Мухопад М.Д. Рудниковий транспорт.

Подождите немного. Документ загружается.

Момент сили М

, Н⋅м, на приводному валу з врахуванням

запасу сил гальмування на стопорі (k

ст

= 1,2...1,3) і діаметра

гальмового шківа D знаходять за формулою

= F

ст

/2. (5.128)

Для бремсберґових конвеєрів значення M

при

самовільному русі встановлюють по тяговому зусиллю F. Якщо

гальмові пристрої розташовані не на приводному валу, то при

визначенні гальмового моменту до уваги приймають передаточне

число редукторів i

і ККД передачі η.

Тоді момент сил опору

М'

= Μ

η/i

. (5.129)

Кількість послідовно встановлених стрічкових конвеєрів для

транспортування вантажів по виробці заданої довжини можна

визначити

графоаналітичним методом, побудувавши діаграму

натягів (рис. 5.11).

Для цього насамперед у певному масштабі на відстані L

проводять три вертикальні осі: 1; 2, 3; 4. Потім аналітичним шляхом

розраховують значення величин опору W

і W

, а також попередні

натяги

зб

, S

. Вибравши масштаб, наносять ці значення на

відповідні осі.

Рис. 5.11. Діаграма натягів тягового органу

Далі розрахункові операції виконують таким чином. На осі 1

від довільної точки відкладають значення W

·: униз, коли W

<0, і

уверх, якщо W

>0. Із кінцевої точки, перенесеної на вісь 2, 3,

відкладають значення W

: уверх при W

>0 і униз при W

<0. Кінцеву

точку переміщують на вісь 4. Після цього одержані точки

з'єднують прямими.

Потім на усіх вертикальних осях (1; 2, 3; 4) у тому ж

масштабі почергово відкладають униз значення

зб

, S

. і у

відповідному порядку проводять горизонтальні лінії — осі

пробуксовки (II), провисання (I) і міцності (III).

Щоб визначити по діаграмі зусилля в характерних точках

конвеєра, необхідно прийняти вісь відліку. У даному випадку беремо

вісь пробуксовки (II), оскільки S

> S

(надмірне провисання стрічки

виключається) і S

зб

= S

(барабан не буде буксувати). Оскільки S

, у виробці довжиною L встановлюють один конвеєр (міцність

стрічки достатня).

Рис. 5.12. Зміна довжини стрічкового конвеєра

залежно від кута нахилу і продуктивності

Значення

L залежно від кута нахилу виробки і продуктивності

можна також знайти за допомогою

графіка, зображеного на рис.

5.12. Порядок розв'язання задачі показаний стрілками. Якщо

заводські характеристики не містять даних для відповідної

продуктивності, здійснюють інтерполяцію. Значення

L для кожного

типу машин порівнюють з довжиною конвеєризуємоі виробки

Так, при

L>L

установка придатна до експлуатації. Якщо ж

L<L

, необхідно прийняти більш потужний конвеєр і потім

перевірити його на допустиму довжину або передбачити послідовне

розміщення декількох установок того ж типу (не більше трьох у

одній виробці).

Приклад. Треба розрахувати стрічковий конвеєр, необхідний при

проходці уклону довжиною L = 200 м, якщо добова продуктивність А = 1500 т,

кут β=10°, атмосфера волога.

Розрахункову продуктивність при часі роботи установок T=10 г

на добу і коефіцієнті нерівномірності k

=1,5

= 1 500 · 1,5/10 = 225 т/г.

За допомогою табл. 3.16 вибираємо конвеєр, який допускає зміну

довжини (1ЛТ-80). Його продуктивність при швидкості руху стрічки υ=1,6

м/с досягає 320 т/г, що забезпечує видачу вантажопотоку.

Лінійна густина вантажу

= Q

/(3,6υ) = 225/(3,6 · 1,6) = 39 кг/м.

