 |
Скребковый конвейер в лаве
|
|
|
|
Исходные данные:
Контейнер необходим в лаве с расчетным грузопотоком 300 т/ч по производительности очистного комбайна. Длина лавы 200 м, угол наклона конвейера - 60 в сторону транспортного штрека.
Проверим расчетный грузопоток
т/ч (1.1)
где m- мощность пласта, m=2,5 м;
L –длина лавы, м;
- насыпная плотность угля, =0,9 т/м3;
− ширина захвата комбайна, b=0,63 м;
- коэффициент разрыхления, 
- количество стружек в смену, n=3;
- количество часов в смену, =6 ч;
- коэффициент машинного времени, 
=0,67
В процессе работы возможны обрушения угля с груди забоя, что учитывается увеличением расчетного грузопотока на 20%
Подбираем конвейер для лавы по производительности 7т/мин; скоростью движения скребковой цепи 1,0 м/с; с двумя круглозвенными цепями калибра 18х64-С-2 с шагом скребков 1024 мм и весом одного погонного метра 6,6 кг/м; с параметрами става рештаков: высота со стороны погрузки 214 мм, со стороны навесного оборудования 546 мм, ширина рештака 642 мм.
Определяем поперечное сечение в рештачном составе, как сумму площадей прямоугольника со сторонами 642 мм и 214 мм и треугольника с основанием 642 мм и углом естественного откоса при движении 
=250
Поперечное сечение угля в рештачном ставе конвейера
Проверим расчетный грузопоток через параметры конвейера
(1.2)
где 3600 –количество секунд в часе;
- площадь поперечного сечения груза, =0,236 м2;
- коэффициент заполнения желоба для конвейера с наклоном -60, =1,0;
- насыпная плотность груза, =0,9 т/м3
С – коэффициент, учитывающий изменение производительности конвейера в зависимости от угла его наклона, с принимаем равным 1,35;
- скорость движения цепи, =1,0 м/с;
Расчет будем вести на максимально возможную загрузку конвейера.
|
|
|
Определим массу груза, приходящуюся на м желоба
Необходимую прочность цепей определяем по максимальному натяжению цепей 
, которое находим методом обхода точек по контуру.
3 4
β 1
Рисунок 1.1. Схема к расчету
В точке 1 принимаем натяжение цепи S1=2000 Н, в точке 2 натяжение цепи определим как
S2=S1+W1-2 (1.3)
Н (1.4)
где 
- сопротивление движению цепи на участке между точками 1 и 2;
L – длина конвейера, L=200 м;
- ускорение свободного падения, =9,8 м/с2;
- масса 1 метра цепи, =6,6 кг/м;
- коэффициент трения цепи по рештакам, =0,4 Н/м;
- угол наклона конвейера, =60;
Если привод конвейера в точках 2 и 3 отсутствует, то 
принимают как 
увеличенное в 1,04 раза, а если привод присутствует, то = 2000 Н
Н (1.5)
Н (1.6)
где - масса груза, =287 кг/м;
- коэффициент трения угля по стальным рештакам, =0,45;
S4=2000+196789=198789 H
Smax=S4=198789 H
Проверяем цепь на разрывное усилие
Н (1.7)
Определяем мощность электродвигателей по сумме усилий верхнего и нижнего приводов:
; 
Н (1.8)
; Н (1.9)
где 
- разрывное движение двух цепей скребкового конвейера, =820000 Н;
- коэффициент динамичности, 
для длинных конвейеров;
а – ускорение скребковой цепи, а =0,03 м/с2;
m – запас прочности с учетом динамических усилий, m=4
тогда получаем
820000>[198789+2 
200(287+2∙6,6)∙0,03]∙4=809566 Н
Если бы разрывное усилие оказалось меньше расчетного, то пришлось бы выбирать более прочную цепь и повторить расчет с более тяжелой цепью.
