Расчет параметров шахтных установок

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Огромные масштабы горного производства, его высокая трудоемкость и капиталоемкость, ухудшение условий разработки месторождений полезных ископаемых оказывают существенно возрастающее влияние на экономику народного хозяйства.

Улучшение технико-экономических показателей работы горной промышленности может быть достигнуто за счет применения прогрессивных способов добычи полезных ископаемых, ускорения темпов внедрения достижений научно-технического прогресса, повышения уровня организации производства, совершенствования системы управления технологическими процессами и отраслью в целом.

Прогрессивные технологии добычи полезных ископаемых предусматривают концентрацию горных работ, механизацию и автоматизацию всех производственных процессов.

Концентрация горных работ и широкое применение на угольных шахтах высокопроизводительных механизированных очистных и проходческих комплексов ведет к значительному повышению нагрузок на транспортные звенья.

Значительные грузопотоки, ухудшение условий разработки угольных месторождений и сложность развития отрасли приводят к непрерывному повышению трудоемкости горных работ, в том числе и на подземном транспорте. В среднем по Украине трудоемкость на подземном транспорте составляет 176 человек на 1000 т суточной добычи. В Донбассе на некоторых шахтах этот показатель достигает 450... 550 человек на 1000 т добытого полезного ископаемого.

Высокий уровень трудоемкости на подземном транспорте шахт Донбасса есть результат некомплексного подхода к решению механизации технологических процессов горного производства.

Опыт механизации шахтного транспорта последнего времени показывает, что совершенствование его осуществляется главным образом за счет лишь количественного роста числа используемых транспортных машин и механизмов.

Среди причин, препятствующих достижению высоких технико-экономических показателей, следует также указать: нерациональное использование имеющихся технических средств; приверженность технического персонала, осуществляющего руководство горными работами, к устоявшимся, устарелым, однако привычным решениям.

В связи с этим важным элементом в общей подготовке менеджеров и работников экономических служб угольных шахт является не только изучение современной технологии и техники шахтного транспорта, но и его организации и управления.

Эффективная, высокопроизводительная работа шахтного транспорта будет обеспечена, если для конкретных горно-геологических и производственных условий инженеры-менеджеры умело выберут оборудование и правильно определяют наиболее целесообразные технико-экономические его параметры, будут умело управлять сложным технологическим процессом перемещения всех грузов.

Необходимые навыки обоснования и выбора транспортных средств, а также управления производственным процессом призван дать курс "Шахтный транспорт". Он также позволит выработать твердые взгляды на необходимость дальнейшего технического и организационного совершенствования транспорта, повышения уровня механизации и автоматизации, производительности труда и безопасности его эксплуатации.

Цель выполнения курсовой работы научить студентов увязывать теорию с задачами прикладного характера, устанавливать влияние различных факторов на выбор транспортных средств, работать на вычислительной технике, использовать техническую литературу, таблицы, графики и номограммы. В отчете приводятся структурные схемы оборудования с указанием основных узлов, описывается обоснование выбора типа и числа машин, требующихся для осуществления технологического процесса по перемещению грузов.

1. Расчет шахтных грузопотоков

Определим сменную производительность лавы пласта m1:

где Ки - коэффициент извлечения угля (0.95 - 0.97);

с - плотность угля в целике, т/м3;

l - длина лавы, м;

b - ширина захвата выемочной машины;

n - число циклов в сутки.

Определим сменную производительность лавы пласта m2

Определим сменную производительность конвейерного уклона (бремсберга) пласта:

где Кн - число лав, примыкающих к уклону (бремсбергу) пластов m1 и m2

Пласт m1:

Пласт m2:

Определим производительность грузового уклона пласта по породе:

, т/см

Пласт m1:

Пласт m2:

Определим число людей спускающихся по люд.уклону в смену по пласту:

, чел

где производительность на одного рабочего на выход 8 - 10 т/см.

Пласт m1:

Пласт m2:

Определим суточную производительность шахты по углю:

, т/сут

где УQcм - суммарная производительность лавы пласта m1 и m2, т/см

Определим суточную производительность шахты по породе:

, т/сут

Определим сменную производительность электровозной откатки шахты:

где - число лав пласта m1, транспортирующих уголь электровозной откаткой;

- число лав пласта m2, транспортирующих уголь электровозной откаткой;

- кол-во породы, трансп-мое электровозной откаткой в смену.

