Многоканатные подъёмные машины

Более современны многоканатные подъёмные машины с ведущими шкивами трения, у которых подъёмный сосуд подвешен на нескольких канатах – от двух до восьми. Применение нескольких канатов позволяет использовать канаты меньших диаметров, что обусловливает меньшие габариты и массы подъёмной машины. В настоящее время изготовляют машины серии ЦШ

ЦШ2,1х4 ЦШ4х4

ЦШ5х4 ЦШ5х8

ЦШ – цилиндрический шкив. Устанавливаются на копре. Орган навивки представляет собой много желобчатый шкив.

Достоинства

1. Возможность подъёма грузов с большой глубины.

2. Высокая степень безопасности.

3. Меньшая масса и размеры.

Недостатки

1. Возможно проскальзывание каната.

2. Сложное подвесное устройство.

3. Более сложная эксплуатация.

Литература:

1. Р.Н. Хаджиков “Горная механика”, Москва, ”Недра”, 1982г. (стр. 92-112) рис. 52-54.

2. ДНАОП 10.0-1.01-05 “Правила безопасности в угольных шахтах”, Киев, “Основа”, 2005 г.

Лекция №29

Тема: «Размещение подъёмных установок относительно ствола шахты»

Барабанные подъёмные машины и одноканатные машины со шкивом трения располагаются в здании на уровне земли, а многоканатные со шкивом трения – в машинном зале на копре.

При одноканатных установках копровые шкивы в зависимости от размещения подъёмных сосудов в стволе, места расположения машинного здания и типа подъёмной машины могут быть установлены на копре в одной вертикальной плоскости или на одной геометрической оси. Первое расположение шкивов целесообразно при установках с одноканатным шкивом трения и при одном барабане, вторая – при двух барабанах.

Минимальное расстояние между осью отвеса каната и осью барабана должно быть не менее

в≥ 0,6Н_к + 3,5 + D_б,

так как в противном случае нельзя будет разместить укосины копра.

Высота копра Н_к для подъёмов с неопрокидными клетями

Н_к = h_э + h_c + h_п + 0,75R_ш+h_ш

Для скипового подъёма

H_k = H_н.б + h_c + h_р + h_п + 0,75R_ш + h_ш,

где h_э – высота эстакады; h_c – высота сосуда с прицепным устройством; h_п – высота переподъёма (устанавливается нормами ПБ); h_ш – расстояние по вертикали между осями копровых шкивов в случае их расположения в одной вертикальной плоскости; Н_н.б – высота наземного бункера; h_p – высота превышения над бункером.

Отрезок каната от точки схода его со шкива до соприкосновения с барабаном называется струной. Её длина определяется:

L_c

где С 1 м – превышение оси подъёмной машины над отметкой устья ствола.

Во избежание больших провесов и колебаний максимальная длина стрелы L_c без поддерживающих роликов не должна превышать 65 м.

Угол наклона струны к горизонту определяется:

tg = .

Конструкция рамы подъёмных машин допускает минимальный угол наклона струны к горизонту 30^о, иначе нижний канат может задевать за раму. Чрезмерное увеличение угла  повышает давление на основание копра и укосину и затрудняет устройство фундаментов укосины копра, которые могут вклиняться в фундамент машины. Поэтому рекомендуется 30^о <  < 45^о.

Отклонение канатов от вертикальной плоскости направляющего шкива – девиация. Согласно ПБ, углы девиации не должны превышать 1^о30^' для цилиндрических барабанов и 2^о со стороны малого цилиндра для бицилиндроконических.

В случае превышения углов девиации, установленных нормами, следует увеличить длину струны каната L_c за счёт отнесения машины от ствола или за счёт увеличения высоты копра. Иногда целесообразно уменьшить ширину барабана за счёт увеличения его диаметра.

Литература:

1. Р.Н. Хаджиков “Горная механика”, Москва, ”Недра”, 1982г. (стр. 113-115, 119-122),

рис. 68, 69 и 74-76.

2. В.М. Попов Водоотливные установки. Москва, Недра, 1990.

3. ДНАОП 10.0-1.01-05 “Правила безопасности в угольных шахтах”, Киев, “Основа”, 2005 г.

Лекция №30

Тема: «Основы кинематики и динамики подъёмных установок»

Основные исходные данные для расчёта кинематики подъёма.

Исходными данными при проектировании подъёмной установки являются: годовая добыча А_г и глубина шахты H_ш.

Часовая производительность подъёмной установки:

А_г = ,

где К_р – коэффициент резерва производительности и неравномерности работы подъёмной установки; К_р = 1,5;

n – число рабочих дней в году, равное 300;

t_сут – число часов работы подъёма в сутки (подъём расчитывается на трёхсменную работу, n = 18 ч).

Часовая производительность подъёмной установки может быть обеспечена большим диапазоном вместимостей подъёмных сосудов. Наиболее выгодная должна соответствовать минимальным годовым расходам по капитальным и эксплуатационным затратам для заданных условий.

Наибольшее распространение получила формула проф. Г. М. Еланчика по определению оптимальной грузоподъёмности скипов для угольных шахт.

m_оп = А_г , кг;

где t_п – продолжительность паузы, зависящая от времени загрузки и разгрузки сосудов, с.

Число подъёмов в час (число циклов) будет равно:

n_ч = .

Время, затрачиваемое на один цикл подъёма и продолжительность движения сосудов:

Т_ц = , с. Т = Т_ц – t_п, с.

Средняя скорость движения подъёмных сосудов:

V_ср = , м/с.

