Контрольная работа по «Шахтным подъемным установкам»

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ УКРАИНЫ

Красноармейский индустриальный институт

Донецкого национального технического университета

 

 

 

Кафедра ЭМА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По курсу  «Шахтные подъемные установки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработал ………………………………………………….…ДьяченкоД.Г.

Ст.группы ЕМК-11_пк                                                                   (подпись)

 

 

 

 

Проверил……………………………………………………….Зиновьев С.Н.

Доцент                                                                           (подпись)

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноармейск 2013 г

 

Реферат

 

Объектом проектирования является шахтная подъемная установка.

 Цель работы – расчет по заданным параметрам шахтной подъемной установки, а также определение основных параметров тормозной системы выбранной подъемной машины.

В соответствии с целью, в работе выполнены расчеты, связанные с выбором подъемных и уравновешивающих канатов, подъемных сосудов, выбором подъемной машины, ее расположением относительно ствола шахты, кинематическими и динамическими расчетами, выбором подъемного двигателя и определением основных технико-экономических показателей.

Произведен проверочный  расчет тормозного устройства, которым  комплектуется подъемная машина, определены рабочие параметры давления жидкости в тормозной системе, а так же масса грузов предохранительного тормоза. Полученные значения ускорений, возникающих при торможении подъемной машины, подтверждают правильность выбранных величин.

 

Ключевые слова: канат, сосуд, подъемная машина, скорость, ускорение, приводной двигатель, тормозное устройство, тормозное усилие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

Рассчитать и выбрать  основное оборудование скиповой подъемной  установки, если:

• глубина шахты Н_ш = 380 м;
• годовая производительность А_год = 1,1 тыс. т.

По результатам выполненного расчета произвести:

• проверочный расчет тормозного устройства, определить рабочие параметры давления рабочей жидкости, а также массу грузов предохранительного тормоза;
• разработать мероприятия по безопасной эксплуатации подъемной машины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет главной двухконцевой подъемной установки

 

Выбор подъемного сосуда

Массу груза в подъемном сосуде определим по формуле проф. Г.М. Еланчика:

                                    т                                    

где длительность паузы на загрузку сосуда, значение которой в первом приближении принимается, равной с;

часовая производительность подъемной  установки, определяется по формуле:

                                      т/ч                                         

где коэффициент неравномерности работы подъема, для проектируемых шахт принимается, равным

N - количество рабочих дней в году, принимается равным N=300 дн/год;

продолжительность работы подъемной установки в сутки, ч/дн;

По расчетной массе  груза в подъемном сосуде принимаем  скип 2СН15-1 с секторным затвором (при. табл. 1), основные параметры которого сведем в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Основные параметры  скипа с секторным затвором

Наименование параметра	Значение
Масса груза в сосуде, кг	12000
Масса скипа, кг	9020
Расстояние между скипами  в стволе, м	2,25
Превышение рамы скипа  над бункером во время разгрузки, м	0,3
Длина разгрузочного  участка пути, м	2,17
Высота скипа, м	11,0

 

1.2. Выбор копра

Принимаем стандартный 4-х стоечный копер с горизонтальным расположением копровых шкивов высотой м и высотой разгрузочного бункера м. (прил. табл. 4).

 

1.3. Расчет и выбор головного каната

Рассматриваемая подъемная  установка относится к шахтам глубиной до 600 м. Согласно требованиям  ПТЭ для таких подъемных установок  применять уравновешивающий канат не требуется.

Масса одного метра головного  каната определится по формуле:

 

 кг/м        

где запас прочности головного каната, значение которого для грузовых подъемных установок рекомендуется принимать [  ], равным ;

фиктивная плотность головного каната, значение которой с учетом коэффициента свивки принимается, равной кг/м³;

временный предел прочности проволок в канате или маркировочная группа каната. Согласно ПТЭ значение рекомендуется выбирать исходя из глубины шахты:

• для шахт малой глубины (до 300 м) МПа;
• для шахт средней глубины (300 … 800 м) МПа;
• для глубоких шахт (более 800 м) МПа;

высота отвеса каната, значение которой определим по зависимости:

м

высота углубки ствола для  размещения загрузочных устройств, значение которой рекомендуется принимать, равной м;

По ГОСТ 2688-80 или ГОСТ 7669-80 принимаем канат подъемный  канат с погонной массой ближайшей  большей к расчетному значению. Исходя из справочных данных (табл. 3) принимаем подъемный канат Ø 50,5 мм ГОСТ 7669-80 с погонной массой, равной кг/м и суммарным разрывным усилием всех проволок в канате, равным кН.

Выбранный головной канат  проверим на соответствие его требованиям  ПБ по запасу прочности

Так как расчетный  запас прочности головного каната больше рекомендуемого значения запаса по ПБ (5,51 > 5,5), будем считать, что выбранный канат проходит по запасу прочности.

 

1.4. Выбор подъемной  машины

Расчетный диаметр барабана подъемной машины

 мм

Исходя из стандартного параметрического ряда подъемных машин (ГОСТ 18115-72), табл.8), принимаем подъемную машину с разрезным барабаном типа ЦР-5×3/0,6.