При транспортировке породы в смешанных составах

2. Расчёт скребковых конвейеров

Выбор скребкового конвейера производят из условия

Qт > Qр

где Qт - техническая производительность скребкового конвейера, т/ч;

Qр - расчетный грузопоток, т/ч.

Т.к. данных о добычной машине отсутствуют, то расчет грузопотока рекомендуется определять по формуле:

где Qсм - сменная производительность, т/см;

tсм - продолжительность смены (6часов);

Кн - коэффициент неравномерности грузопотока (2-2,5);

Км - коэффициент машинного времени (0.5-0.8 при Qсм >500)

Принимаем передвижной скребковый конвейер СПЦ-162

Техническая характеристика скребкового конвейера СПЦ162 приведена в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Техническая характеристика скребкового конвейера СПЦ162

Параметры	Характеристика
Скорость движения цепи, м/с	1,0
Тяговый орган: тип количество калибр	цепь круглозвенная 2 2080С2
Электродвигатель: тип мощность, кВт число	2ЭДКОФ250М4 / 2ЭДКОФВ250В4 90 или 110 2
Гидромуфта: тип коэффициент перегрузки рабочая жидкость	ГПЭ400У 2,6 Водомасляная эмульсия

Расчетная схема скребкового конвейера СПЦ162 для сосредоточенного привода показана на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - Расчетная схема конвейера для сосредоточенного привода

Масса груза, приходящаяся на 1 м желоба (линейная плотность груза):



где - скорость рабочего органа (скребковой цепи), м/с.

Сила тяги на перемещение порожней и груженной ветвей конвейера:

где - погонная масса рабочего органа, кг/м;

- длина конвейера, м;

- угол наклона конвейера .

и - коэффициенты сопротивления движению соответственно рабочего органа и груза по рештакам (0,4 и 0,8 соответственно)

Сила тяги на перемещение обеих ветвей конвейера:

Мощность привода:

где - скорость рабочего органа конвейера, м/с;

- коэффициент режима (0,9);

- полный к.п.д. приводной станции(0,85).

Определение кол-ва двигателей:

где - паспортная мощность одного двигателя (90), кВт

Запас прочности цепей рабочего органа скребкового конвейера производят по предельным пиковым нагрузкам.

Запас прочности цепи для сосредоточенного привода:

где коэффициент, учитывающий количество цепей и неравномерность распределения усилия между ними, для двухцепного рабочего органа ;

номинальная мощность привода, кВт;

кратность момента предохранительной муфты;

разрывное усилие цепи (прочность цепи), Н;

допустимый запас прочности, .

(соблюдено)

Транспорт по ярусному вентиляционному и конвейерному штрекам

Транспорт материалов и оборудования по ярусному вентиляционному штреку осуществляется при помощи одноконцевой откатки в вагонетках на или специальных платформах, имеющих ширину колеи 900 мм.

Транспорт угля, породы по ярусному конвейерному штреку производится по скребковым и ленточным конвейерам, выбор которых производится исходя из расчетного грузопотока и длины транспортирования горной массы, с учетом увеличения производительности конвейера на 20 %, по сравнению с производительностью конвейера скребкового лавы для исключения возможности заштыбовки нижней ветви конвейера.

3. Транспорт по панельному конвейерному бремсбергу

Выбор типа ленточного конвейера при проектировании конвейерных комплексов производится по двум параметрам: максимальному грузопотоку и допустимой длине конвейера.

Суммарный расчетный грузопоток должен быть не более max. производительности конвейера, которая указывается в его тех. xар-ке:

где - расчетный грузопоток -го пункта загрузки, т/ч

- максимальная производительность конвейера, т/ч;

где - сменная производительность -го пункта загрузки, т/см;

- коэффициент неравномерности -го грузопотока(1,5-2); - сменное время работы, ч; часов; - коэффициент машинного времени работы конвейера(0,7-0,9).

