принимают равным V’ мс и V” мс с таким расчетом, чтобы ускорение аи замедление а в разгрузочных кривых не превышало бы значения мс. причем V’= V” мс. Максимальную скорость подъема определяем по формуле
,
(1.23) где - модуль ускорений, мс
- величина основания (с) условной трапецеидальной диаграммы
- условный путь (м, равный площади трапецеидальной диаграммы с основанием То
, (1.24) приняв а
= 1 мс, а
= 0,75 мс получаем
,
, (1.25) где - путь рамы скипа (путь разгрузки) за время движения порожнего и груженого скипа в разгрузочных кривых (принимаем м
(1.26)
, При редукторе с передаточным числом i = 10,5 требуемая частота вращения (об/мин) двигателя определяется по формуле
, (1.27) Принимаем электродвигатель с частотой вращения 365 об/мин, i = 11,5.

15 15 Максимальную скорость подъема (мс) находим из выражения
, (1.28)
=6,64 мс
2.4.2. Определение ускорений и замедлений в разгрузочных кривых.
Ускорение (мс) и продолжительность (сдвижения порожнего скипа при движении его ролика по разгрузочным кривым определяется по выражению
, (1.29) Продолжительность (сдвижения порожнего скипа при движении его ролика по разгрузочным кривым определяется по выражению
, (1.30) Замедление (мс) и продолжительность (сдвижения груженого скипа при движении его ролика по разгрузочным кривым определяется по выражению
, (1.31) Продолжительность (сдвижения груженого скипа при движении его ролика по разгрузочным кривым определяется по выражению
,
(1.32)
2.4.3. Определение продолжительностей и путей движения скипа с ускорением и замедлением.
Продолжительность ускоренного движения (с) с ускорением

16 16
,
(1.33) Путь ускоренного движениям) с ускорением
, (1.34) Продолжительность замедленного (сдвижения скипа и путь (мс замедлением определяется из выражения
, (1.35)
,
2.4.4 Определение пути и продолжительности равномерного движения скипа.
Путь равномерного движения скипам) определяем по выражению
,
(1.36) При этом продолжительность равномерного движения скипа (с) составит
, (1.37)
2.4.5 Определение продолжительности движения подъемных сосудов.
Продолжительность движения подъемных сосудов складывается из отрезков времени ускоренного движения порожнего скипа по разгрузочным кривым, продолжительности ускоренного движения, продолжительности равномерного движения и продолжительности замедленного движения скипа в разгрузочных кривых.

17 17

18 18 Рисунок 1.12 – Диаграммы скоростей, ускорений и движущих усилий за одну подъемную операцию
,
(1.38) Проверку значения продолжительности движения подъемных сосудов производим по формуле
, (1.39) При проверке получен практически тот же результат.
2.4.6 Определение фактического резерва производительности.
Фактический коэффициент резерва производительности подъемной установки в связи стем, что максимальная принятая скорость
= 6.64 мс больше принятой ранее расчетной = 6.47 и следовательно Т = с меньше расчетного значения Т
р
= с, определим по выражению
,
(1.40)

19 19
2.5. Динамика подъемной системы
2.5.1 Определение ориентировочной мощности двигателя.
Ориентировочная мощность двигателя для привода подъемной установки определяется по выражению
,
(1.41) где - коэффициент динамического режим установки, учитывающий динамическую нагрузку (принимаем = 1,3); Подставив значения в выражение получаем Предварительно принимаем электродвигатель мощностью кВт с частотой вращения
= 3000 об/мин, (GD
2
)
р
=11000Нм2,
= 2,7 2.5.2 Определение крутящего момента на тихоходном валу редуктора. Крутящий момент на тихоходном валу редуктора, двигателем 500 кВт, определяем по формуле
,
(1.42) где
- мощность двигателя, кВт
- частота вращения вала ротора электродвигателя, об/мин;
- коэффициент полезного действия (кпд) редуктора
- передаточное число редуктора
- маховый момент ротора электродвигателя, Нм
- перегрузочная способность электродвигателя (
= 2);
- радиус барабана подъемной машины, м Приняв предварительно =11,5, =0,93 определяем момент
2.5.3 Определение приведенной к окружности навивки массы движущихся частей.

20 20 Приведенная к окружности навивки масса (кг) всех движущихся частей подъемной установки определяется по выражению
,
(1.43) где
- длина подъемного канатам- длина уравновешивающего канатам- приведенная масса направляющего шкива, кг
- приведенная масса барабана подъемной машины, кг
- приведенная масса редуктора, кг
- приведенная масса роторов электродвигателей, кг Длина подъемного каната для одноканатной подъемной установки
,
(1.44) где - расстояние от нижней приемной площадки до уровня земной поверхности ( = м Подставив значения в выражение получаем Для уравновешивающего каната
L
у.к
=Н+30
L
у.к
=500+30=530 Приведенная масса направляющего шкива определяется из выражения
,
(1.45) Приведенная масса барабана подъемной машины
,
(1.46) Приведенная масса зубчатой передачи редуктора находим из выражения

