Скачать 123.5 Kb.


Дата27.10.2017
Размер123.5 Kb.

Скачать 123.5 Kb.

Подъемной установки исходные данные для расчета



— 1 —

РАСЧЕТ ПРОХОДЧЕСКОЙ ОДНОБАДЬЕВОЙ

ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ
Исходные данные для расчета:

1. Глубина шахтного ствола ― Нст = 720 м.

2. Производительность подъемной установки ― Qч = 25 м3/ч.

3. Тип подъемной установки ― однобадьевая.

4. Назначение — для подъема людей, материалов и горной массы.

5. Технологическая схема строительства шахтного ствола — совмещенная с использованием проходческого комплекса КС-2У.

6. Дополнительные данные: высота расположения разгрузочного полка на поверхности — hр = 8 м; высота проема в нулевой раме — hнр = 4 м; высота проема в подвесном проходческом полке — hпп= 6 м; максимальное удаление проходческого полка от забоя — НЗ = 10,5 м.

РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ




1 — проходческая бадья;

2 — подъемный (головной)

канат;

3 — проходческий подвес-



ной полок;

4 — шахтный ствол;

5 — нулевая рама;

6 — разгрузочная

площадка;

7 — проходческий копер;

8 — направляющий шкив;

9 — подъемная машина;

10 — здание подъемной

машины.


— 2 —

1. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОДЪЕМНОГО СОСУДА

1.1. Полная высота подъема бадьи

Н = Нст + hр = 720 + 8 = 728 м,

1.2. Оптимальная величина максимальной скорости подъема сосуда



где bv = 0,2÷0,25 — коэффициент оптимальной оптимального значения макси-мальной скорости для проходческих бадьевых установок.

1.3. Расчетная продолжительность подъема бадьи


где Нп = 26,5 м  высота подъема бадьи с пониженной скоростью в забое и в пределах проемов в проходческом оборудовании, м; vп = 1 м/с  допустимая скорость движения бадьи через проемы в проходческих полках при подъеме гор-ной массы; ao = 0,6 м/с2  допустимое ускорение при движении бадьи на основ-ном участке шахтного ствола вне проходческого оборудования; Тп = 30 с  про-должительность подъема с пониженной скоростью при однобадьевом подъеме, с.

1.4. Продолжительность цикла подъема



Тц = 2(Тр + θ) = 2(142,1 + 80) = 444,2 с,

где  = 7090 с — продолжительность паузы для погрузочно-разгрузочных операций при однобадьевом подъеме.

1.5. Расчетная вместимость бадьи


где kн = 1,15 и kз = 0,9  коэффициенты соответственно неравномерности работы подъемной установки и заполнения бадьи породой.

1.6. Выбор бадьи. По табл. 1,6 (Л-5) принимается бадья марки БПС-4: вме-стимость бадьи — Vб = 4 м3: масса груза в бадье (не более) — Qгр = 7,4 т; масса бадьи Qб = 1,28 т; масса направляющей рамки — тнр = 0,65 т; масса прицепного устройства тпу = 0,18 т; наружный диаметр корпуса бадьи — Dкб = 1,6 м.
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОДЪЕМНЫХ КАНАТОВ

2.1. Масса концевого груза на головном канате



Q0 = Vбρт + Qб = тнр + тпу = 4∙1850∙10−3 + 1.28 + 0,65 + 0,18 = 9,51 т,

где ρт = 1800÷2000 кг/м3 — плотность разрыхленной горной массы в бадье.

2.2. Максимальная длина отвеса каната

Н0 = Нст + hк = 720 + 20,5 = 740,5 м,

где hк = 20,5 м — высота проходческого копра до подшкивной площадки в соответствии с табл. 1.19 (Л-5).

2.3. Расчетная линейная масса каната.

— 3 —


где m' = 10 ― запас прочности по концевой статической нагрузке на канаты для грузолюдских одноканатных подъемных установок; 0 = 9000÷10000 кг/м3 ― условная плотность каната; в = (14…19)∙108 Па — временное сопротивление раз-рыву проволок каната.

