Выбор скипа и его обоснование. Ориентировочная максимальная скорость подъема. Определение главных параметров каната. Приводной двигатель и редуктор. Расчет графика скорости, движущих усилий, электрической энергии, а также КПД подъемной установки.
Выбирается стандартный скип для одноканатного подъема: Тип 2СН5-1; вместимость 5 м3; грузоподъемность по углю Q = 4; масса скипа с подвесным устройством мск = 5,8 т; высота скипа в положении разгрузки hck = 7,10 м; путь разгрузки hp = 23,17 м; размеры в плане 1,54х1,85; расстояние между центрами скипов do = 2,1 м. Наименьшую необходимую по условиям прочности массу 1 м каната находим по формуле: мк = 4,26 кг/м (1.7) где: мо - масса концевого груза; По ГОСТ 7668-80 выбираем канат типа ЛК-РО; конструкция 6х36 (1 7 7/7 14) 10С; масса 1 м смазанного каната мк = 4,55 кг/м; диаметр каната dk = 34,5 мм; при s =1666 МПА, разрывное усилие веса проволок в канате Qразр= 768000 Н. Выбираем подъемную машину со следующей характеристикой: тип ТЦ-3х2,2; диаметр барабана D = 3 м, ширина барабана В = 2,2 м; максимальное статическое натяжение канатов 140 КН, максимальная разность между статическими натяжениями канатов 140 КН, передаточное число редуктора i = 11,5; 20; 30; допустимая скорость подъема 8,0 м/с, массовый момент машины без редуктора и двигателя GDБАР2 = 1500 КН.м2; масса машины с редуктором без электрооборудования 75 тонн. Ориентировочная мощность приводного двигателя согласно формуле: Рср = 231 КВТ (1.28) где: h - КПД редуктора (для редукторов современных подъемных машин) (h = 0,95?0,98); e - коэффициент эффективного усиления подъема, при ориентировочных расчетах принимается 1,15?1,35.
Введение
Главной подъемной установкой является установка, предназначенная для подъема угля. Проектом шахты предусматривается применение двухскиповой подъемной установки с цилиндрическими барабанами.
Исходные данные для расчета: - годовая производительность подъема, А, т/год - 520000 тонн;
- глубина вертикального ствола, Нст, м - 300;
- назначение подъема - подъем угля;
- число подъемных горизонтов - 1;
- число рабочих дней в году, N - 300;
- продолжительность работы машины, t, ч/сут - 15;
- коэффициент резерва подъема, С - 1,5
1. Выбор скипа. Ориентировочная максимальная скорость подъема
Часовую производительность подъема определяем по формуле: т/ч (1.1) где: с - коэффициент резерва производительности;
в-число рабочих дней в году;
тсут - число часов работы в сутки, ч.
Принимая высоту загрузки скипа у подъемного бункера hзаг = 20 м и высоту приемного бункера hпп = 23 м получим высоту подъема.
Н = Нст hзаг hпп = 300 20 23 = 343 м (1.2)
Наиболее выгоднейшая масса груза скипа
Qп = 4,04 т. (1.3) где: Q =10 с - продолжительность паузы.
Выбирается стандартный скип для одноканатного подъема: Тип 2СН5-1; вместимость 5 м3; грузоподъемность по углю Q = 4; масса скипа с подвесным устройством мск = 5,8 т; высота скипа в положении разгрузки hck = 7,10 м; путь разгрузки hp = 23,17 м; размеры в плане 1,54х1,85; расстояние между центрами скипов do = 2,1 м.
где: q - продолжительность паузы, q = 8 с ОНТП5-86.
Принимаем шестипериодный график скорости. Ориентировочное значение максимальной скорости подъема при этом определяется по формуле: Vmax(ф) = =
= 5,7 м/с (1.6)
2. Расчет каната скип приводной двигатель подъемный
Принимаем канаты типа ЛК-РО с расчетными пределами прочности проволоки при растяжении s = 1666 МПА, фиктивная плотность, которых составляет go = 0,097 МПА/м. Так как Н <600 м, канат рассчитываем по постоянному запасу прочности и согласно ПБ принимаем запас прочности Z = 6,5.