Лінійна густина стрічки

= Bhp

= B(n

s + s' + s")p

=0,8(4 · 1,15+3 + 1) 1 =6,9 кг/м.

Згідно з тими ж рекомендаціями маси частин, що обертаються,

верхніх і нижніх роликових опор

m' = 13 + 23B = 13 + 23 · 0,8 = 31,4 кг;

m" = 8 + 14 B = 8 + 14 · 0,8 = 19,2 кг.

Лінійні густини цих частин :

т'

= т'/l

= 31,4/1,2 = 26,2 кг/м;

” = m"/l

= 19,2/2,4 = 8 кг/м.

Сила опору рухові навантаженої вітки

= [(m

+ m

) gw' cos β + m'

gw' + (m

+ m

) g sin β] L =·

= [(39+6,9)9,81·0,04cos10+26,2·9,81·0,04+(39+6,9) 9,81·sin10]200=21230 H.

а порожньої

=(m

w' cos β + m''

w' — m

sin β) gL = (6,9 · 0,04 cos 10 +

+ 8 · 0,04 — 6,9 sin 10) 9,81 · 200 = 3 574 H.

Тягове зусилля

F = W = (W

+ W

) ξ = (21 230 + 3 574) 1,1 = 27 285 H.

Потрібна потужність двигуна для конвеєра на всю довжину уклона

N = Fvk

/(1 000 η) = 27 285 · 1,6 · 1,1/(1 000 · 0,85) =56,5 кВт,

а максимальна (для вибраного типу установки) N

макс

= 40 кВт. Отже, необхідна

кількість конвеєрів на уклоні

= N/Nмакс= 56,5/40 = 1,41.

Беремо 2 конвеєри при L = 100 м для кожного.

5.3.2. Скребкові конвеєри

Технічна продуктивність Q

, т/год, скребкових конвеєрів

= 3 600 s

υρψ

. (5.130)

Тут s

— площа поперечного перерізу жолоба, м

; υ —

швидкість руху робочого органу, м/с; ψ

— коефіцієнт заповнення

жолоба, ψ

= 0,8...0,9.

При переміщенні вугілля (породи) виникають сили опору,

обумовлені тертям вантажу об жолоб, ланцюг і скребки, а також

тертям ланцюга і скребків об риштаки. Ці сили залежать від мас

робочого органу і вантажу, довжини L транспортування, кута

нахилу β установки, коефіцієнта опору рухові вантажу і ланцюга.

Для навантаженої вітки сила опору рухові :

= ((m

ƒ + m

) g cos β ± (m

+ m

) g sin β) L, (5.131)

а для порожньої

= m

g(ƒ

cos β ± sin β)L, (5.132)

де m

, m

— лінійні густини вантажу і робочого органу, кг/м; ƒ —

коефіцієнт опору рухові вантажу, ƒ = 0,55...1,2; ƒ

— коефіцієнт

опору рухові ланцюга; β — кут нахилу конвеєра, ...°.

Знаки «плюс» і «мінус» приймають відповідно при

визначенні сили опору рухові висхідної і низхідної віток.

Лінійна густина ланцюга для підземних скребкових

установок m

= 10,6...18,8 кг/м, а для конвеєрів загального

призначення m

= 5...74 кг/м.

Тягове зусилля, що розвиває привод, дорівнює сумі всіх сил

опору рухові:

F = W = (W

+ W

) ξ. (5.133)

Тут W

, W

— сили опору рухові навантаженої і порожньої

віток, Н; ξ — коефіцієнт, що враховує опір на зірочках,

ξ=1,1...1,15.

Як і на стрічкових конвеєрах, при W>0 двигун працює в

тяговому режимі, а при W<0 — в гальмовому.

Для самодіючих установок (наприклад, гальмового конвеєра)

визначають також потужність двигуна і при холостому ході,

оскільки вона може бути вищою, ніж при переміщенні

навантаженої вітки.

