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

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,

= 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,

h ₃= м. (6.83)

t^/ ₃ = c., (6.84)

h^/ ₃ = м. (6.85)

h ₂ = 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,

= 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.

,

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 [ с.61] приведено формулу модуля прискорення:

а_М = , (6.112)

а_М = м/с². (6.113)

де - коефіцієнти враховуючі характер закономірності

зміни швидкості відповідно при уповільненні і розгоні.

Формула розрахункової максимальної швидкості має вид:

V_P.MAX = T_{0 } a - , (6.114)

V_P.MAX = 96,74* 0,394 - = 6,68 м/с, (6.115)

V_P.MAX = 6,68 м/с, що < V_max =7,0.

де Т₀ і Н₀ - відповідно умовний час руху й умовний шлях

діаграми швидкості;

Т₀ = Тс - с. (6.116)

Н₀ = Н - h + м. (6.117)

Отже, заданна по проекті продуктивність шахти буде

виконана.

Розглянемо другий варіант діаграми роботи головної піднімальної установки, коли відбувається плавне збільшення швидкості порожнього скіпа, що опускається, і немає точок 2, 3 ( дивися рисунок ).

Розрахункова діаграма при спуску скіпа буде виглядати (дивися рисунок 6.4). Зупинимося на другому варіанті роботи.

Рисунок 6.4 - Аналіз другого варіанта роботи підйому при спуску

, відкіля а = а₁ – а₁• ,

; V =

при t = 0, V = 0, c = 0,

при t = t₁, V = V_max, c = 0.

V = a₁t – a₁ , V_max = + a₁t₁ - a₁ ,

V_max = a₁ ,

відкіля:

t ₁ = 2 • с. (6.118)

,

відкіля:

при t = 0, х =0, c = 0,

при t = t₁, h₁= a₁ , м

Отже,

h₁ = м. (6.119)

h ₂ = Н – h₁ – h₃ – h^/₃ = 626 – 92,7 - 35,28 – 16 = 482,02 м (6.120)

t₂ = = c. (6.121)

Т^/ с = t₁ + t₂ + t^/₃ + t₃ = 19,9 + 68,86 + 6.53 + 5.6 = 100,89 с, (6.122)

Т^/ с = 100,89с < Т_С(П) = 115 c.

Витрата електроенергії в другому варіанті буде менше, але мається перевищення припустимої швидкості і прискорення при виході скіпа з розвантажувальних кривих, тому прискорення треба обмежувати до 0,45 м/с².

При обмеженні прискорення:

t ₁ = 2 * с. (6.123)

h₁ = м. (6.124)

h ₂ = Н – h₁ – h₃ – h^/₃ = 626 – 145,08 - 35,28 – 16 = 429,64 м (6.125)

t₂ = = c. (6.126)

Т^/ с = t₁ + t₂ + t^/₃ + t₃ = 31,1 + 61,37 + 6.53 + 5.6 = 104,6 с, (6.127)

Визначимо час на вихід скіпа з розвантажувальних кривих:

-0,002411 t³ + 0.225t² – 2.4 = 0, t = 3,32 c. (6.128)

де 2,4 м – шлях прохідний скіпом у розвантажувальних кривих.

Швидкість при виході скіпа з розвантажувальних кривих складе:

V = a₁t – a₁ = 0,45 * 3,32 – 0,45 * 1,474 м/с, що < V_max = 1.5 м/с.

Т^/ с = 104,6 с < Т_С(П) = 115 c и t₂ = 61,3 c < t₂ = 75.09 c.

Отже, другий варіант вигідніше.

Рівняння динаміки, використовувані в розрахунках рушійних зусиль приведені нижче:

1. При спуску скіпа:

F = g , Н (6.129)

2. При підйомі скіпа

   1. до розвантажувальних кривих:

F = g , Н (6.130)

2. в розвантажувальних кривих:

F =g ,Н (6.140)

де =0,5 - коефіцієнт, що враховує зменшення маси корисного вантажу при русі навантаженого скіпа в розвантажувальних кривих і просипання частини корисної копалини в бункер;

= * - поточне значення коефіцієнта, що враховує

зменшення маси корисного вантажу при русі навантаженого cкіпа

в розвантажувальних кривих і просипання частини корисної копалини в бункер;

= 0,5 – коефіцієнт, що враховує порушення власних мас піднімальних

судин.

У таблицю заносимо точки діаграм - величини прискорень, швидкостей, що рухають зусилля, потужність на спуск/підйом.