2.4. Выбор головных канатов. По табл. 1.8 (Л-5) принимается проволочный многопрядный канат двойной свивки типа ЛК-Р по ГОСТ 3088-80: линейная масса канатов ― р = 6,335 кг/м; диаметр канатов ― dк = 38,5 мм; суммарное разрывное усилие проволок каната для маркировочной группы по временному сопротивлению разрыву 1570 МПа ― Fсп = 1010 кН.

2.5. Поверочный расчет фактического запаса прочности каната:

а) по концевой статической нагрузке —



б) по полной статической нагрузке ―



где m = 5 — допустимый запас прочности канатов глубоких шахт по полной статической нагрузке для грузолюдских установок.


3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ

3.1. Расчетный диаметр канатоведущего органа



где kD = 60 — коэффициент соотношения между диаметрами барабана и каната для проходческих подъемных установок.

3.2Максимальное статическое натяжение каната

Smax = g(Q0 + рH0) = 9,81(9,51·103 + 6,335·740,5)·10−3 = 139,3 кН.


    1. Максимальное статическое усилие подъемной системы

Fmax = Smax = 139,3 кН.

3.4. Предварительный выбор подъемной машины. По табл. 1.9 (Л-5) прини-мается подъемная машина марки Ц-3×2,2: диаметр барабана — Dб = 3 м; ширина барабана — В = 2,2 м; допустимое статическое натяжение каната — Sд = 140 кН; допустимое статическое усилие — Fд = 140 кН; передаточные отношения редук-торов ip = 11,5, 20 и 30; допустимое значение линейной скорости на поверхности барабана vд = 8 м/с; приведенная масса барабана — тмi = 12,6 т.

3.5. Поверочный расчет ширины заклиненной части барабана

где lp = 30÷40 м — резерв длины каната для компенсации его укорочения при отборе проб на испытания; zтp = 5,5 — количество витков трения для барабанов с

нефутерованной поверхностью;  = 2÷5 мм — величина зазора между витками; псл = 3 — допустимое количество слоев навивки каната на барабан для проход-ческих подъемных установок.

— 4 —


Так как Вр = 1,2 м < В = 2,2 м, подъемная машина Ц-3×2,2 выбирается окончательно.

3.6. Выбор направляющих шкивов. По табл. 1.13 (Л-5) в соответствии с диа-метром барабана выбранной подъемной машины (Dб = Dшк) принимается шкив марки ШК-3: диаметр направляющего шкива — Dшк = 2,96 м; момент инерции шкива относительно собственной оси вращения — Jшк = 2,45 т∙м2.


4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ПРИВОДА ПОДЪЕМНОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Уточнение расчетных параметров цикла подъема:

а) продолжительность цикла подъема

б) продолжительность подъема сосуда



Т = 0,5Тц – θ = 0,5∙450,8 − 80 = 145,4 с.

4.2. Продолжительность подъема сосуда на основном участке трассы



Т1 = Т – Тп = 145,4 − 30 = 115,4 с.

4.3. Условная высота подъема на основном участке трассы



H1 = H – Нпvп Т1 = 728 − 26,5 −1·115,4 = 586,1 м.

4.4. Константа кинематического режима подъемной системы




где ао = 0,6 м/с2 — допустимая величина ускорений на основном участке трассы подъема вне проходческого оборудования.

4.5. Условная степень неполноты диаграммы скорости на основном участке трассы подъема



4.6. Расчетная величина максимальной скорости подъема



4.7. Расчетная частота вращения двигателя при различных передаточных отношениях редукторов для выбранной подъемной машины



Результаты вычислений: iр = 11,5 => п = 477,6 мин−1;



iр = 20 => п = 830,6 мин−1;

iр = 30 => п = 1246 мин−1.

4.8. Выбор синхронной частоты вращения двигателя производятся с ориен-тацией стандартный ряд (nc = 250, 300, 375, 500, 600, 750, 1000 и 1500 мин−1) из условия ninc таким образом, чтобы разница между nc и ni была минимальной. При этом необходимо иметь небольшой (2%) запас, так как действительная час-тота вращения ротора двигателя меньше синхронной частоты вращения магнит-ного поля статора на величину скольжения.

Принимаем nc = 500 мин−1 и ip = 11,5.

