Стационарные машины

Полученные значения Tст max и Fст max не превышают значений, при- веденных в табл. 2.6

Выбираем подъемную машину НКМЗ ЦР-5х3/0,6 (ЦР - цилиндриче- ский разрезной барабан, 5 и 3 диаметр и ширина барабана, м; 0,6 – ширина Вп переставной части барабана).

Задача 1.3

Определить, какую рабочую часть Н подъемного каната можно рас- положить на двух цилиндрических барабанах машины 2Ц-5х2,4, если: Dб = 5 м, В = 2,4 м; dк = 50,5 мм, bз = 3 мм.

Решение. На основании формулы (2.11)

Н = πDб (nв − nв.т ) − Iи .

Число витков каната на поверхности барабана

Подставляя значения, получим:

Н = 3,14 × 5(44,86 - 5)- 30 = 595 м.

Задача 1.4

Рассчитать элементы трехпериодной трапецеидальной диаграммы скорости и построить в масштабе эту и соответствующую ей диаграммы ускорений, если путь подъема Н = 250 м; расчетная продолжительность одной подъемной операции Тр = 45 с; пауза между подъемными операция- ми tп = 50 с; диаметр барабана Dб = 5 м; коэффициент резерва производи- тельности подъемной установки С = 1,5.

Решение. Модуль ускорений (м/с²),рассчитывается по формуле

По Правилам технической эксплуатации (ПТЭ) при транспортирова- нии людей ускорение а1 ≤ 1 м/с², замедление а3 ≤ 0,75 м/с². При транспор- тировании груза а1 может быть больше 1 м/с²,если это допустимо расчетом на перегруз двигателя, а3 ≤0,75 м/с².При принятом а1 = а3 = 0,75 м/с²

41

Максимальная расчетная скорость

vрmax = амТ р − (амТ р )2 − 2ам Н , т.е.

vрmax = 0,375 × 45 - (0,375 × 45)2 - 2 × 0,375 × 250 = 6,95 м / с.

При диаметре барабана Dб = 5 м, передаточном числе одинарной пе- редачи i = 10,5 и синхронной частоте вращении асинхронного двигателя nсин = 300 об/мин (n = 295 об/мин) максимальная скорость

Максимальная скорость vmах = 7,35 м/с может быть допущена ПБ при подъеме – спуске людей.

Продолжительности ускоренного и замедленного движений:

t1 = vmax / a1; t3 = vmax / a3 .

Так как а1 = а3, то t1 = t3 =7,35 / 0,75 = 9,8с.

Длины путей ускоренного и замедленного движений:

h1 = vmax t1 / 2; h3 = vmax t3 / 2.

Так как t1 =t3, то h1 = h3 = 7,35 · 9,8 / 2 = 36 м.

Длина пути и продолжительность равномерного движения:

h2 = H − h1 − h3 ,

т.е. h2 = 250 − 36 − 36 = 178 м;

t2 = h2 / vmax ,

t2 =178 / 7,35 = 24,22 с.

Полная продолжительность движения подъемных сосудов

T = t1 + t2 + t3 .

Подставив найденные значения, получим

T = 9,8 + 24,22 + 9,8 = 43,82 с.

Проверка правильности расчета:

42

Расчет произведен правильно, так как результаты вычислений про- должительности движения – Т одинаковы.

Фактический коэффициент резерва производительности подъемной установки

Рис. 2.4. Диаграммы скорости и ускорений

Задача 1.5

Определить движущие усилия на окружности барабана, мощности на валу подъемного двигателя в характерных точках трехпериодной диаграм- мы скорости. Построить диаграммы усилий (нагрузочные диаграммы на двигатель) и мощностей для подъемных систем без уравновешивающего каната, с равновесным уравновешивающим канатом и с тяжелым уравно- вешивающим канатом. Высота подъема Н = 730 м, полезная масса Qп = 5000 кг, время ускоренного, равномерного и замедленного движений t1 = 13,33 с; t2 = 59,66 с; tз = 13,33 с.

