Расчет ШПУ. Пример_расчета_клетевой_МК_ШПУ_2022. Расчет многоканатной клетевой подъемной установки оглавление

• Название: Расчет многоканатной клетевой подъемной установки оглавление
• Анкор: Расчет ШПУ
• Дата: 15.01.2023
• Размер: 94.51 Kb.
• Имя файла: Пример_расчета_клетевой_МК_ШПУ_2022.docx
• Тип: Документы; #887272

РАСЧЕТ МНОГОКАНАТНОЙ
КЛЕТЕВОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

Оглавление

1.Технические характеристики подъемной установки 2

2. Схема подъемной установки 4

3. Проверка головных и уравновешивающих канатов 5

4. Проверка соответствия параметров подъемной машины 8

и копровых направляющих шкивов 8

5. Проверка приводного двигателя 9

6. Проверка ускорения по перегрузочной способности двигателя 10

7. Ускорение из условия отсутствия скольжения канатов по шкиву 12

8. Допустимые значения замедлений для спуска груза, подъема груза 13

и перегона порожних сосудов 13

9. Тахограмма движения 14

10. График усилий 16

13. Определение эффективной мощности подъемного двигателя 18

Список литературы 19

1. Технические характеристики подъемной установки

Технические характеристики подъемной установки приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики подъемной установки

Наименование параметра	Обоз-начение	Ед. изм.	Величина
1	2	3	4
Тип подъемной машины	-	-	ЦШ-4х4
Максимальная статическая нагрузка	Fст. макс	кН	850
Максимальная разность статических натяжений канатов	ΔFст. макс	кН	250
Максимальная скорость подъема	V	м/с	8,2
Момент инерции подъемной машины	GD2	кН·м2	3555,1
Размещение машины	-	-	наземное
Угол наклона ствола	αс	град	90°
Тип подъема	-	-	клетевой с противовесом
Назначение подъема	-	-	грузо-людской
Высота подъема	H	м	600
Высота от устья ствола до верхней приемной площадки	h0	м	0
Высота от верхней приемной площадки до оси верхнего копрового шкива	hв	м	57,1
Высота от верхней приемной площадки до оси нижнего копрового шкива	hн	м	46,8
Высота оси подъемной машины над устьем ствола	hм	м	4,6
Горизонтальное расстояние между осями верхнего копрового шкива и подъемной машины	lв	м	36,5
Горизонтальное расстояние между осями нижнего копрового шкива и подъемной машины	lн	м	33,5
Длина струны верхней ветви канатов	Lв	м	63,929
Длина струны нижней ветви канатов	Lн	м	53,867
Угол наклона струны верхней ветви канатов	αв	град	55°14'

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4
Угол наклона струны нижней ветви канатов	αн	град	55°51'
Длина петли уравновешивающего каната	hу	м	20
Тип подъемного сосуда	-	-	клеть 1 КН 5.4-2
Масса клети	mс	кг	30000
Максимальная масса груза в клети	mгр	кг	25000
Максимальное количество людей в клети	n	чел.	90
Высота подъемного сосуда (клети)	hс	м	14,286
Тип противовеса	-	-	Противовес
Масса противовеса	mпр	кг	42500
Высота противовеса	hпр	м	8,22
Тип головного каната	-	-	TigerDyform6Rкласс 6×36 WS фирмы Bridon
Число головных канатов	nг	шт.	4
Диаметр головного каната	dг	мм	42
Суммарное разрывное усилие всех проволок головного каната	Pсумм. г.	кН	1376
Временное сопротивление разрыву проволок головного каната	σв	Н/мм2	1770
Масса 1 м головного каната	qг	кг/м	7,24
Тип уравновешивающего каната	-	-	TigerSuperflex 20×6 фирмы Bridon
Число уравновешивающих канатов	nу	шт.	3
Диаметр уравновешивающего каната	dу	мм	51
Суммарное разрывное усилие всех проволок уравновешивающего каната	Pсумм. у.	кН	1325
Временное сопротивление разрыву проволок уравновешивающего каната	σв	Н/мм2	1270
Масса 1 м уравновешивающего каната	qу	кг/м	9,75