кВт (1.10)
где 
- общая сумма мощностей электроприводов, кВт;
- коэффициент запаса мощности, принимаемый =1,15 
1,2;
- коэффициент полезного действия приводной установки, = 0,85;
На конвейере СП87ПМ используются электродвигатели мощностью 110 кВт в количестве 2 3 штук. Принимаем 3 электродвигателя по 110 кВт, что составляет 330 кВт общей мощности.
Определяем удельный расход электроэнергии на 1т км перевозимого груза и удельные денежные затраты:
|
|
|
кВт/Ткм (1.11)
р/ткм (1.12)
где 
- общая мощность эл. двигателей конвейера, кВт;
- количество часов работы конвейера в смене, =4 ч;
- длина конвейера, км;
- стоимость 1 кВт∙ч, =2.33 р/кВт∙ч
ωд=2,33*5,6=13,05 р/т*км
Устанавливаем два электродвигателя в нижней части лавы и один в верхней. Проверяем конвейерную установку на возможность резонанса скребковой цепи из-за совпадений периодов собственных и вынужденных колебаний цепи.
м/с (1.13)
где 
- критическая скорость, при которой возможен резонанс, м/с;
- шаг цепи, =36 мм=0,036 м;
- средняя скорость распространения упругой волны по цепи, =600 1200 м/с;
Критическая скорость заметно меньше установленной в 1,0 м/с и поэтому резонанс невозможен.
Заключение:
Принятый конвейер будет работать надежно, удельный расход энергии составляет 5,6 кВт ч/т км, а денежный 13,05 р/т км.
1.5.2 Ленточный конвейер по штреку
Исходные данные
Расчетная производительность 
; насыпная плотность угля 
=0,8 т/м3; максимальная крупность транспортируемого груза 
угол естественного откоса груза на ленте при движении 
``=25 0, длина конвейера 1500 м, угол наклона выработки -30
По таблице 18.3 [3] подбираем ленточный конвейер типа IЛ100 с характеристиками: ширина ленты В=1000 мм, приемная способность Q пр=11 т/мин, расчетная производительность Q р=420 т/ч, максимальная длина L max=1770 м, максимальная мощность привода Р=2х100 кВт, число приводных барабанов -2, угол охвата приводных барабанов лентой 
=5400, барабаны стальные гладкие сухие запыленные, скорость ленты V=1,6 м/с, возможный угол наклона конвейера -30 до +60 угол наклона боковых роликов 200
Проверяем конвейер по ширине ленты:
мм (1.14)
где 
– коэффициент, согласно таблице 18.4 [ ], С п=640
Во избежание сваливания крупных кусков угля с ленты проверяем ширину ленты по крупности кусков:
мм (1.15)
По ширине ленты конвейер IЛ100 соответствует условиям эксплуатации.
Выбираем материал и тип ленты конвейера по таблице 18.1 [3], а именно тип 2К-300Н с типом основы – капрон, тип обкладки –резина, число прокладок -4, прочность прокладок 3000 Н/см ширины прокладки, масса 1 м2 ленты – 14 кг.
Определяем максимально возможную массу груза q (кг/м), приходящуюся на 1 м длины конвейера по расчетной производительности конвейера:
кг/м (1.16)
И по поперечному сечению груза на ленте согласно рисунку 1.2
|
|
|
L
A
O P
K C
Рисунок 1.2 Схема расчета поперечного сечения груза на ленте.
Для конвейера с шириной ленты 1000 мм и углом наклона роликов 200 линия ВС=300 мм, АВ=CD=250мм, по краям ленты 100 мм грузом не заполняются. В треугольнике CPD определяем 
и 
; AD=BC+2·235=770 мм. В треугольнике ADL 
;
Площадь треугольника ADL составляет: 
Площадь трапеции ABCD составляет: 
Поперечное сечение груза составляет: 
кг/м (1.17)
Для расчета принимаем q=91, 2 кг/м
По таблице 18.5 [3] определяем массы вращающихся роликов верхнего (грузового) и нижнего (холостого) става конвейера соответственно 
и 
.
