1. Основні положення

При проектуванні підйомних установок керуються наступними основними положеннями:

1) При добовій продуктивності шахти більш ніж 2000 т/доб, як правило, на шахті приймаються три підйомні установки :

а) для видачі вугілля – скіпова;

б) для видачі породи – скіпова з неперекидними скіпами та противагою;

в) для виконання допоміжних операцій – клітьова зі звичайною кліттю;

2) Під час вибору механічного обладнання підйомної установки за розрахункову висоту підйому, при циліндричних барабанах підйомних машин, приймається горизонт, який буде розроблятися за 20-25 років.

Багатоканатна підйомна машина використовується в тому випадку, коли найбільший типорозмір циліндричної барабанної підйомної машини 3625 не проходить за допустимими навантаженнями. У випадку багатоканатних машин вибір обладнання проводиться по останньому горизонту;

3) Коефіцієнт нерівномірності роботи вантажних підйомних установок приймається с =1.5, допоміжних – с =1.8…2.0;

4) Під час вибору ємності скіпів необхідно орієнтуватися, як правило, на скіпи вантажопідйомністю по вугіллю 6, 9, 12, 15, 20 та 30 т;

5) Час роботи підйомної установки за добу приймається t = 18 год.;

6) Під час вибору підйомного двигуна керуються наступними рекомендаціями діючих Правил проектування:

а) для автоматизованих скіпових підйомних установок з потужністю приводу до 2000 кВт приймається асинхронний двигун;

б) для допоміжних підйомних установок з потужністю приводу до 800 кВт також рекомендується асинхронний двигун;

в) при потужності приводу допоміжної підйомної установки понад 800 кВт приймається привід за системою Г-Д при відповідному техніко-економічному обгрунтуванні;

г) напруга асинхронного двигуна приймається в залежності від потужності. При потужності підйомного двигуна до (100…150) кВт приймається асинхронний двигун низької напруги (380 В), понад 150кВт рекомендується двигун високої напруги (6000В).

2. Розрахунок скіпової підйомної установки

Вихідними даними для розрахунку є:

- річна продуктивність – А_Р та глибина шахти - Н_ш .

До задачі розрахунку входить :

- вибір підйомної посудини, підйомного канату, підйомної машини, потужності та кількості обертів підйомного двигуна, розрахунок енергетичних показників.

Початкові дані:

A_p=745тис.т/рік, Н_Ш =650м.

2.1. Розрахунок та вибір ємності підйомної посудини

Приймемо глибину завантажувального бункера - ; висота приймального бункера

По формулі знаходимо висоту підйому:

м,

де - висота приймального бункера 18…24 м,

- глибина завантажувального бункера 18…20 м,

Н_Ш– глибина шахти.

Розрахунок і вибір ємності підйомної посудини.

Годинна продуктивність підйомної установки визначаємо по формулі:

т/год

де с=1.5 – коефіцієнт резерву продуктивності підйомної установки;

N=300 – кількість робочих днів у році; t =18 год.– час роботи п.у. за добу.

Оптимальна вантажопідйомність підйомної посудини визначається:

kH,

де Н – висота підйому,

θ=8…10с – тривалість паузи.

Приймається, використовуючи додаток 1, скіп типу СН вантажопідйомністю кН, з власною вагою скіпу кН, з висотою скіпу h_ПС=8,6 м.

Шлях розвантажування h_О=2.17 м.

Розрахунок ведеться для одного скіпу.

1. Висота копра:

h_к=24+0.3+8,6+3+0.75·2=37,4 м,

де h_ПРВ=0.3м - перевищення рами скіпу над бункером, h_ПС =8,6- висота скіпа, яку вибирається з додатку 1, h_ПЕР=3.0м – висота перепідйому, радіус шківа орієнтовно приймаємо R_Ш=2.0 м.

Приймаємо h_к =37.5м.

