Выбор многоканатной подъемной машины

Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ

 

Годовая проектная

производительность подъема:      Аг=2345тыс.т/год

Глубина вертикального

ствола:                          Нст=1000м

Число рабочих дней в году:       300

Число часов работы в сутки:      18

Коэффициент резерва:             1,5

Диаграмма скорости:              семипериодная.

 

Выбор скипа

 

1.2.1. Расчетная высота подъема с учетом расположения скипов в копре и нижней части ствола:

Н_р=Н_ст+h_загр+h_разгр+2×D=1000+30+35+2×0,35=1066 м,                 (1.1)

где Н_ст - глубина вертикального ствола;

h_загр - расстояние по вертикали от отметки откаточного горизонта до нижней кромки загрузочного бункера;

h_разгр - расстояние по вертикали от «нулевой» отметки до верхней кромки приемного бункера.

1.2.2. Часовая производительность ШПУ:

                                 (1.2)

  

где А_ч - часовая производительность ШПУ, т/ч;

А_г - годовая производительность ШПУ, т/год;

с - коэффициент резерва производительности (с=1,5);

n_д - число рабочих дней в году;

t - время работы подъемной установки в сутки, ч.

 

1.2.3. Оптимальная грузоподъемность Q_опт, кг, при которой суммарные годовые эксплуатационные затраты на  подъемной установке будут минимальными, определяем по формуле для многоканатных двухскиповых подъемов:

                     (1.3)

где А_ч - часовая производительность, кг;

Н_п - высота подъема, м;

t_п - продолжительность паузы, с.

 

Выбираем стандартный скип 2СН11-2 грузоподъемностью Q_п=25т, массой Q_с=24,4 т, путем разгрузки h=2,4 м [1].

 

1.2.4. Высота подъема с учетом высоты скипа h_с=13 м:

 

Н=Н_р+h_с=1066+13=1079 м.                                      (1.4)

 

1.2.5. Расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения:

 

Н_к=Н+l_к=1066+13+18=1097 м,                                   (1.5)

 

где Н - высота подъема, м;

l_к=h_ск+18 - длина отвесов подъемных канатов в копре, м (рис.1.1.).    

 

Выбор подъемных канатов

 

1.3.1. Линейную массу каната P_к, кг/м, определим по формуле:

                   (1.6)

где Q_п и Q_с - масса полезного за один раз поднимаемого груза и собственная масса скипа, кг;

s_в - временное сопротивление разрыву проволок каната Н/м²;

g=9,81м/с²;

z_min=4,5 - коэффициент запаса прочности;

r_о - условная плотность каната, кг/м³;

Н_к - расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения, м.

 

1.3.2. Число подъемных канатов n_к многоканатного подъема определили по формуле:

                             (1.7)

 

где Р_к - линейная масса канатов, кг/м;

D_шт - диаметр шкива трения, м;

j_к - коэффициент, зависящий от конструкции каната;

y - отношение D_шт к диаметру каната d_к, по ПБ для системы с отклоняющими канатами y ³ 95.   

Предварительно применим четыре каната n_к=4, диаметром d_к=46,5 мм, линейной массой каната Р_к=8,4кг/м, разрывным усилием Q_р=1330×10³ Н [1].

 

1.3.3. Линейную массу g_к уравновешивающих канатов определили по формуле:

                                       (1.8)

где n_к - количество подъемных канатов;

Р_к - линейная масса подъемного каната, кг/м;

n_ук - количество уравновешивающих канатов, которых по ПБ должно быть не менее двух.

Применили три стандартных плоских каната с размерами 170´27,5 мм расчетной массой g_к=11,5 кг/м [1].

 

1.3.4. Разность линейных масс:

n_кР_к=n_укg_к ½4×8,4-3×11,2½=0,9 кг/м;                             (1.9)

Считаем предварительно выбранную систему уравновешенной.

 

Исходные данные для расчета динамики электропривода

 

        Двигатель

Тип                                  П2-800-255-8КУ4

Номинальная мощность                     Р_ном=5000кВт

Номинальная частота вращения            n_ном=63об/мин

Номинальное напряжение                      U_ном=930В

Номинальный ток                            I_ном=5740А

Номинальный момент                        М_ном=774кН×м

Номинальный поток возбуждения            Ф_ном=0,375Вб

Коэффициент полезного действия             h_ном=90,5%

Ток возбуждения                               I_в=145А

Напряжение обмотки возбуждения                U_в=200В

Число полюсов                                  2р=16

Число параллельных ветвей якоря                2а=16

Сопротивление обмотки якоря            R_я20=0,00348Ом

Сопротивление дополнительных полюсов  R_д20=0,000631Ом

Сопротивление компенсационной обмотки  R_к20=0,00235Ом

Сопротивление обмотки возбуждения         R_в20=0,87Ом

Перегрузочная способность (рабочая)            l_р=1,6

Перегрузочная способность (выключающая)        l_в=1,8

Число витков якоря                        W_яд=1080/16

Число витков главного полюса                   W_пд=84

Число витков добавочного полюса                 W_дд=2

Число витков компенсационной обмотки на полюс   W_кд=3

 

