курсач. 1Исходные данные

• Название: 1Исходные данные
• Дата: 03.06.2022
• Размер: 493.17 Kb.
• Имя файла: курсач.docx
• Тип: Реферат; #568378

Содержание

Введение .......................................................................................................................4

1Исходные данные ........................................................................... ……..................6

2Расчет мощности и выбор электродвигателя .......................................…..............7

3Расчет мощности и выбор электродвигателя подъемной установки……..........13

4Построение механической характеристики двигателя.........................................14

5Определение схемы управления электроприводом..............................................18

6Автоматизация подъемных установок...................................................................20

7Заключение...............................................................................................................23

8Литература................................................................................................................24

Введение

Шахтная подъёмная установка— основной транспортный комплекс, связывающий подземную часть шахты с поверхностью; предназначена для выдачи на поверхность добываемого полезного ископаемого и получаемой при проходке горных выработок породы, спуска и подъёма людей, а также транспортировки горно-шахтного оборудования и материалов.

Подъемные установки классифицируют: 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 числу канатов — 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, бадейные; по степени уравновешенности — на уравновешенные и неуравновешенные.

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.

Если сравнивать типы сосудов, то для подъёма полезных ископаемых применяются, как правило, скиповые установки. Отношение массы скипа к массе поднимаемого груза колеблется от 0,6 до 1,2 и тем меньше, чем больше грузоподъёмность скипа. Погрузочно-разгрузочные операции полностью автоматизированы, а их длительность максимально сокращена.

В качестве грузовых обычно применяются двухскиповые подъёмные 5 установки, так как в этом случае при одной и той же грузоподъёмности установки обеспечивается вдвое большая производительность по сравнению с односкиповыми. Также скипы подразделяют на опрокидные и неопрокидные. Достоинством опрокидных скипов является простота и надежность конструкции как в отношении возможных поломок, так и в части исключения просыпи горной массы при движении скипа в шахтном стволе. Одним из недостатков является высокая степень динамической неуравновешенности сосудов при их движении в разгрузочных кривых.

Сравнивая вертикальные и наклонные подземные установки, при этом учитывая то, что разработка месторождений подземная, делаем выбор в пользу первых. Это можно объяснить тем, что вертикальный шахтный ствол обеспечивает самую короткую трассу подъёма с любого заданного горизонта на поверхность. Кроме того, технология строительства вертикальных шахтных стволов намного проще, а стоимость их проходки существенно ниже по сравнению с таковыми по данным производственного опыта для наклонных стволов.

1.Исходные данные

Таблица1.1-исходные данные

Годовая проектная производительность шахты A, т/г	Высота ствола Нств, м
1000000	750

2.Расчетодноканатной скиповой подъемной установки

Задание: годовая проектная производительность шахты 100 000 000 А,

т/г; высота ствола 750-Нств. Требуется: выбрать скипы, канаты, орган навивки, приводной двигатель, редуктор; определить скорость подъема; рассчитать расход электрической энергии.

Скипы.

Груза за сутки:

Асут/т= (1.1)

Где: К1=1,1-1,5 – Коэффициент перевода рядового угля в горную массу,

для породного подъема.

Ng=300 – Количество рабочих дней в году.

Асут/т= =3666 т/сут

За один час:

Ач= (1.2)

Где:Кн=1,5 –Неравномерность работы скипового подъема.

Чсут=18 –Время работы скипового подъема.

Aч= = =277 т/ч

Таблица 2.1 выбор скипа [1]

Модель скипа	Вместимость кузова м3	Грузоподъемность по углю, т	Масса скипа с прицепным устройством, т	Высота скипа в положении разгрузки, м	Высота подъема в разгрузочных кривых, м	Расстояние между осями сосудов в шахтном стволе м
1СН20-1	20,0	17,5	11,90	14,40	2,17	2,10

Выбираем скип по таблице: 1.1 [1]

Тип= 1СН20-1

Масса скипа m_скп, т= 11,9

Грузоподъемность по углю Q_т= 17,5

Канат.