Допустимий натяг S

за міцністю тягового органу

λ/n, (5.134)

де S

— розривне зусилля тягового органу, Н; n

, n — кількість і

запас міцності ланцюгів, при статичних навантаженнях n=4...5; λ —

коефіцієнт нерівномірності розподілу статичного навантаження між

ланцюгами. Якщо останніх два, λ=0,63...0,67, а якщо один, λ =1.

Приклад. Треба розрахувати скребкові конвеєри при проведенні штреку.

Довжина транспортування L= 100 м, добова продуктивність A=60 т.

При тривалості роботи Т=5 г на добу і коефіцієнті нерівномірності k

=2,5 величина

= AK

/T = 60 · 2,5/5 = 30 т/г.

За допомогою табл. 6.3 вибираємо конвеєр типу С53МУ, технічна

продуктивність якого при υ=0,8 м/с становить Q

=180 т/г. Тоді

= Q

/(3,6 υ) = 30/(3,6 ⋅ 0,8) = 10,4 кг/м.

Сила опору рухові навантаженої вітки

= ((m

ƒ + m

) g cos β

(т

+ т

) g sin β) L =

= [(10,4 · 0,8 4 + 12 · 0,4) 9,81

0] 100 = 12 870 Η,

а порожньої

= m

cos

sin

)

= 12 · 9,81 (0,4 + 0) 100 = 4 708 Η.

Тягове зусилля

F = W = (W

+ W

) ξ = (12 870 + 4 708) 1,15 = 20 214Н.

Потужність двигуна

N= Fυk

/(1 000η) =20214 · 0,8 · 1,1/(1 000 · 0,85) =21 κΒт.

Оскільки Ν

=32 κΒт, що більше N=21 кΒт, потрібен один конвеєр.

Розрахунок скребкового конвеєра може бути здійснений і за

допомогою графіку. Як приклад, на рис. 5.13 показаний розрахунок

конвеєра СР7ОМ, призначеного для транспортування вантажу униз

при β=10°, L=48 м і

υ=1,024 м/с. Можлива продуктивність конвеєра

для заданих умов становить Q

=250 т/г. Хід розв'язання задачі на

графіку показаний стрілками.

Рис. 5.13. Зміна довжини конвеєрів типів СП-63 і СР-70М

залежно від продуктивності і кута нахилу

(один двигун — безперервна лінія, два — пунктирна)

5.3.3. Пластинчасті і вібраційні конвеєри,

конвеєрні поїзди

Методика розрахунку пластинчастих конвеєрів така ж, як і

скребкових. Але слід пам'ятати, що у даному випадку порода або

вугілля переміщується на пластинах, тому коефіцієнти опору рухові

вантажу ƒ і робочого органу ƒ

однакові, тобто ƒ=ƒ

=ω'. Залежно

від місця розташування, якості монтажу і експлуатаційних

показників коефіцієнт ω' приймається рівним 0,02...0,12.

У криволінійних виробках у місці повороту виникає

додаткова сила опору

кр

n+l

—S

, (5.135)

де S

n+1

, S

— зусилля в кінці і на початку ділянки, встановлені

відповідно за рівняннями і методом обходу робочого органу по

точках.

Вібраційні конвеєри працюють з підкиданням матеріалу,

тому гірнича маса вздовж жолоба переміщується разом з ним або

окремо. Якщо разом, то сила опору рухові несучого органу

W = W

+ W

= (m + m

) g (ω' cos β ± sin β) + W

. (5.136)

Тут W

— сила динамічного опору рухові жолоба з вантажем, Н; т,

— маси вантажу і жолоба, кг; ω' — коефіцієнт опору рухові

робочого органу, ω' = 0,2...0,3.

При роздільному переміщенні

W=W

+W′

=(m+m

)gω'cosβ+mgω'cosβ+m

gsinβ+W'

, (5.137)

де ω'— коефіцієнт тертя вантажу об несучий орган, ω' = 0,5...1,2;

— сила динамічного опору рухові жолоба, Н.