Если в в транспортной цепи до конвейера отсутствует промежуточные ёмкости, то в качестве расчетного грузопотока принимается расчетный грузопоток предыдущего конвейера

Так как у нас на одном пласте находится 2 лавы, то:

Предварительно, исходя из расчетного грузопотока, принимаем ленточный конвейер типа 2Л100У

Погонная масса груза (линейная плотность):

где - скорость движения ленты конвейера, м/с

Линейная плотность ленты:

где - масса 1 м2 ленты для соответств. числа прокладок, кг/м2, В - ширина ленты, м.

Масса вращающихся частей роликоопор определяется по эмпирическим формулам:

где , - соответственно масса вращающихся частей верхних и нижних роликоопор, кг.

Для конвейеров шириной ленты 1000мм для верхних и нижних роликоопор применяются гирляндные ролики т.е.

Линейная плотность верхних и нижних роликоопор

где - расстояние между верхними роликоопорами (1,5), м;

- расстояние между нижними роликоопорами (3,0), м;

Сила тяги для перемещения нижней и верхней (груженой) ветвей конвейера (рабочий ход)

где - коэффициент сопротивления движению ленты (для угольных шахт ;

- коэффициент, учитывающий местные сопротивления (при м =1,1; при м =1,2; при м =1,4).

Определить силу тяги для перемещения верхней порожней ветви конвейера (холостой ход):

Статистическое тяговое усилие привода при рабочем и холостом ходе конвейера:

Расчетная мощность привода:

при > 0

при > 0

Из двух полученных значений и выбираем наибольшее, т.е =149,22 кВт

Расчетное кол-во приводных (блоков) двигателей

Конвейер по мощности привода выбран правильно.

При выполнении условия

,

где [m] - паспортное число двигателей конвейера

Определить мин. натяжение по сцеплению для раб. и холл. хода конвейера.

- минимальное натяжение ленты по сцеплению для двухбарабаного привода с индивидуальным приводом каждого барабана:

при >0

при >0

где - коэффициент запаса тяговой способности привода (при наличии устройств плавного запуска =1,3-1,4; без таковых с использова-нием тканевых лент =1,8-2,0);

- доля тягового усилия второго по ходу ленты приводного барабана;

f - коэффициент цепления ленты с барабаном;

б1, б2 - соответственно угол обхвата лентой 1 и 2 приводных барабанов (б1, б2=1,3 р).

Усилие повсеместного растяжения:

где В - ширина ленты, м.

По полученным данным построить диаграмму натяжений ленты и определить Fmax.



Рисунок 3.1 - Диаграмма холостого хода

Рисунок 3.2 - Диаграмма рабочего хода

Запас прочности ленты:

,

где у - прочность 1мм ширины прокладки ленты;

i - число прокладок (для РТЛ=1);

В- ширина ленты, м

Проверяем условие:

,

где - нормативный запас прочности.

10,3>9,5, условие соблюдено.

Определим основные параметры для выбора редуктора:

- момент на выходном валу

- передаточное отношение редуктора

где - число оборотов двигателя, об/мин;

- радиус приводного барабана, м.

Ленточный конвейер 2Л100У может использоваться в заданных условиях для транспортировки горной массы и оборудоваться для транспорта людей.

Расчёт электровозной откатки.

Исходя из категории шахты по газу и пыли и суточной производительности шахты, принят тип электровоза - 2АМ8Д, основные технические характеристики выписаны в табл. 3.1., а также вагонетки типа ВДК2,5 для угольных шахт, хар-ка которой представлена в табл. 3.2

Таблица 3.1 - Техническая характеристика рудничного аккумуляторного электровоза 2АМ8Д

Сцепная масса, т	16,0
Ширина колеи, мм	900
Часовой режим при номинальном напряжении	Мощность, кВт	4х14,2
	Скорость ЭВ, км/ч	7,2
	Сила тяги, кН	24,0
Аккумуляторная батарея	Тип	2х112 ТЖН500
	Энергоёмкость, кВт/ч	140
	Напряжение, В	140
Тяговый двигатель	Тип	ДПТР12
	Ток часовой, А	125
	Ток длительный, А	50
Конструктивная скорость, км/ч	13,6
Минимальный радиус вписывания, м	8,0
Жесткая база, м	1200
Диаметр колеса по кругу катания, мм	680

конвейерный привод бремсберг рудничный

Таблица 3.2 - Техническая характеристика вагонеток для угольных шахт

Емкость кузова, м3	2,5
Грузоподъемность, т	4,5
Длина по буферам, м	2900
Ширина кузова, мм	1240
Высота от головки рельса, мм	1500
Жесткая база, мм	1650
Диаметр колеса по кругу катания, мм	350
Высота сцепки от головки рельса, мм	365
Масса порожней вагонетки, кг	1360

Транспорт по главным горизонтальным выработкам.