Длины путей, пройденных в эти периоды, h1 = h3 = 66,7 м, h2 = 596,6 м. Продолжительность движения T = 86,32 с; линейная масса подъемного каната р = 8,37 кг/м; линейная масса уравновешивающего каната q = 9,43 кг/м; приведенная масса движущихся частей подъемной установки к ок- ружности барабана mп = 80 000 кг; ускорение и замедление а1 = а2 = 0,73м/с²; максимальная скорость движения подъемных сосудов v - 10 м/с; к.п.д. передачи редуктора ηп = 0,94.

Решение. Движущие усилия (Н), создаваемые двигателем на окруж- ности барабана двухклетевой (двухскиповой) установки (рис. 2.5),

F = [ kQп − (H − 2hx )(q − p) ] g + mпa.

43

Для одноклетевой (односкиповой) установки с противовесом

F = [kQп + Qc − Qпр − (H − 2hx )(q − p) ]g + mпa,

где k - коэффициент вредных сопротивлений (для клетей k = 1,2; для ски- пов k = 1,15); hx - мгновенное значение пути, м; mп - масса всех движущих- ся частей установки, приведенная к окружности навивки, кг; Qпр - масса противовеса, кг.

Рис. 2.5. Схема к динамическому уравнению подъемной системы с постоянным радиусом навивки каната

1. Система без уравновешивающего каната (q = 0). На основании выражения (2.31) движущие усилия в начале подъема и конце ускоренного движения:

F1 = (kQп + Н р ) g + mпa1 = (1,2 ×5000 + 730 ×8,37) 9,81 + 80 000 × 0,75 =

= 17,88 ×104 Н;

F2 = [kQп + (H - 2h1 )p] g + mпa1 = [1,2 ×5000 + (730 - 2 × 66,7)8,37] 9,81 +

+ 80 000 × 0,75 = 16,78 ×104 Н.

То же, в начале и конце равномерного движения:

F3 = [ kQп + (H - 2h1 ) p] g = [1,2 ×5000 + (730 - 2 × 66,7) 8,37] 9,81 =

= 10,78 ×104 Н;

F4 = { kQп + [H − 2( h1 + h2 ) ] p }g =

= {1,2 ×5000 + [(730 - 2) 66,7 + 596,6 ]8,37 }9,81 = 0,987 ×104 Н.

44

= – 5,01 · 10 4 Н.

F6 = (kQп - Н р ) g - mпa3 = (1,2 ×5000 - 730 ×8,37) 9,81 - 80 000 × 0,75 = = -6,01×104 Н.

Мощности (кВт) на валу подъемного двигателя в тех же характерных точках диаграммы скорости

2. Система с равновесным уравновешивающим канатом (q = р).

Движущие усилия на основании выражения (2.31): при ускоренном движении

F1 = F2 = kQп g + mпa1 = 1,2 ×5000 ×9,81 + 80 000 ×0,75 = 11,88 ×104 Н ;

при равномерном движении

F3 = F4 = kQп g =1,2 ×5000 ×9,81 = 5,88 ×104 Н ;

при замедленном движении

F5 = F6 = kQп g - mпa3 =1,2 ×5000 ×9,81 - 80 000 ×0,75 = -0,1×104 Н.

Мощности на валу подъемного двигателя по формуле (2.37):

N1 = 0 ;

45

3. Система с тяжелым уравновешивающим канатом (q – р = 9,43 - 8,37 = 1,06 кг/м) . Движущие усилия по формуле (2.31) в точках, указанных в расчете без уравновешивающего каната:

F1 = [kQn - H (q - p)]g + mn a1 = (1,2 ×5000 - 730 ×1,06)× 9,81 + 80 000 × 0,75 =

11,12 ×104 H ;

F2 = [kQn - (H - 2h1 )(q - p)]g + mn a1 = [1,2 ×5000 - (730 - 2 × 66,7)1,06]´

´ 9,81 + 80 000 × 0,75 = 11,26 ×104 H ;

F3 = [kQn - (H - 2h1 )(q - p)]g = [1,2 ×5000 - (730 - 2 × 66,7)1,06]´

´ 9,81 + 80 000 × 0,75 = 5,26 ×104 H ;

F4 = { kQn - [ H - 2( h1 + h2 ) ]( q - p)}g =

= {1,2 ×5000 - [ 730 - 2( 66,7 + 596,6) ]1,06 }×9,81 = 6,5 ×104 H ;

F5 = { kQn - [ H - 2( h1 + h2 ) ]( q - p)}g - mn a3 =

={1,2 × 5000 - [ 730 - 2( 66,7 + 596,6) ]1,06 }×9,81 - 80 000 × 0,75 =

=0,5 ×104 H ;

F6 = [kQn + H (q - p)]g - mn a3 = (1,2 ×5000 + 730 ×1,06)×9,81 - 80 000 × 0,75 =

= 0,64 ×104 H .

