Расчет шахтной подъемной установки. Требуемая часовая производительность подъёмной установки. Обобщённые параметры динамического режима

Министерство образования и науки  Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

Кафедра: Горные машины и комплексы

Контрольная работа

по Грузовому оборудованию

на тему: “Расчет шахтной подъемной установки”,

Выполнил студент гр. ГЭз(т)- 093:

Проверил: 

доцент 

Белово 2012

Содержание:

1. Расчет шахтной подъёмной установки………………………………………………3

1.1   Ориентировочная высота подъёма............................................................................3

1.2   Требуемая часовая производительность подъёмной установки............................3

1.3   Ориентировочная масса полезного груза скипа.......................................................3

1.4   Расчёт максимальной скорости подъёма..................................................................4

1.5   Расчёт и выбор высоты копра....................................................................................5

1.6   Расчёт и выбор подъёмного каната...........................................................................5

1.7   Выбор подъёмной машины........................................................................................6

1.8   Обобщённые параметры динамического режима....................................................9

1.9   Приводной электродвигатель...................................................................................10

1.10 Выбор редуктора........................................................................................................10

1.11 Расчет диаграммы скорости......................................................................................11

1.12 Проверочный расчёт выбранной мощности электродвигателя из условия перегрузочной способности................................................................13

1.13 Проверочный расчет двигателя на кратковременную перегрузку........................14

1.14 Расход электрической энергии..................................................................................14

1.15 Фактическая годовая производительность подъема...............................................15

1.16 Коэффициент резерва производительности.............................................................15

Литература…………………………………………………………………………..16

1.Расчет шахтной подъемной установки

Исходные данные для выполнения расчета:

Годовая производственная мощность шахты         Агод.ш .= 1,3 млн.т/год

Глубина горизонта шахты                                        Нш = 350 м

Число рабочих дней в году (ОНТП-5)                     nдн = 300

Число часов работы подъема в сутки (ОНТП-5)    tсу т= 18ч

Коэффициент резерва производительности            ср = 1,5

1.1   Ориентировочная высота подъема:

Нп = Нш + 45, м                                                     (1)

Где hб  + hз.у ≈ 45м. ( принимаемая высота бункера

Hб  = 25 м и глубина загрузочного устройства hз.у = 20м )

Нп = 350 + 45= 395м.

1.2   Требуемая часовая производительность подъемной установки:

Ач.ш  .= Ач.п.у .= ;  т/ч                                        (2)

Ач.п.у =  = 361,11 т/ч.

1.3   Ориентировочная масса полезного груза скипа:

Qп  = Ач.п.у  ,т                                          (3)

где  - 10-12 с ( пауза между подъемами )

Qп  = 361,118,9 т.

По формуле (3) определяется наивыгоднейшая масса полезного груза скипа и округляется до ближайшего стандартного значения Qп = 9,3 т                    

Техническая характеристика выбранного скипа:

Типоразмер           2СН11-1

Полезная масса угля, загружаемого в скип            Qп = 9,3т

Собственная масса скипа                                          Qс = 8,9т

Размеры скипа в плане:                             ширина   a = 1540мм длина     l = 1850мм высота    hс = 11000мм

Длина разгрузочных кривых                                     hр.к .= 2,17м

Превышение кромки затвора скипа над бункером  hск.б .= 0,5м

1.4   Расчет максимальной скорости подъема:

1.4.1   Число подъемов в час из условия заданной производительности:

nч =  ;                                                       (4)

nч = = 38,8

1.4.2   Продолжительность одного цикла подъема:

Тц ==; с                                               (5)

Тц == 92,8 с

1.4.3   Время движения сосуда за один подъем

Тдв = Тц - θ ; с                                                      (6)     

где θ = 10с ( принимаемая по табл.2 приложений , стр. 23 )

Тдв = 92,8 – 10 = 82,8 с

1.4.4    Средняя скорость подъема:

Vср = ; м/с                                                      (7)

Vср =  = 4,77 м/с

1.4.5Максимальная скорость подъема:

Vmax = α Vср ; м/с                                                  (8)

где  α = 1,25 рациональное значение множителя скорости

Vmax = 1,25 4,77 = 5,96 м/с

1.5 Расчет и выбор высоты копра:

Hк = hб + hпр.с + hск + hпер + 0,75Rшк   ; м                                 (9)

где Rшк  = 2,0-3,0 м (принимаем Rшк  = 2м )

Hк =23+0,5+11+6+0,75∙2 = 40,95 м

Принимаем стандартный копер из табл.3 в приложении:

Высота копра  Hк = 45м

1.6     Расчет и выбор подъемного каната:

1.6.1  При длине отвеса каната Нс ≤600м

 = ; кг/п.м.                                      (10)

где Qо = Qп + Qс – масса концевого груза , кг

Н = Н + h+ Н- длина отвеса каната , м

= 1770 МПа (180 кгс/мм)- маркировочная группа каната;

=6,5- коэффициент запаса прочности каната по ПБ.

