Горные машины ответы

1. Канатные подъёмные установки. Назначение, классификация и устройство подъемных установок.

Подъемные установки классифицируют по:

1)высоте подъема для шахт: неглубоких — до 500 м; средней глубины — от 500 до 1000 м; глубоких от 1000 до 1500 м; сверхглубоких — более 1500 м;

2)назначению: главные — для подъема полезного ископаемого; вспомогательные — для спуска — подъема людей и транспортирования различных грузов, причем они могут быть людские, грузовые и грузолюдские; проходческие — для транспортирования грузов и людей при проходке и углубке стволов шахт;

3)ориентировке пути транспорта: вертикальные, наклонные (последние изучаются в курсе шахтного транспорта);

4)типу подъемных сосудов: с бадьями, с неопрокидными клетями, со скипами, с опрокидными клетями;

5)типу органов для навивки подъемного каната: с органами навивки постоянного радиуса, с органами навивки переменного радиуса.

6)числу подъемных канатов: одноканатные, многоканатные;

7)уравновешиванию: неуравновешенные системы, уравновешенные системы (с уравновешивающим подвесным канатом при органах навивки постоянного радиуса, с органами навивки переменного радиуса);

8)типу электропривода: с асинхронным электроприводом, с приводом постоянного тока.

Бадьи применяют при проходке и углубке стволов шахт для спуска-подъёма людей и транспортировке породы, материалов, оборудования. Бадья состоит из сварного кузова и дуги.

Неопрокидные клети применяют для спуска-подъёма людей и различных грузов. Клеть состоит из каркаса, парашюта, направляющих башмаков, стопоров, дверей, крыши.

Опрокидные клети выполняют те же функции, что и неопрокидные. Опрокидная клеть состоит из рамы, поворотной платформы с разгрузочным роликом, парашюта, направляющих башмаков, направляющих муфт, стопорного устройства, дверей, крыши, запорного устройства, предназначенного для предотвращения опрокидывания платформы при движении клети по стволу.

Скип с неопрокидным кузовом состоит из кузова, жёстко связанного с рамой. К раме прикреплена зонт-площадка. Разгрузка скипа осуществляется с помощью секреторного затвора и выдвижного рештака.

Скип с опрокидным кузовом имеет раму, с которой при помощи шарнира связан кузов. Опрокидывание кузова на угол 135145o относительно рамы происходит у бункера благодаря роликам, перемещающимся по разгрузочным кривым. Подъёмные канаты изготавливают из проволок высокосортной стали марки В для людских и грузолюдских установок и марки І для грузовых установок. При изготовлении каната определённое количество проволок свивается вокруг центральной проволоки так, что каждая из них принимает вид винтовой линии. Такой свитый пучок называется прядью. Если прядь применяется как самостоятельный канат, то она называется канатом простой свивки. Если несколько прядей свиты между собой вокруг органического сердечника, то получается канат простой свивки. Канат двойной свивки, являющийся составной частью каната более сложной конструкции, называется стренгой. По конструкциям прядей и характеру взаимного соприкасания проволок в прядях различают канаты точечного каната ТК, точечно-линейного касания ТЛК, линейного касания ЛК, поверхностного контакта ПК. По способу свивки различают канаты: раскручивающиеся Р, нераскручивающиеся Н, малокрутящиеся МК.

2.3. Условия эксплуатации машин.

Специфические условия работы в подземных выработках сказываются на конструкции горных машин, предъявляя к основным их узлам ряд особых требований. Так, одной из специфических особенностей работы горных машин является стесненность рабочего места, обусловленная небольшими поперечными размерами горных выработок. В связи с этим возникает необходимость в строгом ограничении габаритов горных машин, придании последним удобной формы с целью повышения маневренности и улучшения транспортабельности их узлов. Уменьшение размеров основных узлов горных машин с одновременным сохранением их высокой работоспособности достигается применением последних достижений науки и техники в области машиностроения.

