Стационарные машины. Транспортные машины

 

По полученным табличным значениям на индивидуальной характеристике вентилятора строим кривые Н_с.min, H_c.max

Регулирование режимов работы вентилятора производится изменением угла установки лопастей направляющих аппаратов.

Угол установки лопастей направляющих аппаратов определяется по пересечению перпендикуляра, исходящий из расхода воздуха необходимый для проветривания шахты, и кривых характеристик углов установки лопаток направляющего аппарата на вентиляторе. Определяются статические давления при соответствующих углах:

1: θ₁ = 30⁰; h₁ = 2600 Па.

2: θ₂ = 20⁰; h₂ = 3250 Па.

3: θ₃ = 10⁰; h₃ = 4000 Па.

4: θ₄ = 0⁰; h₄ = 4557 Па.

Время, через которое необходимо заменить установку угла лопаток:

 

лет;

лет;

лет;

лет.

 

Резерв производительности вентилятора:

- в начале эксплуатации:

 

;

- в конце эксплуатации:

.

 

4.3 Расчет электропривода вентилятора главного проветривания

 

Мощность электропривода:

- в начале эксплуатации:

 

  ;

- в конце эксплуатации:

.

 

Необходимую мощность привода определяем по большей из полученных расчетов.

Принимаем электропривод СДСЗ-2-17-76-12. N=4000кВт, частота вращения. 500 мин^-1, КПД 95,5%, cosφ=0,9.

 

 

 5. Эксплуатационный расчет пневмоснабжения рудника

 

5.1 Схема пневмосети и потребителей сжатого воздуха

 

Таблица 5.1. Технические характеристики потребителей сжатого воздуха на каждой стрелке (см. схему), кроме углубочных комплексов

Потребители сжатого воздуха	Обоз-наче-ние	Коли-чество	qi, м3/мин	pi, бар	Ψкi	kзi	kвi
Бурильные перфораторы Вентиляторы ВМП Погрузочные машины	БП ВМ ПМ	4 5 3	3,5 5,0 22	5,0 4,0 5,0	1,15 1,0 1,1	1,0 0,7 0,25	0,65 1,0 0,4
Углубочный комплекс - бурильные перфораторы - вентиляторы ВМП - грейферный погрузчик	УК БП ВМ ГП	1 4 1 1	- 3,5 5,0 20	- 5,0 4,0 5,6	- 1,15 1,0 1,15	- 1,0 0,7 0,38	- 0,65 1,0 0,45

 

5.2 Расчет производительности и выбор типа компрессора

 

Общее количество потребителей сжатого воздуха:

 

, (5.1)

 

где n_БП, n_ВМ, n_ПМ, n_ГП - количество соответственно бурильных перфораторов, вентиляторов ВМП, погрузочных машин, грейферных погрузчиков.

Средневзвешенный коэффициент включения потребителей сжатого воздуха:

 

 (5.2)

 

 

где q_i - номинальный расход сжатого воздуха одним потребителем i - того типа, м³/мин; n_i - количество одноименных потребителей указанного типа; ψ_i - коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха в процессе эксплуатации машин и механизмов вследствие их износов; k_зi - коэффициент загрузки, учитывающий изменение среднего расхода воздуха по сравнению с номинальным из-за отличия действительной нагрузки от номинальной, а также в результате регулирования рабочего режима машин и механизмов; k_вi - коэффициенты включения машины и механизмов.

Средневзвешенный коэффициент одновременности работы потребителей, К_О=0,8 определенный по рис.5.2.

Расчетный суммарный расход воздуха потребителями:

 

 (5.3)

 

где μ - коэффициент запаса на неучтенные потребители сжатого воздуха, (μ=1,3).

.

Расчетная производительность компрессорной станции должна учитывать возможные утечки сжатого воздуха в пневматической сети и в пунктах потребления воздуха:

 

Q_кс = Q_п + Q_ус + Q_уп, м³/мин. (5.4)

 

где Q_ус, Q_уп - расчетные расходы сжатого воздуха в пневматической сети и в пунктах потребления.