Мощности на валу подъемного двигателя по формуле (2.37):

N1 = 0 ;

46

Диаграммы для этого примера показаны на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Диаграммы к расчету подъемной системы

Вопросы для самопроверки

1.Какие Вы знаете основные конструкции современных типов подъ- емных установок?

2.Каково устройство скиповой подъемной установки?

3.Какие основные узлы клетевой подъемной установки?

4.Назовите подъемные сосуды и как они выбираются?

47

5.Какова конструкция шахтных подъемных канатов?

6.Как выбрать шахтный подъемный канат?

7.Назовите основные марки цилиндрических барабанов, их конст- руктивные узлы.

8.По каким параметрам выбираются подъемные машины?

9.Объясните трехпериодную диаграмму скорости подъема.

10.Для каких подъемных установок применяется пятипериодная диаграмма скорости?

11.Уравнение Федорова. Каково его назначение?

12.Что представляет собой диаграмма движущих усилий для клете- вого подъема, как она строится?

13.Как определить эквивалентную мощность электропривода

подъема?

14.Перечислите основные этапы проектирования подъемных уста-

новок.

15.Основные схемы электропривода подъема. Перечислите их.

48

Глава 7. НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Пневматическая установка представляет сложный комплекс энер- гомеханического оборудования, предназначенного для получения сжато- го воздуха и подачи его к различным потребителям на горных предпри- ятиях. Сжатый воздух как энергоноситель (пневматическая энергия) ис- пользуется в приводе бурильных, выемочно-погрузочных, транспортных и других вспомогательных машин и агрегатов, применяемых при добыче полезных ископаемых. Кроме того, сжатый воздух может выступать в ка- честве главного элемента технологического процесса, когда речь идет о пневматическом транспорте и эрлифтном подъеме горных пород, а также некоторых способах обогащения полезных ископаемых.

Масштабы применения пневматической энергии на современных горных предприятиях определяются ее главными технологическими осо- бенностями – низким коэффициентом полезного действия пневматиче- ских установок как трансформаторов энергии, с одной стороны, и ее безопасностью при использовании в шахтах, опасных по газу и пыли, с другой стороны. Кроме того, в ряде случаев пневматический привод уп- рощает конструкцию машин и агрегатов, способствуя их компактности и более высокой эксплуатационной надежности и экономической эффек- тивности, что наглядно иллюстрирует пример буровых машин ударного и ударно-вращательного действия. Несмотря на ограниченность области эффективного применения энергии сжатого воздуха, пневматические ус- тановки остаются важным техническим атрибутом энергомеханического хозяйства горных предприятий.

Потребность в сжатом воздухе непосредственно в шахте или карье- ре удовлетворяется в большинстве случаев индивидуальными компрес- сорными агрегатами или передвижными пневматическими установками. Горные и горно-проходческие работы на шахтах, опасных по газу и пыли, а также оборудование промплощадок обогатительных фабрик, шахт и карьеров обеспечиваются сжатым воздухом, как правило, от стационарных пневматических установок по разветвленным сетям воздухопроводов.

На рис. 7.1 приведена принципиальная схема стационарной пневма- тической установки, оборудованной поршневым компрессором. Как и во всех установках, служащих для перемещения жидкостей (текучего), в со- ставе пневматической установки выделяют два основных элемента: ком- прессор – гидромашину, в которой механическая энергия преобразуется в пневматическую, и внешнюю сеть – систему каналов всасывающего 3 и нагнетательного 5 трубопроводов, при движении по которым воздух час- тично расходует полученную в компрессоре энергию, обеспечивая необ- ходимый ее запас у потребителя. Процесс преобразования энергий в ком- прессоре 4 сопровождается выделением тепла, отвод которого осуществ- ляется системой охлаждения 6. По выходе из компрессора нагретый воз-

124