Определение числа секций в составе по условию обеспечения сцепления колес электровоза с рельсами.

а) Масса порожнего состава по условию трогания с места на средневзвешенном подъеме без подсыпки песка определяется по формуле:

б) Масса груженого состава по условию трогания с места на средневзвешенном спуске без подсыпки песка определяется по формуле:

в) Масса груженого состава по условию трогания с места на средневзвешенном подъеме с подсыпкой песка определяется по формуле:

г) Масса порожнего состава по условию движения с постоянной скоростью на преобладающем подъеме без подсыпки песка определяется по формуле:

где - сцепная масса электровоза, т;

, - коэффициент сцепления колес электровоза с рельсами соответственно без подсыпки песка и с подсыпкой;

, - удельное сопротивление движению соответственно порожней и груженой вагонетки;

- минимальное ускорение поезда при трогании с места, м/с2; м/с2;

- удельное сопротивление движению по кривой.

Масса груженого состава по условию движения с постоянной скоростью на преобладающем подъеме в направлении ОКД без подсыпки песка:

где , - соответственно жесткая база вагонетки и ширина колеи рельсового пути;

- коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток; - для порожних вагонеток, - для груженых;

- коэффициент, учитывающий состояние рельсовых путей; - рельсы сухие, - рельсы мокрые;

- радиус кривой, м.

Удельное сопротивление движения по кривой:

- для груженных:

- для порожних:

Допустимая масса груженого и порожнего составов принимается по их минимальным значениям mп min=43 т и mг max=74,4 т.

Число вагонеток в составе:

порожнем:

.

груженом:

где - масса вагонетки, т;

- масса груза в вагонетке, т.

, т

где - емкость кузова вагонетки, м3;

- насыпная плотность груза, т/м3

где , - соответственно сменная производительность откатки по углю и породе, т/см; , соответственно насыпная плотность угля и породы м3/т.

Для дальнейших расчетов принимаем [z ]=19 вагонов.

Расчетная масса состав по принятому числу секций в составе:

Определение допустимой скорости движения по условию обеспечения тормозного пути

а) груженого поезда на средневзвешенном спуске:



б) порожнего поезда на средневзвешенном подъеме:

в) груженого поезда на преобладающем спуске:

где - длина тормозного пути, согласно ПБ; м для грузовых поездов, м для пассажирских поездов; , - удельная тормозная сила соответственно груженого и порожнего поезда, Н/кН:

где - дополнительная тормозная сила при наличии электромагнитных башмаковых тормозов (для 2АМ8Д =0);

P - сцепная масса электровоза, т.

Проверка массы поезда по нагреву тяговых двигателей.

Расчетное тяговое усилие на один двигатель электровоза при движении:

с груженым составом:

с порожним составом:

где - коэффициент, учитывающий количество двигателей на электровозе; одна секция - , две секции - (например 2АМ8Д)

По эмпирическим формулам для электровоза 2АМ8Д (электродвигатель ДРТ 13) определяем:

при

так как

Так как Vг<Vдоп г, то Vг=17,4 км/ч

Так как Vп<Vдоп г, то Vп=15,3 км/ч

Определим время движения электровоза с грузом и порожним составом:

Определить время рейса:

где - время маневров под погрузочным пунктом, в ОКД и местах пересечения транспортных магистралей, мин; мин - для ВДК и ПС, мин - для вагонеток с глухим кузовом.

Значение эффективного тока:

где - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при маневрах; - для аккумуляторных электровозов, - для контактных электровозов.

Условие соблюдено , но при этом электровоз недогружен, а значит число вагонеток целесообразно увеличить из условия

Определение числа электровозов.

Число электровозов:

где - число рейсов по перевозке людей, учитывается в случае, если рейсовые электровозы осуществляют перевозку людей;

- коэффициент неравномерности работы откатки; ;

- коэффициент использования сменного времени работы электровоза; ;

- сменное время работы; часов.

