Розрахунок двохскіпової багатоканатної підйомної установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОЗРАХУНОК ДВОХСКІПОВОЇ БАГАТОКАНАТНОЇ ПІДЦОМНОЇ УСТАНОВКИ



Вихідні дані

найменування об'єкта вугільна шахта

річна продуктивність підйому А_год, т/рік 1400000

глибина вертикального ствола Н_ст, м 920

число підйомних горизонтів 1

призначення підйому підйом вугілля

вихід породи на підйом немає

число робочих днів на рік, N 300

число робочих змін на добу, n 3

тривалість зміни t, годин 6

коефіцієнт резерву підйому, С 1,5

1. Вибір скіпа. Орієнтовна максимальна швидкість підйому

Годинна продуктивність підйому:

(1)

Приймаємо орієнтовно висоту завантажувального бункера h_з.б.= 30 м і прийомного h_п.б.= 30 м, визначаємо висоту підйому (рис 1).

(2)

Оптимальна вантажопідйомність скіпа [1]:

(3)



Рисунок 1.1 - Схема розташування багатоканатної підйомної машини відносно ствола шахти.

Обираємо типовий скіп 1СН25-2 із наступною технічною характеристикою:

місткість 25 м³

вантажопідйомність по вугіллю 20 т

маса скіпа з підвісним пристроєм 21,2 т

висота скіпа в положенні “розвантаження” 12,8 м

шлях розвантаження скіпа 2,4 м

Число підйомних операций на годину:

(4)

Тривалість підйомного циклу:

(5)

Час руху підйомних посудин:

(6)

де И = 25 с - тривалість паузи

Середня орієнтовна швидкість підйому:

(7)

підйом канат двигун редуктор

Максимальна орієнтовна швидкість підйому:

(8)

2. Розрахунок і вибір підйомних канатів

Розрахункову висоту баштового копра (рис. 1.1) визначаємо за формулою:

(9)

де h_п = 3 м - згідно вимог [3], мінімальна висота пере підйому;

h_a = 7 м - довжина робочої і резервної ходи амортизатори;

h_p = 10 м - відстань, що є необхідною для розміщення кріплень амортизаційних канатів;

h_п.к = 2 м - висота прометаного каналу;

h_м = 8 м - висота машинної зали для розміщення електроустаткування, елементів гальмівної системи і системи змащення;

0,75R_ш.т - відстань від підлоги машинної зали до вісі шківа тертя машини, R_ш.т орієнтовно приймаємо 2,5 м.

,

Обираємо типовий копер h_к = 82 м.

Визначаємо повну довжину схилу каната (рис. 1):

(10)

Визначаємо найменшу необхідну за умовою міцності масу 1-го метра головного каната [4]:

(11)

де ? = ( z₂m_k - z₁m_k ) - різниця мас підвісних і головних канатів ( рекомендовано приймати 2 - 4 кг/м );

z₁ і z₂ - відповідно кількість головних і підвісних канатів ( орієнтуємося на варіант z₁ = 4, a z₂ = 3);

m_k i m'_k - маса 1^го метра каната, відповідно головного й підвісного, кг;

у_вр = 1,8 10⁹ Па - тимчасовий опір розривові матеріалу каната;

n_пб = 7 - нормативний запас міцності каната згідно вимог ПБ;

с₀ = 9133 кг/м³ - умовна щільність каната.

кг/м,

За ДСТ 7668-80 у якості головних орієнтовно обираємо канати типу ЛК-РО із наступною технічною характеристикаю:

конструкція каната 6 x 36 ( 1+7+7/7+14)+1_о.с.;

маса 1^го метра змащеного каната m_k = 5,895 кг/м;

діаметр d_k = 36,5 мм;

сумарне розривне зусилля всіх дротів у канаті ?F_i = 1075 кН.

У якості підвісних канатів орієнтовно приймаємо передові канати подвійного звивання ДСТ 3088-80 типа ЛК-Р.

Розрахункову масу 1^го метра підвісного каната визначаємо, виходячи з наступних міркувань:

кг/м (12)

Відповідно до технічної характеристики, прийняті підвісні канати мають масу 1^го метра m_k' = 7,6 кг/м; діаметр d_k = 42 мм.

З огляду на те, що висота підйому Н = 980 м > 600 м, орієнтовно обраний канат перевіряємо, відповідно до вимог ПБ [3, § 398], за змінним запасом міцності, де відношення сумарного розривного зусилля всіх дротів каната до величини максимального статичного зусилля без урахування маси каната ( нижній перетин ) повинне бути ? 9,5, а припустиме мінімальне значення запасу міцності ? 4,5 ( верхній перетин):

- у нижньому перетині

> 9.5 (13)

- у верхньому перетині

(14)

> 4.5

Отже, орієнтовно обрані канати приймаємо до навішування.

