Расчет скиповой подъёмной установки шахты
Основные элементы подъёмной машины. Расчет высоты копра. Выбор копровых шкивов, электродвигателя и редуктора. Определение усилий в канате. Построение диаграмм скоростей, ускорений, сил и мощностей. Составление сметы затрат на приобретение оборудования.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.12.2019 |
| Размер файла | 552,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Содержание
Введение
1. Выбор подъемного сосуда
2. Расчет высоты копра
3. Расчет каната
4. Выбор подъемной машины
5. Выбор копровых шкивов
6. Расположение подъемной машины
7. Выбор электродвигателя и редуктора
8. Определение приведенной массы подъемной установки
9. Максимальное ускорение скипа
10. Расчет диаграммы скорости скипа
11. Определение усилий в подъемном канате
12. Уточненный расчет мощности электродвигателя
13. Мощности на валу барабана и потребляемые электродвигателем из сети
14. Определение расхода электроэнергии
15. Смета затрат на приобретение оборудования
Заключение
Список использованных источников
Введение
Современная подъёмная установка - крупнейшее сооружение шахты - предназначена для подъема полезного ископаемого и породы, спуска - подъема оборудования, материалов и людей.
Рисунок 1 - Подъемная установка с двухбарабанной подъёмной машиной.
1 - барабаны двухбарабанной подъемной машины; 2 - редуктор;
3 - электродвигатель; 4 - копровые (направляющие) шкивы; 5 - груженый сосуд; 6 - порожний сосуд; 7 - подъемные канаты; 8 - уравновешивающий (хвостовой) канат.
Основная часть подъемной установки - подъёмная машина - сложный электромеханический механизм, состоящий из отдельных элементов, выполняющие разные функции.
Рациональны набор этих элементов и установление оптимальных режимов работы машины полностью определяют безопасность и экономичность эксплуатации подъёмной установки.
В этой связи всесторонние рассмотрение существующих теории и практики расчета и выбора отдельных элементов подъемной машины, заслуживают особого внимания при проектировании новой или реконструкции действующей шахтной подъемной установки.
Для определение эффективности работы установки необходимо установить оптимальную массу подъемного груза, скипов, определить оптимальные значения ускорения, замедления и скорости подъема, выбрать и рассчитать мощность приводного двигателя, расположение подъемной машины относительно ствола шахты, определить приводную массу подъемной установки, эффективную мощность подъема, расход электрической энергии и КПД подъемной установки.
Исходные данные для проектирования:
1. Годовая производительность подъема = 800 тыс.тонн;
2. Глубина шахты = 940 м;
3. Насыпная плотность горной массы (руда, уголь, порода) = 1,6 т/м3;
4. Высота приемного бункера над землёй, = 26 м;
5. Число рабочих дней в году = 305 дней;
6. Число часов работы подъема в сутки = 14 час;
7. Коэффициент резерва производительности = 1,35;
8. Количество рабочих горизонтов n =4;
Принимаем двухбарабанную подъемную машину.
1. Выбор подъемного сосуда
Проектная часовая производительность подъема:
т/ч,
где - плановая годовая производительность подъема, т;
- коэффициент резерва; - число рабочих дней в году;
- число часов работы подъема в сутки, час.
Ориентировочная высота подъема:
м,
где - глубина шахты до откаточного горизонта, м;
- ориентировочная высота, состоящая из глубины загрузки скипа, длины скипа, высоты приемного бункера, превышения днища скипа над приемным бункером, м.
Оптимальная масса груза в скипе:
т,
где - продолжительность загрузки скипа (ориентировочно), с.
Необходимая вместимость скипа:
м3,
где - насыпная плотность руды, т/м3.
Принимаем скип с неподвижным кузовом вместимостью = 7 м3 типа СН7-185-1,8, = 10,8 т, длина = 1,85 м, ширина = 1,54 м, высота с прицепным устройством = 10,2 м.
Масса груза в скипе при полной загрузке:
т,
где - коэффициент заполнения скипа.
2. Расчет высоты копра
Направляющие шкивы располагаются на одной горизонтальной оси.
Рисунок 2 - Схема для определения высоты копра:
1 - скип при разгрузке; 2 - скип при загрузке; 3 - шкивы; 4 - приемный бункер на поверхности; 5 - загрузочное устройство.
Высота копра должна быть не менее
м,
где - высота приемного бункера, м;
- зазор между днищем скипа и бункером, м;
- высота скипа, м;
- высота переподъема по ЕПБ [1, п. 314], м;
- максимальный радиус шкива, м.