     Питающая сеть

Номинальное напряжение                       U_с=6000В

Частота                                       f_с=50Гц

Мощность короткого замыкания             S_к=15000МВ×А

 

Подъемная машина

Тип                                            ЦШ5´4

Эффективная мощность подъема              Р_эф=4317кВт

Максимальная скорость подъема              V_max=16м/с

Средняя скорость                           V_ср=8,4м/с

Множитель скорости                            l=1,35

Радиус шкива трения                            D_шт=5м

Максимальное усилие                      F_max=395743Н

Электропривода

 

Рассчитаем параметры САУ на основе элементов УБСР-АИ, входящих в состав комплектного электропривода КТЭУ.

Система построена по принципу подчиненного регулирования с зависимым регулированием тока возбуждения от тока якорной цепи при значениях тока якорной цепи менее 0,5I_{дв ном} .

Расчет конкретных параметров САУ произведем, используя структурную схему, построенную по математическому описанию электромеханических процессов в абсолютных единицах.[3]

При расчете принимаем следующие допущения:

- механическая система представляется в виде одномассовой системы;

- демпфирующее действие вихревых токов в шихтованной станине электродвигателя не учитывается.

 

Список используемой литературы

1. Родченко А.Я., Евсеев Ю.В. Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки. Ч.1. Механическая часть электропривода: Учеб.пособие /Норильский индустр. ин-т.– Норильск, 1996.-44с.

2. Писарев А.И., Родченко А.Я. Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки. Ч.2. Система «управляемый выпрямитель – двигатель» с реверсом возбуждения двигателя. Силовые элементы электропривода: Учеб.пособие /Норильский индустр. ин-т.– Норильск, 1996.-48с.

3. Писарев А.И., Родченко А.Я. Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки. Ч.3. Система «управляемый выпрямитель – двигатель» с реверсом возбуждения двигателя. Автоматическое управление электроприводом: Учеб.пособие /Норильский индустр. ин-т.– Норильск, 1996.-26с.

4. Комплектные тиристорные электроприводы:Справочник / И.Х.Евзеров, А.С.Горобец, Б.И.Мошкович и др.; Под ред. канд. техн.наук В.М.Перельмутера.- М.:Энергоатомиздат, 1988.-319с.:ил.

5. Католиков В.Е., Динкель А.Д., Седунин А.М. Тиристорный электропривод с реверсом возбуждения двигателя рудничного подъема.- М.:Недра, 1990.-382с.:ил.

6. Тиристорный электропривод рудничного подъема / А.Д.Динкель, В.Е.Католиков, В.И.Петренко, Л.М.Ковалев.-М.:Недра, 1977.-312с.:ил.

7. Александров К.К., Кузьмина Е.Г., Электротехнические чертежи и схемы.- М.:Энергоатомиздат, 1990.- 288с.:ил.

8. Католиков В.Е., Динкель А.Д., Седунин А.М. Автоматизированный электропривод подъемных установок глубоких шахт.- М.:Недра, 1983.-270с.:ил.

9. Малиновский А.К., Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников: Учебник для вузов.- М.:Недра,1987.- 277с.:ил.

10. Хаджиков Р.Н., Бутаков С.А., Горная механика:Учебник для техникумов.- 6-е изд., перераб. и доп.- М.:Недра, 1982.-407с.

 

 

Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ

 

Годовая проектная

производительность подъема:      Аг=2345тыс.т/год

Глубина вертикального

ствола:                          Нст=1000м

Число рабочих дней в году:       300

Число часов работы в сутки:      18

Коэффициент резерва:             1,5

Диаграмма скорости:              семипериодная.

 

Выбор скипа

 

1.2.1. Расчетная высота подъема с учетом расположения скипов в копре и нижней части ствола:

Н_р=Н_ст+h_загр+h_разгр+2×D=1000+30+35+2×0,35=1066 м,                 (1.1)

где Н_ст - глубина вертикального ствола;

h_загр - расстояние по вертикали от отметки откаточного горизонта до нижней кромки загрузочного бункера;

h_разгр - расстояние по вертикали от «нулевой» отметки до верхней кромки приемного бункера.

1.2.2. Часовая производительность ШПУ:

                                 (1.2)

  

где А_ч - часовая производительность ШПУ, т/ч;

А_г - годовая производительность ШПУ, т/год;

с - коэффициент резерва производительности (с=1,5);

n_д - число рабочих дней в году;

t - время работы подъемной установки в сутки, ч.