Окончание таблицы 1

1	2	3	4
Тип электродвигателя	-	-	Синхронный тихоходный
Исполнение электродвигателя	-	-	Консольный
Мощность электродвигателя	Nдв	кВт	1285
Число оборотов электродвигателя	nдв	мин-1	39
Номинальный момент двигателя	Mдв.н	кН·м	315
Пусковой момент двигателя	Mдв.п	кН·м	630
Маховый момент электродвигателя	GD2	кН·м2	235,44
Тип копрового шкива	-	-	Шкив КШФ4
Диаметр копрового шкива	Dш	м	4
Максимальная рабочая нагрузка	Fш max	кН	4×165
Максимальная разрывное усилие каната	Pсумм. max	кН	4×1376
Момент инерции копрового шкива	GD2	кН·м2	1046,53

2. Схема подъемной установки

Схема подъемной установки приведена на рисунке 1.


600


Рисунок 1. Схема подъемной установки

3. Проверка головных и уравновешивающих канатов

3.1. Обоснование типа выбранных канатов

Типы выбранных канатов отвечают рекомендациям по преимущественному применению на шахтных подъемных установках круглопрядных канатов с маркировочной группой по временному сопротивлению разрыву = (1770…1860) МПа [3].

Необходимость в применении уравновешивающего каната устанавливается Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности "Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых" (ФНиП) [Error: Reference source not found].

Выбранные канаты отвечают дополнительным условиям, связанным со спецификой их применения на клетевой канатной подъемной установке со шкивами трения:

- головной канат типа Tiger Dyform 6R класса 6×36 WS [9] имеет увеличенную площадь контакта прядей с желобом канатоведущего шкива. Данное свойство каната обеспечивает лучшее его сцепление с футеровкой шкива, способствует более равномерному распределению нагрузки при переходе каната через шкивы, что, в свою очередь, снижает износ проволок и футеровки.

- уравновешивающий канат типа Tiger Superflex 20×6 [3] имеет высокую гибкость, большое сопротивление кручению и хорошую износостойкость.

3.2. Максимальные статические натяжения ветвей канатов [8]

- при нижнем положении груженой клети

,

где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².



- при верхнем положении груженой клети





- при нижнем положении порожней клети



;

- при верхнем положении порожней клети



;

- при верхнем положении противовеса



;

- при нижнем положении противовеса



.

3.3. Разность статических натяжений канатов

- при нижнем положении груженой клети

;

- при верхнем положении груженой клети

;

- при верхнем положении порожней клети

;

- при нижнем положении порожней ветви

.

Полученные данные сведены в таблице 2.

3.4. Запас прочности головного каната

,

где F_{max. г} – максимальное статическое натяжение ветви головных канатов, кН [7].

Таблица 2. Статические натяжения ветвей канатов
и разность статических натяжений канатов

Положение сосуда	Груженая клеть		Порожняя клеть			Противовес
	вверху	внизу	вверху	внизу	вверху		внизу
Максимальное статическое натяжение ветви канатов, F, кН	725,43	729,02	480,18	483,77	605,83		609,41
Разность статических натяжений канатов, ΔF, кН	116,02	123,19	122,06	129,23	-		-

Максимальное статическое натяжение имеет место при верхнем положении груженой клети (таблица 2)

> [8,0],

головные канаты удовлетворяют требованиям п. 510 ФНиП [11].

3.5. Запас прочности уравновешивающего каната

,

где – максимальное статическое натяжение уравновешивающего каната, кН [Error: Reference source not found].

;

> 5,5,

уравновешивающие канаты удовлетворяют требованиям п. 510 ФНиП [11].

3.6. Давление каната на футеровку канатоведущего шкива



где F₁иF₂ – натяжение набегающей и сбегающей ветвей канатов, соответственно, кН.