Наименьшую необходимую по условиям прочности массу 1 м каната находим по формуле: мк = 4,26 кг/м (1.7) где: мо - масса концевого груза;
mo = mck Q = 5800 4000 = 9800 кг (1.8)
Но - длина отвеса каната (с учетом высоты переподъема hпер = 3 м)
Но = Н hпер = 343 3 = 346 м (1.9)
По ГОСТ 7668-80 выбираем канат типа ЛК-РО; конструкция 6х36 (1 7 7/7 14) 10С; масса 1 м смазанного каната мк = 4,55 кг/м; диаметр каната dk = 34,5 мм; при s =1666 МПА, разрывное усилие веса проволок в канате Qразр= 768000 Н.
Фактическое значение коэффициента запаса прочности составит: 6,89 > 6,5 (1.10) где: q= 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.
Выбираем подъемную машину со следующей характеристикой: тип ТЦ-3х2,2; диаметр барабана D = 3 м, ширина барабана В = 2,2 м; максимальное статическое натяжение канатов 140 КН, максимальная разность между статическими натяжениями канатов 140 КН, передаточное число редуктора i = 11,5; 20; 30; допустимая скорость подъема 8,0 м/с, массовый момент машины без редуктора и двигателя GDБАР2 = 1500 КН.м2; масса машины с редуктором без электрооборудования 75 тонн.
Проверка барабана по ширине.
Необходимую ширину навивочной части барабана вычисляем по формуле: Во = 2132 мм (1.13) где: h = 35 м - резервная длина каната для испытаний;
nx - постоянное число витков трения каната (для барабанов с металлической футеровкой по ПБ, nx = 5;
l = 2 витка - расстояние между центрами витков навивающейся и свивающейся ветвей;
S - зазор между смежными витками канатов, мм (при расчетах принимается при d = 30 мм, S = 3 мм);
Проверка барабана на статические нагрузки.
Максимальное статическое натяжение в канате согласно формуле: (1.14) где: Ктр - коэффициент шахтных сопротивлений для груженной ветви каната (для скипового подъема Ктр = 1,09).
Максимальную разность между статическими натяжениями канатов можно ожидать в начале подъема нормального груза или в момент навески новых канатов.
(1.15) где: Кпор - коэффициент шахтных сопротивлений для порожней ветви каната, при расчете принимается для скипов 1,06.
Расположение подъемной машины относительно ствола шахты.
Направляющие шкивы на копре располагаем на одном уровне от устья ствола.
С учетом норм ПБ диаметр направляющего шкива должен быть Dшк?2760 мм. Выбираем стандартный шкив со следующими техническими показателями: тип ШК-3; диаметр шкива 3,0 м; диаметр каната ?37,0 мм; статическое натяжение каната ? 928 КН; маховый момент шкива BD2мк = 96 КН.м2.
Высоту копра рассчитываем по формуле: hk = hпп ho hл 0,75 Rш, м (1.16)
hk = 23 7,10 3 0,75 ? 1,5 = 34,22 м
Выбираем копер, грузоподъемность скипа 4 т; высота бункера hпп = 23 м; высота копра hk = 35 м.
Действительное значение высоты переподъема составит: hпер = hk - (hпп ho hл 0,75 Rш) = 35 - (23 7,10 0,75?1,5) = 3,77>2,5 (1.17)
Элементы расположения подъемной машины относительно ствола шахты показаны на схеме 2.1. В расчете приняты: расстояние между осями подъемных канатов do = 2100 мм, расстояние между осями подъемного каната и барабана Е= 45 м.
Длина струны
L = 54,96 м (1.18) где: Со - превышение оси барабана над нулевой отметкой, м.
Угол наклона нижней струны к горизонту. j = arctg arctg 37o17?
Линейные отклонения каната на барабане от плоскости шкива показаны на схеме 2.2. ан = - 137,5 мм (1.19)
где: атр - ширина витков трения, мм. атр = ntp (dk S) = 5 (34,5 3) = 187,5 мм (1.20) ав = 1680 мм (1.21) где: Вз? - ширина навивочной поверхности барабана, соответствующая одной ветви каната, при однобарабанных подъемных машинах, мм.
Вз? = 1730 мм (1.22)
Значение углов отклонения струны канатов соответственно будут: ан = 0о08?< 1о30? (1.23) ав = 1о30? = 1о30? (1.24)
3. Приводной двигатель и редуктор
Для удовлетворения ориентировочной максимальной скорости подъема необходима частота вращения барабана. nб = 36,3 об/мин (1.25)
Принимаем редуктор с передаточным отношением i = 11,5.
