Шахтні піднімальні установки

Зробимо розрахунок споживання електроенергії електричними двигунами шахтних піднімальних установок.

Основні зведення про установки приводимо в додатку

МК 5• 4 – 13

На рисунку 6.2 приводимо розрахункову схему ШПУ, а на рисунку 6.3 [Р.Н.9] [Р.Н.10] – розрахункову діаграму роботи даної шахтної піднімальної установки.

Рисунок 6.2 - Розрахункова схема ШПУ типу МК 5 • 4 – 13

Рисунок 6.3 - Діаграми швидкості і прискорень ШПУ типу МК 5•4 - 13

Розрахунок піднімальної установки МК 5•4 - 13

Визначаємо максимальну-можливу швидкість підйому по формулі:

Vmax = м/с. (6.49)

де Д = 5,0 м – діаметр шківа тертя;

i = 11.5 – передаточне число редуктора.

Орієнтована потужність двигуна визначиться по формулі:

Р_ОР^/ = квт. (6.50)

де = 1,2 – коефіцієнт динамічного режиму;

К = 1,15 – коефіцієнт, що враховує опір руху

піднімальної судини;

m_Г = 25500 кг – маса вантажу;

= 0,95 – ККД редуктора.

В даний час головний підйом працює зі швидкістю Vmax = 7 м/с, тому потужність двигуна для даної швидкості визначиться:

Р_ОР^// = квт. (6.51)

Працюють два двигуни по 1400 квт типу П18 – 40 –9 К. Отже, двигуни не завантажені, що волоче додаткові втрати.

Визначимо годинну продуктивність головної піднімальної установки по формулі:

А_ЧАС = т. (6.52)

де С = 1,5 – коефіцієнт резерву;

N = 300 дн. - кількість робочих днів;

n = 3 зм. – число видобувних змін;

t = 6 година – тривалість робочої зміни;

1 – година на ПТР.

Оптимальна вантажопідйомність складе:

m_ОПТ = кг. (6.53)

де Н = 626 м – висота підйому;

= 35 с – час завантаження бункера (перерив);

Визначаємо число циклів по формулі:

z = шт. (6.54)

Час циклу складе:

Т_Ц = с. (6.55)

Час руху:

Т_С(П) = с. (6.56)

Визначимо середню швидкість:

Vср = м/с. (6.57)

Максимальна орієнтована швидкість складе:

V^OP _m = _C * Vср = 1,25 • 5,43 = 6,79 м/с. (6.58)

Необхідна швидкість обертання піднімального двигуна визначиться:

n_тр = об./ хв. (6.59)

Розрахуємо діаграми, приведені на рисунку 6.3[Р.Н.11] [Р.Н.12]

1. Режим спуска

Визначаємо приведену масу до радіуса навивки по формулі:

, (6.60)

Визначаємо величину прискорення а₁:

а₁ = , м/с² (6.61)

де = 2,0 – перевантажувальна здатність двигуна;

0,35 – коефіцієнт;

Fн – номінальне рушійне зусилля, Н•м;

Fн = Н;

Fст – статичне зусилля, кг• с;

Fст = g* ; (6.62)

Fст = g • Н. (6.63)

Знайдені числові значення підставляемо у формулу (6.61), одержимо:

а₁ = м/с². (6.64)

Перевіримо знайдену величину прискорення на можливість прослизання канатів на ведучому шківі по формулі:

а^/ ₁ = , м/с²(6.65)

де F_{СТ. ОП}, F_СТ.П – статичні зусилля, відповідно що опускаються і галузях каната, що піднімаються, кгс (дивися додаток А);

F_{СТ. ОП} = g , (6.66)

F_{СТ. ОП} = g = 492444,34 Н;

F_СТ.П = g , (6.67)

F_СТ.П = g = 638476,79 Н,[Р.Н.13]

= 0,25 – коефіцієнт тертя каната про футеровку;

- кут обхвату канатоведучого шківа, рад;

Gдин – нормований ПБ коефіцієнт безпеки проти ковзання;

Gдин = 1,25;

- сумарна приведена маса подаваних і галузей каната, що опускаються, кг;

кг. (6.68)

, (6.69)

кг. (6.70)

Знайдені числові значення підставимо у формулу (6.65), одержимо:

а ^/ ₁ = 2,122 м/с², (6.71)

Т.к. а ^/ ₁ > а₁, отже прослизання канатів не буде.

Задаємося V₁ = 0.7 • V_max = 0,7 • 7 = 4,9 м/с, V₀ = 1,2 м/с, тоді:

h_Р = = , відкіля визначимо а₀:

а₀ = м/с²; t₀ = c. (6.72)

t^/ ₁ = c. (6.73)

Отже,

h^/₁ = м. (6.74)

, відкіля а = а₁ – а₁• , (6.75)

; V = (6.76)

при t = 0, V=V₁, c = V,

при t = t^//₁, V = V_max, c = V.

V = V₁+ a₁t – a₁, V_max = V₁+ a₁t – a₁, V_max – V₁ = a₁, відкіля

t^// ₁ = 2 • с. (6.77)

, відкіля (6.78)

при t = 0, х =0, c = 0,

при t = t^//₁, h^//₁= V₁t^//₁+ a₁, м

Отже,

h^//₁ = м. (6.79)

Визначимо а₃.

При вільному вибеге:

0 = F₈ = g , (6.80)

а₃ = , (6.81)

a₃ > 0.75 м/с²,

де 0,75 м/с² – максимальне дозволене прискорення уповільнення ПБ.

