Дипломный проект - Проект шахтной многоканатной подъемной установки для для условий рудника Верхнекамского калийного месторождения
Подождите немного. Документ загружается.
Определим коэффициент массивности подъёмной установки, если величина
коэффициента массивности лежит в пределах 0.9 - 1.55, то существующими
способами управления можно выполнить требования ПБ.
µ
m
пр
g Q
п
⋅
:=
µ 0.93
=
Расчёт диаграммы скорости
для автоматизированного подъёма
Для расчёта диаграммы принимается скорость
V
max
5.6
=
м/с
Высота подъёма
H
п
398.6
=
м,
Время подъёма
t
H
п
V
max
:=
t 71.5
=
сек
По Правилам Безопасности рабочая смена должна быть поднята за 40 мин.
Считая, что при аварии этот ствол является аварийным выходом для
n
ч
400
:=
человек определим необходимое для подъёма время. Паузу рекомендуют
принимать равной количеству людей в клети (1 человек - 1 секунда) плюс 10
секунд дополнительно. Получим:
Θ n
л
10
+:=
секунд. Время одного цикла
подъёма:
t
ц
H
п
V
max
Θ
+:=
,
t
ц
166.47
:=
секунд. Чтобы поднять 400 горнорабочих
нужно
t
сумм
t
ц
n
ч
⋅
n
л
:=
,
t
сумм
783.37
:=
секунды или 13 минут.
На первоначальном и конечном участках клетевого подъёма, протяжённостью
примерно 1.5...2 м, следует принимать скорость не больше 0.5 м/с, следовательно
V
1
0.5
:=
м/с,
V
6
V
1
:=
. Для многоканатных подъёмных машин со шкивами трения
ускорения и замедления должны быть приняты в пределах 0.5...0.7 м/с
2
.
Ускорение при трогании
a
1
0.3
:=
м/с
2
, замедление при стопорении
a
7
0.3
:=
м/с
2
Период дотяжки вводится, чтобы компенсировать все погрешности в системе
автоматического управления, накопившиеся в период замедления. Расчёт
диаграммы состоит в определении времени, перемещения, скорости на каждом
участке.
Номинальное усилие двигателя
F
ном
N
ном
η
ред
⋅
V
max
:=
F
ном
173.9
=
кН
С учётом допустимой перегрузки
F
дв
γ
доп
F
ном
⋅:=
F
дв
287
=
кН
Определим ускорение, которое двигатель может сообщить машине в течение
основного периода разгона:
a
3
F
дв
10
3
⋅
F
ст
−
m
пр
:=
Получим:
a
3
0.82
=
м/с
2
По Правилам Безопасности ускорение основного периода разгона не должно
превышать 0.75...1 м/c
2
. Принимаем
a
3
0.5
:=
м/с
2
Период 1.
t
1
V
1
a
1
:=
t
1
1.7
=
x
1
V
1
t
1
⋅
2
:=
x
1
0.42
=
Период 2. Участок подхода примем равным
h
о
3
:=
м.
x
2
h
о
1.5
+
x
1
−:=
x
2
4.1
=
t
2
x
2
V
1
:=
t
2
8.2
=
Период 3.
t
3
V
max
V
1
−
a
3
:=
t
3
10.2
=
x
3
V
1
V
max
+
2
t
3
⋅:=
x
3
31
=
Период 7.
t
7
V
6
a
7
:=
t
7
1.7
=
x
7
V
6
2
t
7
⋅:=
x
7
0.4
=
Период 6.
x
6
2 h
о
⋅
x
7
−:=
x
6
5.6
=
t
6
x
6
V
6
:=
t
6
11.2
=
Период 5. Основное замедление
a
5
a
3
:=
t
5
V
max
V
6
−
a
5
:=
t
5
10.2
=
x
5
V
max
V
6
−
2
t
5
⋅:=
x
5
25.8
=
Период 4.