Действительное значение максимальной скорости подъема
Vmax = 3,96 м/с » 11,0 м/с (1.27)
Ориентировочная мощность приводного двигателя согласно формуле: Рср = 231 КВТ (1.28) где: h - КПД редуктора (для редукторов современных подъемных машин) (h = 0,95?0,98); e - коэффициент эффективного усиления подъема, при ориентировочных расчетах принимается 1,15?1,35.
Выбираем двигатель со следующей технической характеристикой: типа АКН2-17-31-20; мощность Рн = 315 КВТ, частота вращения nн = 290 об/мин; ток статора 48 А; ЭДС ротора Ен = 535 В, ток ротора Ін = 335 А, перегрузочная способность 2,3, КПД двигателя 0,91; маховый момент ротора GD2рот = 14,8 КН.м2.
Расчетное значение момента вращения на тихоходном валу редуктора рассчитываем по формуле: М= 182478 Н.м где: Rб - радиус навивки, м.
Выбираем редуктор: тип ЦДН-150, межцентровое расстояние 1500 мм, передаточное число i= 11,5, момент вращения на ведомом валу 200 КН.м, скорость вращения приводного вала не более 600 об/мин, маховый момент на тихоходном валу GD2ред = 220 КН.м2, масса редуктора 13,24 т.
Приведенная к окружности барабана масса подъемной установки:
где: Lk - длина одной ветви подъемного каната, м.
Lk = Н hпер L MTPPD = 343 3,77 54,96 5?3,14?3 = 449 м (1.30) приведенная масса барабана: , кг (1.31) кг приведенная масса ротора двигателя: , кг (1.32) кг приведенная масса редуктора:
, кг (1.33) кг приведенная масса направляющего шкива составит: , кг (1.34) кг
Выбор величин ускорения и замедления.
Величину ускорения выбираем из условия максимального использования перегрузочной способности двигателя в период пуска.
Допуская скорость выхода скипа из разгрузочных кривых Vo = 1,2 м/с определяем величину ускорения за этот период: Qo= 0,33» 0,3 м/с2 (1.39) где: ho - путь разгрузки скипа, м.
Осуществляем тормозное замедление, величину которого принимаем так, чтобы тормозное усилие в конце периода замедления составляло в среднем одну треть веса полезного груза: Ftop = - 13080 Н (1.40)
Допуская, что скорость дотягивания (Vп = 0,5 м/с) достигается до входа скипа в разгрузочные кривые на расстоянии 1,5 м усилие на ободе барабана определится: F =
= 32824 - 62963а3 (1.41)
Приравнивая последнее, в Ftop определяем величину основного замедления. а3 = 0,1 м/с2
Принимаем а3 = 0,7 м/с2
Замедление стопорения машины в конце подъема берется равным ас= - 1,0 м/с2.
Окончательно устанавливаем следующие расчетные значения ускорений и замедлений.
Ускорение при перемещении скипа в кривых - 0,3
Нормальное ускорение скипа вне кривых - 0,7
Основное замедление - 0,1
Замедление стопорения - 1,0
4. Расчет графика скорости
Скорость выхода скипа из кривых
Vo = 1,14 м/с (1.42)
Продолжительность периода ускорения при перемещениях скипа в кривых: то = 3,8 с (1.43)
Продолжительность периода нормального ускорения t1 = 4,08 с (1.44)
Путь, пройденный в период нормального ускорения
Х1 = 10,5 м (1.45)
Время стопорения при скорости дотягивания (тс = 0,5 м/с) до полной остановки. tc = Vn /Qc = 0,5/1,0 = 0,5 с (1.46)
Путь стопорения
Хс = Vntc / 2 = 0,5 ?0,5 / 2 = 0,125 м (1.47)
Путь, пройденный за период дотягивания
Хп = hp 1,5 - Хс = 2,17 1,5-0,125 = 3,55 м (1.48)
Продолжительность периода дотягивания tn = Xn / Vn = 3,55/0,5 = 7,1 с (1.49)
Прямолинейный участок разгрузочных кривых составляет около 1 м. Соответственно разгрузка скипа начнется после прохождения скипом расстояния 1,5 1,0= 2,5 м от начала периода дотягивания, на что уйдет время. t??п = 5 с (1.50)
Продолжительность основного периода замедления тз = 35с (1.51)
