Стационарные машины. Транспортные машины

Выбираем негорючую  резинотросовую конвейерную ленту, 2РТЛО-800, σ_р=500 Н/мм. диаметр троса, 3,4 мм. Масса 1 м², m_л= 20,5 кг.

Масса груза на 1 м конвейера

73,3 кг/м                                                                 (2.45)

На конвейере  на верхней ветви установлены  трехроликовые опоры, при расстоянии между опорами l_в=1м, масса вращающихся частей верней роликоопор G_в=8,5 кг. На нижней ветви установлены однороликовые опоры, l_н=2 м, G_н=7,7 кг.

Масса вращающихся  частей роликоопор соответственно в  верхней и нижней ветви.

8,5 кг/м                                                                           (2.46)

3,85 кг/м                                                                         (2.47)

Линейная масса  резинотросовой ленты 2РТЛО-800 шириной 800 мм

q_л = В · m_л =1·20,5=20,5 кг/м

Для определения натяжения и запаса прочности ленты выполним тяговый расчет ленточного конвейера методом обхода контура по точкам с учетом конфигурации трассы и схемы обводки лентой барабана.

 

 

 

 

 

 

Рис.2.6. Схема ленточного конвейера и его привода.

Сопротивление перемещению груженой ленты на верхней ветви

                        (2.48)

где L_конв - длина конвейерной ленты, м; g - ускорение свободного падения, м/с²; β - угол наклона конвейерной ленты, (β=0); ω - коэффициент сопротивления движению ленты по роликовому ставу, (ω=0,04).

1726 Н

Сопротивление перемещению  порожней ленты на нижней ветви

                                      (2.49)

410 Н

Составим систему  уравнения

                           (2.50)

Минимальное натяжение  ленты у привода на сбегающей  ветви по условию её пробуксовки

                                                                                    (2.51)

где k_т - коэффициент запаса тяговой способности привода, (k_т=1,5); k_д - коэффициент, учитывающий перегрузку ленты при пуске и торможении конвейера, (k_д = 1); e^μα - тяговый фактор привода конвейера (e^μα =3,52 - при α=180⁰ - угол обхвата, футерованный резиной при сухих условиях работы конвейера).

Обычно для горизонтальных конвейеров натяжение у привода S’_min=S₁=S_сб, а S’_max=S_наб=S₄, следовательно,

                                                                              (2.52)

Решая совместно  уравнения (2.50) и (2.52), получим

S₁=1607 Н; S₄=3772 Н

Запас прочности  ленты

106                                                               (2.53)

Мощность привода  конвейера

                                                                         (2.54)

где k_зап - коэффициент запаса, (k_зап=1,2); η - коэффициент использования электропривода во времени, (η=0,85).

3,06 кВт

 

 

3. Эксплуатационный расчет водоотливной установки

3.1. Технологическая схема водоотлива

Опытом эксплуатации и  технико-экономическим сравнением установлено, что одноступенчатая  схема является наиболее экономичной. Откачка воды из водосборника на поверхность  обеспечивается одним или несколькими насосными агрегатами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.1. Схема одноступенчатого водоотлива

3.2. Определение  водопритока в шахте

Нормальный суточный водоприток

                                                                                             (3.1)

где k_в - коэффициент водообильности; D_к - количество календарных дней в году.

Максимальный суточный приток

                                                                                              (3.2)

где k_кр - коэффициент кратности водопритока.

3.3. Производительность насоса

При откачке нормального водопритока

,                                                                                                      (3.3)

где Т - нормативное время откачки  суточного притока воды в соответствии с правилами безопасности, ч (Т=20 ч - для рудных шахт).

При откачке максимального  притока воды

                                                                     (3.4)

3.4. Определение напора насоса 

Расчетный напор насоса 

                                                                                 (3.5)

где Н_г - геодезическая высота насосной установки, м; Н_вс - высота всасывания насоса, м (Н_вс = 5м); Н_н - высота нагнетания, м (Н_н=Н_ш=980 м); Н_сл - высота слива на поверхности, м (Н_сл=2м).

Н_р=5+980+2=987 м

3.5. Выбор типа и количества  насосов

Выбираем центробежный насос по графику зон промышленного  использования насосов (Рис.3.2). Насос принимаем по расчетным значениям подачи Q_p и напора Н_р. Необходимо учитывать, что главные водоотливные установки оборудуются обычно однотипными насосными агрегатами. Это связано с заменами запасных частей насоса. При этом стремятся выбрать насосы таким образом, чтобы расчетные значения обеспечивались одним насосным агрегатом.

При Q_p = 833 м³/ч и Н_р = 987 м, выбираем насос ЦНС 850-240-1440.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.2. Зоны промышленного использования насосов типа ЦНС

Расчетные параметры для  дальнейшего расчета выбираются по индивидуальной характеристике насоса при максимальном КПД. Индивидуальная характеристика представлена на рис.3.5. При η_max=70%, Q_н=800 м³/с; Н_р.к.=122 м; Н_вс=8,4м.

Количество колес для обеспечения  подачи напора на глубине шахты определяем по выражению

колес                                                                           (3.6)

Количество насосов для откачки  суточного водопритока по нормальному водопритоку

насос                                                                           (3.7)                                                  

где Q_н - производительность насоса, м³/с.

3.6. Обоснование количества нагнетательных ставов и составление гидравлической схемы

Главная водоотливная установка должна быть оборудована не менее чем  двумя нагнетательными трубопроводами, один из которых является резервным.

