Диаграммы мгновенной мощности
В период подъема мгновенная мощность резко изменяется. Обычно рассматривают три значения мгновенной мощности в кило- ваттах:
i
N = Fivi/ 1000;
б
при асинхронном двигателе
i
N
ac = Fivmax / 1000 ред дв; c при двигателе постоянного тока мпт
i
N Fivi/ (1000 ред дв па) + N, c где Fiи vi– мгновенные значения движущих усилий и скорости по соответствующим диаграммам; при непосредственном соединении
вала двигателя с валом органа навивки
N N
i i
б дв
; vmax – максималь-
ная скорость подъема, обуславливающая при асинхронном двига- теле потребляемую из сети мощность независимо от фактической частоты вращения; дв – КПД двигателя (по каталогу); па – КПД преобразовательного агрегата; N– потери мощности на возбуж- дение подъемного двигателя, генератора и преодоление сопротив- лений в преобразователе, вращающемся непрерывно (и в течение паузы), обычно принимают равным 3-5 % от номинальной мощно- сти двигателя.
Полагая для данной подъемной установки vmax, ред и дв по- стоянными величинами, получим
Nac = cFi,
ic
53
где с= vmax / 1000реддв, или, другими словами, изменения мгновен- ной мощности, потребляемой из сети асинхронным двигателем, по- добны изменениям движущего усилия.
Графики мгновенных мощностей представлены на рис.19, в, г. Следовательно, пик мощности асинхронного двигателя при тахограмме с криволинейным боком имеет максимум в момент пуска,
и ожидаемого эффекта сглаживания пика при этом не достигается.
Графики мгновенных мощностей для пятипериодной тахо- граммы (случай F0 в период t3) представлены на рис.19.
Расход энергии и КПД шахтной подъемной установки
По диаграммам мгновенной мощности, потребляемой из се- ти, определяют расход энергии за цикл подъема, который выражает- ся на графиках площадью диаграммы Nс. Например, в соответствии с рис.19, в, расход энергии за цикл в киловатт-часах
W kc
⎡Nc1 Nc2 t
Nc3 Nc4 t
Nc5 Nc6 t⎤,
⎣
  3600 ⎢ 2 1 22 3 ⎥ 2 ⎦ где kc – коэффициент, учитывающий расход энергии на маневры и вспомогательные операции; kс = 1,03-1,05.Аналогично определяется расход энергии для других случа- ев, однако при двигателях постоянного тока должен быть учтен рас- ход энергии в течении паузы, так как преобразовательный агрегат вращается непрерывно.На диаграммах (см. рис.19) отдельные виды потерь энергии выделяют штриховкой.Полезный расход энергии, затрачиваемой на подъем полез- ного груза массой Qна высоту Н,Wo =gQH/ 36001000.Коэффициент полезного действия эксплуатационных шахт- ных подъемных установок находится в пределах 0,5-0,7, для про-54
ходческих – 0,2-0,5 (из-за наличия большого количества периодов с пониженной скоростью движения).
КПД подъемной машины, отнесенный к ее валу и учиты- вающий потери энергии на преодоление шахтных сопротивлений, равен 1/ k. Для клетей 1/ k= 0,83, для скипов 1/ k= 0,87.
Удельный расход энергии на подъем полезного груза в кило- ватт-часах на тонну
 q gH .
3600уст
Условия безопасности скольжения при шкивах трения
Фрикционный принцип передачи тягового усилия элементам системы является специфической особенностью шахтных подъем- ных машин со шкивами трения, поэтому главным в расчете и конст- руировании этих машин является обеспечение условий, при которых в различных возможных (а также ошибочных) режимах движения исключается общее скольжение канатов по ведущему шкиву.
На основании детальных исследований и накопленного опы- та установлено, что наиболее опасными с точки зрения скольжения канатов являются следующие режимы аварийного торможения: спуск груза при двухсосудном подъеме; спуск противовеса при сис- теме «сосуд с противовесом».
Оба режима для скиповых подъемных установок являются не технологичными, но должны быть рассчитаны, если в системе управления не предусмотрены специальные блокировочные средства.
Введем понятие о коэффициенте безопасности скольжения . Запишем наиболее общее выражение Л.Эйлера для соотношения натяжений набегающей Sнаб и Sсб ветвей гибкого органа на дуге об- хвата с коэффициентом трения f, отвечающее предельному со- стоянию перед проскальзыванием [7]:
Sнаб/Sсб = е
f,
55
где знак «+» соответствует подъему груза (Sнаб Sсб) при возможном проскальзывании против вращения шкива; знак «–» – спуску груза (Sсб Sнаб) при возможном проскальзывании по направлению враще- ния шкива.
Условие отсутствия скольжения запишется в виде двойного неравенства:
 е– fSнаб е f. (34)
Sсб
После преобразования обеих частей неравенства (34) полу- чим для случая подъема груза
Sнаб – Sсб Sсб(е f– 1),
откуда после превращения в равенство умножением левой части на
п 1 получим
 п = Sсб (e f1)1. (35)
Sнаб Sсб
Для случая спуска груза
Sнаб – Sсб Sсб(е– f– 1),
поскольку Sсб Sнаб, меняя знаки на противоположные, найдем
Sсб – Sнаб Sсб(1 – е– f).