Высота шахтного копра:

h_k=h_п+h_а+ h_д (1.2)

Где: h_п- Высота технологического переподъема сосуда над поверхностью

для его разгрузки

h_ап- Запас высоты на случай аварийного переподъема сосуда h_ап≥ 3 м

h_д- Дополнительный запас высоты до подшкивной площадки h_д=2

h_k=26,5+3+2=31,5

Максимальная длина отвеса каната:

H₀=H_cn+h₀+h_k (1.3)

Где: H_cт и h₀- Глубина шахтного ствола и глубина опускания сосуда в

шахте для его погрузки

h_k- Высота шахтного копра

H₀=750+0+31.5=781,5

Масса концевого груза:

Q₀=m_скп+Q_т (1.3)

Где: m_скп - Масса скипа

Q _т - Грузоподъемность по углю

Q₀=11,9+17,5=29,4

Расчет линейной массы каната:

p_p= (1.4)

Где:p₀ − 9000/10000 − условная плотность каната

_Ꝺв − (14/19)*10⁸ − Временное сопротивление разрыву проволоки каната

n_k − Количество канатов

p_p= =7.7
Таблица 2.2 выбор каната [1]

Диаметр каната, мм	Линейная масса каната кг/м	Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву, МПа
		1370		1470		1570
		Разрывное усилие, кН
		Fcn	Fk	Fcn	Fk	Fcn	Fk
38	8,38	1345	1140	144	1220	1540	1305

Фактический запас прочности каната:

m_ф= (1.5)

Где: F_cn- − Суммарное разрывное усилие проволок каната

Q − Масса концевого груза

m_ф= =4,6

S_g=(H*P_p)+Q_t+m_cкп (1.6)

Где: P_p − линейная масса каната

Q_т − Грузоподъемность по углю

m_скп − Масса скипа

Н − Высота шахтного ствола (750+21)

S_g=(776*8,38)+17,5+11,9=6532

Выбор подъемной машины:

Таблица 2.3 – Характеристик подъемной машины. [1]

Модель подъемной машины	Sд,кН	Fд,кН	Передаточное отношение редукторов ip	Vд,м/с	Mм,Т
Ц-3x2,2	140	140	11,5:20:30	10,0	14,8

Допустимое статическое натяжение каната S_g=140кH

Допустимая разность статических натяжений груженой и порожней ветвей каната F_g=140кН

Расчетная ширина барабана:

B= +z_тр)* (1.7)

Где: L − Наклонная высота подъема, м

I_P − 30÷40 м − Резерв длины каната

z_тр − Количество витков трения (z_тр=3,5 для барабанов с футерованной поверхностью

− 2÷5 мм − Величина зазора между витками

d_k − Диаметр выбранного каната

B= * =2256

Диаметр навивки:

D d_k*80 (1.8)

Где: d_k- Диаметр навивочного органа подъемной машины и каната

D 38*80=3040

3. Расчет мощности и выбор электродвигателя подъемной установки

Ориентировочное значение мощности (кВт) и частоты вращения (об/мин)приводного двигателя:

P_ориент=4,5Q (2.1)

Р_ориент=4,5*3 =364,5кВт

n_ориент=55 (2.2)

n_ориент=55 =495(об/мин)

Выбираем двигатель по таблице со следующими техническими данными:

Тип= АК3-13-52-10

Мощность P_H,кВт=400кВт

Напряжение U, В=6000В

Коэффициент перегрузки λ_Н=2,3

Таблица 3.1- выбор электродвигателя [1]

Модель электродвигателя	U,B	N,кВт	N,мин1	Ƞв	γmax	Jрот, т*м2
АК3-13-52-10	6000	400	590	0,93	1,8	0,105

4. Построение механической характеристики двигателя

Построим механическую характеристику для двигателя АК3-13-52-10

Таблица 4.1

Напряжение U	6000В
Номинальная мощность PY,кВт	400
Частота вращения nH,об/мин	590
Перегрузочная способность λ	2,3
Пар полюсов	5
Частота	50

