Дипломная работа: Расчет и выбор подъемной машины шахты "Вентиляционная" Тишинского рудника Тишинского месторождения г. Риддер

Расчет подъемного каната сводится к определению массы одного погонного метра каната, которая определяется по формуле:

 кг/м;

где

Qn - масса полезного груза, поднимаемого в клети, кг;

Qc - масса клети, кг;

dв- предел прочности материала каната на разрыв, Н/мм2;

m - условная масса каната, кг;

q - запас прочности каната (для грузолюдского подъема);

βо- условная плотность каната, кг/м3;

Нк- полная длина отвеса каната, м.

Производим расчет:

кг/м.

Но так как подъемная машина имеет четыре каната, тогда вес одного погонного метра каната будет равен:

кг/м.

Выбираем канат с массой погонного метра больше расчетного значения: ГОСТ 3085-69, размером 6х30, диаметром равный 27,5мм, масса одного погонного метра каната 2,7кг, суммарное разрывное усилие всех проволок в канате 553500Н (при маркировочной группе по временному сопротивлению разрыва 1800 Н/мм2).

Проверяем, подходит ли канат по запасу прочности по формуле:

 кг;

где

Qp - суммарное разрывное усилие всех проволок в канате, Н; так как глубина ствола более 600м, то значением рНк пренебрегаем.

Подставив значения, проверяем, подходит ли канат:

кг.

Так как подъем четырехканатный, а мы рассчитали запас прочности одного каната, то

 кг,

что больше требуемого.

Окончательно выбираем канат ГОСТ 3085-69 ЛК-3 6х30, диаметром 27,5мм.

2.2 Выбор и обоснование подъемной машины

На подъемной установке шахты "Вентиляционная" применена машина без отклоняющих шкивов, так как диаметр ведущего шкива равен расстоянию между осями подъемного сосуда и противовеса в стволе.

Диаметр многоканатного ведущего шкива определяем по формуле:

 м; где

dk - диаметр каната, мм.

Подставив значение диаметра каната получаем:

, мм.

Принимаем многоканатную подъемную машину ЦШ - 2,25х4 (где ЦШ-цилиндрический шкив; 2,25-диаметр ведущего шкива; 4-число рабочих канатов).

Техническая характеристика многоканатной подъемной установки ЦШ-2,25х4

Максимальное статическое натяжение ветви каната, кН 340

Максимальная разность статических натяжении канатов, кН 120

Максимальный диаметр каната, мм 28

Максимальная скорость подъема, м/с 12

Расстояние между канатами на канатоведущем шкиве, мм 250

Маховый момент (без редуктора и электродвигателя), кН м2 300

Высота подъема, м 1200

2.3 Расположение подъемной установки относительно ствола

Подъемную машину располагаем над стволом в башенном копре.

Высота башенного копра определяется по формуле:

Нк=kb + kc + kn + ka + kp + kм + 0,75Rш. т, где

kb - высота от уровня земли до приемной площадки, м;

kc - высота клети, м;

kn - высота свободного переподъема, м;

ka - высота рабочего и резервного хода амортизаторов, м;

kp - высота необходимая для размещения крепления амортизационных устройств, м;

kм - высота машинного зала, м;

0,75Rш. т - высота от пола машинного зала до оси шкива трения, м.

Подставляя значения в формулу, находим:

Нк=0+6+3+6+7+10+0,75·1,12=32,84м.

Принимаем башенный копер высотой 35 метров.

2.4 Кинематика и динамика подъема

На клетьевых подъемных установках применяется трехпериодная диаграмма скорости. Принимаем ускорение α1=1м/с2, замедление α3=0,75м/с2, расчетная продолжительность движения клети Тр=210с, высота подъема Н=958 метров. Определяем максимальную скорость подъема по формуле:

, м/с

Где ам - (м/с2) - модуль ускорения, определяется по формуле:

м/с2.

