Дроздова Л.Г. Стационарные машины и установки

21

из высоты

c

h - от уровня верхней приёмной площадки до верхнего

зажима каната или верхнего элемента подвесного устройства, когда подъ-

ёмный сосуд находится в положении разгрузки. Для не опрокидных клетей

указанное расстояние принимается от основания клетей до верхней кромки

бункера;

из высоты переподъема –

n

h , на которую может свободно поднять-

ся подъёмный сосуд от нормального положения при нагрузке на верхней

приёмной площадке до соприкосновения верхнего зажима каната или

верхнего элемента подвесного устройства с ободом копра. По правилам

технической безопасности значение

n

h для вновь проектируемых уста-

новок должно быть: при клетьевых – не менее 6 м, для грузовых устано-

вок со скиповыми и опрокидными клетями – не менее 3 м;

из добавочного расстояния, равного 0,75 радиуса

R

ш

направляюще-

го шкива. Расстояние принимается в предложении, что соприкосновение

верхнего зажима каната или верхнего элемента подвесного устройства со

шкивом произойдёт на расстоянии 0,75

R

ш

от центра последнего.

При расположении направляющих шкивов в одной вертикальной

плоскости для определения

k

h в правую часть формулы (2.15) добавляется

Дн.ш. и расстояние по вертикали между струной каната и её проекцией на

горизонтальную плоскость.

Максимальная длина

c

L струны каната, то есть отрезка каната от

направляющего шкива до барабана согласно ПТЭ не должна превышать

65 м во избежание вибрации каната, которая может повлечь за собой вы-

скакивание каната из реборд направляющих шкивов; допускается увели-

чение α до 45°.

При расположении направляющих шкивов на одной горизонтальной

оси

. (2.16)

Аналогично определяется Lc при расположении направляющих

шкивов в одной вертикальной плоскости.

Углы отклонения (девиации) струны каната

Следует различать углы отклонения струны каната направляющего в

шкиве и на барабане (рис.2.2).

Углом отклонения на направляющем шкиве называется угол, образо-

ванный струной и её проекцией на плоскости вращения шкива. Угол от-

клонения на барабане образуется струной и её проекцией на вертикальную

плоскость, проходящей перпендикулярно оси барабана через точку сопри-

косновения с ним струны. Эти углы будут максимальными при крайних

положениях струн. Если плоскость вращения шкива перпендикулярна к

оси барабана, углы отклонения на направляющем шкиве и на барабане

имеют соответствующие значения.

( ) ( )

22

шkc

RlchL −+−=

22

а)

б)

в)

Рис. 2.2. Углы отклонения каната на барабанах подъёмных машин:

а) для однобарабанной машины с вертикальными шкивами;

б) для двухбарабанной машины с горизонтальными шкивами;

в) для однобарабанной машины с горизонтальными шкивами

Во избежание выскакивания каната из реборд направляющего

шкива, чрезмерного износа, а также налегания витков каната друг на

друга углы отклонения на направляющих шкивах и на барабанах соглас-

но ПТЭ не должны превышать

1°30′

; на бицилиндроконических барабанах

допускается увеличение этого угла до 2

°

со стороны малого цилиндра ба-

рабана, если он с желобчатой поверхностью.

23

(

)

c

k

L

еdZВВ

αtg

2

тр0

1

+

−

=

(

)

c

L

ВВВк

αtg

2

0

2

−

=

Углы отклонения на направляющем шкиве

∠α

определяются по их

тангенсам, представляющим собой отношения расстояний по оси барабана

от крайних положений струны до плоскости вращения шкива, проекциям

струны по указанию плоскости. Из-за незначительной величины угла эту

проекцию принимают равной длине струны.

Угол отклонения струны на направляющем шкиве при закреплении

каната у реборды одинарного неразрезного барабана равен

. (2.17)

Угол отклонения каната при переходе струны в крайнее положение в

противоположную сторону будет меньше и поэтому не проверяется.