Определяем распределенную массу роликов
кг/м (1.18)
где q`p и q``p – распределенная масса роликов грузового и холостого става конвейера соответственно;
- расстояние между роликоопорами грузового и холостого става конвейера соответственно, 
=1,2 м и 
=3,2 м
Теперь необходимо проверить ленту на разрыв
и мощность электропривода. Усилие на разрыв определяем методом обхода точек по контуру.
3 4
β 1
Рисунок 1.3 - Схема конвейера.
Ввиду того, что конвейерный штрек проводится с подъемом в 30 для стока воды к уклону, груз движется по конвейеру под углом β=30 Усилие в точке 1 принимаем S1=2000 Н, а усилие в точке 2 S2=S1+W1-2;
Н (1.19)
где - ускорение свободного падения, =9,81 м/с2;
- коэффициент основного сопротивления движению, для полустационарных конвейеров Н
Н (1.20)
где 
- коэффициент усиления натяжения ленты за счет за счет перегиба ленты с охватом 1800, 
=1,04
Усилие натяжения ленты в точке 4 
Н (1.21)
= 
Разрывное усилие ленты должно удовлетворять условию
(1.22)
где 
- запас прочности ленты согласно таблицы 18.6 [ 3 ] составляет 8,5 но, с учетом возможности перевозки людей по ленте со скоростью до 1,6 м/с включительно, принимаем =9
Проверяем конвейерную установку на невозможность проскальзывания ленты на барабанах
(1.23)
где 
- усилие натяжения набегающей на барабан ленты, 
;
- усилие натяжения сбегающей с барабанов ленты, 
- тяговый фактор, выбираемый по таблице 6.1 [ ] по коэффициенту сцепления 
=0,25 и углу охвата барабанов лентой 
=5400, =10,65
|
|
|
Мощность электропривода
кВт (1.24)
где 1,2 – коэффициент запаса мощности;
- усилие на барабанах, F= 
;
- коэффициент полезного действия конвейерной установки, =0,85;
Ввиду того что конвейер IЛ100 компонуется электродвигателем мощностью 100 кВт, то принимаем мощность установки равную 100 кВт.
Определяем удельный расход электроэнергии на 1 т км перевозимого груза
кВт ч/Т км (1.25)
где - количество часов работы конвейера, в данном случае =1ч;
В денежном выражении
р/Т км (1.26)
где - стоимость одного киловатт часа для предприятий, =2.33 р/кВт ч;
*ω д =2,33 * 0,16 = 0,37 р/Т км
Заключение:
Выбранный конвейер соответствует условиям эксплуатации, удельный расход электроэнергии составляет 0,16 
, а в денежном выражении 0,37 
1.5.3 Ленточный конвейер по уклону
При выборе конвейера по уклону и при его проверке необходимо учитывать, что не допускается проскальзывания ленты на барабанах и перегрузке конвейера свыше расчетной, что достигается выравниванием грузопотока в пределах расчетной производительности.
Исходные данные
Расчетная производительность 480 т/ч, насыпная плотность угля 
, максимальная плотность кусков 
, угол естественного откоса груза на ленте при движении ``=250 длина конвейера 800 м, угол наклона выработки +160
По таблице 18.3 [3] подбираем ленточный конвейер типа 2ЛУ100 сс следующими характеристиками: ширина ленты В=1000 мм, приемная способность 
расчетная производительность 
максимальная длина 1140 м, максимальная мощность привода р=2х250 кВт, число приводных барабанов 1, угол охвата лентой приводного барабана 3000, барабан стальной гладкий сухой чистый. Скорость ленты V=2 м/с, возможный угол установки конвейера +180, угол наклона боковых роликов 200. Проверяем конвейер по ширине ленты
(1.27)
где - коэффициент, согласно таблице 18.1 [ ], 
=640
Материал и тип ленты выбираем по таблице 18.1 [3], а именно тип ленты 2К -300Н с количеством прокладок 8 и массой ленты 18 кг/м.