Розрахунок та вибір підйомного канату

При глибині шахти більше 600 м, виходячи із типу і призначення підйомної установки, визначається розрахункове зусилля розриву всіх дротиків канату:

де n – кратність розрахункового розривного зусилля кінцевого вантажу без врахування власної ваги каната. Для вантажного підйому n=8.5, а кінцевий вантаж визначається:

Для вибраного σ_Т=1600..1800MПa (тимчасового опору розриву дротиків канату) по каталогу або використовуючи додаток 3 приймається канат з рівним чи найближчим більшим значенням сумарного розривного зусилля всіх дротиків канату .

Приймаємо канат ЛК-3x6x25 з параметрами d_к=42мм, погонною вагою 1м канату – p=63.5 H/м, =1030 кН.

Вибраний по каталогу канат перевіряється на фактичний запас міцності по формулі:

де =4.5 – мінімально допустиме значення запасу міцності канату для вантажних підйомів, H₀ – довжина висячого канату:

Розрахунок та вибір основних розмірів органу навивки

5. Розрахунок і вибір основних розмірів органу навивання.

Циліндричні машини. Розрахунковий діаметр органу навивання.

D_б=80d_к=80∙42=3260 мм.

Орієнтуємось на двохбарабанну підйомну машину з D_б=4 м, так як d_б=42>37

Ширина одного барабана двохбарабанної машини визначається по формулі:

де: - резервна довжина каната; - витки тертя; =2-3 мм – щілина між витками.

Приймається, використовуючи додаток 6, підйомна машину 2Ц-4х2,3.

Технічні дані підйомної машини:

Максимальний статичний натяг одної гілки канату

Максимальна різниця статичних натягів канату

Маховий момент машини, приведений до окружності барабана.

Перевіряємо вибрану підйомну машину по допустимим навантаженням:

;

де: та – розрахункові навантаження на машину.

6. Розташування підйомної установки відносно ствола шахти.

Висота копра h_К=37,4 м.

Приймаю b=30м.

Розмір С складає - 0.8…1.0м, вибираємо С=1.0м.

Довжина струни.

Довжина струни каната по формулі:

Кут нахилу струни каната до горизонту:

Визначаємо зовнішній кут девіації:

Внутрішній кут девіації:

Кінематика підйомної установки

Розрахунок тривалості підйомної операції.

Кількість підйомів за годину.

Приймаємо n=38.

Тривалість одного циклу підйому:

Час руху підйомних посудин.

де =8 с (додаток 2).

Розрахунок максимальної швидкості підйому.

Вихідні дані: H=691 м. t_д =133,1с. h_о=2.17м (додаток 1).

Приймаємо симетричну п’ятиступінчату діаграму швидкості.

Приймаємо ,

Визначаємо по формулі:

По формулам розраховуємо час і шлях умовної трьохперіодної діаграми:

Визначаємо модуль швидкості і середню швидкість умовної діаграми:

Максимальна швидкість умовної діаграми

Максимальна швидкість фактичної діаграми:

Коректування розрахункової максимальної швидкості.

Кількість обертів двигуна, що відповідає розрахунковому значенню максимальної швидкості по формулі:

,

При і=9 маємо

де і – передаточне число редуктора.

Найближче до розрахункового числа обертів асинхронного двигуна.

Приймаємо і=9, яке забезпечує найменше номінальне обертання двигуна в залежності від розрахункового значення.

Номінальне число обертів двигуна:

Фактична максимальна швидкість підйому

Розрахунок елементів діаграми швидкості.

1) Час прискорення і уповільнення підйомної посудини в розвантажувальних кривих.

2) Час і шлях прискорення руху порожнього скіпу поза розвантажувальними кривими:

3) Час і шлях загальмованого руху завантаженого скіпа перед розвантажувальними кривими.

4) Час і шлях рівномірного руху:

5) Фактична тривалість руху підйомних посудин

Т_ф=108.14с< =133.1c.

Фактичний коефіцієнт резерву продуктивності підйомної установки:

.

Динаміка підйомної установки