,

давление каната на футеровку канатоведущего шкива не превышает допускаемую величину для круглопрядных канатов равную 2,0 Н/мм² [8].

3.7. Давление каната на футеровку копровых отклоняющих шкивов

,

давление каната на футеровку копровых отклоняющих шкивов не превышает допускаемую величину для круглопрядных канатов равную 2,0 Н/мм² [8].

4. Проверка соответствия параметров подъемной машины

и копровых направляющих шкивов

4.1. Проверка диаметров органа навивки и копровых шкивов

Минимальный диаметр канатоведущего шкива и копровых отклоняющих шкивов

< [4000 мм],

диаметры канатоведущего и копровых отклоняющих шкивов удовлетворяют требованиям п. 488 ФНиП [11].

4.2. Проверка подъемной машины по максимальному статическому натяжению ветви канатов

Максимальное статическое натяжение ветви канатов присутствует при верхнем положении груженой клети (таблица 2)

;

729,02 кН 850 кН – условие соблюдается.

4.3. Проверка подъемной машины по максимальной разности натяжений канатов

Максимальная разность натяжений канатов присутствует при перегоне порожних сосудов при нижнем положении клети (таблица 2)

;

кН 250 кН – условие соблюдается.

5. Проверка приводного двигателя

5.1. Максимальная скорость подъема с учетом номинальной частоты вращения подъёмного двигателя

м/с.

Принятая скорость движения подъемных сосудов V= 8,0 м/с.

5.2. Ориентировочная мощность электродвигателя для подъема с противовесом [7]



где , k –коэффициент, учитывающий силы сопротивления. Для клетевого подъема k = 1,2 [7].


предварительно двигатель по мощности удовлетворяет.

6. Проверка ускорения по перегрузочной способности двигателя

6.1. Максимально возможное значение ускорения из условия использования перегрузочной способности электродвигателя [7]

,

где F_дв– номинальное усилие, развиваемое двигателем, кН; γ – перегрузочная способность двигателя; ΔF_макс. – максимальная разность статических натяжений ветвей канатов, кН; m – приведенная масса подъёмной установки, кг.

Номинальное усилие, развиваемое двигателем

,

здесь η_дв – коэффициент полезного действия двигателя, η_дв =0,94.



Перегрузочная способность двигателя



Приведенная масса подъёмной установки [2]



здесь ∑m_к – суммарная масса головных и уравновешивающих канатов с учетом длины струны канатов, петли уравновешивающих канатов в зумпфе, кг; m_iм – приведенная масса канатоведущего шкива, кг; m_iдв – приведенная масса ротора подъемного электродвигателя, кг; ∑m_iш – суммарная приведенная масса копровых направляющих шкивов, кг.

Суммарная масса головных и уравновешивающих канатов



где L_ги L_у – полная длина головного и уравновешивающего канатов, соответственно, м.

Полная длина головного каната





Полная длина уравновешивающего каната

м.











Набольшее основное ускорение системы возможно при перегоне порожней клети

7. Ускорение из условия отсутствия скольжения канатов по шкиву

Величина замедлений при предохранительном торможении, не вызывающих проскальзывание канатов по канатоведущему шкиву рассчитывается из условия обеспечения коэффициента запаса против скольжения канатов σ > 1,25. Расчет максимально допустимого замедления выполняется для каждого режима предохранительного торможения [8].

При наземном расположении многоканатных подъемных машин со шкивом трения необходимо учесть влияние инерционности копровых шкивов и канатов в струне, а так же веса канатов в струне с помощью поправки Δ:

- для ветви канатов с противовесом





- для ветви канатов с груженым сосудом





- для ветви канатов с порожним сосудом





где n – число шкивов на одной ветви канатов; (GD²)_ш – маховой момент копрового шкива, Н·м²; D_ш – диаметр копрового шкива, м; L' – длина струны канатов, м; q_г – масса 1 м головных канатов, кг/м.