Величина утечек из-за не герметичности системы трубопроводов в пневматической сети:

 

 (5.5)

 

где а - допустимая величина удельных потерь сжатого воздуха, отнесенная к единицы длины трубопровода, (а = 0,003 м³/(мин·м)); ∑l_i-j - суммарная протяженность трубопроводов пневматической сети, м.

Величина утечек в пунктах воздухопотребления из-за не герметичности присоединительных стыков и шлангов:

 

 (5.6)

 

где b - нормативная величина утечек в присоединительных элементах пунктов потребления сжатого воздуха на одного потребителя, м³/мин (b=0,04 м³/мин).

Путевые расходы сжатого воздуха рассчитывают, начиная с периферийных участков пневматической сети, примыкающих непосредственно к пунктам воздухопотребления.

Расход сжатого воздуха на углубочном участке (4-5):

 

 (5.7)

 

.

Расход воздуха на периферийном участке (10-11):

 

 

  ;

 

.

Расход сжатого воздуха на аналогичных периферийных участках тот же.

Расход воздуха на магистральных участках:

 

(9-10): ;

(8-9): ;

(4-8): ;

(6-7): ;

(4-6): ;

(2-4): ;

(2-3): ;

(1-2): .

 

Для выбора компрессора принимают расчетную производительность компрессора, причем суммарная производительность должна быть равна или выше расчетной производительности компрессорной станции.

Q_п > Q_кс; 675м³/мин > 498,55м³/мин.

Выбор типа компрессора для стационарных компрессорных станций обычно производится на основе технико-экономического сравнения вариантов. Специальными исследованиями установлено, что при производительности станции 500-1000 м³/мин целесообразны центробежные компрессоры К-250-61-2.

Принимаем 3 компрессора К-250-61-2.

 

Таблица 5.2. Техническая характеристика К-250-61-2

Параметры	Значение
Производительность, м3/мин Абсолютное давление, бар: - на всасывание - на нагнетание Частота вращения вала, мин-1 Мощность компрессора, кВт Электродвигатель - марка - мощность, кВт - напряжение, В	250   1 9 10923 1500 - СТМ-1500-2 1750 6000

 

Диаметры трубопроводов сжатого воздуха на участках:

 

(1-2): =500 мм;

(2-4): =500 мм;

(4-5): = 150 мм;

(4-6): = 300 мм;

(6-7): = 250 мм;

(4-8): = 350 мм;

(8-9): = 300 мм;

(9-10): = 250 мм;

(10-11): = 150 мм;

 

Принимаются ближайшие стандартные значения диаметров трубопровода сжатого воздуха.

 

 

 6. Эксплуатационный расчёт подъёмной установки

 

6.1 Обоснование и выбор схемы подъёма полезного ископаемого

 

Для подъёма полезного ископаемого по главному стволу наиболее эффективным является двухсосудный подъём, т.к. цикл подъема полезного ископаемого в 2 раза короче, чем при однососудном подъёме, т.е. увеличивается производительность подъёма.

Подъем полезного ископаемого отдают предпочтение в скипах, т.к. они является более производительным, чем подъем в клетях. Подъем полезного ископаемого в клетях подразумевает выдачу руды в вагонетках, т.к. максимальный объём вагонетки, который помещается в клетях, для подъёма равен 3 м³. Следовательно, такой подъём не может обеспечить необходимую производительность. Бадьевой подъём не применяется, т.к. он является проходческим оборудованием, а не эксплуатационным.

Принимаем по области эффективного применения рудоподъемных стволов для одноступенчатого вскрытия (Рис.6.1) скиповой подъём и многоканатную подъёмную установку, т.к. он применяются на рудниках большой производительности.

 1 - шкив трения; 2 - огибающий Рис.6.1 Область применения канат; 3 - головной канат; рудоподъёмных стволов 4 - скип; 5 - хвостовой канат

 

6.2 Производительность и грузоподъёмность подъёмной установки

 

Полная высота подъёма грузов для скиповых установок:

 

Н = Н_ш + h_о + h_п, м,

 

 

где h_о - глубина опускания подъёмного сосуда ниже основного откаточного горизонта шахты для его погрузки, м (h_о=30 м); h_п - высота переподъёма сосуда над поверхностью шахты для его разгрузки, м (h_п=40 м).