При закреплении канатов у внешних реборд барабанов эти углы в за-

висимости от строительной ширины

B

барабана и вершины

B

к

, занятой

канатом, составляют:

; (2.18)

, (2.19)

где

Вр

- расстояние между внутренними ребордами барабанов, которое с

диаметром барабана 3,5 м составляет 220 мм, а для машин с диаметрами

барабанов 4, 5, 6 м –

Вр

= 60 мм;

0

В

– расстояние между направляющи-

ми шкивами;

)(Z

тр

еd

k

+

– ширина барабана, занятая витками трения

(рис. 2.2).

При одинарном разрезном барабане и расположении направляющих

шкивов на одной геометрической горизонтальной оси

; (2.20)

. (2.21)

2.1.5. Расчёт кинематики подъёмных систем

Графическое изображение изменения скорости подъёмных сосудов в

зависимости от времени называется

диаграммой скорости подъёма

. Дан-

ными для определения элементов диаграммы скорости являются расчётная

продолжительность движения подъёмных сосудов

Тр

(с); путь (высота)

подъёма

H

– расстояние от нижней до верхней приёмной площадки, м;

ускорение

1

α

согласно ПТЭ при спуске и подъёме людей принимается не

(

)

c

k

L

еdZВ

tg

2

тр

1

+

−

=α

(

)

c

k

L

еdZВВрВ

tg

2

22

тр0

1

+

−

=α

(

)

c

L

ВкВВрВ

tg

2

0

2

−

=

α

24

более 1 м/с²; для грузовых подъёмов величина ускорения определяется

проектом; замедление

3

α

не должно превышать 0,75 м/с².

Трёхпериодные диаграммы скорости и ускорения

применяются при

клетьевом подъёме.

1. Максимальная скорость подъёма.

Путь, пройденный сосудами за время одной подъёмной операции,

складывается из путей

1

h

,

2

h

,

3

h

, пройденных сосудами соответственно за

время ускоренного

1

t

,

равномерного

2

t

и замедленного

3

t

движения, т.е.

321

hhhH

+

=

.

(2.22)

По данным о подъёмных машинах определяют фактическую

максимальную скорость

max

υ

подъёмных сосудов, причём для

обеспечения заданной производительности необходимо соблюдать

условия, чтобы

мр.max

υ

>

, где

мр.

υ

- расчетная максимальная скорость.

2. Продолжительность (с) и путь (м) ускоренного движения:

; (2.23)

. (2.24)

То же, замедленного движения:

; (2.25)

. (2.26)

Путь

2

h

и продолжительность

2

t

равномерного движения:

312

h

H

h

−

=

; (2.27)

. (2.28)

3. Продолжительность движения подъёмных сосудов (с)

32

1д

t

T

+

=

. (2.29)

1

max

α

υ

=t

2

1max

1

t

h

υ

=

3

max

α

υ

=

t

2

3

max

t

h

υ

=

max

2

υ

h

t =

25

С другой стороны, если в формулу (2.29) подставить значения

1

t и

2

t

, и

3

t то

. (2.30)

При правильном расчёте величина

д

T

по формулам (3.30) и (2.29)

одинакова.

2.1.6. Расчёт динамики подъёмных систем

В основу расчёта динамики подъёмных систем положено основное

динамическое уравнение акад. М.М. Фёдорова:

(2.31)

где

x

h

- путь, пройденный подъёмным сосудом;

q

- вес одного по-

гонного метра хвостового каната;

р

- вес одного погонного метра голов-

ного каната;

k

- коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха при

движении подъёмных сосудов, трение в проводниках, в подшипниках на-

правляющих шкивов и барабанов, жёсткость каната.

Эти сопротивления принимаются: 20% от

n

Q

- для клетьевых уста-

новок, 15% от

n

Q

- для скиповых установок при грузоподъёмности скипов

до 20 т; 10% от

n

Q

- для многоканатных установок при грузоподъёмности

скипов 20…50 т и роликовых направляющих, т.е. соответственно k=1,2;

k=1,15; и k=1,1.

При подъёмных системах с органами навивки постоянного радиуса,

статистически уравновешенных в трёхпериодной диаграмме скорости эк-

вивалентное усилие

экв

F

определяется:

. (2.32)

Знаменатель подкоренного выражения формулы:

, (2.33)

где

ду

k

.