Режим “вільний вибіг” не застосуємо, тому в точці 6 двигун повинний перейти на штучну характеристику, нижележачу. Визначимо, чому дорівнює F₈, за умови, що а₃ = 0,75. F₈ = -3,478 •10⁴ кгс.

, відкіля а = – а₃• ,

; V =

при t = 0, V=V_max, c = V_max,

при t = t₃, .

V_MAX – V₃ = a₃, тоді t₃ = 2• с. (6.82)

, відкіля

при t = 0, c = 0,

при t = t₃, h₃= V_maxt₃- a₃* , м

Отже,

h₃= м. (6.83)

t^/ ₃= c., (6.84)

h^/ ₃ = м. (6.85)

h₂= Н – h_P – h^/₁– h^// ₁ – h₃ – h^/₃ = 626 - 2,4 - 16,043 - 30,65 - 35,28 – 16 = 525,627 м (6.86)

t₂ = = c. (6.87)

Тс = t₀+ t^/₁+ t^//₁ + t₂+ t^/₃ + t₃ = 4 + 5.26 + 5.97 + 75.09 + 6.53 + 5.6 = 102.45 с, (6.88)

Тс = 102,45 < Т_С(П) = 115 c.

2. Режим підйому

Визначаємо приведену масу до радіуса навивки по формулі:

(6.89)

Визначаємо величину прискорення а₄:

а4 = , м/с²(6.90)

де = 2,0 – перевантажувальна здатність двигуна;

0,35 – коефіцієнт;

Fн = Н;

Fст – статичне зусилля, Н;

Fст = g* ;

Fст = g* Н.

Знайдені числові значення пдставляемо у формулу (6.90), одержимо:

а₄ = м/с². (6.91)

Перевіримо знайдену величину прискорення на можливість прослизання канатів на ведучому шківі по формулі:

а^/ ₄ = , м/с² (6.92)

де F_{СТ. ОП}, F_СТ.П – статичні зусилля, відповідно що опускаються і в галузях

каната, що піднімаються, Н (дивися додаток А);

F_{СТ. ОП} = g ,

F_{СТ. ОП} = g = 622200 Н;

F_СТ.П = g ,

F_СТ.П = g = 888600 Н,[Р.Н.14]

= 0,25 – коефіцієнт тертя каната про футеровку;

- кут обхвату канатоведущего шківа, рад;

Gдин – нормований ПБ коефіцієнт безпеки проти ковзання;

Gдин = 1,25;

- сумарна приведена маса подаваних і

галузей каната, що опускаються, кг;

кг.

Знайдені числові значення підставимо у формулу (6.92), одержимо:

а ^/ ₄ = 2,047 м/с²,

Т.к. а ^/ ₄ > а₁, отже прослизання канатів не буде.

Задаємося V₄ = 0.7 • V_max = 0,7 • 7 = 4,9 м/с,

t^/ ₄ = c. (6.93)

Отже,

h^/₄ = м. (6.94)

, відкіля а = а₄ – а₄• ,

; V =

при t = 0, V=V₄, c = V₄,

при t = t^//₄, V = V_max, c = V.

V = V₄+ a₄t – a₄, V_max = V₄+ a₄t – a₄, V_max – V₄ = a₄, відкіля

t^// ₄ = 2 • с. (6.95)

, відкіля

при t = 0, х =0, c = 0,

при t = t^//₄, h^//₄= V₄t^//₄+ a₄, м

Отже,

h^//₄ = м. (6.96)

Визначимо а₆.

При вільному вибеге:

0 = F₁₄ = g ,

а₆ = , (6.97)

a₆ > 0.75 м/с²,

де 0,75 м/с² – максимальне дозволене прискорення уповільнення ПБ.

Режим “вільний вибіг” не застосуємо, тому в точці 14 двигун повинний перейти на штучну характеристику, нижележачу. Визначимо, чому дорівнює F₁₄, за умови, що а₆ = 0,75. F₁₄ = -1,578 •10⁵ Н. Величину уповільнення а^/ ₇ приймаємо рівної 0,4 м/с². Скорость дотяжки – V_ДОТ = 0,5 м/с.

, відкіля а = – а₆• ,

; V =

при t = 0, V=V_max, c = V_max, тоді

V =

при t = t^/ ₆, .

V_MAX – V₅ = a₆, тоді

t^/ ₆ = 2• с. (6.98)

, відкіля

при t = 0, c = 0,

при t = t^/ ₆, h₆= V_maxt^/ ₆- a₆* , м

Отже,

h^/₆= м. (6.99)

t^// ₆= , (6.100)

h^// ₆ = м. (6.101)

t₈ = c. (6.102)

h^// _р= м. (6.103)

h^/_р = h _Р - h^// = 2,4 – 0,3125 = 2,0875 м. (6.104)

t₇ = c. (6.105)

h₅ = H – h^/₄- h^//₄ – h^/₆– h^//₆ – h_P, м (6.106)

h₅ = 626 – 20,16 – 44,48 – 35,28 – 15,85 –2,4 = 507,83 м. (6.107)

t₅ = с. (6.108)

Тп = t^/ ₄ + t^// ₄ + t₅+ t^/ ₆ + t^// ₆+ t₇ + t₈, с (6.109)

Тп = 8,23 + 7,06 + 72,55 + 5,6 + 5,87 + 4,175 + 1,25 = 104,73 с. (6.110)

Тп = 102,8 < Т_С(П) = 115 c. (6.111)

Піднімальну установку перевіримо на забезпечення заданої по проекту продуктивності шахти, коли V_р.max £ V_max. Для цього приводимо пятипериодну діаграму швидкості до трьохперіодной.

В [[РН15] с.61] приведено формулу модуля прискорення:

а_М = , (6.112)