Таблиця 6.9 - До побудови діаграми спуска скіпа

Номер точки на діаграмі	t, c		аi = а I – - ai*		Vi = V + ait - ai * , м/с		Xi = Vit + ai - - ai * , м		F= g* (mПР – (z2m/ K-z1m)(H-2h)-mС)  miai, Н	Ni =
У період t1
пром.		1,037		0,435	0,46	0,24		209959,6			96,348
пром.		11,40		0,285	4,19	25,7		188575			790,548
1		31,11		0	7	145,18		146995,27			1028,97
У період t2
2		92,47		0	7	574,71		148835			1041,85
У період t3
пром.		92,97		-0,040	6,99	576,8 575,4		136527			954,87
пром.		95,77		-0,415	6,35	595,7		83662,1			531,796
3		98,27		-0,750	4,9	609,99		36496,6			178,8
У період t4
4		104,5		-0,75	0	626		35355,44			0

Таблиця 6.10 - До побудови діаграми підйому скіпа

Номер точки на діаграмі	t, c		аi = а I – - ai*		Vi = V + ait - ai * , м/с		Xi = Vit + ai - - ai * , м		F= g* (-mПР + (z2m/ K-z1mК)(H-2h)+mс+1,15•mГ)  miai, Н	Ni =
У період t4/
пром.		0		0,595	0	0		251792,16			0
пром.		2,059		0,595	1,225	1,260		251811,46			308,47
10		8,235		0,595	4,9	20,176		252100,936			1235,294
У період t4//
пром.		8,99		0,5311	5,32	24,046		241567,7			1286,773
пром.		13,88		0,119	6,916	54,803		173710,1			1201,379
11		15,29		0	7	64,646		154130,49			1078,91
У період t5
пром.		21,5		0	7	121,060		154994,010			1084,96
12		87,84		0	7	572,47		161902,168			1133,31
У період t6/
пром.		88,35		-0,068	6,98	576		150652,1			1051,95
пром.		92,93		-0,6818	5,26	605,16		49357,01			259,84
13		93,4		-0,75	4,9	607,75		38092,08			186,65
У період t6//
пром.		93,4		-0,75	4,9	607,75		38092,08			186,65
14		99,3		-0,75	0,5	623,59		28791,16			14,39
У період t7
14, 15		99,3		-0,75	0,5	623,59		28791,16			14,39
16, 17		103,5		0	0,5	625,77		45143,3			22,57
У період t8
18		104,7		-0,4	0	626		21629,66			0

На рисунку 6.5 приводимо діаграми швидкості, прискорення, що рухають зусиль, потужності при спуску.

Рисунок 6.5 - Діаграми швидкості та прискорення при спуску

Рисунок 6.6 - Діаграми рушійних зусиль, потужності при спуску та споживання

енергії при спуску.

На рисунку 6.7 приводимо діаграми швидкості, прискорення, рушійних зусиль, потужності та споживання енергії при підйомі.

Рисунок 6.7 - Діаграми швидкості та прискорення при підйомі

Рисунок 6.8- Діаграми рушійних зусиль, потужності при спуску та споживання

потужності із сіті при підйомі.

Розрахунок витрати електроенергії при спуску-підйомі здійснюємо за допомогою ПЕОМ; знаходимо площі діаграм потужностей.

Таблиця 6.11 - Розрахункові величини споживання електроенергії при спуску

Споживання електроенергії за час підйому, квт•с	91270,03
Витрата електроенергії з мережі за час підйому, квт•с	114660,1198

Таблиця 6.12 - Розрахункові величини споживання електроенергії при підйомі

Споживання електроенергії за час підйому, квт•с	105317,6368
Витрата електроенергії з мережі за час підйому, квт•с	129175,7847

Визначимо витрату електроенергії на шинах підстанції на одну тонну вантажу, що піднімається, по формулі:

w_1T = квт•год./т (6.141)

Ідеальну витрату електроенергії на підйом маси вантажу на висоту Н визначаємо по формулі [ с.131]:

w _И1T = квт•год. /т. (6.142)

Коефіцієнт корисної дії установки визначаємо по формулі:

= = . (6.143)

Розрахунок норм споживання електроенергії на тонну інших шахтних піднімальних установок здійснюємо за допомогою ПЕОМ.

МК 3,25•4

Основні зведення по даній установці приводимо в Додатку А .

Визначаємо приведену масу до радіуса навивки по формулі:

1. Спускання

,

кг.

2. Підйом

кг.