Найдя модуль ускорения, теперь можно найти максимальную скорость подъема:

м/с.

Фактическую максимальную скорость определяем по формуле:

 м/с; где

ί - передаточное число редуктора, принимаем из технических характеристик равное 11,29; n - частота вращения двигателя, принимаем n=590об/мин. Подставляя значения находим:

 м/с,

то есть условие υр. м. ≤ υmax, а точнее 4,7 ≤ 6,15, выполняется.

Продолжительность и путь замедленного движения определяем по формулам:

с.

м.

Продолжительность и путь замедленного движения в нижней части ствола определяем по формулам:

с.

м.

Путь и продолжительность равномерного движения определяем по формулам:

м.

с.

Продолжительность движения клети определяем по формуле:

с.

Проверим правильность расчета по формуле:

с.

Так как Т ≤ Тр, υмах ≥ υр. m., то и фактический коэффициент резерва производительности подъемной установки будет равным или больше расчетного:

; где

С - коэффициент резерва производительности подъемной установки, учитывающий неравномерность ее работы, С = 1,5;

tn - время паузы, для одноэтажной клети, tn = 20c.

Подставляем значения в формулу, и получаем:

Динамика подъема

Уравновешивание установки. Необходимость в уравновешивании подъемной системы устанавливается по значению степени статической неуравновешенности:

; где

k - коэффициент вредных сопротивлений в стволе, для клетьевой установки, k = 1,2.

Производим расчет по формуле:

.

Так как δ ≥ 0,5; то требуется применение уравновешивающих канатов. Применяем два хвостовых каната, вес одного метра хвостового каната определяем по формуле:

 кг/м; где

Пк - число головных канатов;

Пук - число уравновешивающих канатов.

кг/м.

Исходя из полученных данных, принимаем два хвостовых каната с массой 1 погонного метра 5,4кг, шириной 107мм, толщиной 17,5мм, суммарное разрывное усилие всех проволок в канате 1040000 Н при маркировочной группе по временному сопротивлению на разрыв 1800 Н/мм2.

Ориентировочная мощность двигателя определяется по формуле:

кВт.

Предварительно принимаем электродвигатель АК13 - 62 - 10 мощностью N=500 кВт, n = 590 об/мин; ηд = 0,93; Ммах/Мпот. = 1,9; G ·Д2 = 4800 Нм2.

Крутящий момент на тихоходном валу редуктора определяем по формуле:

, Н; где

R = 1,125м. - радиус ведущего шкива.

Подставляем значения в формулу для нахождения крутящего момента:

Н.

Принимаем редуктор Ц2Ш - 1000 с передаточным числом i =11,29; GД2 = 4800 Нм2, способный передать максимальный крутящий момент на ведомом валу М = 300000 Н.

Приведенная к окружности шкива масса трения движущихся частей подъемной установки определяется по формуле:

,

Где

Lnk - длина головки каната, м.

Для нахождения значения длины головки каната применяем формулу:

м.

Lук - длина хвостового канала, м.

Длину хвостового канала находим по формуле:

м.

кг.

т1шт - приведенная масса шкива трения; находим это значение по формуле:

кг.

т1ред - приведенная масса редуктора, кг.

Массу приведенного редуктора находим по формуле:

кг.

Найдя все необходимые значения, ставим их в формулу для нахождения массы трения движущихся частей:

кг.

Движущиеся усилия в характерных точках трехпериодной трапециидальной диаграммы определяем по шести формулам в зависимости от операции: в начале подъемной операции:

 Н,

подставляя значения из ранее найденных, находим:

Н;

в конце операции ускорения:

 Н,

подставляя значения в формулу, находим:

Н;

в начале операции равномерного движения:

 Н,

подставляем значения в формулу:

Н;

в конце операции равномерного движения:

 Н,

подставляем значения в формулу:

Н;

в начале операции замедленного движения:

 Н,

подставляем значения в формулу:

Н;

в конце подъемной операции:

 Н,

подставляем значения в формулу:

Н.