Принимаем высоту копра равной 40 м.
3. Расчет каната
Длина отвеса каната:
м,
где - глубина загрузки скипа, м.
Концевая нагрузка на канате:
Н.
Принимается канат с прочностью стали = 1800 Н/мм2.
Расчетная масса 1 м каната:
кг,
где - временное сопротивление разрыву, Н/м2;
Z - запас прочности по ЕПБ 1, п. 318;
- плотность стали, кг/м3;
- коэффициент свивки каната.
По ГОСТ 7668-80 принимаем канат = 6,08 кг/м; = 39,5 мм; усилие разрыва всех проволок в канате = 1085000 Н (108,5 тс).
Фактический запас прочности каната:
Так как , принимается следующий канат:
= 6,75 кг/м = 42 мм = 1205000 Н (120,5 тс).
Заказывается канат 42-Г-В-Ж-1764 (180) ГОСТ 7668-80.
4. Выбор подъемной машины
Принимается двухбарабанная машина. Расчетный диаметр барабана:
= 78= 78 42 = 3276 мм,
где - диаметр каната, мм; 78 - минимальное отношение диаметра навивки к диаметру каната по ЕПБ 1, п. 351.Стандартный ближайший диаметр барабана 3500 мм.
Высота подъема:
м.
Ширина барабана, необходимая для размещения одной ветви каната:
мм,
где - запасная длина для испытания каната;
- число витков трения по ЕПБ 1, п. 354;
- зазор между соседними витками, мм. При = 3500 мм максимальная ширина барабана В = 1800 мм и ветвь каната не размещается.
Принимается следующий стандартный = 4000 мм.
Расчетная ширина барабана при = 4 м:
мм.
При = 4000 мм максимальная ширина барабана В = 2300 мм и ветвь каната не размещается.
Принимается следующий стандартный = 5000 мм.
Расчетная ширина барабана при = 5 м:
мм.
Принимается подъемная машина 2Ц-5х2,4; = 5 м; = 2,4 м. Резервная ширина барабана = 2400 - 2036 = 364 мм.
Технические данные машины 2Ц-5х2,4:
Допустимое статическое натяжение каната: = 280000 Н (28 тс).
Допустимая разность натяжений канатов: = 210000 Н (21 тс).
Статическое натяжение ветви каната при загруженном скипе:
Н.
.
Статическое натяжение порожней ветви:
Н.
Разность статических натяжений канатов:
Н.
.
Степень неуравновешенности подъема:
Навеска уравновешенного каната не производится, так как < 0,7.
5. Выбор копровых шкивов
Расчетный диаметр шкива по ЕПБ 1, п. 351:
мм.
Принимается шкив типа ШК-4, = 4 м.
6. Расположение подъемной машины
Рисунок 3 - Схема расположения подъемной машины.
Минимальное расстояние между осью подъемной машины и отвесом каната:
м.
То же максимальное:
м.
Принимается:
м.
Длина струны каната:
м,
где - превышение оси барабана над уровнем земли, м.
Угол наклона струны каната к горизонту:
; = 37о39/.
Угол не менее 30о согласно ЕПБ 1, п. 299.
Расстояние между осями копровых шкивов:
мм,
где - ширина скипа, мм;
- зазор между скипами, мм.
Отклонение каната на барабане к наружной реборде от плоскости шкива:
мм,
где - расстояние между внутренними ребордами барабанов, мм.
Наружный угол отклонения каната от плоскости шкива (наружный угол девиации):
;
= 1о5; не > 1о30 по ЕПБ 1, п. 299.
Отклонение каната на барабане к внутренней реборде от плоскости шкива:
мм.
Внутренний угол девиации:
; = 0о 42; не > 1о30 по ЕПБ 1, п. 299.
7. Выбор электродвигателя и редуктора
Число подъемов в час:
,
Принимаем n = 35.
Продолжительность одного цикла подъема:
с.
Продолжительность движения скипа:
с,
где- продолжительность загрузки скипа по нормам проектирования, с.
Средняя скорость движения скипа
м/с.
Максимальная скорость подъема (ориентировочно):
м/с,
где - множитель скорости.
Мощность двигателя (ориентировочно):
кВт,
где - коэффициент вредных сопротивлений;
- КПД редуктора (пока ориентировочно);
- коэффициент динамического режима.
Частота вращения электродвигателя при различных передаточных числах редуктора:
,
где i - передаточное число редуктора.
При i = 10,5 n = 29,8 10,5 = 312,9 об/мин;
i = 11,5 n = 29,8 11,5 = 342,7 об/мин;
i = 20 n = 29,8 20 = 596 об/мин.
