Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
4.1. Цель и задачи выполнения расчета и выбора рудничных подъемных установок
Подъемная установка является главной магистралью, транспортирующей весь поток полезного ископаемого на дневную поверхность, а также служит для спуска и подъема людей, материалов, леса и т. п. Поэтому вопросы безопасности, надежности и экономичности работы подъема имеют первостепенное значение. Скорости движения подъемных сосудов по величине на сравнительно коротких дистанциях достигают скоростей железнодорожных составов. Следовательно, недостаточное внимание к подъему может привести к катастрофе или остановке работы шахты.
Подъемная установка должна работать не только бесперебойно, но и экономично, т. е. потреблять наименьшее количество электроэнергии. На рудниках зачастую на подъем затрачивается до 40-50 % всей подводимой электроэнергии.
Исходные данные для расчета
Наименование объекта – шахта, рудник
Годовая производительность рудника – Аг, т/год
Глубина вертикального ствола – Нш, м
Число подъемных горизонтов – 1
Назначение подъема – подъем руды
Число рабочих дней – N, дней/год
Продолжительность работы подъема – t, ч/сут
Основными частями подъемной установки являются: подъемная машина, привод к ней, подъемные сосуды, канаты, соединяющие подъемные сосуды с органом навивки подъемной машины, копер со шкивами (см. рис. 7.1, 7.2, 7.4, 7.5, I часть).
Подъемные установки можно классифицировать по следующим признакам:
1. Наклону ствола шахты:
а) наклонные;
б) вертикальные.
2. Типу органов навивки канатов:
а) с постоянным радиусом навивки:
- одним цилиндрическим барабаном;
- двумя цилиндрическими барабанами;
- со шкивом трения;
б) с переменным радиусом навивки (для уравновешивания подъемной системы):
- коническими барабанами;
- цилиндроконическими барабанами;
- бицилиндроконическими барабанами;
- биконоцилиндрическими барабанами;
- бобинами.
3. Типу привода:
а) гидропривод;
б) электропривод:
- асинхронный;
- постоянного тока (система – Г-Д и т. п.).
4. Типу подъемных сосудов:
а) бадьевые;
б) клетевые;
в) скиповые;
г) с комбинированными подъемными сосудами.
5. Степени уравновешенности подъемной системы:
а) неуравновешенная (система с цилиндрическими барабанами без подвесного каната);
б) статически уравновешенная (система с равновесным подвесным канатом при наличии цилиндрических барабанов или система с коническими барабанами);
в) динамически уравновешенная (система с тяжелым подвесным канатом, т. е. с канатом, линейный вес которого больше линейного веса головного каната при постоянном радиусе навивки, или система с коническими барабанами с большим углом конусности).
6. Назначению:
а) главный;
б) вспомогательный;
в) грузовой;
г) людской.
Главной частью подъемной машины являются органы навивки.
Органом навивки называют ту часть подъемной, машины (барабаны, шкивы трения, бобины), при помощи которой канат вместе с подъемными сосудами приводится в движение; при этом на барабаны он навивается, а на шкиве трения удерживается силой трения (см. рис. 7.3, I часть).
Значительная и всевозрастающая часть полезных ископаемых в нашей стране добывается подземным способом. Это связано с переходом горных работ на более глубокие горизонты и необходимостью значительного увеличения объема добычи, что сопряжено с увеличением скорости движения грузонесущих органов по стволу, возрастанием их грузоподъемности. Для рационального режима работы подъемной установки важно правильно выбрать тип подъемной машины, а также определить мощность приводного электродвигателя.
Подъемная установка представляет собой сложную электромеханическую систему, которая состоит из инерционных тел (подъемных сосудов, канатов, органов навивки редукторов, электродвигателей и др.), связанных между собой упругими элементами (канатами, валопроводами). Большие движущиеся массы установок, перемещаемые в условиях неустановившегося движения, приводят к возникновению значительных инерционных нагрузок. Эти нагрузки оказывают существенное влияние на производительность установок, величину установленной мощности приводного электродвигателя подъемной машины и выбор запасов прочности элементов подъемных установок.
Анализ динамических процессов подъемных установок в общем случае с учетом упругости элементов, распределения масс канатов по их длине, нелинейностей и рассеяния энергии весьма сложен. Поэтому для решения конкретных практических задач кинематики и динамики прибегают к упрощениям расчетных схем подъемных установок. В частности, при рассмотрении их динамики широко используется представление подъемных установок в виде одномассных систем «подъемный сосуд – канат» без учета упругости звеньев, т. е. последние принимаются абсолютно твердыми телами, не подвергающимися деформациям. Такое допущение может быть принято только при установившемся движении подъемных сосудов, т. е. с постоянной скоростью или с постоянными ускорением и замедлением, когда отсутствуют их колебания. Рассмотрение подъемных установок как одномассных систем позволяет выбирать рациональные режимы подъемных установок и мощность приводного электродвигателя подъемной машины, пользуясь простым математическим аппаратом.
Для анализа переходных процессов подъемные установки приходится рассматривать как многомассные динамические системы с упругими элементами. Ввиду сложности получаемой при этом математической модели подъемной установки, определение нагрузок в звеньях, их скоростей и ускорений осуществляют в последнее время с использованием современной вычислительной техники.