Рабочее число электровозов:

где - дополнительное число электровозов (маневровые работы в ОКД), электровоза.

Инвентарное число электровозов:

где - коэффициент инвентарности; .

Определение числа батарей и зарядных столов

Режим разрядки батарей, особенно для дополнительных электровов, выполняющих вспомогательные операции, очень неопределенный, поэтому практически число рабочих батарей определяется как:

где - число рабочих электровозов;

S - норматив числа батарей на один рабочий электровоз, устанавливаемый практической эксплуатации, S=2

Инвентарное число батарей:

где - коэффициент инвентарности, =1,1

Число одновременно заряжаемых батарей:

Количество столов в зарядной камере при инвентарном числе электровозов:

если

если

Так как , а следовательно , Sст определяется по формуле:

4. Расчёт грузовой одноканатной откатки с наклонными заездами

Ориентировочная дина каната на барабане подъёмной машины:

где - длина откатки по прямолинейному участку выработки, м.

По таблице выбираем тип однобарабанной машины в соответствии с ориентировочной длиной.

Принимаем однобарабанную подъёмную машину типа Ц2,5х2,0.

Находим предварительный диаметр каната, который соответствует канатоёмкости выбранной машины:

,

где - длина нижнего наклонного заезда (25-35), м;

- участок переподъёма (30) м;

- резервная длина каната (30-70) м;

- число слоев навивки;

, - диаметр и ширина барабана, м;

- число витков трения (;

- дополнительное число витков, учитывающих незаполненную часть барабана (при ; при ; при )

, - соответственно длина откатки и зазор (2,0-3,0) мм.

Таблица 4.1 - Техническая характеристика однобарабанной подъёмной машины типа Ц2,0х1,5

Диаметр барабана, м	2,5
Ширина барабана, м	2,0
Статическое натяжение, кН не более	90
Разность статических натяжений, кН не более	90
Скорость подъёма, м/с	7; 5; 3,3
Диаметр каната, мм	21-24, 24-26, 26-29, 29-32
Шаг нарезки канавок на барабане, мм	24; 28; 31; 34.
Высота подъёма при навивке каната на барабан, м:	в один слой	530; 500; 480; 430; 400;380; 360
	в два слоя	1130; 1050; 940; 850.
	в три слоя	1750; 1620; 1540; 1330.
Частота вращения эл.двигателя об/мин	-
Мощность двигателя, кВт	630
Передаточное число редукторов	11,5; 20; 30
Масса машин с редуктором без электрооборудования, т	50
Маховый момент машины без двигателя, кН*м2	1000

По полученному значению, используя таблицы, выбираем тип каната и соответственно ближайший меньший диаметр.

Принимаем Канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6х19 (ГОСТ 3077-80) маркировочной группой 1770 МПа, для которого:

Минимальный диаметр= 21мм (принимаем 25,5мм)

Ориентировочная масса 1000м смазанного каната= 2390т

Разрывное усилие не менее: 453,5 кН (для всех проволок в канате) 371,5 кН (для каната в целом)

Определение числа вагонеток в составе из условия прочности сцепки осуществляется по формуле:

,

где - доп-мое усилие на сцепке (для вагонеток ВДК - =70 кН); m0 - масса вагонетки, кг; m - масса груза в вагонетке, кг; w - коэффициент сопротивление движению; - максимальный угол наклона выработки (10°)

где V - объём кузова вагонетки, м3;

- насыпная плотность груза, т/м3( 0,98 т/м3)

Условие соблюдено 4<10

Так, как для вагонеток ёмкостью более 2 м3 число вагонеток должно быть не более 10.

Определим расчетный грузопоток по сменной производительности откатки.

т/ч.

Определим производительность откатки:

,

где Т - время цикла откатки, с;

m - масса груза в вагонетке, кг.

,

где - длина вагонетки, м;

- длина откатки по прямолинейному участку выработки, м;

V - скорость движения, м/с (согласно технической характеристике подъемной машины, но не более 5м/с);

Kc - коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения (Кс=0,9)

- коэффициент учитывающий снижение скорости на участке переподъёма и наклонных заездах (Сп=2-3);

- суммарная длина наклонных заездов, м (lдоп=50-80 м);

- время пауз, с (= 100-200с).

Размещено на Allbest.ru

...