(для грузового одноканатного подъема ; по табл.4,стр.24 )

= 9680 кг/м - условная плотность каната ( для круглопрядных канатов двойной свивки ).

= 9300 + 8900= 18200 кг;

= 350 + 20 + 45 = 415 м;

 = = 7,59 кг/п.м.

Подъемный канат выбирается по ГОСТ – 7668-80

Технические характеристики подъемного каната:

Тип ЛК-РО конструкции 6*36(1+7+7/7+14)+1о.с. по ГОСТ – 7668-80

 = 7,77 кг/п.м. – масса 1 п.м. выбранного каната ;

 = 44,5 мм – диаметр каната ;

 = 1385 кН – суммарное разрывное усилие всех проволок каната

1.6.2   Проверка коэффициента запаса прочности каната:

При ≤600 м

=                                     (11)

m= = 7,62;

7,626,5; условие выполняется

1.7   Выбор подъемной машины

1.7.1Диаметр барабана подъемной машины

 = 79 ; мм                                                (12)

 = 79мм

1.7.2   Максимальная статическая нагрузка

=  ; кН                                       (13)

где g = 9,81м/с - ускорение свободного падения.

кН

1.7.3   Наибольшая разность статических натяжений

                                          ∆ = g  ; кН                                          (14)

где g = 9,81м/с - ускорение свободного падения

∆ кН

Техническая характеристика подъемной машины :

Типоразмер – МПБ -5-2-2

Диаметр барабана                                                      D= 5м

Наибольший диаметр каната                                    dк = 53,5мм

Максимальное статическое натяжение каната      = 250кН

Максимальная разность статических натяжений   ∆ = 180кН

Наибольшая допустимая скорость                           V = 14 м/с

Маховый момент машины без редуктора                 = 8600 кН       

Шаг нарезки                                                                t = 45 мм

1.7.4 Проверка канатоемкости барабана

                                       ;мм                                               (15)

где  lз = 35 м – резервная длина каната для испытания ;

Zmр = 5 – число витков трения

 = 1457,48 мм

Условие проверки Врасч ≤ Вст ;

1457,48 ≤ 2000 мм – верно

1.7.5  Расчетная длина струны каната

                 ; м                                  (16)

где  С0 = 1м – принятое превышение оси подъемной машины над отметкой ±0,0

bmin ≥ 0,6Hк + 3,5 + Dб = 0,6*45 + 3,5 + 5 = 35,5 м                 (17)

(минимальное расстояние между осями машины и ствола)

= 55,3 м

Условие проверки:

Lстр ≤ 65м (ПБ)                                                  (18)

55,3 ≤ 65м , верно

1.7.6    Расчет углов девиации и угла наклона каната к горизонту

Наружное и внутреннее отклонение витков каната вдоль оси барабана :

                            lн = Вст + 0,5·a – 0,5·Sшк – Zmр·tнар  ;мм                            (19)

                            lвн = 0,5·Sшк -0,5·a – В0  ; мм                                     (20)

Ширина каната незанятая барабаном :

                            В0 = Вст – Врасч ;                                                   (21)

В0 = 2-1,457 = 0,543 м где a = 0,015м – расстояние между ребордами барабанов ;

Вст = 2 м – стандартная ширина барабана ;

Sшк = 2,25 м – расстояние между плоскостями копровых шкивов

lн = 2 + 0,5·0,015 – 0,5·2,25 – 5·0,045 = 0,6425 м

lвн = 0,5·2,25 – 0,5·0,015 – 0,543 = 0,5775 м      

Наружный угол девиации:

  (ПБ)                                          (22)

                                         

Внутренний угол девиации :                                                          

                                              (ПБ)                                              (23)

 ;

Угол наклона подъёма каната к горизонту:

,                                        (24)

 , верно

1.8 Обобщенные параметры динамического режима.

