Дипломный проект - Проект шахтной многоканатной подъемной установки для для условий рудника Верхнекамского калийного месторождения

Подождите немного. Документ загружается.

масса клети:

26300

кг, масса противовеса:

G 36300

кг, приведённая

масса подъёмной установки:

пр

183358

кг, масса вращающихся частей

подъёмной установки:

75600

кг, диаметр шкива трения:

шк

м,

количество головных канатов:

, количество хвостовых канатов:

хв

линейная плотность головного каната:

p 7.12

кг/м, площадь сечения

проволочек головного каната:

6.84

см

, линейная плотность хвостового

каната:

q 14.4

кг/м, скорость движения:

max

5.58

м/c, высота подъёма:

398.6

м, расстояние от нулевой площадки до оси шкива трения:

h 48.3

м,

длина хвостовой петли:

хв

16.5

м.

3.2 Требования Правил Безопасности к тормозу

Для обеспечения надёжной работы подъёмной установки тормозные устройства

должны отвечать следующим основным требованиям Правил Безопасности.

1. При вертикальном и наклонном подъёме с углом наклона свыше 30

тормозной

момент при предохранительном торможении должен быть не менее 3-х кратного

максимального статического момента вращения при подъёме или спуске

расчётного для машины груза.

2. При работе тормозов коэффициент трения между деревянными колодками и

ободом следует принимать 0.35, а между прессмассовыми колодками и ободом -

0.3.

3. Для вертикального и наклонного подъёма с углом наклона более 30

при

включении предохранительного тормоза замедление системы должно быть более

1.5 м/c

при спуске расчётного груза и менее 5 м/c

при подъёме расчётного

груза.

4. Время холостого хода тормоза при предохранительном торможении (время с

момента подачи сигнала на предохранительное торможение до момента

прикосновения колодок к тормозному ободу) не должно превышать 0.3 сек. Время

срабатывания тормоза (время с момента подачи сигнала на предохранительное

торможение до момента нарастания тормозного усилия до величины, равной

статическому усилию) не должно быть более 0.8 сек.

5. Максимальное удельное давление тормозной колодки на обод не должно

превышать 5 кг/см

для деревянных и 8 кг/см

для прессмассовых колодок.

3.3 Исполнительный орган тормоза

рис.7 Схема тормозного устройства

3.4 Тормозные приводы

Тормозной привод предназначен для создания необходимых усилий,

передаваемых на исполнительный орган тормоза как при рабочем, так и при

предохранительном торможении. Многоканатные подъёмные машины

оборудуются двумя пружинно-пневмогрузовыми тормозными приводами. Рабочее

торможение в них осуществляется за счёт силы, передаваемой от сжатой

пружины, а растормаживание за счёт силы от давления сжатого воздуха,

действующего на поршень рабочего цилиндра.

Привод тормоза имеет следующие элементы: приводные цилиндры рабочего 7 и

предохраниительного торможения 9, поршень 15, шток 13, шарниры 6 и 1, тягу 3,

диски 2, пружины 4, стойки 5, крышки цилиндров 14 и 8, подвеску 11, тормозные

грузы 12 и раму 10.

Источником тормозного усилия при рабочем торможении являются пружины 4,

имеющие предварительное сжатие между нижним подвижным и верхним

неподвижным дисками 2. Усилие от пружин 4 передаётся к исполнительному

органу тормоза через диск 2, шток 13, шарнир 6,тягу 3 и шарнир 1, соединяющие

привод тормоза с исполнительным органом тормоза. Для надёжности действия

тормоза пружины 4

рис.8 Пружинно-грузовой привод тормоза

подъёмных машин серии МК

расположены по нескольку штук в каждом этаже и опираются на общие

промежуточные диски 2.

Источником усилия при предохранительном торможении являются пружины 4 и

тормозной груз 12. Обычно тормозной груз действует значительно медленнее,

чем пружины, поэтому при исправном приводе тормоза предохранительное

торможение машины всегда будет производиться с усилием, создаваемым

пружинным блоком. При нормальной работе подъёмной машины воздух в

цилиндре предохранительного торможения удерживает цилиндр рабочего

торможения в верхнем положении. Соосное расположение приводных цилиндров

7 и 9 исключает сложение тормозных усилий, создаваемых обоими приводами, и

позволяет получить двухступенчатое тормозное усилие, первая ступень которого

создаётся действием усилия пружинного блока, вторая - весом тормозных грузов.

Растормаживание происходит под действием давления сжатого воздуха,

поступающего в цилиндр рабочего торможения через центральное отверстие в

штоке 13. При растормаживании пружины получают дополнительную

деформацию. Максимального сжатия пружины достигают при установке

подвижных деталей в крайнее положение "расторможено".