 

1.5. Проверка  подъемной машины по статическим  нагрузкам

 

Максимальное статическое  натяжение каната

 Н

Допустимое значение максимального статического натяжения каната для выбранной подъемной машины составляет 280 кН.

Максимальная разность статических натяжений канатов

Н

Допустимое значение максимальной разности статических натяжений канатов для выбранной подъемной машины составляет 210 кН.

Учитывая, что допустимые значения статических нагрузок выбранной  подъемной машины больше расчетных  значений, подъемная машина по нагрузкам проходит.

 

1.6. Проверка подъемной машины по канатоемкости барабана

 

Расчетная ширина размещения каната на барабане определится по формуле:

                                                          

где высота подъема (см. рис 3.1.), значение которой определяется по выражению:

м;

L_з – запас каната на периодические испытания, значение которого принимаем равным L_з =30 м;

n_тр – количество витков трения, значение которых принимается равным n_тр = 5;

n_о – количество витков для размещения дополнительной длины каната из-за его вытяжки, значение которых принимается равным n_о = 1;

зазор между соседними витками  каната, значение которого принимается  равным мм.

Подставляя значения в расчетное  уравнение, получим:

мм

Фактическая ширина барабана для размещения каната:

мм

Так как расчетная  ширина барабана, необходимая для  размещения каната, меньше фактической ширины барабана (2027,2<2400) подъемной машины, будем считать, что по этому параметру подъемная машина проходит.

 

1.7. Выбор копрового  шкива

 

Диаметр копрового шкива

 мм

По расчетному значению диаметра принимаем копровой шкив ШК-5, маховый момент которого, равен  715 кН∙м².

 

1.8. Расположение  подъемной машины относительно главного ствола

 

Расстояние, на которое  относится подъемная машина от ствола

 м.

Для дальнейших расчетов принимаем расстояние, на которое  относится подъемная машина от ствола, равным м.

Длина струны каната

м

где с – превышение оси подъемной машины над устьем ствола (рис. 3.1), значение которого принимаем равным с=0,6 м.

Угол наклона струны каната к  горизонту 

48,5 °

Наружный угол отклонения каната (угол девиации)

Внутренний угол отклонения каната (угол девиации)

Так как расчетное  значение внутреннего угла девиации превышает максимально допустимое значение, равное 1°30^/, то принимаем решение увеличить расстояние подъемной машины от устья ствола шахты с 40 до 52 м. Тогда длина струны каната, внутренний угол девиации и гол наклона струны каната к горизонту составят следующие значения:

м

40,6 °

Таким образом, увеличив расстояние подъемной машины от устья  ствола шахты с 40 до 52 м, получены расчетные  значения, которые удовлетворяют  требованиям Правил технической  эксплуатации (ПТЭ). В частности, длина  струны каната не превышает значения 65 м, угол наклона струны каната к горизонту находится в пределах , углы отклонения каната (углы девиации) не превышают 1°30^/. Выбранная машина по указанным параметрам проходит.

 

1.9. Кинематика подъемной установки

Для автоматизированных подъемных установок принимаем шестипериодную диаграмму скорости (Рис. 3.2).

Средняя скорость движения сосудов в стволе

 м/с,

где Т – время движения груженного скипа в стволе в процессе подъема, значение которого определится по выражению

с,

где время паузы на загрузку скипа, значение которого принимается в секундах, равных грузоподъемности сосуда в тоннах. В рассматриваемом случае для скипа грузоподъемностью 12 тонн время паузы равно 12 секунд.

Расчетная максимальная скорость движения сосуда

 м/с,

где - коэффициент скорости, значение которого для автоматизированных подъемов принимается, равным .

Корректировка максимальной скорости из условия применения параметрических рядов электрических двигателей и редукторов.

Частота вращения барабана подъемной машины

мин^-1

Расчетные частоты вращения выбираемых двигателей

мин^-1

мин^-1,

где u₁ и u₂ – передаточные отношения редукторов, с которыми может комплектоваться подъемная машина (см табл. 8).

Принимаем электродвигатель с синхронным числом оборотов, равным 300 мин^-1, и редуктор с передаточным отношением, равным 10,5.

Тогда фактическая максимальная скорость движения сосудов в стволе составит

м/с

 

1.10. Выбор подъемного  двигателя

Ориентировочное эквивалентное  усилие, передаваемое подъемному канату от барабана подъемной машины

Н,

где коэффициент вредных сопротивлений движению сосудов, ;

коэффициент эквивалентности нагрузки, значение которого для неуравновешенного подъема принимается, равным .

Расчетная мощность приводного двигателя

кВт

К установке принимаем два асинхронных электродвигателя с фазным ротором типа АКН2-18-36-20 мощностью по 630 кВт каждый. Маховый момент каждого двигателя 32,0 кН∙м², перегрузочная способность .

 

1.11. Выбор редуктора

Расчетный коэффициент  перегрузки электродвигателей

Номинальное усилие, развиваемое  приводом на окружности барабана

Н

Максимальный крутящий момент на выходном валу редуктора

Н∙м

По расчетному значению передаваемого крутящего момента и передаточному отношению (u=10,5) принимаем редуктор ЦО-22 с двух двигательным приводом и крутящим моментом 1140 кН∙м и маховым моментом 2500 кН∙м (табл.14).