Определяем номинальную частоту вращения электродвигателя W_ном,рад/с

W_ном= (3.1)

Где: n- Частота вращения

W_ном= =61,7рад/с

Определяем номинальный момент электродвигателя M_ном,H*м

М_ном= (3.2)

Где:P- Номинальная мощность

W_ном- номинальная частота вращения

М_ном= =6557,3 H*M

Определяем скорость идеального холостого хода W₀,рад/с

W₀= (3.3)

Где: f- Частота

p- Пар полюсов

W₀= =62,8 рад/с

Определяем номинальное скольжение двигателя:S_ном

S_ном= (3.4)

Где- W₀- Скорость идеального холостого хода

W_ном- Частота вращения электродвигателя

S_ном= =0,01

Определяем критическое скольжение и момент S_кр

S_кр=S_ном(λ+ λ²-1) (3.5)

Где:λ-Перегрузочная способность

S_кр=0,02(2,3+ 2,3²-1)=0,07

Определяем момент критический M_кр,Н*м

M_кр=λ*М_н (3.6)

Где:М_н номинальный момент электродвигателя

М_кр=2,3*6557=15081Н*м

Формула Клосса

М= (3.7)

Где: Мкр— критический момент Н×м.

S— скольжение.

Sкр— критическое скольжение.

М_0,2=­ =9575H*м

М_0,4=­ =5133H*м

М_0,6=­ =3503H*м

М_0,8=­ =2560H*м

М₁=­ =2113H*м

Механическая характеристика двигателя

Таблица 4.2 – построение механической характеристик

S	0,2	0,4	0,6	0,8	1
M	9575	5133	3503	2560	2113

Рисунок 1



5.Определение схемы управления электроприводом

Управление приводами включает в себя пуск электродвигателя в

работу регулирование скорости вращения, изменение направления вращения, торможение и останов электродвигателя. Для управления приводами применяются электрические коммутационные аппараты, такие как автоматические и неавтоматические выключатели, контакторы и магнитные пускатели. Для защиты электродвигателей от ненормальных режимов (перегрузок и коротких замыканий) применяются автоматические выключатели, предохранители и тепловые реле.

Рисунок 2.Схема управления электроприводом подъемны установок

L1, L2, L3	Фазы
N	Ноль
KР1,1	Стоп
КМ1	Пуск
КМ2	Реверс
КМ4	Отключение нижних реостатов
КМ5	Отключение средних реостатов
КМ6	Отключение верхних реостатов
КМ3	Реле времени для динамического торможения

6.Автоматизация подъемных установок

Подъемные установки шахт и рудников – наиболее сложные и

ответственные объекты в общей технологической цепи транспортирования полезного ископаемого из забоя на поверхность. В ряде случаев подъемная установка является единственным звеном, связывающим горные работы с поверхностью. Отказ ее электрических и механических узлов может вызвать травмирование людей и привести к большим материальным потерям в связи с простоем всего предприятия. Поэтому к надежности и безопасности работы подъемной установки предъявляют повышенные требования.

Автоматическое управление подъемными установками позволяет

значительно повысить безопасность и надежность их работы, дает возможность увеличить производительность подъема, уменьшить расход электроэнергии, освободить машинистов от напряженного труда.

Увеличение надежности работы при автоматизации позволяет сократить

непроизводительные простои, затраты на материалы и запасные части, увеличить межремонтные сроки, повысить срок службы подъемных канатов.

Особенности автоматизации подъемных установок в основном

определяются типом подъемного сосуда и видом электропривода.

Важнейшей задачей при автоматизации подъемных машин является

выполнение заданного графика скорости и ускорений по времени во все периоды движения подъемного сосуда. Диаграмма скорости по существу – критерий производительности и экономичности подъемной установки.

В неавтоматизированных подъемных установках оператор непрерывно

контролирует рабочий процесс и управляет системой электропривода, воздействуя на рукоятку командоконтроллера и рычаг управления тормозом. При этом выполнение заданной диаграммы скорости движения подъемных сосудов в значительной степени зависит от его опыта и внимательности. Вследствие высокой скорости движения скипов и клетей и жестких требований в отношении пуска и торможения двигателя при самой внимательной работе ошибки оператора не могут быть исключены. В лучшем случае они приводят к снижению производительности по сравнению с проектной.