2.5 Выбор и обоснование приводного двигателя

Эквивалентное усилие определяем по формуле:

 Н,

где значение Т находим по формуле:

 с,

Куд - коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения во время ускоренного и замедленного движения, Куд=1;

Rn - коэффициент, учитывающий паузы между движением клети, Rn=0,33.

Найдем вначале значение Т, то есть

с.

Для нахождения эквивалентного усилия мы нашли все значения, а значит, можем подставлять их непосредственно в формулу:

Н.

Проверяем электродвигатель на перегрузку. Коэффициент перегруза при подъеме определим по соответствующей формуле:

; что

недопустимо, так как при асинхронном двигателе Кn ≤ 1,8; в связи с этим примем:

Н.

Эквивалентная мощность двигателя определяется по формуле:

кВт, что

больше принятой ранее мощности двигателя АК13 - 62 - 10 (Nор = 483кВт), поэтому принимаем двигатель АК15 - 36 - 8, мощностью электродвигателя 750кВт, n = 590 об/мин.

Запас мощности электродвигателя определяем по формуле:

; что

допустимо условиями выбора электродвигателей.

Определим мощность на валу подъемного двигателя по формулам:

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

.

По полученным данным строим диаграммы подъемной установки:

диаграмма скорости;

диаграмма ускорения;

диаграмма движущихся усилий;

диаграмма мощности на валу подъемного электродвигателя.

2.6 Cos φ на подстанции подъема

Cos φ - коэффициент мощности, характеризующий эффективность использования электроустановок.

Расчет cos φ производится по формуле:

;

где

значение Рр находится по формуле:

кВ·Ар;

значение Sр находится по формуле:

кВ·Ар;

значение QР находим по формуле:

кВ·Ар.

Определим по формуле реактивную мощность необходимую для компенсации повышения коэффициента мощности (cos φ):

, кВ · Ар.

Значение tg φ1 соответствует расчетному cos φ, так как cos φ = 0,86; то tg φ1 = 0,6. Значение tg φ2 соответствует проектному cos φ = 0,96; тогда tg φ2 = 0,29.

Подставляем значения в формулу для нахождения реактивной мощности необходимой для компенсации повышения cos φ:

кВ · Ар.

Для нахождения количества конденсаторов применяем формулу:

; где

Qп - реактивная мощность одного конденсатора.

Количество конденсаторов на фазу составит 4, а на три фазы соответственно - 12.

Тип устанавливаемых конденсаторов КС2 - 6,3.

2.6 Расчет нагрузок на шинах центральной понизительной подстанции (ЦПП)

Для удобства расчет произведем его порядок:

Все потребители разбиваются на группы однородные по характеру работы.

По справочным таблицам определяется Кс и cos φ для каждой группы.

Определяем активную расчетную и реактивную мощность каждой группы по формулам:

, кВт;

, кВт;

, кВт;

, кВт; где

КС гр - значение коэффициента спроса для группы приемников;

∑РН гр - суммарная номинальная мощность потребителей группы, кВт;

tgφгр - значение тангенса соответствующего.

Определяем суммарную активную и реактивную расчетные мощности всех групп.

…., кВт;

…., кВт · Ар.

Определяем расчетную нагрузку по формуле:

, кВ · А.

Определяем расчетный коэффициент мощности по формуле:

.

2.7 Электроснабжение подъема

Расчет высоковольтной линии сводится к определению сечения жил кабеля, которое выбирается по нескольким показателям:

а) по нагреву, определяем по формуле:

 А, где

Jдл. доп - длительно допустимый ток для кабеля выбранного сечения;

К1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды, для температуры 150 С принимаем К1 = 1;

Jрасч - расчетный ток нагрузки, который определяется по формуле:

 А,

Где Кс - коэффициент спроса, Кс = 0,75 - 0,95.

Подставляем значения в формулу:

А.