Таблиця 6.13 - Вхідні дані для розрахунку спуску клети установки МК 3,25• 4

Увести висоту підйому, м	530
Увести приведену масу, кг	74303,4
Увести кількість підвісних канатів - z2	1
Увести масу 1 погонного метра підвісного каната, кг	17,04
Увести кількість головних канатів - z1	1
Увести масу 1 погонного метра головного каната, кг	16,62
Увести масу противаги, кг	12721
Увести масу судини, кг	9162
Увести масу вантажу, кг	5940
ККД двигуна	0,9
ККД редуктора	1
ККД мережі	0,95
ККД перетворювача	0,98
Увести прискорення а1	0,95
Самовизначення кроку інтегрування	0,2807018
Час, початку аналізу, з (0)	0
Увести максимальну швидкість роботи ШПУ	4
Увести чому дорівнює V3, м/с	3

Таблиця 6.14 – Вихідні дані з розрахунку спуску клети установки МК 3,25• 4

h3			9,77777778
h3/			6
h2			491,766082
h1			22,4561404
Перевірка висоти			530
Час руху	t1 =	t2 =	t3 =
	8,4210526	122,9415205	2,66666667
	t3 =	t3/ =
	2,6666667	4
Сумарний час підйому, с		138,0292398
Споживання електроенергії за час спуска, квт • с		28292,31506
Витрата електроенергії з мережі за час спуска, квт• с		33765,7418

Таблиця 6.15 - Вхідні дані для розрахунку підйому клети установки МК 3,25• 4

Увести висоту підйому, м		530
Увести приведену масу, кг		81614,9
Увести кількість підвісних канатів - z2		1
Увести масу 1 погонного метра підвісного каната, кг		17,04
Увести кількість головних канатів - z1		1
Увести масу 1 погонного метра головного каната, кг		16,62
Увести масу противаги, кг		12721
Увести масу судини, кг		9162
Увести масу вантажу, кг		5940
ККД двигуна		0,9
ККД редуктора		1
ККД мережі		0,95
ККД перетворювача		0,98
Увести прискорення а1		0,45
Самовизначення кроку інтегрування		0,6130268
Час, початку аналізу, с (0)		0
Увести максимальну швидкість роботи ШПУ		4
Увести чому дорівнює V5, м/с		3

Таблиця 6.16 – Вихідні дані з розрахунку підйому клети установки МК 3,25• 4

h3			9,77777778
h3/			6
h2			466,814815
h1			47,4074074
Перевірка висоти			530
Час руху	t1 =	t2 =	t3 =
	17,777778	116,7037037	2,66666667
	t3 =	t3/ =
	2,6666667	4
Сумарний час підйому, с		141,1481481
Споживання електроенергії за час підйому, квт • с		93578,12278
Витрата електроенергії з мережі за час підйому, квт• с		111681,7314

Визначимо витрату електроенергії на шинах підстанції на одну тонну вантажу, що піднімається, по формулі:

w_1T = квт•год./т (6.144)

Ідеальну витрату електроенергії на підйом маси вантажу на висоту Н визначаємо по формулі [ с.131 ]:

w _И1T = квт•год. /т. (6.145)

Коефіцієнт корисної дії установки визначаємо по формулі:

= = . (6.146)

Визначимо витрату електроенергії на шинах підстанції на одну тонну вантажу, що піднімається для 2Ц-4•2,3, по формулі:

w_1T = кВт•год/т (6.147)

Споживання породного підйому типу МК 4•4 за червень-вересень 2002 року склало 480 квт*год, питому норму не розраховуємо тому, що підйом практично не бере участь в технологічному циклі.

Нижче приводимо таблицю розрахунку технологічних і питомих норм витрати електроенергії по стаціонарних установках шахти «Центральна».

Таблиця 6.17 - Технологічні і питомі норми електроспоживання

условно-постійних споживачів

Тип установки	Технологічна норма	Питома норма
Головна вентиляторна установка ВРЦД – 4,5	1,8 кВт • год / 1000 м3	9,14 кВт • год /т
	0,0268 кВт • год / м3(ізх.)
Головна водовідливна установка	2,377 кВт • год / м3	2,98 кВт • год /т
Компресорна станція	108 кВт • год /1000 м3	3,02 кВт• год /т
Підйоми: МК 5 • 4 –13 МК 3,25 • 4 2Ц –4 • 2,3 МК 4 • 4 РЛ38	5,47 кВт • год / т 7 кВт • год / т 4,23 кВт • год / т 4,9 кВт • год / т	5,47 кВт • год / т 1,366 кВт • год / т 1,294 кВт • год / т не розраховувалася

Висновки:

У таблиці 6.17 приведені технологічні і питомі норми електроспоживання стаціонарними установками. Витрати електроенергії – умовно-постійні.