1.8.1 Ориентировочное значение коэффициента массивности.

μ=0,3·Нn·10+1,1 , м                                            (25)

μ=0,3·395·10+1,1=1,2185 м.

1.8.2 Ориентировочное значение приведённой массы.

                                                 mпр=μ·Qп , кг                                                    (26)                                      

mпр=1,2185·9300=11332,05 кг

1.8.3 Степень статической неуравновешенности.

δ= ,                                                   (27)

δ=.

1.8.4 Константа эксплуатационного режима.

 ,                                                    (28)

.

где k=1,15- суммарный коэффициент шахтных сопротивлений.

1.8.5 Характеристика динамического режима.

 ,                                    (29)

.

1.9 Приводной электродвигатель.

1.9.1 Необходимая частота вращения электродвигателя:

, об/мин                                           (30)

где Uред=10,5 – передаточное число одноступенчатых редукторов.

об/мин

По расчетному значению nн =239,2 об/мин принимается ближайшая синхронная частота вращения nн = 245 об/мин.

1.9.2  Уточнения значения максимальной скорости.

, м/с                                                (31)

 м/с.

1.9.3  Расчётная мощность электродвигателя.

, кВт                                         (32)

 кВт где ηред=0,96 – КПД редуктора, ηдв=0,97 – КПД электродвигателя.                                      

1.9.4 Выбор электродвигателя.

Техническая характеристика:

Тип электродвигателя                                                          АКН2-19-41-24

Мощность                                                                              Nуст=1000 кВт

Частота вращения                                                                 nн=245 об/мин

Коэффициент перегрузки                                                    λн=2,3

Маховый момент ротора                                                     [GD²]рот=100 кН·м²

КПД                                                                                        ηдв=0,933

Принимается однодвигательный привод.

1.10 Выбор редуктора.

Значение крутящего момента на тихоходном валу редуктора:

, кН·м                      (33)

кН·м.

Техническая характеристика редуктора:

Тип редуктора                                                                         2 ЦОН-22

Передаточное число                                                               Uред=10,5

Крутящий момент                                                                   Мкр=750 кН·м

Маховый момент                                                                 [GD²]ред=2500 кН·м²

КПД                                                                                       ηред=0,96

1.11 Расчёт диаграммы скорости.

1.11.1 Максимальная скорость движения сосудов.

, м/с                                             (34)

 м/с

1.11.2 Элементы диаграмма скорости

V0 = Va = 0,5 м/с  ;

a0 = aa = 0,3 м/с   ;

a1 = a3 = 0,75 м/с;

Длина пути выхода порожнего сосуда из разгрузочных кривых :

hп = hр.к + 0,5 = 2,17 + 0,5 = 2,67 м

hр.к=2,17

Длина пути разгрузки для груженного сосуда :

hр.гр = 2·hр.к = 2·2,17 = 4,34 м

 

Время движения и путь сосуда за 1 и 2 периоды :

c ;

 ;

 ;  м ; с

Для груженного скипа 7период :

;

Для шестого периода:

Время движения скипа за 1,2,6,7период :

tр.к = t0 + t0´ + ta + ta´ = 1,7 + 4,5 + 1,7 + 7,8 = 15,7с

То же для пройденных путей за эти же периоды :

xр.к = x0 + x0´ + xa + xa´ =0,42 + 2,25 + 0,42 + 3,92 = 7,0 м

Время разгона и замедления вне кривых :

То же для пройденного пути :

Путь за время равномерного движения :

x2 = Hп – (xр.к + x1 + x3 ) = 395 – (7,0 + 24,651·2 ) = 338,7 м

Время равномерного движения :

t2 = x2 / Vmax = 338,7 / 6,1 = 55,52 c

Время движения :

Тд = 15,7 + t1 + t2 + t3 = 15,7 + 7,47 + 55,52+7,47 = 86,16 c

Средняя скорость движения :

Фактическое время цикла подъема :

Тц = Тдв + θ = 86,16 + 10 = 96,16 с

Уточнение значения множителя скорости :

Коэффициент изменения времени движения :

1.12 Проверочный расчет выбранной мощности электродвигателя из условия                           погрузочной способности :

1.12.1 Движущее усилие на барабане :

 ; Н                                             (35)

1.12.2 Максимальное усилие на барабане с учетом перегрузочной способности