Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
4.6. Расчет и выбор шахтной подъемной машины
Как правило, в состав шахт и подземных рудников входят вертикальные стволы, которые в свою очередь оборудуются одноканатными или многоканатными подъемными установками.
Целесообразность применения одноканатного или многоканатного подъема определяют технико-экономическим сравнением вариантов с учетом капитальных и эксплуатационных затрат.
При обеспечении проектной годовой производительности и канатоемкости необходимо применять подъемные установки с барабанными подъемными машинами.
Потребность применения многоканатных подъемных установок появляется при значительной годовой производительности шахт и глубине от 600 и более метров. При выборе многоканатных машин следует их размещать на земной поверхности.
Выбор барабанной подъемной машины
Диаметр барабана регламентируется ПБ в соответствие с которым
Dб ≥ 79 dк, (4.26)
Округляется до ближайшего стандартного.
Расчетная ширина каждого из двух барабанов при навивке в один слой, м:
(4.27)
при навивке в несколько слоев:
(4.28)
где
Dб ср = Dб + (nсл – 1) dк (4.29)
В случае однобарабанной машины с целым барабаном:
(4.30)
и разрезным:
Вб = Вз + Впер + (50 ... 70 мм) ≤ В (4.31)
где Вз – заклиненная часть барабана, определяется по формуле:
(4.32)
Впер – перестановочная часть барабана, определяется по формуле
(4.33)
где lпр = 30 – 40 – длина каната для испытания, м; nвт – витки трения: для барабанов с деревянной футеровкой nвт = 3, для барабанов с металлической футеровкой nвт = 5; bз = 2 – 3 мм – зазор между витками каната при Dб до 6 м; 1 – два полувитка неиспользуемой ширины барабана; 2 – зазор между свивающимися и навивающимися ветвями каната.
В технической характеристике каждой подъемной машины приведены величины максимального допускаемого статического натяжения каната и максимальной разности статических натяжений канатов. Поэтому для выбора подъемной машины следует предварительно посчитать эти величины и сравнить их с данными для принимаемой в последующем машины.
Максимальное статическое натяжение каната (Н) возникает в начале цикла подъема, когда груженный подъемный сосуд находится в самой нижней точке и определяется по выражению:
для вертикальных одноканатных ПУ
(mг + mс )g + mк Н0 g , (4.34)
для наклонных одноканатных ПУ
(4.35)
Наибольшая разность статических натяжений (Н) в канатах для двухконцевого подъема определяется по формуле:
для вертикальных одноканатных ПУ
Fст р = mг g + mк Н0 g , (4.36)
для вертикальных одноканатных с противовесом ПУ
Fст р = 0,5mг g + mк Н0 g , (4.37)
для вертикальных одноканатных с уравновешивающим канатом ПУ
Fст р = mг g , (4.38)
для наклонных одноканатных ПУ
Fст р 
(4.39)
Таким образом, по полученным значениям Dб; Вб; Fст max; Fст р производят выбор подъемной машины.
Выбор многоканатной подъемной машины
Определение требуемого диаметра шкива трения осуществляется следующим образом:
без отклоняющих шкивов по выражению (4.26), а в случае с отклоняющими шкивами
Dош ≥ 0,95 dк. (4.40)
Максимальное статическое натяжение канатов определяется по выражению:
Fст max = (mг + mс )g + mк Н0 nгк g , (4.41)
Наибольшая разность статических натяжений определяется по формулам:
для вертикальных многоканатных ПУ с уравновешивающим канатом
Fст р = mг g , (4.42)
для вертикальных многоканатных ПУ с противовесом и с уравновешивающим канатом
Fст р = 0,5 mг g , (4.43)
для вертикальных многоканатных ПУ с тяжелым уравновешивающим канатом
Fст р = mг g + ∆Н0 g, (4.44)
где Δ определяется по формуле (4.22),
для вертикальных многоканатных ПУ с противовесом и с тяжелым уравновешивающим канатом
Fст р = 0,5mг g + ∆Н0 g, (4.45)
Для многоканатных подъемных машин определяют допустимое удельное давление на футеровку шкива, которое не должно превышать [1, 11, 12]:
для канатов закрытой конструкции 2,5 МПа (25 кгс/см2);
для трехграннопрядных и круглопрядных с линейным касанием проволок – не более 2,0 МПа (20 кгс/см2) и отсутствие проскальзывания.
Удельное давление каната определяется по формуле:
(4.46)
где F1 и F2 – статическое натяжение канатов со стороны груженой и порожней ветвей, Н:
F1 = (mг + mс )g + mк Н0 zg , (4.47)
для вертикальных многоканатных ПУ с уравновешивающим канатом
F2 = mc g + mк Н0 nx g , (4.48)
где mс – масса подъемного сосуда, кг; nх – число хвостовых (уравновешивающих) канатов;
для вертикальных многоканатных ПУ с противовесом и с уравновешивающим канатом
F2 = mc g + 0,5(mг + mс )g + mк Н0 nx g , (4.49)
Проверку на отсутствие проскальзывания производят для наиболее неблагоприятного периода, т. е. при наименьшей высоте подъема, по выражению:
(4.50)
При не выполнении данной проверки, необходимо выполнить утяжеление скипов по формуле:
(4.51)
При последующем движении сосуда в стволе, т. е. увеличении высоты подъема, величина груза должна соответственно уменьшаться.
Таким образом, по результатам проведенных расчетов Dош; Fст max; Fст р, nгк производят выбор многоканатной подъемной машины.
Выбор подъемной машины при проходке стволов
Общеизвестно, что при проходке стволов глубиной до 1170 м и диаметром 5-8 м применяются передвижные (блочно-контейнерные) подъемные машины, а при проходке стволов глубиной выше 1200 м используют стационарные машины [10, 11, 12].
Выбор подъемной машины эксплуатирующейся под землей
Диаметр барабана подъемной машины регламентируется ПБ в соответствие с которым
Dб ≥ 60 dк. (4.52)
ПБ разрешают двухслойную навивку каната на барабан в подземных условиях для грузовых подъемов и при угле наклона ствола от 30 до 600 для людских и грузолюдских подъемов.
При использовании многослойной навивки ширину барабана находят по формуле (4.28).
Выбор копровых и отклоняющих шкивов
Копровые шкивы предназначены для обеспечения заданного расстояния между подъемными сосудами в стволе шахты.
Для барабанных подъемных машин их диаметр определяют по формулам (4.26 и 4.52) и принимают по данным [4, 11, 12].
Отклоняющие шкивы поставляются в комплекте с многоканатной подъемной машиной заводом-изготовителем и выпускаются двух типоразмеров: Dош = 2,0 м для машин с диаметрами 2,1-3,25 м и Dош = 3,0 м для более крупных. Значения махового момента отклоняющих шкивов приведены в [10, 12].