 

1.2.3. Оптимальная грузоподъемность Q_опт, кг, при которой суммарные годовые эксплуатационные затраты на  подъемной установке будут минимальными, определяем по формуле для многоканатных двухскиповых подъемов:

                     (1.3)

где А_ч - часовая производительность, кг;

Н_п - высота подъема, м;

t_п - продолжительность паузы, с.

 

Выбираем стандартный скип 2СН11-2 грузоподъемностью Q_п=25т, массой Q_с=24,4 т, путем разгрузки h=2,4 м [1].

 

1.2.4. Высота подъема с учетом высоты скипа h_с=13 м:

 

Н=Н_р+h_с=1066+13=1079 м.                                      (1.4)

 

1.2.5. Расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения:

 

Н_к=Н+l_к=1066+13+18=1097 м,                                   (1.5)

 

где Н - высота подъема, м;

l_к=h_ск+18 - длина отвесов подъемных канатов в копре, м (рис.1.1.).    

 

Выбор подъемных канатов

 

1.3.1. Линейную массу каната P_к, кг/м, определим по формуле:

                   (1.6)

где Q_п и Q_с - масса полезного за один раз поднимаемого груза и собственная масса скипа, кг;

s_в - временное сопротивление разрыву проволок каната Н/м²;

g=9,81м/с²;

z_min=4,5 - коэффициент запаса прочности;

r_о - условная плотность каната, кг/м³;

Н_к - расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения, м.

 

1.3.2. Число подъемных канатов n_к многоканатного подъема определили по формуле:

                             (1.7)

 

где Р_к - линейная масса канатов, кг/м;

D_шт - диаметр шкива трения, м;

j_к - коэффициент, зависящий от конструкции каната;

y - отношение D_шт к диаметру каната d_к, по ПБ для системы с отклоняющими канатами y ³ 95.   

Предварительно применим четыре каната n_к=4, диаметром d_к=46,5 мм, линейной массой каната Р_к=8,4кг/м, разрывным усилием Q_р=1330×10³ Н [1].

 

1.3.3. Линейную массу g_к уравновешивающих канатов определили по формуле:

                                       (1.8)

где n_к - количество подъемных канатов;

Р_к - линейная масса подъемного каната, кг/м;

n_ук - количество уравновешивающих канатов, которых по ПБ должно быть не менее двух.

Применили три стандартных плоских каната с размерами 170´27,5 мм расчетной массой g_к=11,5 кг/м [1].

 

1.3.4. Разность линейных масс:

n_кР_к=n_укg_к ½4×8,4-3×11,2½=0,9 кг/м;                             (1.9)

Считаем предварительно выбранную систему уравновешенной.

 

Выбор многоканатной подъемной машины

 

Наметим к применению многоканатную подъемную машину ЦШ-5´4 со следующими техническими характеристиками:

Диаметром канатоведущего шкива                             D=5 м;

Количеством подъемных канатов                                n=4;

Статическим натяжением канатов                           1450 кН;

Разностью статических натяжений канатов                   350 кН;

Маховым моментом машины                                6250 кН×м²;

Маховым моментом отклоняющих шкивов                     500 кН×м².

   

1.4.1. Фактические значения статических натяжений канатов и разности статических натяжений канатов рассчитаем по формулам:

Т_{ст max}=(Q_п+Q_с+Р_кН_к)g=(25×10³+24,4×10³+4´8,4×1097)9,81=846×10³ Н;

Т_ст=846×10³ Н(факт)<1450×10³Н(норма);                         (1.10)

F_ст=[Q_п+(Р_к-q)Н]g=[25×10³+(4×8,4-3×11,5)×1079]×9,81=236×10³Н;

F_ст=236×10³Н(факт)<350×10³Н(норма).                           (1.11)

 

1.4.2. Коэффициенты запаса прочности Z_о и Z_min, рассчитаем по формулам:

(1.12) =

 

=

 

=6,3(факт)>4,5(нор),                                       (1.13)

 

где Z_о, Z_min - фактические значения коэффициентов запаса прочности;

Q_п, Q_с - масса полезного груза и масса сосуда, кг;

n_к, n_ук - количество подъемных и уравновешивающих канатов;

Q_р - суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н;

Р_к, q_к - линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг/м;

Н_к - расстояние от нижней приемной площадки до оси канатов ведущего шкива, м;

l_з - отвес уравновешивающих канатов в зумпфе, м.

Окончательно применим многоканатную машину типоразмера ЦШ-5´4, четыре подъемных каната типа ЛК-РО маркировочной группы 1568 диаметром 46,5 мм и три уравновешивающих каната размером 170´27,5 мм [1].

Техническая характеристика машины ЦШ-5´4:

Диаметр канатоведущего шкива                               D_ш=5 м;

Количество подъемных канатов                                 n_к=4;

Маховый момент машины                              GD²_м=6250 кН×м²;

Маховый момент отклоняющих шкивов                  GD²_ош=500 кН×м²;