Регулирование тормозного момента происходит путём изменения давления

воздуха в подпоршневой полости цилиндра рабочего торможения.

Управление тормозом производится с помощью регулятора давления РД,

клапанов управления КР1-КР3, КП1-КП3, регулировочных клапанов РК и ПК,

дроссельных вентилей Д, манометрических реле ЭКМ, конечных выключателей

ВИК и ВТ.

Сжатый воздух от компрессора 15 по воздухопроводу поступает в воздухосборник

8. При этом воздух очищается от воды и масла в водомаслоотделителе 9, а

температура его контролируется температурным реле 13 и визуально

термометром 12, установленном на воздухопроводе перед

водомаслоотделителем. Между компрессором и воздухосборником включён в

воздухопровод электропневматический клапан 11, который позволяет уменьшить

необходимый пусковой момент приводного двигателя 16 компрессора.

Компрессоры подключены к тормозной системе через вентили 11 и обратные

клапаны 10. Давление воздуха в воздухосборнике должно находится в пределах,

установленных для каждой машины, что контролируется электроконтактным

манометром. Допускается подача в воздухосборник сжатого воздуха от шахтной

сети через запорный вентиль 14. Если давление в шахтной сети выше

требуемого, то подключение тормозной системы к шахтной сети необходимо

производить через редукционный клапан. Из воздухосборника воздух поступает в

панель управления тормозом ПТ, которая имеет вспомогательный воздухосборник

7, фильтр 6 в сети управления и маслёнку 5 в сети рабочих цилиндров.

Перед началом работы машины производят впуск воздуха в предохранительные

цилиндры 2 путём включения клапанов КП1-КП3. Тормозные грузы 3 поднимаются

в крайнее верхнее положение, машина остаётся заторможенной пружинными

блоками рабочего тормоза.

При включении клапанов КР1-КР3 и подаче напряжения на управление катушки

регулятора давления РД рабочие цилиндры 1 соединяютя с воздухосборником и

машина растормаживается.

При автоматической работе машины с применением механического тормоза, а

также при дистанционном и ручном управлении машиной рабочее торможение

осуществляется регулятором давления РД. Увеличению давления воздуха в

рабочих цилиндрах соответствует уменьшение тормозного момента, а снижению -

увеличение его. Плавность торможения обеспечивается наличием большого

количества ступеней давления воздуха (не менее 25).

Автоматическое стопорение осуществляется при движении сосудов на скорости

на скорости "дотяжка" включением клапанов КР1-КР3. Клапаны отсекают

цилиндры рабочего рабочего торможения от пневмосети и одновременно

открывают выход воздуха в выхлопное устройство 4, которое предназначено для

получения характеристик процесса торможения, отвечающих условиям

нескольжения канатов и требованиям ПБ. Это достигается настройкой

регулирующего клапана и изменением сечения отверстия дросселя. Клапаны

КР1-КР3 взаимно дублируют свою работу, поэтому их электромагниты включены

параллельно. В случае неисправности клапанов КР1 и КР2 выключится клапан

КР3 и подключит дополнительный канал, соединяющий приводные цилиндры

пружинного привода тормоза с выхлопным устройством, обеспечивая таким

образом требуемую надёжность торможения машины.

Предохранительное торможение происходит от действия средств защиты и может

быть включено машинистом. При предохранительном торможении

обесточиваются все электромагнитные клапаны, т.е. КП1-КП3 и КР1-КР3 и

происходит одновременный выпуск воздуха из цилиндров рабочего торможения 1

(через клапаны КР1-КР3) и из цилиндров предохранительного

торможения 2 (через клапаны КП1-КП3). Рабочий тормоз имеет большое

быстродействие, поэтому выпуск воздуха из рабочих цилиндров происходит

значительно быстрее и первоначальное тормозное усилие создаётся пружинным

блоком. К моменту опускания тормозных грузов 3 все зазоры в тормозной системе

уже выбраны пружинным блоком, поэтому наложение грузового тормоза

происходит плавно и безударно.

рис. 9 Схема управления тормозом

3.5 Выбор тормозного момента

ст

137340

ст

шк

⋅:=

ст

343350

H*м

1. Для обеспечения требуемого коэффициента статической надёжности

тормозной момент должен удовлетворять условию: М

=>3*M

cт,

отсюда

т орм1

3 M

ст

⋅:=

, получим

т орм1

1030050

Н*м.

2. Замедление при торможении в случае спуска расчётного груза должно быть не

менее 1.5 м/с

Тормозной момент по этому условию больше или равен величине:

т орм2

ст

1.5 m

пр

⋅

шк

⋅+:=

получим

т орм2

1030942.5

H*м

3. Замедление при торможении в случае подъёма расчётного груза должно быть

не более 5 м/с

, тормозной момент по этому условию меньше или равен величине

т орм3

5 m

пр

⋅

шк

⋅

ст

−













получим

т орм3

1948625

Н*м

Выбираем тормозной момент

т орм

т орм2

т орм

515471.25

т орм

1030942.5

Н*м

Выбранная величина тормозного момента удовлетворяет всем трём условиям.