Значительная влажность рудничной атмосферы и агрессивность шахтных вод приводят к значительному ускорению коррозии, резко уменьшающей срок службы горных машин. В связи с этим детали горных машин должны изготовляться из антикоррозионных материалов или подвергаться специальному покрытию горячим цинкованием, лаками, полимерными материалами и др.

Большая запыленность рудничной атмосферы, проникающей внутрь машин, резко снижает долговечность трущихся пар и заставляет, помимо борьбы с пылеобразованием, надежно защищать элементы горных машин от попадания пыли и грязи. Высокие абразивность и твердость руды и породы приводят к быстрому износу элементов горных машин, что требует выполнения их из особо прочных и износостойких материалов, заставляет изыскивать специальные схемы работы элементов исполнительных органов и предусматривать возможность быстрой замены деталей, подверженных особо быстрому износу.

Тяжелые, резко усложняющиеся условия работы горных машин с внезапными перегрузками, возникающими от обрушения горной массы, попадания крупных кусков, а иногда и заклинивания исполнительного органа твердыми включениями, приводят к необходимости проектировать детали горных машин с достаточными запасами прочности, а приводы их оборудовать специальными предохранительными муфтами.

Рабочее место многих горных машин, особенно предназначенных для очистных и проходческих работ, непрерывно меняется, в связи с чем такие машины должны обладать особенно хорошей маневренностью и оборудоваться специальными устройствами, облегчающими перемещение их при работе и переводе с одного рабочего места на другое. Перечисленными выше специфическими условиями не исчерпывается все многообразие вопросов, учитываемых при проектировании, выборе и эксплуатации горных машин. Так, при проектировании, выборе или технической эксплуатации горных машин необходимо всегда исходить из требований безопасности и удобства их обслуживания, облегчения управления, простоты монтажа и демонтажа. Особое внимание должно уделяться изоляции токоведущих частей,

получаемой при проходкегорных выработокпороды, спуска и подъёма людей, транспортирования горно-шахтного оборудования и материалов, а также осмотра армировки и крепления ствола шахты.

Подъемные установкиклассифицируют: по назначению — на главные или грузовые (для транспортирования полезных ископаемых), вспомогательные или грузолюдские (для транспортирования породы, материалов, оборудования, спуска и подъёма людей); по типу ствола шахты — на вертикальные и наклонные; по числуканатов— на одноканатные и многоканатные;по типу органов навивки — на установки с постоянным радиусом навивки (с подъёмными машинами с цилиндрическими барабанами и ведущим шкивом трения) и с переменным радиусом навивки (с подъёмными машинами с бицилиндроконическими барабанами); по типу подъёмных сосудов — на скиповые, клетевые, скипо-клетевые, бадейные; по степени уравновешенности — на уравновешенные и неуравновешенные.

Подъемные установки включают подъёмное оборудование и горнотехнические сооружения. Подъёмное оборудование: подъёмные машины с приводом, подъёмные сосуды, канаты, подвесные устройства, шахтные парашюты, качающиеся площадки и посадочные кулаки, погрузочно-дозировочные и разгрузочные устройства и другие горнотехнические сооружения: здание подъёмной машины, копёр с приёмнымбункером, ствол шахты, погрузочный бункер с камерой опрокидывателя при скиповой подъемной установке и приёмной площадкой при клетевой подъемной установке и др. Первые фундаментальные исследования по теории подъемных установок выполнены вCCCPв 20-30-е гг. М. М. Фёдоровым. Выбор и расчёт подъемных установок при проектировании производят с учётом годовой мощности шахты, объёма выдаваемой породы, глубины ствола, количества действующих горизонтов, числа подземных рабочих, режима работы. Производительность подъемных установок определяется схемой подъёма, ёмкостью и скоростью движения подъёмных сосудов, глубиной ствола.

Вкачестве грузовых применяются, как правило, двухскиповые подъемные установки; односкиповые подъемные установки с противовесом используются на шахтах небольшой производительности при многогоризонтной работе или необходимости раздельной выдачи различных сортов (марок) полезных ископаемых. Клетевые подъемные установки применяются для шахт небольшой производительности и глубины. Крупнейшие скиповые установки имеют производительность более 1200 т/ч (скипы грузоподъёмностью до 60 т, скорость движения до 25 м/с).