— 5 —


4.9. Максимальный статический крутящий момент на валу подъемной машины

Мст = Fmax Dб/2 = 139,3·3/2 = 209 кН∙м.

4.10. Выбор редуктора подъемной машины. По табл. 1.14 (Л-5) из условия МсдМст, где Мсд ― допускаемый статический момент на тихоходном валу редуктора, принимается редуктор марки ЦДН-150: Мсд = 200 кН·м (разница между Мсд и Мст не превышает 5%, что считается допустимым); момент инерции зубчатой передачи редуктора относительно тихоходного вала ― Jзп = 5,6 т∙м2; допустимая частота вращения быстроходного вала — пд = 600 мин−1; коэффи-циент полезного действия редуктора ― ηр = 0,96.

4.11. Расчетная мощность подъемного двигателя

где ρ = 1,65 — характеристика динамического режима подъемной системы, чис-ленное значение которой принимается в соответствии с данными на стр. 84 (Л-5).

4.17. Предварительный выбор подъемного двигателя. По табл. 1.16 (Л-5) в соответствии с расчетными значениям пс = 500 мин−1 и Nр = 599,7 кВт прини-мается двигатель марки АКН2-16-48-12: мощность двигателя ― N = 630 кВт; час-тота вращения ротора — п = 490 мин−1; КПД двигателя — ηдв = 0,94; максималь-ная перегрузочная способность γmax = 2,3; момент инерции ротора относительно собственной оси вращения — Jрот = 0,225 т∙м2.
5. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПОДЪЕМНОЙ СИСТЕМЫ

5.1. Диаграммы скорости и ускорений подъемной системы применительно к совмещенной схеме строительства шахтного ствола представлены на рис. П.3.

Период 1 диаграммы соответствует ускорению груженой бадьи в забое; 2 — рав-номерному подъему в забое и через проем в проходческом полке; 3, 4 и 5соот-ветственно ускорению, равномерному движению и замедлению на основном участке трассы подъема; 6 — равномерному движению через проем в нулевой раме и на поверхности; 7 — останову бадьи над разгрузочной площадкой перед маневровыми операциями.

5.2. Максимальная скорость подъема сосуда при номинальной частоте вра-щения электродвигателя



5.3. Высота подъема сосуда в пределах проходческого оборудования:

а) в забое и через проем в проходческом полке

h1—2 = НЗ + hпп − 1,5 = 10,5 + 6 − 1,5 = 15 м;

б) через проем в нулевой раме и на поверхности



h6—7 = 0,5 hнр + hр + 1,5 = 0,5∙4 + 8 + 1,5 = 11,5 м;

в) на основном участке трассы подъема



h3—5 = Нh1—2h6—7 = 728 –15 – 11,5 = 701,5 м.

    1. Расчет семипериодной диаграммы скорости:

а) длительности периодов и линейные перемещения бадьи при

ускоренном и замедленном движениях



t1 = t7 = vпп = 1/0,3 = 3,3 с; h1 = h7 = vп2/(2ап) = 12/(2∙0,3) = 1,7 м;

— 6 —


t3 = t5 = (vmax vп)о = (6,9 − 1) /0,6 = 9,8 с;

h3 = h5 = (v2max vп2)/(2ао) = (6,92 – 12) /(2∙0,6) = 38,8 м;

б) длительности периодов и линейные перемещения бадьи при

равномерных движениях

h2 = h1—2h1 = 15 − 1,7 = 13,3 м; t2 = h2/vп = 13,3/1 = 13,3 с;

h4 = h3—5h3 h5 = 701,5 − 2∙38,8 = 623,9 м;

t4 = h4/vmax = 623,9/6,9 = 90,4 с;

h6 = h6—7h7 = 11,5 − 1,7 = 9,8 м; t6 = h6/vп = 9,8/1 = 9,8 с,

где vп = 1 м/с и ап = 0,3 м/с2 — соответственно скорость и ускорение подъемной системы при движении бадьи в забое в пределах проходческого оборудования;



ао = 0,6 м/с2 — ускорение при перемещении бадьи на основном участке трассы.