Технічна продуктивність Q

, т/г, транспорту конвеєрними

поїздами обумовлюється інтервалами часу руху між ними t, с, і

їхньою вантажопідйомністю m, кг:

= 3,6 m/t. (5.138)

Силу опору рухові і потужність двигуна залежно від

конструкції поїзда визначають за методикою розрахунку

транспортування пластинчастими конвеєрами.

5.3.4. Підвісні канатні і монорейкові дороги

При проектуванні підвісних доріг вантажопідйомність

вагонетки m вибирають за розрахунковою продуктивністю Q

, а

кількість посудин z

, що випускаються на лінію за 1 г роботи,

визначають за формулою

= 1000 Q

/m. (5.139)

Інтервал часу, с, між рухомими вагонетками

t = 3600/z

= 3,6m/ Q

, (5.140)

а відстань між ними, м,

l = υt. (5.141)

Для безпечного проведення робіт значення l не повинно бути

менше 15 м.

Кількість вагонеток на кожній вітці дороги довжиною L

знаходять із рівняння

z =L/l. (5.142)

Лінійна густина каната, кг/м,

= (z (m + m

) (ω'cosβ

+ sinβ

) + S

мін

/g) /

/ (σ/(np

g) – L(ω'

cosβ

+ sinβ

)), (5.143)

де m, m

—маси вантажу і порожньої вагонетки, кг; ω' — коефіцієнт

основного опору рухові посудин, ω' = 0,006...0,0075; β

— середній

кут нахилу, ...°; S

мін

— початковий натяг каната, S

мін

= 2 500...3000

Н; σ — межа міцності каната Па, і запас міцності каната, n = 4...5;

— густина каната, кг/м

; L — довжина каната, м; ω'

—

коефіцієнт основного опору руху каната.

Вибравши необхідний канат, визначають сили опору, Н, на

навантаженій W

і порожній W

вітках. Якщо канат повністю

лежить на вагонетках, ω' = ω

. Тоді

= (z(m + m

) + m'

L) g (ω' cos β

± sin β

); (5.144)

= (zm

+ m'

L) g (ω' cos β

± sin β

). (5.145)

Тягове зусилля, Н, на зовнішній окружності приводного

шківа лебідки

F=W = (W

+ W

)ξ (5.146)

Тут ξ — коефіцієнт, що враховує опір при згинанні канатів на

шківах, ξ = 1,1...1,5.

Максимальний натяг каната

макс

= S

/n (5.147)

де S

— розривне зусилля, Η; n — запас міцності, для постійних

доріг n=3, для тимчасових — n =2,5...2,75.

Приклад. Розрахуємо підвісну канатну дорогу при переміщенні породи

у відвал. Вихідні дані: А= 600 т, L = 480 м, β =15°.

Розрахункову продуктивність Q

при часі роботи установки Т = 15 г за

добу і коефіцієнті нерівномірності k

=1,5 знаходимо за допомогою формул:

= A k

/T = 600 · 1,5/15 = 60 т/г.

Вибираємо вагонетку вантажопідйомністю m = 2000 кг і з власною

масою m

= 605 кг.

Кількість вагонеток, які випускають на лінію за 1 г роботи,

= 1 000 Q

/m = 1 000 · 60/2 000 = 30.

Інтервал часу між рухомими посудинами

t = 3 600/ z

= 3 600/30 = 120 с.

Відстань між вагонетками при υ =1 м/с визначається як

l = υt = 1 · 120 = 120 м.

Кількість посудин на кожній вітці

z= L/l =480/120 = 4.

Лінійна густина каната

= [z(m + m

) (ω' cos β + sin β) + S

мін

/g]/[σ/(np

g) — L (ω'

cos β + sin β)] =

= [4(2000 + 605) (0,007 cos15 + sin15) + 3000/9,81 ]/[160 · 10

/(4 · 10

· 9,81) —

— 480 (0,007 cos 15 + sin 15)] = 0,778 кг/м.