Для вертикального подъёма (рис.) используют барабанные одноканатные или многоканатные со шкивом трения подъёмные машины, для наклонного — барабанные одноканатные подъёмные машины. Наклонные скиповые и клетевые подъемные установки применяются при угле наклона ствола более 25°, при меньшем угле — вагонеточный иконвейерный транспорт. Наиболее прогрессивны многоканатные подъёмные установки. Первая многоканатная подъемная установка с канатоведущим шкивом трения была построена в 1938 вШвециифирмой "ACEA". По сравнению с одноканатными многоканатные подъемные установки имеют значительно меньший диаметр канатов, меньшиегабаритыи массу подъёмной машины (в 3-5 раз при одинаковой производительности). Подъёмную машину располагают на башенном копре высотой до 100 м, в последние годы — и на уровнеземли.

Вкачестве привода подъемных установок применяют электродвигатели постоянного и переменного (асинхронные) тока. Питание подъёмных двигателей постоянного тока — от тиристорных преобразователей или от системы генератордвигатель. Система управления предусматривает полную автоматизацию скиповых подъемных установок идистанционное управлениегрузолюдскими и людскими клетевыми подъемными установками.

8. Назначение классификация подъёмных установок

Общее устройство основного оборудования подъемных установок иконструкция входящих в ее состав элементов весьма многообразны, чтоопределяется в первую очередь разнообразием горно-технических условий, в которых функционируют подъемные установки, а также многообразием конкретных функций, которые на них возлагаются. Среди последнихособо выделяют характер поднимаемых и опускаемых шахтных грузов.

Второй фактор, определяющий разнообразие конструкций подъемныхустановок, связан с их основной эксплуатационной особенностью – цикличностью действия. Причем указанная цикличность является особой и характеризуется малой длительностью рабочего цикла, когда паузы между движениями соизмеримы с длительностью движения, а в общей продолжительности движения существенную долю занимают периоды неустановившихсядвижений, связанных с разгоном и остановом подъемной системы.

При таком режиме работы подъемной системы мощность ее привода,расход энергии, а следовательно, и экономика канатного подъема в значительной степени зависят от инерционных нагрузок, возникающих в периоды неустановившихся движений. Стремление уменьшить отрицательноевлияние указанных инерционных нагрузок на экономику канатного подъема, а также нагрузок от собственного веса элементов подъемной системыопределяет во многих случаях выбор конструкций отдельных элементов иобщее устройство подъемной установки.Основными признаками, по которым классифицируют канатныеподъемные установки, являются нижеследующие.

Назначение подъемной установки. По этому признаку подъемныеустановки подразделяются на следующие:

а) главные или грузовые, служащие для подъема полезного ископаемого на шахтах или обслуживающие основные грузопотоки вскрышныхпород и полезного ископаемого на карьерах; б) вспомогательные (людские и грузолюдские), служащие для подъема и спуска людей, материалов и оборудования, а также для подъема изшахты сопутствующих горных пород;

в) временные или проходческие, используемые только на периодстроительства шахтного ствола, а в ряде случаев и для проходки основныхвыработок околоствольного двора.

Расположение относительно земной поверхности. По этому признаку выделяют два типа подъемных установок: а) подземные, располагаемые в шахтных стволах; б) открытые, располагаемые, как правило, на нерабочих бортахкарьеров.

Угол наклона трассы подъемника. По этому признаку подъемныеустановки подразделяются на два основных типа:

а) вертикальные, которые имеют преимущественное применениепри подземной разработке месторождений и размещаются в вертикальныхшахтных стволах; б) наклонные, размещаемые на бортах карьеров или в наклонныхшахтных стволах.

Среди наклонных подъемных установок особо выделяют крутонаклонные с углом наклона трассы 60° и более, а также пологие, угол наклона трассы которых не превышает 25°.