Ориентировочная максимальная скорость:

V_{max ор} = V_ср, м/с;

где  - множитель скорости; ориентировочно принимается 1,15 1,20 для клетевых подъёмов и 1,20 1,25 для скиповых подъёмов.

Определим максимальную фактическую скорость V_{max. фак.}. Для этого определим необходимую частоту вращения барабана:

n_б = , мин^-1.

Частота вращения двигателя определится:

n_дв = n_б ∙ U, мин^-1;

где U – передаточное число редуктора определяется по паспорту принятой подъёмной машины. Затем подбирают наиболее близкую (большую) к стандартной частоту вращения двигателя и определяют фактическую скорость движения сосудов V_{max. фак.}:

V_{max. фак.} = , м/с.

где n_c – синхронная скорость вращения выбранного двигателя, мин^-1;

S – скольжение двигателя;

U – передаточное число редуктора.

Необходимо чтобы V_{max. фак.} ≤ V_max..

При подъёме-спуске людей по вертикальным выработкам максимальная скорость движения клетей по ПБ не должна превышать 12 м/с, при транспортировании грузов – определяется проектом.

Диаграммы скорости

1. Трёхпериодная – для подъёма с не опрокидными клетями.

2. Пятипериодная – для подъёма с разгрузкой через дно.

3. Семипериодная – для подъёма с опрокидыванием сосудов.

Расчёт трёхпериодной диаграммы скорости

Исходные данные

1. Высота подъёма – Н, м.

2. Расчётная продолжительность движения – Т_р, с.

3. Ускорение – а₁, м/с².

4. Замедление – а₃, м/с².

Определяемые величины

1. Максимальная скорость - V_mах, м/с.

2. Время ускоренного движения скипа и путь, пройденный за этот период:

где V₀ – скорость движения скипа в разгрузочных кривых, м/с.

3. Время замедленного движения и путь, пройденный за этот период:

4. Путь, пройденный за время равномерного хода и продолжительность этого периода:

h₂

t₂ = ———, с.

V_m.ф

5. Общая продолжительность движения

Т_р = t₁ + t₂ + t₃, с.

Для расчёта диаграммы вычертим её общий вид

Основное уравнение динамики подъёма и диаграммы усилий.

В теории подъёмных установок рассматривают два вида движения: установившееся и неустановившееся. Установившееся движение это движение сосудов с постоянной скоростью или с постоянным ускорением и замедлением, когда отсутствуют их колебания.

Неустановившееся движение сопровождается собственными колебаниями системы, возникающими от внезапного приложения или снятия нагрузки, от скачкообразного изменения момента, передаваемого двигателем, и других причин.

Основное уравнение. Вращающийся момент М_вр, создаваемый подъёмным двигателем в установившемся режиме относительно оси вращения органов навивки каната, затрачивается на преодоление статического М_ст и динамического М_дин моментов подъёмной системы относительно той же оси:

М_вр = М_ст + М_дин.

Для подъёмной установки с органом навивки постоянного радиуса R

FR = F_стR + F_динR или F = F_ст + F_дин.

Статическое усилие подъёмной системы F_ст представляет собой разность статических натяжений каната поднимающейся F_под и опускающейся F_оп ветвей каната

F_ст = F_под – F_оп, Н.

Рассмотрим схему подъёмной установки в такой момент времени, когда сосуды прошли путь h_х с начала движения их от приёмных площадок.

Натяжение ветвей каната от статических нагрузок, в которые также включены и силы сопротивления движению, будут равны:

поднимающейся ветви каната

F_под = [m_г + m_с + p(H– h_х) + qh_х]g+ w_под, Н;

опускающейся ветви

F_оп = [m_с + ph_х + q(H-h_х)]g – w_оп, Н;

где w_под и w_оп – сопротивления движению поднимающегося и опускающегося сосудов, направленные против направления движения сосудов.

F_cт = [km_г + (p-g)(H – 2h_x)]g, Н.

Динамическую составляющую движущего усилия F_дин определяют как произведение приведённой массы движущихся частей подъёмной системы на линейное ускорение:

F_дин = m_па, Н.

Под приведенной массой m_п понимается расчётная, приведённая к окружности навивки каната, где имеет место линейное ускорение подъёма, оказывающая такое же инерционное воздействие, как фактически существующие, движущиеся со своим ускорением массы подъёмной системы.

Приведённая масса подъёмной системы:

m_п = m_г + 2m_c + 2L_{г. к.}р + L_{у. к.}q + 2m'_{н. ш.} + m'_б + m'_з.п. + m'_p, кг;

где L_г.к. – длина головного (подъёмного) каната, м;

L_у.к. – длина уравновешивающего каната, м;

m'_н.ш., m'_б, m'_з.п., m'_p – приведённые массы направляющего шкива, органов навивки, зубчатой передачи, ротора, кг.

Подставляя в формулу F_ст и F_дин получим:

F = [km_г + (p - q)(H – 2h_x)]g + m_па, Н.

Это уравнение, выведенное впервые акад. М. М. Фёдоровым, называется основным динамическим уравнением подъёмной установки. Оно пригодно для подъёмов с неопрокидными подъёмными сосудами при постоянном радиусе навивки.

Причём при построении диаграммы усилий для трёхпериодной диаграммы скорости будут рассмотрены три случая: системы без уравновешивающего каната (q = 0), система с равновесным уравновешивающим канатом (q = p) и система с тяжёлым уравновешивающим канатом [(q-p)>0].

Необходимость в уравновешивании подъёмной системы устанавливается по значению степени статической неуравновешенности

р∙Н

δ = ———,

k∙Q_п

где k – коэффициент вредных сопротивлений в стволе и установке.

Уравновешивание необходимо применять, если δ ≥ 0,5.