Принимаем асинхронный двигатель с фазным ротором типа АКН2-18-36-16 и редуктор c i = 11,5.
Технические данные электродвигателя:
= 800 кВт; = 370 об/мин; = 6000 В;
= 2,4; = 850 кгм2 ; = 93,8 %.
Крутящий момент на валу барабана подъемной машины, создаваемый грузом и канатом,
Нм.
Крутящий момент от принятого электродвигателя
Принимается редуктор 2ЦО-20, i = 11,5; = 0000 Нм; = 45000 кгм2 ;
= 0,94.
Максимальная скорость подъема с принятым электродвигателем и редуктором, - ускорение (принято предварительно).
м/с.
8. Определение приведенной массы подъемной установки
Длина одной ветви каната:
Масса двух ветвей каната:
кг.
Масса поступательно движущихся частей установки:
кг.
Приведенная масса барабанов машины 2Ц-5х2,4:
кг.
Приведенная масса редуктора 2ЦОН-18:
кг.
Приведенная масса копрового шкива ШКК-4Б:
кг.
Приведенная масса ротора электродвигателя:
кг.
Приведенная масса вращающихся частей установки:
кг.
Приведенная масса всей установки:
кг.
9. Максимальное ускорение скипа
Номинальный момент электродвигателя:
Н•м.
Максимальный момент электродвигателя:
Н•м.
Момент переключения:
Н•м.
Средний момент электродвигателя:
Н•м.
Средняя сила тяги в канате, создаваемая электродвигателем:
Н (15 тс).
Статическая сила от веса груза и от веса каната:
Н (12 тс).
Динамическая сила при разгоне сосуда:
Н (2,9 тс).
Ускорение скипа при разгоне:
м/с2.
Тормозная сила при свободном выбеге:
Н (4,1 тс).
Замедление скипов при свободном выбеге в конце подъема:
м/с2.
Замедление скипов при подтормаживании с усилием 30% от веса груза:
м/с2.
Замедление = 0,62 м/с2 не более 5 м/с2 допускаемого ЕПБ [1, п. 357].
10. Расчет диаграммы скорости скипа
Принимаем 5-периодную симметричную диаграмму скорости. Время движения порожнего скипа в разгрузочной кривой:
с,
где h0 - высота разгрузочной кривой, м;
V0 - скорость выхода скипа из кривой, м / с.
Время движения груженого скипа в разгрузочной кривой:
с,
где V4 - скорость входа груженого скипа в кривую, м/с.
Ускорение скипа в разгрузочной кривой:
м/с2.
Замедление груженого скипа в разгрузочной кривой:
м/с2.
Продолжительность движения груженого скипа с ускорением
а1 = 0,29 м/с2:
с.
Путь, пройденный скипом за время разгона:
м.
Продолжительность движения скипа с замедлением а3 = 0,62 м/с:.
с.
Путь, пройденный скипом за время замедления:
м.
Путь, пройденный скипом с равномерной скоростью:
м.
Продолжительность движения скипа с равномерной скоростью:
с.
Фактическая продолжительность движения скипа:
с.
Фактический коэффициент резерва производительности:
11. Определение усилий в подъемном канате
Общий вид уравнения усилий в канате:
,
где х - расстояние от точки загрузки до скипа, м.
Необходимые усилия в канате по отдельным периодам (точкам).
1. Начало подъема, когда один скип загружен, другой порожний находится в разгрузочной кривой х = 0; а = а0 = 0,25 м/с2.
2. Груженый скип поднялся на х = 2 м, порожний скип выходит из кривой х = h0 = 2м; а = а1 = 0,25 м/с2.
2а. Груженый скип ускоряется с а = а1 = 0,29 м/с2 , порожний скип вышел из кривой х = h0 = 2м.
3. Груженый скип в конце участка ускорения:
м;
а = а1 = 0,29 м/с2.
3а. Груженый скип в начале участка равномерного движения:
м; а = 0.
4. Груженый скип в конце участка равномерного движения:
м; а = 0.
4а. Груженый скип в начале участка замедления:
м;
а = а3 = -0,62 м/с2.
5. Груженый скип в конце участка замедления:
м;
а = а3 = -0,62 м/с2.
5а. Груженый скип на входе в разгрузочную кривую:
м;
а = а4 = -0,25 м/с2.
6. Груженый скип в конце разгрузочной кривой:
х = h0 + h1 + h2 + h3 + h4 = 2 + 120,6 + 412,9 + 56,5 + 2 = 594 м;
а = -0,25 м / с2 .