3.6 Расчёт тормозного груза

Коэффициент трения колодок о тормозной обод для прессмассы:

тр

0.3

коэффициент полезного действия привода тормоза

ту

0.9

[2]. Передаточное

отношение рычажной системы тормоза

Длины:

l 3.58

c 1.5

1.18

0.35

c l

l d

−

( )









⋅

d l

⋅

i 14.3

Необходимый вес тормозного груза для многоканатных машин

т .груза

т орм

шк

тр

⋅

ту

⋅

Получим:

т .груза

53502

Число тормозных шайб, при весе одной шайбы

гр

кг. Так как число

тормозных приводов равно двум, то число грузовых шайб для каждого привода:

т .груза

2 g

гр

⋅

n 47

штуки

Необходимо установить 47 грузовых шайб.

3.7 Математическая модель

В разделе 5 книги Динамика машин проф. А.Г. Степанов на примерах подъемной

установки, представленной двух массовой механической ситемой,

аналитическими методами рассмотрел процессы при различных возмущающих

воздействиях. В настоящей работе, предложенные проф. А.Г. Степановым

способы торможения исследуются для трех массовой механической системы

путем численного метода Рунге Кутта решения системы дифференциальных

уранений.

Математическая модель подъёмной установки, представленной тремя

сосредоточенными массами, строится на основе уравнения Лагранжа и метода

обобщённых координат. Принимаются следующие допущения:

1. Жёсткости элементов системы в переходном режиме остаются

постоянными.Это допущение оправдано из-за быстротечности переходных

режимов и незначительного перемещения подъёмных сосудов по сравнению с

длинами канатов.

2. Массы уравновешивающих канатов сосредоточены у масс подъёмных сосудов.

3. Шкив трения, редуктор и электродвигатель установлены на абсолютно жёстком

основании.

В качестве обобщённых координат выбраны линейные перемещения

соответствующих масс x,y,z. Обобщёнными силами являются силы

сопротивления, приложенные к соответствующим массам.

3.8 Закон приложения тормозного усилия

origin

Режим при подъёме груза.

max

2 M

т орм

⋅

шк

max

412377

Рассматриваем процесс в интервале времени от 0 до 10 сек с шагом 0.001.

t 0 .01

..:=

Задание тормозного усилия:

Максимальная скорость

5.58













( )

max

1.8

t 0.3

−( )⋅

t 2.1

0 t 0.3

max

otherwise

max

5.58

0 2 4 6 8 10

рис. 10 Линейный закон приложения тормозного усилия

На рис.10 показан линейный закон приложения тормозного усилия. Реальный

вид тормозной характеристики может отличаться от линейной. Отличие зависит от

типа и настройки системы управления тормозом. В дальнейшем эффективность

применения различных способов торможения оцениваем по сравнению с

линейной тормозной характеристикой. При таком способе торможения после

падения скорости машины до нуля возникают большие нагрузки в канатах, что

отрицательно сказывается на их эксплуатации.

3.9 Определение коэффициентов математической модели

Логарифмический декремент затухания

0.15

Модуль упругости материала проволочек каната

E 10 10

⋅:=

Па

Силы вредного сопротивления

Масса каната z (ветвь противовеса)

⋅

2 q

⋅

хв

( )

⋅+:=

13330.5

кг

Масса каната у (ветвь клети)

⋅

( )

⋅

2 q

⋅

хв

⋅+:=

13202.9

кг

Масса сосуда у (масса клети с грузом)

су

+:=

Масса сосуда z (масса противовеса)

сz

Масса машины

⋅+

⋅+:=

84444.5

кг

Сосредоточенная масса у

су

⋅+:=

50701

кг

Сосредоточенная масса z

сz

⋅+:=

40743.5

кг

Подъём груза

ку

+:=

кz

ку

446.9

кz

48.3

Жёсткости ветвей

E F

⋅

−

⋅

ку

612217.5

E F

⋅

−

⋅

кz

5664596.3

Коэффициенты диссипации ветвей

2 π

⋅

E F

⋅

−

⋅

ку

⋅

⋅:=

2 π

⋅

E F

⋅

−

⋅

кz

⋅

⋅:=

4206

11469

D t x

,( )

if x

−

( )

⋅

−

( )

⋅−

−

( )

⋅−

−

( )

⋅

ст

−

( )−

...,













−

( )

⋅

−

( )

⋅−

−

( )

⋅

−

( )

⋅−

−