Н = 980 + 30 + 40 = 1050 м.

Расчетная часовая производительность скиповой подъёмной установки:

 

 (6.1)

 

где k_р - коэффициент резерва, учитывающий неравномерность поступления грузов к канатному подъёмнику, (k_р=1,15); z_г - число рабочих дней в году, (z_г=305 - режим работы рудника ); t_ч - нормативное число часов работы подъёмной установки, ч (при трёх рабочих сменах по 6 ч, t_ч=18ч).

.

Наивыгоднейшая грузоподъемность грузовой подъемной установки:

 

 (6.2)

 

где а_с - коэффициент, учитывающий тип подъемной установки в отношении количества подъемных сосудов. (а_с=1 - при двухсосудном подъеме); b_т - коэффициент оптимальной продолжительности подъема (b_т=4,5 - для многоканатного подъема); θ - длительность пауз между очередными подъемами, с (θ=25 с).

.

 

 

6.3 Выбор подъемных сосудов

 

По наивыгоднейшей грузоподъемности установки, принимаем скип по технической грузоподъемности [2, табл.1.2.]. Ближайшее значение грузоподъёмности скипа только 50 т, выбираем скип Q_с = 50 т, масса скипа Q_с = 25 т.

 

6.4 Расчет и выбор подъемных канатов

 

Масса концевого груза скиповой подъемной установки:

 

Q₀ = Q_гр + Q_с = 38 + 25 = 63 т. (6.3)

 

Высота расположения подшкивной площадки проходческих копров:

 

h_к = h_п + h_ап + h_д, м, (6.4)

 

где h_к - высота технологического переподъёма сосуда над поверхностью для его разгрузки, м (h_п=40м); h_ап - запас высоты на случай аварийного переподъёма сосуда, м (h_ап=5м); h_д - дополнительный запас высоты до подшкивной площадки, м (h_д=25 м для многоканатных подъемных установок).

h_к= 40 + 5 + 25 = 70 м.

Максимальная длина отвеса:

 

Н_о = Н_щ + h_о + h_к = 980 + 30 + 70 = 1080м. (6.5)

 

При высоте подъема Н > 600 м канат рассчитывают по концевой статической нагрузке без учета силы собственного веса, что считается целесообразным, так как с увеличением длины каната действие ударных инерционных нагрузок существенно снижается. Указанные нагрузки зарождаются в точке присоединения каната к подъемному сосуду и распространяются по канату в виде продольных колебаний, постепенно затухающих по мере приближения к точке набегания каната на направляющий шкив, где статические весовые нагрузки максимальны.

Расчетная линейная масса каната:

 

 (6.6)

 

где m' - запас прочности по концевой статической нагрузке, (m'=8,5 - для грузовых подъемных установок); ρ₀ - условная плотность каната, кг/м³ (ρ₀=9500 кг/м³); σ_в - временное сопротивление разрыву проволок каната, Па (σ_в=1570·10⁶Па); n_к - количество канатов, (n_к=4).

.

Примем закрытые проволочные канаты, обладающие преимуществами по сравнению с канатами других типов. Диаметр каната, d_к=38 мм, σ_в=1570·10⁶ Па, линейная масса р = 8,38кг/м, F_сп=1540 кН, F_к= 1305 кН.

Проверочный расчет фактического запаса прочности каната:

 

 (6.7)

 

где F_сп - суммарное разрывное усилие проволок каната, Н; р - линейная масса каната, кг/м.

.

Канат считается пригодным для последующей эксплуатации при Н > 600м, m'_ф>m', 8,7>8,5.

Оценка степени статической неуравновешенности подъемной системы без хвостового каната:

 

. (6.8)

 

При δ_ст<0,5, применение хвостового каната, как и других способов статического уравновешения подъемных систем, считается экономически не целесообразным.

 

6.5 Расчет и выбор подъемной установки

 

Расчетный диаметр барабана:

 

D_но = k_D · d_k, мм, (6.9)