x
4
H
п
x
1
−
x
2
−
x
3
−
x
5
−
x
7
−:=
x
4
337
=
t
4
x
4
V
max
:=
t
4
60.43
=
Определим полное время движения:
t
п
t
1
t
2
+
t
3
+
t
4
+
t
5
+
t
6
+
t
7
+:=
Получим:
t
п
103.41
=
сек
t 0 0.01
,
t
п
..:=
T1 t
1
:=
T2 T1 t
2
+:=
T3 T2 t
3
+:=
T4 T3 t
4
+:=
T5 T4 t
5
+:=
T6 T5 t
6
+:=
T7 t
п
:=
Величины Т1...Т7 определены для удобства задания условий
T1 1.67
=
T2 9.83
=
T3 19.99
=
T4 80.42
=
T5 90.57
=
T6 101.74
=
T7 103.41
=
a t
( )
a
7
−
T6 t
<
T7
<
if
0 T5 t
<
T6
<
if
a
3
−
( )
T4 t
<
T5
<
if
0 T3 t
<
T4
<
if
a
3
T2 t
<
T3
<
if
0 T1 t
<
T2
<
if
a
1
0 t
<
T1
<
if
0 otherwise
:=
0 20 40 60 80 100 120
0.5
0.5
ускорение
Диаграмма ускорений
Время, с
a t
( )
t
V t
( )
V
6
a
7
t T6
−( )⋅−
t T7
<
if
V
6
t T6
<
if
V
max
a
5
t T4
−( )⋅−
t T5
<
if
V
max
t T4
<
if
V
1
a
3
t T2
−( )⋅+
t T3
<
if
V
1
t T2
<
if
a
1
t
⋅
( )
t T1
<
if
:=
рис. 3 Диаграмма ускорений
Процессы задания реализованы через функцию "add line" меню
программирования.
0 20 40 60 80 100 120
2
4
6
Скорост ь
Диаграмма скорост ей
Время, с
м/с
V
6
V
max
V t
( )
t
рис.4 Диаграмма скоростей подъёмной установки
Определение движущих и эффективных усилий за цикл подъёма
Определим движущие усилия за цикл подъёма:
F
дв
t
( )
F
ст
m
пр
a t
( )⋅+:=
, H
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
4
.
10
4
8
.
10
4
1.2
.
10
5
1.6
.
10
5
2
.
10
5
2.4
.
10
5
Диаграмма движ ущих усилий, Н
F
дв
t
( )
t
п
t
рис.5 Движущие усилия за цикл подъёма
Определим эффективные усилия за цикл подъёма. Эффективное усилие - это
такое условное постоянное усилие за цикл подъёма, при котором в обмотках
двигателя выделяется столько же тепла, сколько его выделяется под действием
реальных непостоянных усилий.
Определим движущие усилия на каждом участке цикла подъёма (см. рис.5)
T1 0.8
:=
T2 5
:=
T3 14
:=
T4 60
:=
T5 85
:=
T6 100
:=
F
дв
T1
( )
192347.34
=
F
дв
T2
( )
137340
=
F
дв
T3
( )
229018.9
=
F
дв
T4
( )
137340
=
F
дв
T5
( )
45661.1
=
F
дв
T6
( )
137340
=
Для удобства проведём переприсвоения:
F
1
F
дв
T1
( ):=
F
2
F
дв
T2
( ):=
F
3
F
дв
T3
( ):=
F
4
F
дв
T4
( ):=
F
5
F
дв
T5
( ):=
Определим эффективное усилие
F
6
F
дв
T6
( ):=
Пауза
Θ 95
=
F
эфф
t
1
F
1
2
⋅
t
2
F
2
2
⋅+
F
3
2
t
3
⋅+
t
4
F
4
2
⋅+
F
5
2
t
5
⋅+
t
6
F
6
2
⋅+
t
п
1
3
Θ
⋅+
:=
F
эфф
125280
=
Н
Эффективное усилие находится для точного определения мощности двигателя
N
дв
F
эфф
V
max
⋅
η
дв
:=
N
дв
751336.79
=
N
дв
1.12 N
дв
⋅
10
3
−
⋅:=
N
дв
841.5
=
кВт
Двигатель необходимо проверить на эксплуатационную перегрузку, т.е.
максимальное усилие за цикл подъёма должно быть преодолено двигателем.
F
max
F
3
:=
(см. рис. 5)
F
max
229018.9
=
F
ном
173.91
=
кH
γ
эксп
F
max
F
ном
10
3
⋅
:=
γ
эксп
1.32
=
что меньше
γ
доп
1.65
=
Вывод: электродвигатель выбран верно и способен преодолеть эксплуатационную
перегрузку.