Принимаем кольцевую схему соединения с параллельным включением коммутационных задвижек. В этом случае нагнетательные трубопроводы 8 и 9 соединяются между собой перемычками 5. На каждой перемычке устанавливаются две коммутационные задвижки 10, между  которыми через тройники подключаются насосы 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.3. Гидравлическая кольцевая схема

3.7. Расчет характеристики внешней сети

Расчетным путем определим характеристику внешней сети водоотливной установки  для наиболее удаленного участка сети.

Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода

                                                                                      (3.8)

где V_н - скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе, м/с (V_н = 0,5 м/с).

Внутренний диаметр всасывающего трубопровода

                                                                                     (3.9)

где V_вс - скорость движения воды во всасывающем трубопроводе, м/с (V_вс=0,4 м/с).

                                                                            (3.10)

Коэффициенты местных гидравлических сопротивлений в нагнетательном и всасывающем трубопроводе

                                                                         (3.11)

                                                                         (3.12)

Постоянная трубопровода

      (3.13)

где l_вс - длина всасывающего трубопровода, м (по рис.3.4);

l_вс= l₁ + l₂ = 3 + 3 = 6 м                                                                                                 (3.14)

      l_н - длина нагнетательного трубопровода, м (по рис.3.4);

l_н = l_пов + H_ш + l_ходка + b_камеры + l_камеры + h_камеры = 30 + 980 + 20 + 5 + 30 + 3 = 1068 м   (3.15)

      , - эквивалентная длина арматуры всасывающего и нагнетательного трубопровода.

                                                                                        (3.16)

                                    (3.17)

где ξ_с, ξ_к.п., ξ_о.к., ξ_у.к., ξ_з.к., ξ_з, ξ_т - гидравлические коэффициенты потерь соответственно в приемной сетке, приемном клапане, обратном клапане, угловом колене, закругленном колене, задвижке, тройнике; (ξ_с=2,51, ξ_к.п.=0,5, ξ_о.к.=1,7, ξ_у.к.=0,32 - при угле поворота 135⁰, ξ_з.к.,=1,265 - при повороте 90⁰, ξ_з=0,07, ξ_т=1,5);

n_о.к., n_у.к., n_з.к., n_з., n_т. - число обратных клапанов, угловых колен, закругленных колен, задвижек, тройников (n_о.к.=1, n_у.к.=2, n_з.к.=3, n_з.=2, n_т.=2).

Расчет напорной характеристики внешней  сети водоотливной установки производится по формуле   и ведется в табличной форме

Q,м3/ч	0	200	400	600	800	1000
Rтр·Q2,м	0	5,6	22,4	50,4	89,6	140
Нс	987	992,6	1009,4	1037,4	1076,6	1127

Графики характеристик напорной внешней  сети и насоса представлены на рис.3.5.

Работа насоса с девятью рабочими колесами вполне обеспечивают выдачу воды на поверхность.

Пересечение кривых характеристики внешней  сети и технической характеристики напора насоса на 9 рабочих колес (т.С), является действительным режимом работы насоса.

Н_нд = 1080 м; η_нд = 71,5 %; Q_нд= 835 м³/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.4. Расположение напорного трубопровода в стволе и насосной камере

 

3.8. Проверка действительного режима  работы насосной водоотливной установки

Проверка режима работы на обеспечение  необходимой подачи

Q_нд > Q_р; 835 м³/ч > 833 м³/ч

Проверка режима работы на экономичность

η_нд > 0,9·η_max; 71,5 % > 65%

Проверка режима работы на обеспечения  напора

Н_нд > Н_г (Н_ш); 1080 м > 987 м

Водоотливная установка проверяется  на время для откачки нормального  водопритока. Которое должно быть не менее 20 ч.

, следовательно, необходимо увеличить  число рабочих колес до 10. По  графику определяем новое значение  расхода воды, Q_нд = 1000 м³/ч, проверяем по условию , что удовлетворяет нашему условию.

Н_нд=1100 м, η=70%; Н_вс= 9,5 м.

 

3.9. Расчет мощности на валу  насоса электропривода

 

Мощность на валу насоса электродвигателя

                                       (3.18)

Расчетная мощность N_p электродвигателя рассчитывается

N_{р.эл.дв.} = (1,1 ÷ 1,15) · N_в = 1,1 · 458,3 = 504,13 кВт

На водоотливных установках горных предприятий используется электропривод, работающий в длительном режиме с  относительно постоянной нагрузкой. Применительно к такому режиму работы наиболее экономичны асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, которые получили наибольшее распространение на водоотливных установках.

По мощности электродвигателя N_р.эл.дв = 327,69 кВт и синхронной частоте вращения 1500 мин^-1 принимаем ближайший больший по мощности электродвигатель, А12-52-4, N_эл.дв.=630 кВт, КПД = 93,5 %, cosφ = 0,90.

 

3.10. Обоснование  объема водосборника

Объем водосборника определяется по формуле согласно требованиям ЕПБ.

Q_вод > 4·Q_норм, следовательно объем водосборника равен Q_вод=4·853 = 3412м³.

Параметры водосборника (ширину, длину, высоту) подбираем таким образом, что бы его объем был равен 2696 м³.

Ширина а = 8м. Высота h = 8 м. Длина l = 53,3 м.

 

 4. Эксплуатационный расчет  вентиляторов главного проветривания

4.1. Описание схемы проветривания  и выбор типа вентилятора

Схема проветривания рудника диагональная, по вспомогательному стволу, пройденный параллельно главному, свежий воздух подается, по фланговым вспомогательном - выдается.

Способ проветривания нагнетательный, так как применяется в шахтах не опасных по взрыву газа и пыли. На таких рудниках главные вентиляторные установки могут состоять из одного агрегата с резервным электроприводом.