Результаты расчета сил в канате представлены в таблице 1.
Таблица 1
Силы в канате
|
Точки |
Х, м |
Fст, Н |
а, м/с2 |
Fдин, Н |
F, H |
F, тс |
V, м/с |
|
|
1 |
0 |
120437,1 |
0,25 |
25599,9 |
146037 |
14,6 |
0 |
|
|
2 |
2 |
120172,5 |
0,25 |
25599,9 |
145772,4 |
14,5 |
1 |
|
|
2а |
2 |
120172,5 |
0,29 |
29695,9 |
149868,4 |
14,9 |
1 |
|
|
3 |
122,6 |
104217,1 |
0,29 |
29695,9 |
133913 |
13,3 |
8,42 |
|
|
3а |
122,6 |
104217,1 |
0 |
0 |
104217,1 |
10,4 |
8,42 |
|
|
4 |
535,5 |
49590,5 |
0 |
0 |
49590,5 |
4,9 |
8,42 |
|
|
4а |
535,5 |
49590,5 |
-0,62 |
-63487,7 |
-13877,2 |
-1,3 |
8,42 |
|
|
5 |
592 |
42115,5 |
-0,62 |
-63487,7 |
-23172,2 |
-2,3 |
1 |
|
|
5а |
592 |
42115,5 |
-0,25 |
-25599,9 |
16515,6 |
1,65 |
1 |
|
|
6 |
594 |
41850,9 |
-0,25 |
-25599,9 |
16251 |
1,62 |
0 |
12. Уточненный расчет мощности электродвигателя
Подсчет F2t.
Период t0:
Период t1:
Период t2:
Период t3:
Период t4:
Сумма:
Эквивалентное время цикла:
Эквивалентное усилие:
Эквивалентная мощность электродвигателя:
кВт.
Принятый электродвигатель Рн = 800 кВт имеет запас мощности.
Максимальный момент на валу электродвигателя при = F3:
Н•м.
Перегрузка двигателя при пуске:
не больше допустимой = 2,4 для принятого электродвигателя.
13. Мощности на валу барабана и потребляемые электродвигателем из сети
Рисунок 4 - Диаграммы скоростей, ускорений, сил и мощностей.
Таблица 2
Мощности на валу барабана и потребляемые из сети
|
точка |
F, H |
V, м/с |
Рб=FV/1000, кВт |
Рс=8,42F/893, кВт |
|
|
1 |
146037 |
0 |
0 |
1377 |
|
|
2 |
145772,4 |
1 |
145,7 |
1374,5 |
|
|
2а |
149868,4 |
1 |
149,8 |
1413,1 |
|
|
3 |
133913 |
8,42 |
1127,5 |
1262,7 |
|
|
3а |
104217,1 |
8,42 |
877,5 |
982,7 |
|
|
4 |
49590,5 |
8,42 |
417,6 |
467,6 |
|
|
4а |
-13877,2 |
8,42 |
-116,8 |
динам.тор. |
|
|
5 |
-23172,2 |
1 |
-23,1 |
динам.тор. |
|
|
5а |
16515,6 |
1 |
16,5 |
155,7 |
|
|
6 |
16251 |
1 |
16,2 |
153,2 |
14. Определение расхода электроэнергии
Подсчет
Период
Период
Период
Период
Период
подъёмный копер редуктор канат
Полезный расход электроэнергии на 1 подъем:
Фактический расход электроэнергии на 1 подъем:
Удельный расход электроэнергии на подъем 1 т груза:
Удельный расход электроэнергии на 1 ткм:
КПД подъемной установки:
Годовой расход электроэнергии:
Годовая плата за электроэнергию по двухставочному тарифу:
СГ = WГ а + РДВ в 12
СГ = 2400000 1 + 800 60 12 = 2400000+ 576000 = 2976000 руб.
где а - цена 1 кВтч, руб; в - плата за 1кВт потребляемой мощности в часы максимальной загрузки энергосистемы (с 9 до 11 и с 18 до 22 часов) в месяц, руб.
