Определение мощности вентилятора главного проветривания.

Мощность рассчитывается исходя из максимальной нагрузки, которая будет в т.К (рис.7), по формуле:

                                                      (2.63)

где Q_к, h_к, - рабочие значения вентилятора в т.К

По мощности, для вентилятора выбираем электродвигатель СДН 17-39-16, техническая характеристика которого приведена в (табл. 2.11).

Таблица 2.11

Тип электродвигателя	Ступени регулирования	Мощность N, кВт	Частота вращения n, об/мин	К.П.Д %	Соs	Напряжение, U, В	Коэффициент запаса Кд
СДН 17-39-16	2	1600	375	0,9	0,9	6000	1,16

Потребляемую мощность вентилятора на рабочих режимах, при максимальном и минимальном эквивалентных отверстиях, определим по формуле:

в начале эксплуатации;

                                                 (2.64)

где Q=250 м³/с – необходимое количество воздуха для проветривания шахты;

 

 

h_min=h_к,

 

в конце эксплуатации:

                                                  (2.65)

где h_max=h_в,           

Годовой расход электроэнергии на работу вентилятора главного проветривания определяем по формуле:

                              (2.66)

где:  - К.П.Д. электродвигателя;

       =0,96;

       - К.П.Д. сети;

       =0,95;

      D_г – количество дней в году;

       t_сут=24 ч.

Удельные затраты на вентиляцию:

                                                          (2.67)

где  - годовой расход воздуха;

 

Обоснование вида подъема и расчет основных параметров подъемных машин. Расчет кинематики и динамики подъема

Для заданных данных производительности () и глубины () шахты принимаем одноканатную скиповую подъемную установку с двухбарабанной подъемной машиной. Такая подъемная установка служит для выдачи на поверхность полезного ископаемого и породы.

Рис. 2. 10. Схема подъемной установки с двухбарабанным органом навивки:

1, 2 – подъемные сосуды; 3 – головные канаты; 4 – направляющие шкивы; 5 – канатоведущий орган.

Подъемные сосуды перемещаются в стволе канатами, которые навиваются и свиваются с органов навивки подъемных машин. Сосуды движутся по проводникам, представляющие собой направляющие, уложенные по всей длине ствола.

Установка с двухбарабанным органом навивки снабжается двумя канатами, к концам которых навешиваются два подъемных сосуда (рис. 2. 10)

При вращении органа навивки подъемной машины один конец навивается и подвешенный к нему сосуд поднимается по стволу, а другой канат свивается с барабана и подвешенный к нему сосуд опускается. По окончании цикла, когда один сосуд будет поднят и разгружен, а второй опущен и загружен, подъемная машина реверсирует и сосуды начинают двигаться в противоположном направлении.

Выбор скипов

        Для расчета и выбора емкости подъемного сосуда определяем часовую производительность подъемной установки:

, т/ч,                                                      ,                                                                 (2.68)

 

где =1,5 – коэффициент резерва производительности подъемной установки;

       =303 дня – количество дней работы подъемной установки в год;

       =20 ч – количество часов работы подъемной установки в сутки.

 т/ч.

Расчетная емкость подъемного сосуда определяется по формуле:

, тс                                                    (2.69)

где  - высота подъема, м:

, м,                                                        (2.70)

где =20 м – высота загрузочного бункера; =430 м – глубина шахты;

       =20 м – высота приемного бункера.

, м;

, т.

Емкость скипа определяем по выражению

                                                                                                   (2.71)

 где  = 2,9 – объемная плотность руды

 = 1,55 коэффициент разрыхления;

м³.

По полученным значениям принимаем скип 1СН-7-2

Техническая характеристика скипа 1СН-7-2

Грузоподъемность,т                                                                             16

Масса скипа с прицепным устройством, т                                     15,5

Полезный объем, м³                                                            7

Размеры кузова скипа, мм:                                                           1440x1640

Высота скипа в положении разгрузки, мм                                9460

При глубине шахты менее 600 м вес одного погонного метра каната определяется по выражению:

, кгс/1п.м.,                                       (2.72)

где  - концевой груз:

 

 

, кг,                                                                 (2.73)

где =16000 кг – вес полезного ископаемого в подъемном сосуде (по технической характеристике);

     =15500 кг – масса скипа(по технической характеристике);

, кг;

       =6,5 – запас прочности подъемного каната по ЕПБ;

       =170 кгс/мм² – временное сопротивление разрыву подъемного каната;

        - длина отвеса каната, м:

, м,                                                          (2.74)

где  - высота копра, м;

, м,                                (2.75)

где =0,3 м – превышение рамы скипа над бункером;

     =9,46 м – высота подъемного сосуда по (технической характеристике);

   =3 м – высота переподъема при разгрузке;

   =2 м – радиус копрового шкива;

, м;

, м;

, кгс/1п.м.