и

n

k

– коэффициенты, учитывающие ухудшение условий

охлаждения во время соответственно ускоренного и замедленного движе-

ния, а также паузы; по данным акад. М.М. Фёдорова

ду

k

.

= 1 и

n

k

= 0,33;

завод изготовитель – Новокраматорский машиностроительный завод

(

НКМЗ) рекомендует

.

ду

k

.

= 0,5 и

n

k

= 0,25.













++=

31

max

д

11

2

αα

υ

H

T

(

)

(

)

[

]

,2 α

n

mgpqhHkQF

xшn

±

−

=

1

3

2

52

2

31

2

1

экв

n

T

tFtFtF

F

++

=

(

)

nnдуn

tktttkT +++=

231.

1

26

Отношение максимального движущего усилия с постоянным радиу-

сом навивки по нагрузочной диаграмме (или максимального вращающего

момента -

max

M

) к

Fэкв

(или

Мэкв

) называется

коэффициентом пере-

грузок при подъёме

:

, или . (2.34)

При асинхронном двигателе

n

K

= 1,6…1,8, при системе привода с

двигателем постоянного тока

n

K

= 1,8…2.

Кроме перегруза, при подъёме имеет место перегруз от экстренных

усилий (моментов).

Для асинхронного двигателя допускается

э

K

= 1,8…2 и системы

привода с двигателем постоянного тока

э

K

= 2…2,2.

При системах с органами навивки переменного радиуса

n

K

и

э

K

оп-

ределяют как отношение соответственно

max

M

и

max

экв

M

.

Значения

n

K

под и

э

K

не должны превышать допустимых значений,

причём, для соблюдения этого может возникнуть необходимость в увели-

чении

экв

F

(или

экв

M

). Увеличение должно быть не более 30% при асин-

хронном двигателе, не более 40% при системе привода постоянного тока.

В противном случае уменьшение

n

K

и

э

K

достигается не увеличением

экв

F

(

экв

M

), а уменьшением

max

F

(или

max

M

) и

max

экв

F

(или

max

экв

M

), в связи с этим может возникнуть необходимость в уменьше-

нии ускорения

1

α

(или

ω

).

Определив

экв

F

(или

экв

M

), удовлетворяющее условиям допусти-

мого нагревания двигателя током и допустимого перегруза при подъёме и

от экстренных усилий, находим эквивалентную мощность (кВт) подъёмно-

го двигателя

при системе навивки постоянного радиуса:

; (2.35)

то же переменного радиуса:

. (2.36)

Строительная мощность подъёмного двигателя устанавливается уве-

личением

экв

N

до ближайшей мощности по каталогу, причём, её реко-

мендуется брать на 10 – 15% больше эквивалентной.

Для выбора двигателя используется табл. 2.7, 2.8.

эквF

F

K п

max

=

n

эквМ

эквN

η

ω

1000

max

=

экв

max

M

K

n

=

n

эквF

эквN

η

υ

1000

max

=

27

2.1.7. Определение расхода энергии

Асинхронный двигатель.

При неизменяющихся в период пуска на-

пряжении и cos φ потребляемая мощность будет зависеть от тока, который

определяется вращающим моментом.

Мощность

1

N

на валу подъемного двигателя в начале подъемной

операции равна нулю, но в то же время из сети потребляется и в реостате

затрачивается мощность

'

1

N ; при системе с органами навивки постоянного

радиуса:

п

max1

'

1

1000

η

υ

F

N =

; (2.37)

то же переменного радиуса:

п

max1

'

1

1000η

ω

M

N =

. (2.38)

Мощность, затрачиваемая в реостате при положительных усилиях в

конце подъемной операции, соответственно составляет:

п

max6

'

6

1000η

υ

F

N =

; (2.39)

п

max6

'

6

1000η

ω

M

N =

. (2.40)

Расход энергии подъемной установкой на валу двигателя за одну

подъемную операцию определяется как сумма расходов энергии в отдель-

ные периоды движения:

3

'

65

2

43

1

2

'

1

2

ttt

NNNN

NN

W

+

= . (2.41)

Аналогичным

образом

определяют

расход

энергии

при

любых

диа

-

граммах

скорости

.