Предварительно выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, Jдл. доп = 80 А, сечением 16мм2, Jдл. доп = 80 А ≥ Jрасч = 76,8 А.

б) по экономической плотности тока определяем по формуле:

 где

γэк - экономическая плотность тока, при числе часов использования нагрузки в год от 1000 до 3000, принимаем γэк = 1,6 А/мм2.

Находим экономическую плотность:

мм2.

Предварительно выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, с нагрузкой до 155 А, сечением 50мм2.

в) по потерям напряжения определяем по формуле:

%, где

l - длина линии, км;

чо - активное сопротивление линий, определяется по формуле:

 Ом/км; где

γ - удельная проводимость материала кабеля, м/Ом · мм2;

S - сечение кабеля, мм2.

Подставляем значения в формулу для нахождения активного сопротивления:

 Ом/км.

Для нахождения потерь напряжения подставляем все найденные значения в формулу:

% < Uдоп = 5%.

г) по термической стойкости расчет производим по формуле:

мм2 где

J∞ - установившийся ток короткого замыкания;

С - коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами, С = 90;

tф - фиктивное время действия тока короткого замыкания.

Подставляем значения в формулу для нахождения термической стойкости:

мм2.

Окончательно выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной масло-канефольной и не стекающей изоляцией, в свинцовой оболочке, прокладываемый в земле, сечением 120мм2; Jдл. доп = 260 А.

2.8 Расчет токов короткого замыкания

Для расчета токов короткого замыкания составляем расчетную схему и схему замещения, в которой реальные элементы заменяем сопротивлениями.

Определяем сопротивление всех элементов, до шин подстанции.

l =0,5 Рном

К1

Значение К1 находим по формуле:

 где

Sб = 100 - значение базисной мощности;

Sк. з. = 100 - мощность короткого замыкания.

Определим относительное базисное сопротивление кабеля находим по формуле:

 где

хо - индуктивное сопротивление 1км кабельной линии, Ом/км; принимаем из технических характеристик равное 0,08 Ом/км;

Подставляем значения в формулу для определения относительного базисного сопротивления кабеля:

Определим активное относительное базисное сопротивление кабельной линии по формуле:

Ом/км.

Определим результирующее сопротивление до точки К1 по формуле, но так как ч*1 < 1/3 х*1, то ч*1 не учитываем в формуле.

Ом.

Определим по формуле токи короткого замыкания в точке К1 от действия системы:

, где

Jо - действующее значение тока в момент возникновения короткого замыкания; Jt - действующее значение тока в момент времени при t = 0,2с;

J∞ - установившейся ток короткого замыкания;

Jб - базисный ток, определяемый по формуле:

 кА.

Зная все значения для определения действующего значения тока в момент возникновения короткого замыкания, подставляем их в формулу:

кА.

Определяем ударный ток короткого замыкания по формуле:

, кА; где

Ку = 1,3 - ударный коэффициент.

Подставляем значения в формулу для определения ударного тока замыкания:

кА.

Определим по формуле мощность короткого замыкания в точке К1 от действия системы:

мВ · А.

Определяем по формуле влияние асинхронного двигателя на величину ударного тока короткого замыкания:

, кА; где

Jном. ад - номинальный ток асинхронного двигателя, который определяется по формуле:

, кА где

значение Sном находим по формуле:

 мВ ·А.

Теперь зная значение Sном, подставляем его в формулу для нахождения номинального тока асинхронного двигателя:

кА.

Все найденные значения подставляем в формулу для нахождения влияния асинхронного двигателя на величину ударного тока короткого замыкания:

кА.

2.9 Выбор комплектного распредустройства

Выбор комплектного распредустройства сводится к выбору силового выключателя, а другие элементы оборудования соответствуют его параметрам. Предварительно выбираем комплектное оборудование КМ 1, в котором установлен выключатель ВМПЭ - 10 - 630 - 20 УЗ.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5