После превращения в равенство умножением левой части на с 1
получим
 с = Sсб (1ef) 1. (36)
Sсб Sнаб
Коэффициент безопасности скольжения характеризует за- пас сил трения по Эйлеру относительно действующей разности на- тяжений. Различают статический ст и динамический д коэффици- енты. Первый рассчитывается по статическим натяжениям, второй – с учетом сил инерции. В соответствии с данными [1] принимается
ст 1,75; д 1,25.
56
В тех случаях, когда условие безопасности не выполняется, следует использовать следующие меры: уменьшить массу полезного груза; увеличить массу подъемных сосудов; увеличить массу кана- тов; уменьшить массу противовеса; увеличить натяжение ветвей на- тяжным устройством (в настоящее время в практике нет).
Рассмотрим случай аварийного торможения при спуске гру- за. Заметим, что для клетевого подъема такая операция является нормальной, а для скипового может квалифицироваться как оши- бочная.
Расчетная схема составляется с учетом тяжести хвостовых канатов и с указанием положения груженого опускающегося сосуда: при ТХК – вблизи ВПП; при ЛХК – вблизи НПП; при РХК – в лю- бом положении.
В качестве примера расчета натяжений канатов на органе на- вивки рассмотрим случай с ТХК (см. рис.3).
Натяжение опускающейся ветви
о
Sсб = Sст + moaз
или
или
Sсб = g[Q+ Q'+ nph'+ nxpx(H+ hx) – wQ] +
+ aз[Q+ Q'+ nph'+ nxpx(H+ hx)]. (37)
Натяжение поднимающейся ветви
п
Sнаб = Sст – mпaз
Sнаб = g[Q'np(h'+ H) + nxpxhx + wQ] – aз[Q'+
+ np(h'+ H) + nxpxhx], (38)
где
Sст , Sст
и mo, mп – соответственно статические натяжения, Н,
п о
и масса, кг, опускающейся и поднимающейся ветвей; аз – рекомен- дуемое замедление аварийного торможения при спуске груза, аз = 1,5 м/с; w– коэффициент, учитывающий шахтные сопротивле- ния одной ветви, для скипов и клетей wравно соответственно 0,075 и 0,1. Подставляя выражения (37) и (38) в формулу (36), найдем динамический коэффициент безопасности скольжения при спуске груза дc 1,25.57
В отечественных многоканатных машинах со шкивами тре- ния применяется футеровка канатоведущих шкивов из пластмассы ПП-45, рецептура которой была разработана в СПГГИ совместно с Охтинским химкомбинатом и НИИ полимеризации пластмасс (ПО «Пластполимер»). Для этой пластмассы принимается расчетный коэффициент трения, равный 0,25 при использовании канатов с круглыми и фасонными прядями и 0,2 – при канатах закрытой кон- струкции [4]. В последнее время появилась футеровка из фенопласта марки Ф7-050-049, ТУ6-05-231-250-83. Для этой пластмассы прини- мается расчетный коэффициент трения, равный 0,30 при пользова- нии канатов с круглыми и фасонными прядями и 0,25 – при канатах закрытой конструкции.
Удельное давление канатов на футеровку
При расчете канатоведущих шкивов проверяется также удельное давление канатов на футеровку qф, которое не должно пре- вышать допускаемых для данного материала пределов qдоп.
Удельное давление представляет собой среднюю величину от суммы статических натяжений обеих ветвей, отнесенную к про- екции дуги обхвата на диаметральную плоскость шкива,
o п
qф = (Sст Sст
) / ndDqдоп,
где n–число канатов; d–диаметр каната, м; D– диаметр канатове- дущего шкива, м. При использовании футеровочного материала марки ПП-45 и круглопрядных канатов qдоп = 2 МПа, при закрытых канатах qдоп = = 2,5 МПа [2]. Преимущества и недостатки многоканатного подъема со шкивами трения Многоканатный подъем со шкивами трения успешно решает проблему вертикального подъема полезных грузов массой до 70 т с глубины 1600-2000 м и наклонного подъема грузов массой до 10 тыс.т.58
МК-подъем со шкивами трения имеет следующие сущест- венные преимущества:
за счет фрикционной связи канатов с органом навивки, ис- ключающей возникновение опасных нагрузок, и наличия несколь- ких канатов повышается степень безопасности установки;
 размеры органа навивки уменьшаются в n раз (где n–
число канатов);
 увеличивается степень быстроходности машины, что в ряде случаев исключает редуктор или снижает его передаточное число в n раз;
габариты и масса подъемной машины уменьшаются в три- пять раз;
при размещении машины в башенном копре, что исключает воздействие изменяющихся атмосферных условий на канаты, соз-
даются более благоприятные условия эксплуатации канатов;
отсутствие углов девиации и колебаний струн канатов уве- личивает срок их службы в два-три раза;
в связи с наличием нижних уравновешивающих канатов и уменьшением маховых масс снижаются установленная мощность и расход энергии;
при размещении подъемных машин (до шести установок)
в башенных копрах сокращаются размеры промплощадки шахты.
Основные недостатки МК-подъема:
невозможен контроль канатов путем испытаний их образцов;
исключается обычная смазка канатов;
усложняются контроль и навеска большого числа канатов;
затрудняются монтаж и ремонт машины, расположенной в башне большой высоты (70-100 м);
для монтажа и обслуживания машины в башне требуется спецкран грузоподъемностью 30-60 т с высотой подъема до 100 м;
в башне необходим лифт для подъема обслуживающего
персонала.
Однако указанные недостатки не являются существенными, поскольку в той или иной степени преодолимы различными освоен- ными в настоящее время техническими средствами и экономически оправданы.
59
|
Скачать 1.98 Mb.