21 21
,
(1.47) Приведенная масса роторов электродвигателей находим из выражения
,
(1.48) Подставив все известные значения в выражение получаем
2.5.4. Определение движущих усилий в характерных точках диаграммы скоростей. Основное динамическое уравнение для подъемной системы с постоянным радиусом навивки определяем из выражения
, (1.48) где - путь сосудов от приемных площадок Вначале подъемной операции =0; = ’
,
(1.49) При выходе порожнего сосуда из разгрузочных кривых,
,
(1.50) Вначале ускоренного движения после выхода порожнего сосуда из разгрузочных кривых,

22 22 Рисунок 1.13 – Схема к определению движущих усилий подъемной системы с органами навивки постоянного радиуса
,
(1.51) В конце ускоренного движения
,
(1.52) Подставив значения в выражение получаем Вначале равномерного движения
,
(1.53) В конце участка равномерного движения
,
(1.54)

23 23 Вначале участка замедленного движения
,
(1.55)
В момент подхода груженого сосуда к разгрузочным кривым
,
(1.56) В момент входа груженого сосуда в разгрузочные кривые
,
(1.57) В конце подъемной операции
,
(1.58)
2.6. Определение мощности двигателя, расхода электроэнергии и кпд. подъемной установки
2.6.1. Определение эквивалента усилий.
Электрический двигатель подъемной установки работает в тяжелых условиях с переменным вращающим моментом и изменяющейся частотой вращения. Поэтому в различные моменты времени при подъемной операции изменяется количество тепла, выделяемого в обмотках

24 24 электродвигателя. В соответствии с характером нагрузочных диаграмм мощность подъемного электродвигателя должна удовлетворять нормальному нагреву средним квадратичным током, допустимым нагрузкам, которые имеют место, как при движении подъемных сосудов, таки в экстренных случаях (выполнение маневров, регулирование длины подъемных канатов и т.д.).
На основании понятия о среднем квадратичном токе вытекает понятие об эквивалентном усилии со стороны двигателя при системах с органами навивки постоянного радиуса и эквивалентном моменте при системах с органами навивки переменного радиуса действия.
Эквивалентное усилие (момент) это абстрактное, постоянное по величине усилие (момент, действующее непрерывно, включая и паузу между движениями подъемных сосудов, и вызывающее такой же нагрев двигателя, как и действующие фактические усилия (моменты) в соответствии с нагрузочными диаграммами.
При подъемных системах с органами навивки постоянного радиуса
,
(1.59) где
- для участков ускоренного и замедленного движений
- для участков равномерного движения
- для участков с постоянным усилием
,
(1.60) где
= 0,5 для ускоренных и замедленных участков движения сосудов
= 0.25 для паузы между движениями подъемных сосудов
Эти коэффициенты учитывают ухудшение условий охлаждения двигателя в соответствующие периоды движения сосудов.
Эквивалентное усилие для пятипериодной диаграммы и фактически полученных значений усилий
,
(1.61)

25 25 Подставив полученные значения в выражение получаем
2.6.2. Определение эквивалентной мощности электродвигателя. Эквивалентная мощность электродвигателя для систем с органами навивки постоянного радиуса определяется по формуле
,
(1.62) Запас мощности электродвигателя определяется из выражения
,
2.6.3. Проверка двигателя на перегрузки.
Отношение максимального действующего усилия при подъеме (при нагрузочной диаграмме) к эквивалентному усилию называют коэффициентом перегрузки при подъеме
,
(1.63)
, что вполне допустимо
2.6.4. Определение потребляемой мощности и расхода электроэнергии.
Потребляемая мощность (кВт) навалу электродвигателя в любой момент движения подъемных сосудов определяется по формуле
,
(1.64)

26 26 где - действующие усилия в характерных точках диаграммы скорости движения подъемных сосудов
- скорости движения подъемных сосудов в этих характерных точках диаграммы
- кпд. передачи (
= 0,93), при отрицательных значениях усилий переносится из знаменателя в числитель. Вначале подъемной операции Н, При выходе порожнего сосуда из разгрузочных кривых
,
(1.65) Вначале ускоренного движения после выхода сосуда из разгрузочных кривых
,
(1.66) В конце ускоренного движения сосудов
,
(1.67) Вначале участка равномерного движения
,
(1.68) В конце участка равномерного движения
,
(1.69) Вначале участка замедленного после равномерного движения сосудов
,
(1.70)

27 27 В момент подхода груженого сосуда к разгрузочным кривым
,
(1.71) В момент входа груженого сосуда в разгрузочные кривые
,
(1.72) В конце подъемной операции