6. РАСЧЕТ ДИАГРАММЫ ДВИЖУЩИХ УСИЛИЙ

6.1. Приведенная масса подъемной системы

где Lгк — длина головного каната:





Ls = 60÷65 м — длина струны каната между барабаном и направляющим шкивом.


6.2. Уравнение для расчета диаграммы движущих усилий



где k = 1,15 — грузовой коэффициент, учитывающий вредные сопротивления при канатном подъеме; xi — высота подъема сосуда к рассматриваемому моменту времени относительно начала движения; ai — линейное ускорение подъемной системы в рассматриваемом периоде цикла подъема.

6.3. Формулы для определения квадратов осредненных по эффекту нагрева движущих усилий в пределах периодов цикла:

а) период установившегося движения с максимальной скоростью
F2p = (F2 + F F + F2) /3;
б) остальные периоды (1, 2, 3, 5, 6 и 7) диаграммы скорости
F2icp = (F2iн + F2iк) /2,
где Fiн и Fiк — движущие усилия соответственно в начале и конце рассматри-ваемых периодов диаграммы скорости.

6.3. Результаты расчета диаграмм скоростей, ускорений, движущих усилий и их осредненных квадратов представлены ниже в табл. П.3 и на рис. П.3.


— 7 —
Таблица П.3



пери-


ода


ti, с


ai, м/с2


hi, м

xiн, м

Fiн, кН


F2icp, кН2


F2icpti,

кН2·с



xiк, м

Fiк, кН

1

3,3

0,3

1,7


0

162,77

2,65·104


8,74·104



1,7

162,66

2

13,3

0

13,3


1,7

149,29

2,22·104


29,48·104



15,0

148,47

3

9,8

0,6

38,8


15,0

175,21

3,03·104


26,67·104



53,8

172,80

4

90,4

0

623,9


53,8

146,04

1,62·104


146,27·104



677,7

107,38

5

9,8

– 0,6

38,8


677,7

80,98

0,63·104


6,21·104



716,5

78,25

6

9,8

0

9,8


716,5

104,99

1,10·104


10,74·104



726,3

104,37

7

3,3

– 0,3

1,7


726,3

91,0

0,83·104


2,73·104



728

90,89




  1. УТОЧНЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ

И МОЩНОСТИ ПРИВОДА

7.1. Уточнение продолжительности цикла подъема



Тц = 2(t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 + θ) =

= 2(3,3 + 13,3 + 9,8 + 90,4 + 9,8 + 9,8 +3,3 + 80) = 439,4 с.

7.2. Производительность подъемной установки

7.3. Эквивалентная по эффекту охлаждения подъемного двигателя продол-жительность цикла подъема



Тэф = t4+ 0,7(t3 + t5) + 0,35(t1 + t2 + t6 + t7) + 0,25·θ =

= 90,4 + 0,7(9,8 + 9,8) + 0,35(3,3 + 13,3 + 9,8 + 3,3) + 0,25·80 = 134,5 с.

7.4. Эффективное движущее усилие подъемной системы

где ΣF2icpti определяется как сумма численных значений последнего столбца расчетной таблицы:

ΣF2icpti = (8,74 + 29,48 + 26,67 + 146,27 + 6,21 + 10,74 + 2,73)·104 =

= 230,84·104 кН2·с.

7.5. Мощность подъемного двигателя

а) по допустимой перегрузке –




— 8 —



б) по допустимому нагреву –



где Fmax = 175,21·103 Н — максимальное движущее усилие подъемной системы в соответствии с табл. П.2.



7.6. Окончательный выбор подъемного двигателя производится по наиболь-шему значению мощности из двух расчетных. По табл. 1.16 (Л-5) окончательно принимается асинхронный электродвигатель марки АКН2-17-48-12: мощность двигателя ― N = 1000 кВт; частота вращения ротора — п = 499 мин−1; КПД дви-гателя — ηдв = 0,95; максимальная перегрузочная способность γmax = 2,3; момент инерции ротора относительно собственной оси вращения — Jрот = 0,47 т∙м2.

Коьрта
Контакты

    Главная страница


Подъемной установки исходные данные для расчета

Скачать 123.5 Kb.