При автоматизации выполнение заданной диаграммы скорости

полностью возлагается на систему электропривода. Особенно высокие требования предъявляются к процессу управления во время замедления. Неточность работы системы автоматического управления в режиме торможения может привести к тому, что точность остановки снизится. Если же для повышения точности остановки немного удлинить путь дотягивания, то снижается производительность. Оба фактора – снижение точности остановки и производительности – нежелательны.

На точность формирования электроприводом диаграммы скорости в

режиме торможения влияют различные возмущающие факторы: масса поднимаемого груза, упругие свойства каната, жесткость механической характеристики электропривода, тормозное усилие и т. д.

Задача САУ электропривода подъемной машины состоит в том, чтобы

возможно точнее воспроизводить заданную диаграмму скорости и возможно полнее подавлять влияние возмущающих воздействий. Для этой цели необходимо применение отрицательной обратной связи по скорости подъемного сосуда. Задающее воздействие должно осуществлять изменение скорости подъемного сосуда во времени в соответствии с известной диаграммой скорости.

Формирование задающего воздействия производят либо в функции пути,

проходимого подъемным сосудом, либо в функции времени. Так как закон изменения задающего воздействия в функции пути или времени заранее известен, то САУ подъемных машин относится к классу систем с программным автоматическим управлением, а задающее воздействие называется программой управления.

Наряду с формированием требуемой диаграммы скорости система

управления должна осуществлять защиту подъемной машины включением предохранительного тормоза при возникновении различных аварийных ситуаций, например при переподъеме сосуда выше уровня приемной площадки, превышении заданной скорости, недопустимом износе тормозных колодок, зависании сосуда в любом месте ствола, исчезновении напряжения в цепях управления, неисправностях в тормозной системе и т. д. В схеме автоматизации необходимо предусмотреть различные блокировочные цепи, которые исключали бы включение подъемного двигателя в случаях, если это приводит к нарушению безопасной работы подъемной установки.

Существенное влияние на схему автоматизации и способы управления

оказывает привод подъемных машин. Для подъемных машин применяют два типа привода: от асинхронного электродвигателя с фазным ротором и от двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Наибольшее распространение для привода подъемных установок получили асинхронные электродвигатели с фазным ротором и релейно-контакторной аппаратурой.

Асинхронный электропривод бывает одно- и двухдвигательным.

Мощность однодвигательного асинхронного привода подъемных машин ограничивается величиной 1250 кВт, а двухдвигательного (мощности асинхронных электродвигателей одинаковы) – 2500 кВт. При большей мощности применяют только электропривод постоянного тока. Такое ограничение мощности привода с асинхронными электродвигателями определяется коммутационной способностью контакторов в силовых цепях.

Заключение

В работе приведены все формулы для расчета скипа, каната и электродвигателя. Построена механическая характеристика электродвигателя.

Список литературы

1.Гришко А.П., Щелоганов В.И. Стационарные машины и установки: учебное пособие. – М.: Издательство МГГУ – 2004 – 328 с.

2.Москалево В.В. Электрический привод. – М.: Высшая школа, 1991– 430 с.

3.Носырев Б.А. Насосные установки горных предприятий: учебное пособие – Екатеринбург.: УГГГА, 1997– 162 с.

4.Носырев Б.А., Белов С.В. Вентиляторные установки шахт: Учебное пособие – Екатеринбург.: УГГГА, 1997– 278 с.

5.Канатович Л.И., Гетопанов В.Н. Горные машины. Учебник для техникумов. – М.: Недра,1989 – 304 с.

6.Песвианидзе А.В. Расчет Шахтных подъемных установок: учебное пособие. – М.: Недра, 1992 – 250 с.

7.Глухарев Ю.Д, Замышляев В.Ф. Техническое обслуживание и ремонт горного оборудования. – М.: Академия– 2003– 400 с.