Расчет и выбор канатов для одноканатных подъемных установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа

«РАСЧЕТ И ВЫБОР КАНАТОВ ДЛЯ ОДНОКАНАТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК»

Цель работы

Изучить типы и конструкцию стальных канатов для одноканатных подъемных установок и методику их расчета согласно требованиям Правил Безопасности.

1. Общие сведения о конструкции и принципе выбора стальных канатов

Применяемые в настоящее время стандартные стальные канаты подразделяют: по назначению - грузолюдские (ГЛ) и грузовые (Г); по механическим свойствам проволок - высшей марки (В), первой (I) и второй марок (II); по виду покрытия поверхности проволок - покрытия (светлые) и оцинкованные, предназначенные для работы канатов в особо жестких (ОЖ), жестких (Ж) и средних (С) агрессивных условиях; по направлению свивки - правой (П) и левой (Л); по сочетанию направлений свивки - крестовой, односторонней (О) и комбинированной (К); по способу свивки - нераскручивающиеся (Н) и раскручивающиеся (Р).

Количество прядей в шахтных подъемных канатах круглого сечения всегда шесть. Прядь состоит из отдельных стальных проволок круглого сечения, одинакового или разного диаметра.

Число проволок в пряди, в зависимости от ее конструкции может быть разным. Проволоки в пряди повиты в несколько концентрических слоев вокруг центральной. Количество концентрических слоев достигает четырех. По роду свивки проволок в пряди канаты различают с точечным (ТК), с линейным (ЛК) и с точечно-линейным касаниями (ТЛК), поверхностного контакта (ПК).

Канаты могут быть изготовлены из проволок с расчетным пределом прочности на растяжение от 1176 до 2156 МПа. В шахтном подъеме следует избегать применения канатов с пределом прочности проволок больше 1764 МПа, так как с повышением предела прочности уменьшаются пластические свойства металла и повышается их склонность к усталостному разрушению. При расчетах следует ориентироваться на средние значения предела прочности проволоки - 1568 1666 МПа.

При выборе конструкции каната, в зависимости от условий его работы, следует учитывать разные факторы: коэффициент заполнения металлом площади поперечного сечения; величину опорной поверхности; конструктивное удлинение, способность противостоять механическому износу и гибкость каната.

Коэффициент гибкости, показывающий соотношение диаметра каната и максимального диаметра проволоки в канате, должен соответствовать нормам ПБ и лимитировать минимальное значение диаметра органа навивки. Диаметр проволоки составляет от 0,2 до 4 мм.

Для вертикальных одноканатных шахтных подъемов следует применять, как правило, оцинкованные круглопрядные канаты с линейным и точечно-линейным касанием проволок, предусмотренные действующими ГОСТ, с маркировочной группой прочности до 1764 МПа. Предпочтителен унифицированный ряд канатов - канаты двойной свивки с линейным касанием проволок в прядях типа ЛК-РО конструкции 6х38(1+7+7/7+14)+1 о.с. с органическим сердечником, диаметром 27; 33; 36,5; 42; 46,5; 50,5; 53,5; 58,5; 63,5 мм.

2. Определение основных параметров

2.1 Задача

По заданным условиям рассчитайте и выберите канат для одноканатной подъемной установки.

Исходные данные:

Н_СТ - глубина ствола, м;

Q - масса полезного груза, кг;

m_C - масса скипа, кг;

m_КЛ - масса клети, кг;

m_ВАГ - масса вагонетки, кг

Числовые значения параметров приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные к задаче

Обозначим m_К - масса 1 метра подъемного каната, кг/м; m_ХВ - масса 1 м хвостового каната, кг/м.

В зависимости от наличия хвостового каната рассмотрим три случая:

1) m_ХВ = 0 - нет хвостового каната - система статически неуравновешена;

2) m_К = m_ХВ - есть равновесный хвостовой канат - система статически уравновешена;

3) m_ХВ m_К - имеется тяжелый хвостовой канат - система статически переуравновешена ( пример гармонического подъема).

В первых двух случаях наименьшую необходимую по условиям прочности массу 1 м каната, m_К, кг/м, определяют по формуле

(1.1)

где m_О - масса концевого груза, кг;

при скипах

, (1.2)

при клетях шахтный стальной канат неуравновешенность

, (1.3)

где m_С, m_КЛ, m_ВАГ, Q - соответственно массы скипа, клети, вагонетки и полезного груза, кг;

- предел прочности проволоки на растяжение, МПа; ( = 1568 1666 МПа);

Z - статический запас прочности (отношение разрывного усилия каната к максимальному статическому натяжению в расчетном сечении);

Н₀ - максимальная длина отвеса каната, м:

, (1.4)

Н - высота подъема, м,

,

Н_СТ = глубина ствола, м;

h_ЗАГ - высота загрузки скипа у подземного бункера (h_ЗАГ = 20 м);

h_ПП - высота приемного бункера (h_ПП = 23 м);

h_ПЕР - высота переподъема, м (h_ПЕР = 3 м);

₀ - фиктивная плотность каната, МПа/м; показывает давление в сечении каната, возникшее за счет веса 1 м собственной массы каната

В канате проволоки расположены по спирали. Чем больше закручены проволоки в спираль, тем большей длины проволоки размещаются в 1 м каната, больше получается масса 1 м каната и, соответственно, величина коэффициента ₀. Таким образом ₀ характеризует конструкцию каната и, поэтому он часто называется также конструктивным коэффициентом каната. Фиктивная (условная) плотность круглопрядных канатов двойной свивки составляет ₀ = 0,094 МПа/м; для трехграннопрядных ₀ = 0,092 МПа/м; для канатов закрытой конструкции ₀ = 0,087 МПа/м.