Допустимое замедление при предохранительном торможении [8]

- для спуска противовеса





- для подъема противовеса





Здесь K_cт – отношение натяжения ветвей канатов ; e – основание натуральных логарифмов, e=2,71; μ – коэффициент трения канатов по футеровке шкива, принимаемый равным 0,25 для канатов с круглыми и фасонными прядями и 0,2 – для канатов закрытой конструкции при применении футеровки из пластиката ПП-45; для футеровки, выполненной из других материалов, – по сертификату завода изготовителя; α – угол обхвата канатами канатоведущего шкива, рад.

8. Допустимые значения замедлений для спуска груза, подъема груза

и перегона порожних сосудов

При установке многоканатных подъемных машин на башенном копре влияние инерционности отклоняющих шкивов на величины замедлений, вычисленные из условия нескольжения канатов, невелико и может не учитываться. При наземном же расположении многоканатных и одноканатных подъемных машин со шкивом трения влияние инерционности копровых шкивов и струны канатов учитывается с помощью поправки Δ.

Допустимое замедление при предохранительном торможении [11]

- для спуска груза





- для подъема груза





- перегон порожних сосудов (подъем противовеса)





- перегон порожних сосудов (спуск противовеса)

9. Тахограмма движения

Для подъема принята семипериодная тахограмма скорости с постоянным ускорением и замедлением [1].

Для построения тахограммы скорости определяется время и путь всех периодов движения клети.
1-й период

с,

м.

2-й период

м;

с.

3-й период

с;

м.

4-й период





с.

5-й период

с;

м.

6-й период

м;

с.

7-й период

с;

м.

Длительность подъемной операции

10. График усилий

1-й период







2-й период







3-й период









4-й период





5-й период









6-й период









7-й период









Диаграмма движения и усилий для цикла подъема груза приведена на Рисунок 2



Рисунок 2. Диаграмма движения и усилий для цикла подъема груза

13. Определение эффективной мощности подъемного двигателя

Принятый в расчетах двигатель после определения результирующих усилий на окружности шкива ПМ проверяем по условиям нагрева, т.е.



где N_эф – эффективная мощность двигателя по условиям нагрева, кВт.



где F_эф – эффективное усилие подъёма, Н.



где t_ч– время выгрузки людей из клети, с.




Принятый двигатель соответствует всем условиям.

Список литературы

1. 
   ВНТП 1-92 Временные нормы технологического проектирования угольных и сланцевых шахт. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200047535.
   
2. 
   Гришко А.П. Стационарные машины. – Том 1. Рудничные подъемные установки: Учебник для вузов. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. – 477с.: ил.
   
3. 
   Канаты для подъемных установок: учебное пособие / А.П. Кошкин, Г.Д. Трифанов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 107 с.
   
4. 
   Каталог фирмы ООО «Техресурсы». [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.rosres.ru/catalog.
   
5. 
   Найденко И.С., Белый В.Д. Шахтные многоканатные подъемные установки. М.: Недра, 1979. – 391 с.
   
6. 
   Песвианидзе А.В. Расчет шахтных подъемных установок: Учеб. пособие для вузов. – М.: Недра, 1992. – 250 с.: ил.
   
7. 
   Правицкий Н.К. Рудничные подъёмные установки / Н.К. Правицкий.  М.: Госгортехиздат, 1963. – 416 с.
   
8. 
   Руководство по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъемных установок / под общ. ред. В.А. Корсуна, Г.Д. Трифанова.– 4-е изд., перераб. и доп. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 616 с.
   
9. 
   Стальные канаты для угольной и горнодобывающей промышленности. Каталог фирмы Bridon. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.bridon.com/russia/site/products.
   
10. 
    Стационарные установки шахт. Под общей ред. Б.Ф. Братченко. М., «Недра», 1977, 440 с.
    
11. 
    Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых". Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 8 декабря 2020 года N 505. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
    

http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_372372/