Путь основного замедления
Хз = 78,75 м (1.52)
Путь движения скипа с максимальной скоростью
Х2 = Н - (2ho 1,5 Х1 Х3) = 283 - (2?2,17 1,5 10,5 78,75) = 187,91 м (1.53)
Продолжительность периода движения с максимальной скоростью тм = 47 с (1.54)
Продолжительность подъема общая
Т = то t1 t2 t3 тп тс = 3,8 4,08 47 35 7,1 0,5 = 97,5 с (1.55)
Продолжительность цикла
Т = Т q = 97,5 8 = 105,5 с » 106с (1.56)
Годовая производительность подъема
Аф = 611321 т/год (1.57)
Коэффициент резерва подъема
Сф = Аф / А = 611321 / 520000 = 1,18 < 1,5 (1.58)
5. Расчет движущих усилий
Уравнение подъема с учетом численных значений параметров принимает следующий вид: F=[(K - BCR - MKH - 2X)] q±ama = [(1,15 - Вс) 4000 4,55 (343-2Х)] 9,81±62963а= 60436 -89,3Х±62963а (1.59)
Определим значения движущих усилий на ободе барабана в разные периоды подъема в начале подъема (Х=0; а = 0,3 м/с2)
F1 = 60436 62963 ? 0,3 = 79325 Н (1.60 в конце периода ускорения в разгрузочных кривых (Х=hp= 2,17; а = 0,3 м/с2)
F2 = 60436 - 89,3? 2,17 62963 ? 0,3 = 79131 Н (1.61) в начале периода нормального ускорения (Х= 2,17; а = 0,7 м/с2)
F3 = 60436 - 89,3? 2,17 62963 ? 0,7 =104316 Н (1.62) в конце периода нормального ускорения (Х= 2,17 10,5=12,67; а = 0,7 м/с2)
F4 = 60436 - 89,3? 12,67 62963 ? 0,7 =103379 Н (1.63) в начале периода движения с максимальной скоростью (Х= 12,67; а = 0 м/с2)
F5 = 60436 - 89,3? 12,67 = 59305 Н (1.64) в конце периода движения с максимальной скоростью (Х=12,67 187,91=201; а=0)
F6 = 60436 - 89,3? 201 = 42486 Н (1.65) lmax = 1,38 (1.66) где: Fmax - наибольшее усилие на окружность барабана, Н, принимается по графику усилий (рис. 3.1), а также по расчету;
Fн - номинальное усилие двигателя по окружности барабана, Н.
Для обеспечения достаточного момента вращения двигателя при падении напряжения в питающей сети коэффициент перегрузки должен удовлетворять условию: lmax? 0,85?lн= 0,85 ?2,3=1,95
1,38 ? 1,95 условие выполняется.
6. Расход электроэнергии и КПД подъемной установки
Требуемая энергия за один подъем в идеальных условиях
В комплект аппаратуры управления шахтной подъемной установки входят: реверсор РВМ-150 для управления статорной обмоткой подъемного двигателя; тахогенератор П41, выполняющий роль датчика скорости; три преобразовательных двухмашинных агрегата, один из которых служит источником питания при динамическом торможении, два других для питания цепей управления постоянного тока напряжением 220 В; ящики резисторов, применяемые как реостат в цепи ротора (КФ-22М); потенциометрический резистор в цепи тахогенератора (ЯС-3) и установочный резистор в цепи возбуждения генератора динамического торможения (ЯС-3); пульт управления подъемной машиной ПШП, панель управления ПГВ 6701 для управления в цепи ротора подъемного двигателя; панель управления ПГВ 6901-43АЗ для управления динамическим торможением; блок управления БУ514 для управления электродвигателем агрегата динамического торможения; станция ПГХ 5015-53МЗ для управления вспомогательными приводами; сельсиндатчики БД 501НА, работающие как датчики указателя глубины; регулятора ограничения скорости ДОС-5914; регулятора давления для управления тормозным приводом и автоматизации компрессора; магнитные включатели для защиты от износа колодок; магнитные выключатели для защиты от переподъема; блокировки механизма перестановки (ВК-300ОС), для контроля давления воздуха и другое малогабаритное электрооборудование.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