Максимально возможная масса груза, приходящаяся на 1 м длины конвейера определяется по расчетной производительности конвейера.
(1.28)
Масса вращающихся роликов 
и 
. На уклоне устанавливаем роликоопоры с расстоянием l`=1м и l``=2,5 м, тогда
Проверяем ленту на разрыв, определяя усилия в точках методом обхода точек по контуру.
4 3
β 2
Рисунок 1.4 – Схема уклонного конвейера
На схеме уклонного конвейера показано стрелкой направление движения груза, 
- место установки привода. Принимаем первоначально усилие натяжения ленты в точке 1. 
; тогда согласно 
и согласно (1.19)
В точке 2 усилие натяжения ленты не может выражаться со знаком «-«, иначе лента в этом месте будет проскальзывать по барабану, что недопустимо. Для этого необходимо натянуть ленту с таким усилием, чтобы S1 превышала , для чего принимаем S1=32000 Н
|
|
|
Определяем 
по (1.21)
= 190706Н
Проверяем ленту на разрыв считая, что
где 8 – число прокладок в ленте,
3000 Н/см –разрывное усилие в прокладке,
100 см – ширина ленты
Принятая лента выдержит условия эксплуатации.
Определяем мощность двигателя
(1.29)
где F- усилие привода, F= 
Конвейер комплектуется приводом с двумя двигателями по 250 кВт, что соответствует условиям эксплуатации.
Удельный расход электроэнергии
В денежном выражении
2,33·1,3=3,03Р/т·км
Проверим конвейерную установку по тяговому фактору
(1.30)
где - тяговый фактор,
- коэффициент сцепления ленты и приводного барабана, 
[15]
Заключение:
Выбранный тип конвейера 2ЛУ100 отвечает условиям эксплуатации, расход электроэнергии составляет 
перевозимого груза, в денежном выражении 3,03 
1.5.4 Скреперная установка
Для проведения штрека на породе необходимо выбрать механизацию погрузки взорванной породы в вагонетки. Для установки цикличного характера движения необходимо описание организации процесса.
Необходимо углубить уклон с углом наклона 160, проводимого по породе, крепостью по шкале М. М. Протодьяконова (старшего) 9-10 с помощью буро-взрывных работ.
Плотность породы в массиве составляет 3,52 т/м3, коэффициент разрыхления Кр=1,6. Проводить погрузку породы с помощью погрузочной машины с таким углом наклона нецелесообразно из-за малой производительности ее. Для использования скреперной установки используется деревянный помост, по которому поднимается скрепер и высыпает породу через отверстие в помосте в вагонетку под помостом.
Бурение производится на глубину 2,2 м, коэффициент использования шпура К киш=0,91, ширина уклона 3,2 м, высота 2,65 м, крепление анкерами в кровлю. На бурение забоя и крепление кровли затрачивают 75 минут, на заряжание и взрывание 15 минут, во время заряжания укрываются светильники, канаты, вентиляционные трубы, и скреперная лебедка. На проветривание используется 20 минут. При шестичасовой смене производятся два цикла взрывания, поэтому на уборку породы и настройку скреперной установки остается 
минут
Определяем объем взорванной породы за один цикл взрывания:
Определяем количество вагонеток, необходимых для уборки породы
где 2,5 – объем вагонетки;
В результате уборки породы понадобится 9 замен вагонетки, что потребует времени на замену:
(1.31)
где n3 – количество замен, n3=9;
время на замену одной вагонетки,
Определяем число циклов скрепера за час работы скреперной установки
(1.32)
где 
- средняя длина транспортирования, 
- скорость движения груженого скрепера, =1,4 м/с;
- скорость движения порожнего скрепера, =1,8 м/с;
- время на загрузку и разгрузку одного скрепера, =20 с;
Выбираем скрепер по емкости и типажу
Ширина скрепера
Принимаем ширину скрепера 130 см
Емкость скрепера определяется из соотношения параметров скрепера
(1.33)
где 
- высота скрепера, м
- длина скрепера, м
=0,65·1,30·1,30=1,1 м3
Принимаем тип скрепера СГ-1,1 с объемом 1,1 м3 и весом 520 кг.
