Стационарные машины. Транспортные машины

Масса груза на 1 м конвейера:

 

73,3 кг/м. (2.45)

 

На конвейере на верхней ветви установлены трёхроликовые 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 расчёт ленточного конвейера методом обхода контура по точкам с учётом конфигурации трассы и схемы обводки лентой барабана.

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 расчёт 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.

 

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 

 

Расчётный 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

горный транспорт рудничный полиметаллический месторождение

 

3.5 Выбор типа и количества насосов

 

Выбираем центробежный насос по графику зон промышленного использования насосов 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 расчётные значения обеспечивались одним насосным агрегатом.

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

Расчётные параметры для дальнейшего расчёта 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 колёс для обеспечения подачи напора на глубине шахты определяем по выражению:

 

колёс. (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.

 

3.7 Расчёт характеристики внешней сети

 

Расчётным путём определим характеристику внешней сети водоотливной установки для наиболее удалённого 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 колёс (т.С), является действительным режимом работы насоса.

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

 

 

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 Расчёт мощности на валу насоса электропривода

 

Мощность на валу насоса электродвигателя:

 

. (3.18)

 

Расчётная 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 объёма водосборника

 

Объём водосборника определяется по формуле согласно требованиям ЕПБ.

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

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

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

 

 

 4. Эксплуатационный расчёт 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.

Выбор вентилятора главного проветривания производится по графику промышленного использования центробежных вентиляторов. Выбор центробежных вентиляторов обоснован тем, что они являются более производительными по сравнению с осевыми.

По расходу воздуха Q_возд=500 м³/с, максимальным и минимальным депрессиям,

h_min = 225 мм.вод.ст.=225/0,102=2205 Па;

h_max=475 мм.вод.ст.=475/0,102=4657 Па.

одна точка (Q_возд;h_min) не попадает ни в одну зону вентилятора примем вентилятор по максимальной депрессии, (Q_возд; h_max), ВЦД-47,5/490-250.

Рис.4.1.График промышленного использования центробежных вентиляторов

 

4.2 Определение действительного режима работы вентилятора главного проветривания

 

Характеристика внешней сети для минимальной и максимальной депрессии определяются по общему уравнению:

 

   (4.1)

 

где Н_с - сопротивление внешней сети вентиляторной установки, Па; Q - расход воздуха, м³/с; R_c - коэффициент сопротивления внешней сети.

Коэффициент сопротивления сети при минимальной депрессии:

 

.

 

Коэффициент сопротивления сети при максимальной депрессии:

 

.

 

Расчеты характеристики внешней сети в начале и конце эксплуатации ведем в табличной форме.

 

 

Q,м3/с	0	100	200	300	400	500	600
	0	88	352	792	1408	2200	3168
	0	180	720	1620	2880	4500	6480