Для подъемной установки принимаем стальной канат с ближайшим большим значением веса 1 п. м. Принимаем канат двойной свивки многопрядный малокрутящийся типа ТЛК-Р 6×37+1 о.с. Прядь: 1+3*3+6*6+18

Техническая характеристика каната ТЛК-Р 6×37+1

Диаметр каната, мм                                                                               60,5

Площадь сечения всех проволок, мм²                                                 1440,4

Расчетный вес 100 м смазанного каната, кгс                                     1343,9

Разрывное усилие, кгс:

       суммарное всех проволок в канате                                                     259250

       каната в целом                                                                     212550

Максимальное статическое натяжение каната, кгс                           32000

Максимальная разность статических натяжений каната, кгс            25000

 

 

Выбранный канат проверяем на фактический предел прочности по выражению:

;                                                (2.76)

где =213350 кгс – суммарное разрывное усилие всех проволок каната (по технической характеристике каната);

     =31500 кг – концевая нагрузка;

     =6,5 – запас прочности каната по ЕПБ;

;

6,7≥6,5.

Условие выполнено, следовательно, канат выбран правильно.

Расчетный диаметр барабана и копрового шкива определяем по выражению:

, м, , м,

где =0,0605 м – диаметр принятого каната;

, м; , м.

Определение ширины барабана для двухбарабанной подъемной машины производим по выражению:

, м,                                        (2.77)

где =500 м – высота подъема;

      =30 м – резервная длина каната для испытаний;

     =3 – число витков трения;

     =0,0605 м – диаметр принятого подъемного каната;

      =0,003 – зазор между витками каната;

     =5 м – диаметр принятого по стандарту барабана;

4, м.

По полученным значениям  и  принимаем подъемную машину типа 2Ц-5×2,4

Техническая характеристика подъемной машины 2Ц-5×2,4

Размеры барабана, м:

       диаметр                                                                                                   5,0

       ширина                                                                                                   2,4

Нагрузки, т:

           

 

максимальное статическое натяжение каната                                   41

       максимальная разность статических натяжений канатов            27

 

Расстояние между внутренними ребордами барабанов, мм                  160

Превышение оси вала над уровнем пола, мм                                                600

Передаточное число редуктора                                                             10,5; 11,5

Маховый момент (без редуктора и электродвигателя), т·м²                        1000

Приведенный вес (без редуктора и электродвигателя), т                            40,0

Общий вес машины (без редуктора и электродвигателя), т                         137

Проверку подъемной машины выполняем по допустимым статическим нагрузкам.

Определяем максимальное статическое натяжение одной ветви каната:

,

где =41000 кгс – максимальное статическое натяжение по технической характеристике каната.

, кгс;

<

38100<41000.

Максимальная разность статических натяжений канатов:

,                                                    (2.78)

где =27000 кгс – максимальная разность статических натяжений каната по технической характеристике.

, кгс.

> ,

27000>22600.

Все условия выбора выполняются, следовательно, канат выбран верно.

Расположение подъемной машины относительно ствола шахты

Высота копра (рис. 2. 11):

, м,                            (2.79)

где =0,3 м – превышение рамы скипа над бункером;

     =9,66 м – высота подъемного сосуда по (технической характеристике);

     =3 м – высота переподъема при разгрузке;

     =2 м – радиус копрового шкива;

, м.

Рис. 2. 11 Расположение двухбарабанной подъемной машины относительно ствола шахты при установке копровых шкивов на одной геометрической оси.

Минимальное расстояние от оси каната до оси подъемной машины:

, м;                                                 (2.80)

, м.

Рациональное значение:

< < .

Принимаем , м.

Длина струны каната:

, м,                                                (2.81)

где =1 м - зазор между осью машины и устьем ствола.

, м.