Тип подъемного сосуда. Этот признак в большой степени определяет характер взаимодействия канатного подъема с другими звеньями транспортного комплекса горного предприятия, а также вид погрузочно-разгрузочных операций на стыках транспортных звеньев. По этому признаку различают три типа подъемных установок:

а) клетевые; б) скиповые; в) бадьевые.

При клетевом подъеме погрузочно-разгрузочные операции заключаются в простом обмене груженых и порожних транспортных сосудов (вагонеток, автосамосвалов) на перегрузочных пунктах.

При скиповом подъеме перегрузка горной массы из средств призабойного транспорта в скипы выполняется, как правило, через посредствобункеров, так же, как и разгрузка скипов на поверхности. Использованиеперегрузочных бункеров достаточно большой вместимости обеспечиваетотносительную независимость работы канатного подъема во взаимодействии с другими звеньями транспортного комплекса. Однако при этом имеетместо увеличение общей высоты подъема, а также необходимы дополнительные капитальные затраты, связанные с сооружением бункеров.

Бадьи как подъемные сосуды используются только на проходческихподъемных установках при строительстве шахтных стволов.

Количество подъемных сосудов, приводимых в движение однойподъемной машиной. По этому признаку подъемные установки можноподразделить на три типа:

а) двухсосудные, которые предполагают приведение в движение одновременно двух сосудов одной подъемной машиной (груженый сосудподнимается, порожний в это же время опускается); б) однососудные без противовеса, когда подъемная машина приводит в движение одну ветвь каната с присоединенным к нему подъемнымсосудом (рис.1.1, а);

в) однососудные с противовесом, вкоторых к концу одной из двухветвей канатов вместо сосуда подвешивается противовес (рис. 1.1, б).

Рис. 1.1. Схемы подъемных установок: а – однососудной; б – однососудной с противовесом

Тип канатоведущего органа подъемной машины. По этому признаку, отражающему способ передачи движущего усилия канату, подъемные установки подразделяются на два класса:

а) барабанные, для которых характерна жесткая связь между канатом и навивочным органом (барабаном), а приведение каната в движениепроизводится путем его навивки па поверхность барабана или свивки суказанной

поверхности; шкивами трения, когда канат огибает канатоведущий орган ине связан с ним жестко, а

приводится в движение посредством сил трениямежду поверхностью шкива и поверхностью прижатого к шкиву каната.

зависимости от формы навивочной поверхности барабаны могутбыть постоянного радиуса (цилиндрические барабаны) и переменного радиуса (двойные конические и бицилиндроконические). В своюочередь, шкивы трения подразделяют на одноканатные и многоканатные.В последнем случае подъемный сосуд подвешивается к комплекту из нескольких канатов, приводимых в движение одним многоканатным шкивомтрения (рис.

Схема многоканатной подъёмной установки загруженности головных канатов действием концевогоусилия. По этому признаку можно три типа подъемных установок:

одноканатные с загруженным головным канатом, когда концевой груз в виде груженого подъемного сосуда полностью воздействует наголовной канат, определяя основную долю формируемого в нем тяговогоусилия;

б) одноканатные с частично разгруженным головным канатом(рис. 1.3), когда в частном случае при помощи уравнительного груза (противовеса) УГ через систему уравнительных шкивов УШ и блока УБ, а также уравнительных канатов УК головной канат разгружается от тяговогоусилия, примерно равного 40 % от собственного веса подъемного сосуда;

в) многоканатные с концевой нагрузкой, равномерно распределенной между отдельными ветвями комплекта канатов, что достигается засчет соответствующих уравнительных элементов в прицепном устройстве(рис. 1.2).

Рис. 1.3. Схемы частичной разгрузки головных канатов: а – статически неуравновешенная система; б – статически уравновешенная система

Степень уравновешенности на валу подъемной машины нагрузок,обусловленных массой элементов подъемной системы. По этому признакуразличают подъемные установки трех типов:

а) статически неуравновешенные, или просто неуравновешенные,когда на валу подъемной машины возникает дополнительная нагрузка,обусловленная неуравновешенными силами собственного веса поднимающейся (навивающейся) и опускающейся (свивающейся) ветвей головныхканатов; б) статически уравновешенные, в которых указанная выше дополнительная нагрузка снимается за счет применения

хвостового каната,присоединяемого к днищам подъемных сосудов, или посредством использования навивочных органов (барабанов) переменного радиуса; в) динамически уравновешенные, в которых крутящий момент, реализуемый приводом на валу подъемной машины,

остается постоянным налюбом этапе подъема.