3. Вибір підйомної машини

Необхідний за умовами ПБ мінімальний діаметр шківа тертя:

(15)

Орієнтовно обираємо багатоканатну підйомну машину типу ЦШ - 4x4, здійснюючи її перевірку за питомим тиском каната на футерування приводного шківа тертя:

(16)

де ?Р = 2,5 МПа - гранична норма питомого тиску підйомного каната на футерування шківа тертя для пасмових канатів;

d_k = 0,0365 м - дыаметр прийнятого головного каната.

Умова виконується. Орієнтовно обрану підйомну машину ЦШ - 4x4 перевіряємо за статичними навантаженнями.

З огляду на, що z₂m'_k > z₁m_k , величину максимального статичного зусилля в навантаженій гілці каната варто очікувати наприкінці підйомного циклу:

(17)

= 652388 Н < 800000 Н

Максимальний статичний натяг у порожній гілці каната при цьому:

(18)

де к_п = 1,06 - коефіцієнт опору руху порожньої гілки каната.

Максимальна різниця статичних натягів:

(19)

Різниця статичних натягів у гілках канатів незначно ( у межах 5% ) не перевищує гранично допустиму.

Орієнтовно обрану підйомну машину перевіряємо за відсутністю явища прослизання головних канатів уздовж привідного шківа тертя.

Фактичні значення статичних коефіцієнтів безпеки проти ковзання:

- у момент пуску приводного двигуна

(20)

- наприкінці підйомного циклу

(21)

де ; - статичні натяги канатів у гілці, що опускається, відповідно на початку і наприкінці підйомного циклу, Н;

; - статичні натяги канатів гілки, що піднімається, відповідно на початку і наприкінці підйомного циклу, Н;

е = 2,718 - основа натурального логарифма;

м = 0,25 - коефіцієнт тертя каната відносно футерування шківа;

б = 195⁰ = 3,4 рад - кут обхвату канатами шківа тертя.

Величина статичних коефіцієнтів безпеки проти ковзання відповідно до вимог ПБ у_ст ? 1,75

Статичні натяги підйомних канатів на початку підйомного циклу:

- для гілки, що піднімається

(22)

- для гілки, що опускається

(23)

Остаточно приймаємо до встановлення раніше обрану орієнтовно багатоканатну підйомну машину.

Таблица 3.1 - Технічна характеристика підйомної машини

Типорозмір	ЦШ - 4x4
Діаметр приводного шківа, м	4
Кількість підйомних канатів	4
Максимальний статичний натяг канатів, кН	800
Максимальна різниця статичних натягів канатів, кН	250
Швидкість підйому за без редукторної схеми, м/с	16
Момент інерції машини без редуктора, шківів, що відхиляють, і двигуна, кг/м2	535117

3. Вибір приводного двигуна і редуктора

Необхідна частота обертання якоря приводного двигуна підйому для забезпечення максимальної орієнтовної швидкості:

об/хв (24)

Прийнявши стандартну частоту обертання n = 32 об/хв, визначаємо дійсну максимальну швидкість:

м/с (25)

Величину орієнтовної потужності приводного двигуна визначаємо за виразом:

кВт (26)

Орієнтовно вибираємо для приводу багатоканатної підйомної установки тихохідний двигун постійного струму П2-630-215-8КУ4 із наступними технічними даними:

Р_н = 1600 кВт - номінальна потужність;

n_н = 40 об/хв. - номінальна частота обертання;

I_як = 12996,94 кг*м² - момент інерції якоря приводного двигуна;

л_н = 2 - номінальна перевантажувальна здатність.

4. Приведена маса

Приведена до окружності багато жолобчастого шківа тертя маса частин підйомної установки, що поступально рухаються й обертаються:

кг

де , - відповідно довжина головного і підвісного канатів, м

- момент інерції шківа тертя, що відхиляє

(28)

м

м (29)

5. Вибір величин прискорень і уповільнень

Незалежно від потужності двигуна бажано на багатоканатній підйомній машині встановити привід системи ТП-Д, проектуючи для неперекидних скіпів діаграму швидкості з двома параболічними ділянками в періоди часу t₁'' та t₃'.

Діаграми швидкості, лінійних прискорень і уповільнень багатоканатної підйомної установки надано на рис.6.1.



Рисунок 6.1 - Діаграми швидкості, лінійних прискорень і уповільнень

Величину прискорення обираємо за умовою максимального використання перевантажувальної здатності двигуна в період пуску.