Угол наклона струны каната к горизонту:

; ; .                               (2.82)

Углы отклонения струны каната от плоскости шкива:

       наружный:

 

,                                                          (2.83)

 

где =2400 м – ширина барабана по характеристике;

    =130 мм - зазор между барабанами двухбарабанной подъемной машины;

    =2250 мм – расстояние между шкивами копра

; следовательно ;

внутренний:

; ; отсюда .            (2.84)

Кинематика подъемной установки

Определяем продолжительность подъемной операции по известной часовой производительности.

Количество подъемов в час:

, шт,                                                              (2.85)

где  - часовая производительность, т/ч;  - емкость подъемного сосуда, м³;

, т/ч,                                                          (2.86)

где =1,3 – коэффициент резерва производительности подъемной установки;

    =303 дня – количество дней работы подъемной установки в год;

     =20 ч – количество часов работы подъемной установки в сутки.

, т/ч.

, шт.

Продолжительность одного цикла подъема:

, с; , с.                                       (2.87)

Время движения подъемных сосудов:

, с;                                                                    (2.88)

где =10 с – время паузы между подъемами для погрузки и разгрузки скипа;

, с.

 

 

Расчет максимальной скорости подъема  для подъемной установки с пятипериодной диаграммой скорости при условии, что известны:  м – высота подъема;  с – расчетное время движения; =2,25 м – путь движения сосудов в кривых.

 

Ускорение и замедление подъемных сосудов при движении в кривых:

, м/с².

При этом проверяется:

       скорость схода порожнего скипа с кривых:

, м/с; , м/с;               (2.89)

       скорость входа груженого скипа в кривые:

, м/с; , м/с.              (2.90)

Для расчета максимальной скорости движения  фактическая пятипериодная диаграмма скорости заменяется условной трехпериодной диаграммой с параметрами:

       , м – высота подъема; , с – время движения; , м/с - максимальная скорость условной диаграммы, которую найдем по формуле:

, м/с,                                         (2.91)

где  - модуль скорости:

;                                                                     (2.92)

        - средняя скорость условной диаграммы:

, м/с.                                                                    (2.93)

Время движения скипа по условной диаграмме:

, с; , с.        (2.94)

Высота подъема по условной диаграмме:

, м; , м.

, м/с. .

, м/с.                               (2.95)

 

 

Исходя из этого максимальная скорость движения скипов () фактической пятипериодной диаграммы определяется по выражению:

, м/с; , м/с.                  (2.96)

Далее максимальную расчетную скорость движения по фактической пятипериодной

 

 

диаграмме корректируем по выбранному оборудованию:

определяем частоту вращения электродвигателя в зависимости от расчетного значения максимальной скорости:

, мин^-1,                                                    (2.97)

где =11,5 – передаточное отношение редуктора;

, мин ^-1

       определяем ближайшее к расчетному синхронное число оборотов асинхронного двигателя:

, мин ^-1,                                                                 (2.98)

где =8 – число пар полюсов; =50 Гц – частота тока.

, мин ^-1;

определяем номинальную частоту вращения двигателя:

, мин ^-1,                                                           (2.99)

где =0,03 – номинальное скольжение двигателя;

, мин ^-1;

определяем фактическую максимальную скорость подъема:

, м/с;                                                         (2.100)

, м/с.

Определяем остальные элементы диаграммы:

время () и путь () ускоренного движения порожнего скипа вне разгрузочных кривых:

 

, с; , с;                              (2.101)

 

, м; , м;                   (2.102)

       определяем время () и путь () замедленного движения груженого скипа перед разгрузочными кривыми:

, с; , с;                                        (2.103)

 

, м; , м;                       (2.104)

       определяем время () и путь () равномерного движения:

, м; , м;        (2.105)

, с; с;                                                     (2.106)

фактическая продолжительность цикла движения:

, с; , с.  (2.107)

Условие проверки правильности расчетов:

;72,6≤134.

Фактический коэффициент резерва производительности подъемной установки проверяем по выражению:

,                                                               (2.108)

где =1,15÷1,5 – коэффициент резерва;

,

Диаграмма скорости и ускорения

По результатам расчета строим пятипериодную диаграмму скорости и ускорения (рис 2. 12.).

 

Рис.2. 12. Пятипериодная диаграмма скорости и ускорения