15. Смета затрат на приобретение оборудования
Таблица 3
|
Наименование оборудования |
Кол-во |
Цена, руб |
Суммаруб. |
|
|
Подъемная машина 2Ц-5х2,4 |
1 |
900000 |
900000 |
|
|
Редуктор 2ЦОН-18. |
1 |
300000 |
300000 |
|
|
Электродвигатель АКН2-18-36-16 = 800 кВт = 6 кВ |
1 |
350000 |
350000 |
|
|
Скип СН5-185-1.8 |
2 |
110000 |
220000 |
|
|
Шкив ШКК-4Б |
2 |
40000 |
80000 |
|
|
Канат d = 42 мм = 1325 м |
9435,1 кг |
35 |
330229 |
|
|
Итого: |
2180229 |
Таблица 4
Расчет штатов и заработной платы
|
Профессии |
Кол-во |
Ксп |
Списочн колич. |
Разряд |
Зар.плата 1 чел.мес. |
Общая зар.плата в год, руб |
|
|
Машинист подъема |
4 |
1,67 |
6 |
5 |
15000 |
720000 |
|
|
Электрослесарь |
4 |
1,67 |
6 |
4 |
14000 |
672000 |
|
|
Механик подъема |
1 |
1 |
1 |
6 |
16000 |
192000 |
|
|
Итого: |
9 |
- |
13 |
- |
45000 |
1584000 |
Заключение
В результате проделанной мной работы, была рассчитана скиповая подъёмная установка шахты. Было подобрано оборудование: скип с неподвижным кузовом типа СН5-185-1.8; канат 43-Г-В-Ж-1764 (180) ГОСТ 7668-80; подъемная машина 2Ц-5х2,4; шкив типа ШК-4; редуктор 2ЦО-20 и электродвигатель типа АКН2-18-36-16.
КПД подъемной установки составляет 53 %.
Список использованных источников
1. ПБ 03-553-03. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. (ПБ-03-553-03). - М.: НТЦ, 2004. - 198 с.
2. Гришко А. П. Стационарные машины и установки. Том 1. Учебник для вузов. Рудничные подъемные установки. М.: МГГУ, 2008, 473 с.
3. Гришко А. П., Шелоганов В. И. Стационарные машины и установки. Учебное пособие. М.; МГГУ, 2007, 328 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор асинхронного электродвигателя; определение угловых скоростей, расчетных мощностей и вращающих моментов на валах привода. Конструирование клиноременной передачи, расчет основных параметров шкивов и шпонок. Подбор подшипников, муфт и редуктора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 09.04.2011Общие сведения о шахте Воргашорская. Особенности и обоснование необходимости применения водоотливной установки. Расчет установки и выбор оборудования для нее. Меры зашиты людей на производстве. Расчет затрат по технологическому процессу на 1 т. добычи.
дипломная работа [568,3 K], добавлен 15.03.2011Степень подвижности кривошипно-ползунного механизма. Построение планов его положений. Построение плана скоростей. Численные значения ускорений точек. Построение кинематических диаграмм точки В ползуна. Определение и расчет сил давления газов на поршень.
курсовая работа [1011,1 K], добавлен 18.06.2014Выбор электродвигателя, расчет перегрузок и тахограммы. Кинематика подъема. Расчет движущих усилий. Определение эквивалентного усилия. Проверка двигателя по условиям нагрева. Выбор силового оборудования и элементов системы автоматического регулирования.
учебное пособие [75,5 K], добавлен 13.12.2012Назначение и область применения привода. Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов валов. Расчет червячной передачи. Компоновочная схема. Порядок сборки и регулировки редуктора.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 16.05.2007Описание циркуляционной установки. Схема установки и ее расчет. Определение геометрической высоты всасывания насоса Н2, показаний дифманометра (дифпьезометра) скоростной трубки. Построение эпюр скоростей для сечения в месте установки скоростной трубки.
курсовая работа [751,2 K], добавлен 18.05.2010Расчет усилий в канате и выбор каната. Расчет грузовой подвески. Проектирование стального барабана. Проверка барабана на прочность. Крепление конца каната на барабане. Определение мощности и выбор электродвигателя. Передвижение каретки с канатной тягой.
курсовая работа [477,2 K], добавлен 07.05.2012Предварительный расчет мощности электродвигателя, определение передаточного числа редуктора. Построение тахограммы и нагрузочных диаграмм, проверка двигателя по перегрузочной способности и мощности. Расчет и построение механических характеристик привода.
курсовая работа [440,8 K], добавлен 24.09.2010Кинематический и силовой анализ привода, выбор электродвигателя, передаточных отношений для редуктора и цепной передачи. Выбор материалов и допускаемых напряжений для зубчатых колес. Расчет конической прямозубой передачи, определение усилий в зацеплении.
дипломная работа [508,6 K], добавлен 03.01.2010Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение мощностей и предварительных крутящих моментов. Определение параметров передач при различных напряжениях. Вычисление диаметров валов. Выбор подшипников. Расчет валов по эквивалентному моменту.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 21.11.2013