Расход

энергии

на

шинах

электроподстанции

на

1

т

поднимаемого

груза

при

одновременно

поднимаемом

грузе

п

Q

рассчитывают

следую

-

щим

образом

:

пcд

м.т

псд

м.т

т

6,33600

1000

Q

W

Q

W

k

ηηηη ⋅⋅

⋅⋅

==

, (2.42)

где

≈

k

1,03 –

коэффициент

,

учитывающий

расход

энергии

во

время

маневров

и

при

торможении

;

д

η

–

к

.

п

.

д

.

двигателя

;

с

η

= 0,95 –

к

.

п

.

д

.

электрической

сети

.

28

Расход

энергии

на

1

т·км

при

высоте

подъема

H

:

H

W

т

.

км

1000

⋅

= . (2.43)

Годовой

расход

энергии

установкой

на

подъем

полезного

ископаемо

-

го

и

породы

:

т

г

WаAW

=

. (2.44)

Привод с двигателем постоянного тока.

Ток

в

этом

приводе

изменя

-

ется

в

соответствии

с

изменением

вращающего

момента

(

движущего

уси

-

лия

при

системах

постоянного

радиуса

навивки

),

а

напряжение

–

в

соот

-

ветствии

с

изменением

скорости

,

так

как

регулирование

частоты

вращения

двигателя

производится

изменением

напряжения

.

Энергия

,

потребляемая

на

шинах

электроподстанции

на

1

т

подни

-

маемого

груза

:

псвд.ггд

м.т

т

6,3

Q

Wk

W

⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=

ηηηηη

, (2.45)

где

д

η

= 0,9 –

к

.

п

.

д

.

подъемного

двигателя

;

г

η

= 0,93…0,94 –

к

.

п

.

д

.

генера

-

тора

;

д.г

η

=0,9 –

к

.

п

.

д

.

двигателя

преобразовательной

группы

;

в

η

= 0,97 –

к

.

п

.

д

.

возбуждения

;

с

η

= 0,95 –

к

.

п

.

д

.

электрической

сети

.

Расход

энергии

на

1

т

поднимаемого

груза

,

на

1

т·км

и

за

один

год

определяется

также

,

как

и

при

асинхронном

двигателе

.

2.2. Расчет клетевой подъемной установки

Клетевая

подъемная

установка

предназначена

для

вспомогательных

операций

(

спуск

и

подъем

людей

,

транспортирование

породы

,

материалов

и

оборудования

),

выполнение

которых

осуществляется

неопрокидными

клетями

.

Применение

неопрокидных

клетей

вызывает

необходимость

соору

-

жения

на

поверхности

шахты

сложной

системы

откаточных

путей

,

снаб

-

женных

устройствами

для

загрузки

вагонеток

,

маневрирование

ими

и

сме

-

ны

их

в

клети

.

Методика

расчета

клетевой

подъемной

установки

такая

же

,

как

и

скиповой

.

Отличие

в

выборе

подъемного

сосуда

.

Клеть

выбирают

с

учетом

типа

и

веса

вагонетки

(

табл

. 2.2)

Концевая

нагрузка

на

канат

определяется

по

формуле

п

QQQQ

+

=

вcк

, (2.46)

где

c

Q

-

вес

клети

;

в

Q

-

вес

вагонетки

;

n

Q

-

вес

поднимаемого

груза

.