Динамическое уравновешивание как способ выравнивания нагрузокна валу подъемной машины и на поверхности навивочных органов впервые был предложен и исследован академиком М.М. Федоровым. В результате упомянутых исследований были разработаны теоретические основыгармонического подъема, суть которого сводится к нижеследующему.

Предлагается в двухсосудной подъемной системе использовать так называемый тяжелый хвостовой канат, то есть такой канат, линейная масса которого существенно выше, чем у головного тягового каната. При наличиитакого хвостового каната, если соответствующим образом подобрать синусоидальный закон изменения скорости за цикл подъема, можно обеспечитьпостоянство расчетного тягового усилия на поверхности навивочного органа в течение всей продолжительности подъема сосуда из шахты на поверхность.

9. Устройство подъемных установок.

Подъемная установка состоит из подъемного оборудования и горнотехнических сооружений.К подъемному оборудованию относятся: подъемные машины, подъемные сосуды и канаты, разгрузочные и загрузочные устройства и др.

К горно-техническим сооружениям относятся:

1) сооружения, расположенные в околоствольном дворе (погрузочный бункер и камера для опрокидывателя при скиповом подъеме или приемная площадка при клетевом подъеме);

2)ствол шахты, оборудованный направляющими проводниками дляклетей и скипов при вертикальном подъеме и рельсовыми путями для вагонеток и скипов при наклонном подъеме;

3)надшахтные сооружения, состоящие из копра и приемного бункера для разгрузки подъемных сосудов; при оборудовании подъема неопрокидными клетями вместо приемного бункера сооружается надшахтноездание с приемными площадками и откаточными путями.

На рис.1.4 показаны схемы подъемных установок для вертикальных стволов.Над стволом шахты устанавливается надшахтный копер 1, на верхней площадке которого укреплены два направляющих (копровых) шкива 2.

Подъем и спуск клетей 3 (рис.1.4, а) и скипов 4 (рис.1.4, б) производитсяподъемной машиной 5, находящейся в отдельном здании 6, расположенном на расстоянии 20 – 40 м от копра. Подъемные канаты 7 перекинутычерез направляющие шкивы и одним концом прикреплены к барабануподъемной машины, а другим – к шахтной клети или скипу. При вращении барабана подъемной машины один канат навиваетсяна него, поднимая клеть из шахты, а другой свивается, опуская вторуюклеть в шахту. Подъемные сосуды одновременно загружаются в шахте иразгружаются на поверхности на специальных приемных площадках.

В подъемных установках, оборудованных неопрокидными клетями,груженые вагонетки на нижней приемной площадке вкатываются в клеть,выталкивая из нее порожние вагонетки, и поднимаются по стволу до верхней приемной площадки в

13. Выбор привода ШПУ

В качестве электропривода компрессоров применяют обычно синхронный двигатели, и лишь в тех случаях, когда они не подходят по мощности или по числу оборотов, применяют асинхронные двигатели.

Выбирают приводной двигатель по расчётной мощности:

Np= Lиз Qк / 1000*60ηиз ηм

Где из Lиз – работа при изотерическом сжатии, Дж; Qк – производительность компрессора; из ηиз = 0,8 - 0,75 – кпд при изотерическом сжатии;ηм= 0,85 - 0,95 – кпд механическое.Lиз= 2,303*P1V1*lq*P2/V2где P1,P2 - начальное и конечн давление,соответственно V1 ,V 2- начальный и конечный объем.Мощность с учетом 10 – 20 % резерва составляет Nнр =1,1- 1,2Np ,по табл. 8.3 выбираем приводной электродвигатель.