Беремо канат з m'

=0,85 кг/м (ГОСТ 7668 — 80).

Сили опору :

= [z(m + m

) + m'

L] g (ω′ cos β + sin β) = [4 (2 000 + 605) + 0,85 · 480] X

Χ 9,81 (0,007 cos 15 +sin 15) =28 335 Η;

= (z m

+ m'

L) g (ω' cos β — sin β) = (4 · 605 + 0,85 480) X

X 9,81 (0,007 cos 15 — sin 15) = —725 H.

Тягове зусилля

F = W = (W

)ξ = (28335—725) 1,15 =31 751 Η.

Потужність двигуна

N= Fυk

/(1 000η) = 31 751 · 1,1/(1 000 · 0,85) = 41 кВт.

5.3.5. Вибір і забезпечення високої продуктивності

прохідницьких комплексів і щитів

Основними критеріями при виборі прохідницьких

комплексів і щитів вважаються міцність породи, площа перерізу і

швидкість проведення гірничих виробок. На шахтах вугільної

промисловості країни застосовують різні модифікації скреперних

комплексів — СКУ-1, СКМ-600, СКБ-1, МПДК-2 та ін.

Комплекси СКУ-1 і СКМ-600 (малогабаритний)

використовують для проходки похилих виробок зверху вниз по

падінню з кутом до 35°:

перший — при площі поперечного

перерізу цих виробок більше 8,5 м

і висоті не нижче 2,8 м, а другий

— відповідно при площі не менше 5.9 м

і висоті понад 2,1 м.

Гірничу масу завантажують у вагонетки або скіпи.

За допомогою комплексу СКБ-1 споруджують похилі

виробки (кут

β до 25°) з площею перерізу не менше 4,5 м

. Роботи

здійснюють зверху вниз і знизу вгору. Відбиту буропідривним

способом породу подають на скребковий конвеєр.

Механізований вантажно-доставочний комплекс МПДК-2

забезпечує транспортування зруйнованої гірничої маси в

горизонтальних і похилих виробках при площі перерізу не менше

7,8 м

і висоті понад 2 м, а комплекс МПДК-3 — при площі понад

3,8м

і висоті більше 1,85 м. Максимальні кути нахилу в цьому

випадку дорівнюють: при проходці зверху вниз — 18°, а знизу

вверх — 15°.

Продуктивність комплексів СКУ-1, СКМ-600, СКБ-1 і

МПДК-2 при довжині скреперування L=15 м становить 45 м

/ г, а

при L=30 м – 25 м

/г.

Бурозакладний комплекс БЗК-2 працює на тонких пологих

пластах із залишанням породи в шахті. Площа поперечного

перерізу виробок становить не менше 8 м

, кут нахилу досягає 8°,

коефіцієнт f

— 8. Продуктивність комплексу — 120 м/міс.

Завдяки впровадженню комбайнових прохідницьких

комплексів КГК-Ім, КГК-2, КСО-1, КН-5 та ін. технологія

спорудження підготовчих виробок зазнає корінних змін. Із

багатоопераційної вона стає безперервно-поточною.

Комплекси КГК-1 і КГК-2 застосовують для проведення по

вугіллю з присічкою до 70 % породи горизонтальних

прямолінійних виробок з площею перерізу у проходці 13,1...18 м

Покрівля—усталена, коефіцієнт f

досягає 6, кут β - ±10°.

Самохідний комплекс КСО-1 використовують при

спорудженні горизонтальних прямо- і криволінійних конвеєрних і

проміжних штреків на крутих і похилих вугільних пластах,

небезпечних по газу і пилу. Площа перерізу виробок у проходці —

5,1... 8 м

, кут β досягає ±6°.