Определение мощностей на валу шкива
и потребляемой из сети
Определим мощность на шкиве трения за цикл подъёма
P
ш
t
( )
F
дв
t
( )
V t
( )⋅:=
P
с
t
( )
F
дв
t
( )
V
max
⋅
η
ред
η
дв
⋅
:=
и мощность, потребляемую из сети. Поле двигателя всегда вращается с одной
скоростью, поэтому подставляем V
max
Мощность на валу двигателя
P
дв
t
( )
F
дв
t
( )
V t
( )⋅
η
ред
:=
0 18.33 36.67 55 73.33 91.67 110
500
1000
1500
Мощност ь на шкиве
Пот ребляемая из сет и мощност ь
Мощност ь на валу двигат еля
Диаграмма мощност ей, кВт
Время, с
рис.6 Диаграмма мощностей
Технико-экономические показатели
Определим общий расход энергии. Расход энергии на каждом этапе цикла
подъёма:
P
с
T1
( )
1000
1189.24
=
P
с
T2
( )
849139.87
=
P
с
T3
( )
1415968.22
=
P
с
T4
( )
849139.87
=
P
с
T5
( )
282311.52
=
P
с
T6
( )
849139.87
=
λ
1
- коэффициент, учитывающий потребление энергии на освещение здания
подъёма, систему автоматического управления, привод тормоза, систему смазки
подшипников и т.п.
λ
1
1.02
:=
W
λ
1
3600
P
с
T1
( )
t
1
⋅
P
с
T2
( )
t
2
⋅+
P
с
T3
( )
t
3
⋅+
P
с
T4
( )
t
4
⋅+
P
с
T5
( )
t
5
⋅+
( )
P
с
T6
( )
t
6
⋅+
...
⋅:=
Получим:
W 24638.09
=
Вт час
⋅
Полезный расход энергии
W
пол
0.5 Q
п
⋅
H
п
⋅
102 3600
⋅
:=
W
пол
10.86
=
кВт час
⋅
Коэффициент полезного действия установки,
η
W
пол
10
3
⋅
W
:=
η 0.44
=
2.14 Надшахтный башенный копёр
Надшахтные башенные копры представляют собой сооружения, в которых
совмещаются функции копров, зданий подъёмных машин и отдельных узлов
технологических комплексов шахт.
Применение башенных копров приводит к уменьшению строительной части
подъёмной установки, что удешевляет строительство и уменьшает площадь
территории, занимаемой под поверхностные сооружения.
Башенные копры обычно состоят из машинного зала, расположенного в верхней
части башни, наружной и внутренней оболочек. По высоте копра оболочки
связаны горизонтальными перекрытиями. Внутренняя оболочка, как правило,
выполняет роль станка и имеет прямоугольное сечение, размер которого
определяется габаритами подъёмных сосудов. Наружная оболочка башенного
железобетонного копра может быть круглого или прямоугольного сечения.
Конструкция и размер башенных копров определяются величиной и
рис. 6 Башенный копёр, схема
количеством подъёмных машин, диаметром ствола и способом разгрузки
подъёмных сосудов.
Башенные копры для клетевых подъёмов ниже копров для скиповых подъёмов,
поскольку и них приёмная площадка находится на нулевой отметке и отсутствует
шлюзовая противометанная камера.
Помещения в копре обычно располагаются следующим образом. Верхнийэтаж
занимает машинный зал, в котором размещается электрическое и механическое
оборудование подъёмной установки. Здесь же находится помещение лебёдки
лифта, которое располагается выше пола машинного зала. Для монтажа
оборудования в машинном зале устанавливается монтажный кран или
тельферная балка. Ниже машинного зала располагается помещение для
тормозных устройств и отклоняющих шкивов.
Вспомогательное оборудование располагают на промежуточных этажах между
помещениями для тормозных устройств и бункерами. Под бункерами
устанавливают технологическое оборудование по приёму и сортировке полезного
ископаемого.
На нулевой отметке размещается помещение для посадки людей в клеть, а также
для спуска в шахту и выдачи из неё оборудования. Помещение оператора
находится в пункте, удобном для ведения контроля и может быть выбрано в
машинном зале, на уровне разгрузки, или на нулевой площадке.
Башенные копры обязательно должны быть оборудованы лестничным
отделением. При высоте копра более 30 метров обязательна лифтовая установка.
3. Торможение подъёмной установки
3.1 Исходные данные
Ускорение свободного падения:
g
9.81
:=
кг/м
2
, статические сопротивления
движению:
F
ст
137340
:=
Н, полезная масса в клети:
Q
п
20000
:=
кг, собственная