Согласно ПБ, при навеске канатов должны быть удовлетворены следующие запасы прочности при подъеме:

-исключительно людском Z 9,0;

-грузо-людском Z 7,5;

-исключительно грузовом Z 6,5.

Определив m_К выбирают стандартный канат по ближайшему большему значению.

Для окончательного выбора каната необходимо проверить, чтобы фактическое значение запаса прочности удовлетворяло нормам ПБ.

Фактический запас прочности

, (1.5)

где Q_РАЗ - суммарное разрывное усилие всех проволок в канате по каталогу, Н.

При наличии тяжелого хвостового каната формулы (1.1) и (1.5) имеют вид

(1.6)

(1.7)

В формулах (1.4) и (1.8) величина h_ПЕР слишком мала и ею можно пренебречь и принять h_ПЕР = 0.

Величину в формуле (1.7) получают на основании соответствующего расчета; практически она может составлять 1,52 кг.

Для уравновешивания подъемных усилий, хвостовой канат всегда может дать положительный эффект (уменьшается мощность двигателя и расход энергии из сети и увеличивается КПД подъемной установки), однако с технической и экономической точки зрения применение хвостового каната не всегда целесообразно - вызывает утяжеление системы, удорожает машину, лишает возможности перестановки барабанов в случае подъема с нескольких горизонтов, поэтому применение хвостового каната следует обосновать технико-экономическим расчетом.

Существует технический предел, при достижении которого применение хвостового каната является необходимым. Такой предел наступает, когда масса каната опускающейся ветви равна массе полезного груза .

Для установления степени уравновешивания системы существует коэффициент статической неуравновешенности

(1.8)

где k - коэффициент шахтных сопротивлений (для клетевых подъемов k = 1,2; для скиповых - k = 1,15.

Как видно из формулы (1.9) технический предел неуравновешенности системы наступает при = 0,830,87. Однако уравновешивание системы целесообразно применить раньше, при достижении 0,5.

Для уравновешивания одноканатного подъема следует применять один уравновешивающий канат. В качестве уравновешивающих предпочтительно применять круглые малокрутящиеся канаты. Если шахтные условия не позволяют использовать вертлюги для круглых уравновешивающих канатов (абразивная пыль), следует применять плоские канаты или плоские резинотросовые ленты.

Обычно неуравновешенная система для клетевого подъема практически используется до глубины 400 м, а для скипового подъема до 550 м.

2.2 Контрольные вопросы

1) Поясните конструкцию канатов простой и двойной свивки. Что называется стренгой?

2) На какие виды делятся канаты по конструкциям прядей и характеру взаимного соприкосновения проволок в прядях?

3) Поясните конструкцию канатов: ЛК-О; ЛК-Р; ЛК-РО; ЛК-РР; ЛК-З.

4) Как получают канаты типа ПК? Какими достоинствами они обладают?

5) В качестве каких канатов применяют плоские канаты. Их конструкция, достоинства и недостатки.

6) Согласно ПБ какое соотношение должно быть между диаметром органа навивки и диаметром каната для одноканатных подъемных установок подземных, на поверхности с цилиндрическими барабанами и со шкивами трения?

7) К чему приведет уменьшение отношения диаметра органа навивки к диаметру каната по сравнению с регламентированным ПБ?

8) Назовите запасы прочности каната по ПБ при одноканатном подъеме для установок, служащих для спуска-подъема людей; для грузолюдских; для грузовых и для установок со шкивом трения.

9) Почему на подъемных установках используются канаты с пеньковым сердечником? Какие две задачи он выполняет?

10) Какими способами достигается статическое уравновешивание подъемных систем? Что понимается под статическим уравновешиванием?

11) Назовите примеры динамически уравновешенных подъемных систем. Что понимается под динамическим уравновешиванием?

2.3 Литература

1, с. 198-206;

2, с. 181-192;

3, с. 253-259;

4, с.288-291.

Список литературы

1. Цетнарский И.А., Кораблев А.А., Борисенко Л.Д. Горная механика. Учебное пособие. Изд. 2, перераб. и доп. - М.: Недра, 1975. - 280 с.

2. Смородин С.С., Верстаков Г.В. Шахтные стационарные машины и установки. Учебное пособие. - М.: Недра, 1975. - 280 с.

3. Хаджиков Р.Н., Бутаков С.А. Горная механика. - М.: Недра, 1982. - 407 с.

4.Картавый Н.Г. Стационарные машины: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1981. - 327 с.

5. Справочник механика рудной шахты. Под редакцией А.С.Донченко. - М.: Недра, 1978. - 583 с.

6. Вороновский К.Ф., Пухов Ю.С., Шелоганов В.И. Горные, транспортные и стационарные машины. Учебн. пособие для вузов. - М.: Недра, 1985, 320 с.

7. Песвианидзе А.В. Расчет шахтных подъемных установок. Учеб. пособие для вузов. -М.: Недра, 1992. - 250 с.:ил.

Размещено на Allbest.ru