28 28 Рисунок 1.14 – Диаграммы мощностей навалу двигателя, мощности, потребляемой из сети и потери энергии в реостате (заштрихованная площадь) за одну подъемную операцию При неизменяющихся в период пуска напряжении и потребляемая из сети электродвигателем мощность будет зависеть от величины тока, который определяется вращающим моментом.
Мощность навалу электродвигателя вначале подъемной операции равна нулю, нов это же время из сети потребляется и затрачивается в реостате мощность, значения которой для систем с органами навивки постоянного радиуса определяется по формуле
,
(1.72)
,
(1.73)
,
(1.74)
,
(1.75)
,
(1.76)

29 29
,
(1.77)
,
(1.78)
,
(1.79)
,
(1.80)
,
(1.81)
,
(1.82) Расход электроэнергии подъемной установки за одну подъемную операцию определяется как сумма расходов энергии в отдельные периоды движения.
(1.83) Расход электроэнергии, теряемый в реостате за одну подъемную операцию, определяется по выражению
, (1.84)

30 30 Расход энергии (кВтч) на шинах электроподстанции на т. поднимаемого груза при
,
(1.85) где
= 1,03 – коэффициент, учитывающий расход энергии вовремя маневров и при торможении
= 0.92 – кпд. электродвигателя
= 0,95 – кпд. электрической сети Подставив значения в выражение получаем
2.7 Определение коэффициента полезного действия подъемной установки и машины Полезная мощность (кВт) для подъема т. груза (кг)
,
(1.86) Полезный расход электроэнергии (кВтч) за одну подъемную операцию в течение Т (сна подъем 1 т. груза
,
(1.87) кпд. подъемной установки без учета потерь в электросети
,
(1.88)

31 31 кпд. подъемной машины без учета сопротивлений в стволе, направляющих шкивов и сопротивлений на изгибание каната
,
(1.89) Определение годового расхода электроэнергии
Годовой расход электроэнергии ГОД, кВтч, установкой на подъем полезного ископаемого год = a ⋅ г т год = 1⋅ 650000 ⋅ 2,3 = 1,5⋅10 6

32 32 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Установка для транспортировки полезного ископаемого или горной породы в скипах по рельсовым путям с горизонтов карьера, расположенных нижем. Относится к комбинированным видам карьерного транспорта. Основные элементы скипового подъемника рельсовый путь, скипы, подъёмная машина, копер, тяговый канат, перегрузочные устройства в карьере и на поверхности. Распространены преимущественно одноканатные двухскиповые подъёмники с двухбарабанными подъёмными машинами (грузоподъёмность скипов дот. При грузоподъёмности скипов
65-90 т более эффективны двухскиповые многоканатные бобинные и блоковые подъёмные установки при грузоподъёмности болеет- односкиповые многоканатные установки с противовесом. Скиповые рельсовые пути располагают в траншее с прямолинейным или ломаным продольным профилем на постоянном или временном нерабочем борту карьера. Угол подъёма пути в зависимости от угла откоса карьера 20-45°. Для скипов грузоподъёмностью дот применяют рельсовые пути обычной колеи, для повышения устойчивости скипов грузоподъёмностью 50-80 т колея увеличивается дом. Вдоль скипового пути устраивается ступенчатая пешеходная дорожка для обслуживающего персонала. Скипы загружают непосредственно из автосамосвалов или из бункеров. Конструкция погрузочных эстакад разборная для удобства перемещения их при удлинении линии скипового подъемника по мере понижения горных

33 33 работ. Разгрузка скипа в бункер на поверхности производится опрокидыванием кузова вперёд или назад при помощи направляющих кривых или гидроопрокидывателей. Пульт управления скипового подъемника размещается, как правило, на верхней площадке копра. Возможна полная автоматизация работы скипового подъемника. Характеристики скипового подъемника высота подъёма 60-240 м, скорость подъёма 4-10 мс, производительность 650—2000 т/ч. Основные достоинства скипового подъемника большой угол подъёма, перемещение горных породили полезных ископаемых по кратчайшему пути, возможность подъёма крупных кусков породы без предварительного дробления и работа с большими, чему других видов карьерного транспорта, скоростями, простота конструкции, технического обслуживания и ремонта, малая энергоёмкость, возможность раздельного подъёма вскрышных породи различных типов и сортов полезных ископаемых. Недостатки высокая трудоёмкость и значительные затраты на строительство скипового подъемника и перенос перегрузочных пунктов, большая металлоёмкость.

34 34 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Картавый Н. Г. Стационарные машины. – М Недра, 1981;
2. Картавый Н. Г, Топорков А. А. Шахтные стационарные установки. – М Недра, 1978;
3. Стационарные установки шахт. / Под редакцией Братченко Б. Ф. / - М Недра, 1977;
4. Смородин С. С. Стационарные машины и установки для шахт. – М Недра, 1981;
5. Единые правила безопасности. – М Недра, 1978;
6. Хаджиков Р. Н, Бутаков С. А. Горная механика. – М Недра, 1982;
7. Хаджиков Р. Н, Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. – М Недра, 1989;
8. Трубы бесшовные горячедеформированные из коррозийно-стойкой стали. ГОСТ 9940-81. М Изд-во стандартов, 1983.