29

Таблица

2.2

Техническая характеристика неопрокидных клетей

для вертикальных подъёмов

Типоразмер

Пло-

щадь,

м

2

Высота,

м

Масса,

т

Грузо-

подъём-

ность, т

Макси-

мальная

нагрузка

у ковша,

кН

Макси-

мальный

диаметр

каната,

мм

Типораз-

мер

вагонетки

Унифицированные

для

действующих

шахт

1

УКН

2,5-1

2,3 4,9 2,76 3,0 58,0 34,0

УВГ

-1,3

УВГ

-1,4

1

УКН

3,2-1

3,1 4,9 2,96 3,6 66,0 34,0

УВГ

-1,6

1

УКН

3,6-1

4,6 5,45 3,82 5,2 91,0 40,0

УВГ

-2,5

УВГ

-2,5

1

УКН

4,1 5,6 5,98 4,66 6,6 113,0 47,5

УВГ

-3,3

УВД

-3,3

1

УКН

4,5-1

5,6 6,58 6,13 6,6 183,0 47,5

УВГ

-3,3

УВД

-3,3

1УКН 2,55-1

4,6 7,40 4,11 6,0 101,0 40,5

УВГ

-1,3

УВГ

-1,4

2

УКН

3,2-1

6,2 7,86 5,23 7,2 125,0 47,5

УВГ

-1,6

2

УКН

3,5-1

9,2 8,15 6,52 10,4 170,0 56,5

УВГ

-2,5

УВД

-2,5

2

УКН

4-1. 11,2 8,58 8,62 13,2 220,0 60,5

УВГ

-3,3

УВД

-3,5

2

УКН

4,5-1

11,2 9,18 9,60 13,2 300,0 60,5

УВГ

-3,3

УВД

-3,3

Для

многоканатных

подъемных

установок

УК

4 5,4 3,36 7,99 9,0 400,0 45,0

ВД

-3,3

ВГ

-2,5

1

КН

5,2 7,8 3,42 10,29

14,0 570,0 56,5

ВД

-3,3

2

КН

3,6 8,4 5,64 9,83 11,5 520,0 56,5

ВГ

-4,0

2

КН

4 10,6 5,64 11,10

11,0 540,0 56,5

ВД

-3,3

2

КН

5,2 15,6 5,78 14,35

14,0 660,0 64,0

ВД

-3,3

30

Таблица

2.3

Скипы для угольных шахт

Типо-

размер

Вме-

стимост

ь, м

3

Грузо-

подъём-

ность по

углю,

т

Масса

с при-

цепным

уст-

ройст-

вом, т

Высота

в поло-

жении

разгруз-

ки, мм

Путь

разгруз-

ки, м

Размеры в

плане,

м

Рас-

стоя-

ние

между

осями,

м

Для

одноканатных

подъёмных

установок

2

СН

4-1 4,0 3,0 4,8 6,47 2,15 1,35*1,7 1,85

2

СН

5-1 5,0 4,0 5,8 7,10 2,17 1,54*1,85 2,10

1

СН

7-1 7,0 6,0 6,4 8,62 2,17 1,54*1,85 2,10

2

СН

9,5-1

9,5 8,0 6,9 9,52 2,17 1,54*1,85 2,10

1

СН

11-1

11,0 9,0 7,55 9,95 2,17 1,54*1,85 2,10

5

СН

11-1

11,0 9,0 8,05 9,62 2,17 1,74*2,23 2,25

2

СН

15-1

15,0 12,0 9,02 11,0 2,17 1,74*2,23 2,25

1

СН

20-1

20,0 15,0 10,20 14,40 2,17 1,74*2,23 2,25

Таблица

2.4

Скипы типа СН для горно

-

рудной промышленности

Грузо-

подъёмность,

т

Масса

с прицеп-

ным устрой-

ством, т

Типо-

размер

Вме-

сти-

мость

м

3

Руда Поро-

да

Руда По-

рода

Высота в

поло-

жении

загрузки

(условно),

мм

Путь

разгруз-

ки (ус-

ловно),

мм

Размеры в

плане,

мм

1

СН

4-2 4 8,8 - 8,5 - 7190 2170 1350*1350

1

СН

5-2 5 11 13 10,5 14,4 7110 2170 1440*1640

1

СН

7-2 7 16 - 15,5 - 9460 2400 1400*1640

1

СН

9,5-2

9,5 22 13 21 14,4 9730 2400 1680*1740

2

СН

11-2 11 25 15 24,4 15,6 12760 2400 1680*1740

4

СН

11-2 11 25 15 24,4 15,6 12510 2400 1740*1800

3

СН

15-2 15 35 20,5 33 19,1 16200 2600 1740*1800

2

СН

17-2 17 40 - 38 - 16960 2600 1700*1800

3

СН

17-2 17 40 - 38 - 15200 2600 1900*2350

2

СН

21,5-

2

21,5 50 - 47,5 - 16220 2600 1900*2350

Дроздова Л.Г. Стационарные машины и установки

Подождите немного. Документ загружается.