Номінальне зусилля, яке розвиває приводний двигун на ободі шківа тертя в період пуску:

Н (30)

Середнє значення коефіцієнта перевантаження у період пуску приймаємо рівним 0,6:

(31)

Максимальне зусилля, що розвиває приводний двигун на ободі приводного шківа в період пуску:

Н (32)

Необхідне зусилля на ободі приводного шківа в період пуску:

, Н (33)

Дорівнюючи F_пуск = F_треб , визначаємо величину прискорення в період пуску:

, м/с² (34)

м/с²

Визначимо найбільше значення прискорення, що забезпечить відсутність прослизання каната відносно шківа тертя в момент пуску приводного двигуна. Відповідно до [6], розрахунок виконуємо в положенні максимальної статичної неврівноваженості підйомної системи.

, м/с² (35)

де = 1,25 - динамічний коефіцієнт безпеки проти ковзання;

m_ошт - приведена до радіуса приводного шківа тертя маса шківа, що відхиляє, кг

кг

= 4,8 м/с²

Прискорення а₁ приймаємо за умовою пуску приводного двигуна підйому, тобто а₁ = 1,3 м/с² < 4,8 м/с².

Величину уповільнення а₃ вибираємо в припущенні, що підйомна система сповільнюється в режимі вільного вибігу.

Необхідне зусилля на ободі приводного шківа наприкінці періоду основного уповільнення в момент входу скіпа в розвантажувальні криві:

, Н (33)

З огляду на те, що в цей період двигун відключений від мережі, тобто F_треб = 0, визначаємо величину уповільнення а₃:

, м/с² (34)

м/с²

що суперечить вимогам ПБ.

Приймаємо а₃ = 0,7 м/с² < 0,75 м/с². Таким чином, у період основного уповільнення варто використовувати потягування підйомних посудин привідним двигуном.

Величину прискорення в період руху порожнього скіпа в розвантажувальних кривих визначаємо за виразом:

м/с² (38)

де v₀ = 1ч1,5 м/с - швидкість руху порожнього скіпа в розвантажувальних кривих, приймаємо v₀ = 1,4 м/с

Приймаємо швидкість потягування скіпів v_дот = 0,4 м/с, уповільнення в період стопоріння = 0,4 м/с².

6. Кінематика підйому

Величину розрахункової максимальної швидкості визначаємо за виразом:

, м/с (39)

де а_м - модуль прискорення, м/с²

При розрахунку модуля прискорення а_м коефіцієнти та прийнято рівними 0,75, тобто

(41)

Т₀ і - умовний час і шлях шестиперіодної криволінійної діаграми швидкості, що приведена до трьохперіодної.

Як видно з рис. 6.1:

Визначаємо тривалість періодів часу t₀, та t₄

Відрізки шляху, які проходять підйомні посудини за періоди та t₄:

Визначаємо час і шлях :

Відрізок часу і визначаємо, керуючись інформацією, яку надано у [4, c.58-59]:

Визначаємо час t₃ і шлях h₃ , використовуючи ту ж саму інформацію [4, c.58-59]:

Час і шлях :

Шлях h₂ і час t₂:

Чистий час руху:



Дійсний час циклу:

Фактичний коефіцієнт резерву підйомної установки:

За данними розрахунків побудуємо діаграми швидкості та прискорень багатоканатної устаковки (рис 10.1).

7. Динаміка підйому

Використовуючи основне рівняння руху підйому, визначаємо величини рушійних зусиль на радіусі шківа тертя для характерних крапок 1 -12 діаграми швидкості:

де = 0,5 - коефіцієнт, що враховує зниження маси корисного вантажу в період руху навантаженого скіпа в розвантажувальних кривих;

х - шлях, який проходять посудини в характерних крапках діаграми швидкості, м;

а - величина лінійного прискорення за діаграмою швидкості, м/с².



Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н



Н

Н

8. Уточнений вибір приводного двигуна підйому

Еквівалентне рушійне зусилля на радіусі шківа тертя:

де Т_ЕКВ - еквівалентний час руху при встановленні вентилятора для обдування обмоток двигуна, с.

Ефективна потужність приводного двигуна:



До встановлення можуть бути прийнято раніше обраний тихохідний двигун П2-630-215-8КУ4, що має номінальне зусилля:

При цьому короткочасне перевантаження складатиме:

9. Витрати електроенергії і ККД підйомної установки

Використовуючи розрахункові залежності, які наведено у табл. 10.1 - 10.3, побудуемо діаграми v = f(t); a = f(t); F = f(t); N = f(t).

Размещено на Allbest.ru

...