Техническая производительность скреперной установки составит:
(1.34)
где 
- плотность породы в массиве, =3,52 т/м3;
- коэффициент загрузки скрепера, 
;
(1.35)
;
Отняв у 70 минут 6 минут на замену вагонеток и 24 минуты на скрепирование получим 70-6-24=40 минут на каждый цикл взрывания, которые можем использовать на настройку скреперной установки после проветривания забоя и на ликвидацию зависания кусков породы до 20 мин, на дробление негабаритов и прочие задержки в работе до 20 мин.
Выбираем канаты для перемещения скрепера в грузовом направлении диаметром dкг=18,0 мм и в холостом направлении dкх=9,1 мм. Оба каната по типу двойной крестовой свивки (проволока в прядях свиты в одном направлении, пряди в канате свиты в обратном направлении).
Масса 1 м каната грузового составляет 1,22 кг и холостого 0,3 кг. Разрывное усилие грузового каната составляет 145000 Н.
Определим усилие в разрывном канате:
(1.36)
где 
- масса скрепера, =520 кг;
- коэффициент трения скрепера о почву, 
- общий угол уклона и деревянного помоста, = 260;
- коэффициент трения породы о почву, =0,75;
- коэффициент трения каната на блочках, 
- максимальная длина каната, =40 м;
- масса 1 м грузового каната, 
– масса 1 м холостого каната, = 0,3 кг/м;
– усилие натяжения холостого каната, = 3000 Н;
Проверяем канат на разрывное усилие:
Определяем тип скреперной лебедки через мощность двигателя
(1.37)
где 
- коэффициент полезного действия скреперной лебедки, 
Ввиду того, что расчет производится на максимально возможную нагрузку то можем принять для эксплуатации в данных условиях скреперную лебедку 50ЛС-2СМ с мощностью двигателя 50 кВт
Определяем удельный расход электроэнергии на 1 т.км перемещаемого груза
(1.38)
где Р – мощность двигателя лебедки, Р=50 кВт
– время скреперования в часах, 
;
время замены вагонеток, 
=6 мин=0,1 ч;
среднее расстояние скреперования, L=30 м=0,03 км;
Заключение:
Скреперная установка с лебедкой 50ЛС-2 СМ соответствует условиям эксплуатации, удельный расход электроэнергии составил 18,5 , в денежном выражении 43,1
1.5.5 Погрузочно-доставочная машина
На руднике, добывающем шеелитовую руду, применяется система отработки подсечными штреками с магазинированием. Руда, выпускаемая из магазинов, перевозится погрузочными машинами типа ПД-3 в рудоспуски. Расстояние между рудоспусками 300 м, заезд к рудоспуску длиной 10 м и под углом 10‰, заезд к магазину длиной 20 м под углом 5‰. Ходовые сопротивления самоходных машин на пневмошинах определяются из данных (стр. 213 [15]), учитывая, что забойные проезды к штреку и к рудоспуску укатанные на скальных породах, а заезды к магазинам – не укатанные спланированные рабочие площадки.
В подземных условиях в целях безопасности, скорости машин ограничиваются: по штреку – до 5 м/с, на заездах к магазину – до 4 м/с, на заездах к рудоспуску – до 2 м/с.
Исходные данные
Сменные задания на вывозку шеелитовой руды составляет 900 т, остальные данные оговорены в описании организации процесса.
Касательная сила тяги определяется
(1.39)
где 736 – переводной коэффициент мощности от лошадиных сил к ньютонометрам;
3,6 – коэффициент перевода скорости от километров в час в метры в секунду;
N- мощность машины,N=122,4 л.с;
- коэффициент полезного действия передачи; = 0,9;
– коэффициент полезного действия колеса; = 0,75;
− скорость движения машины, км/ч.
Сила сопротивления движению машины в установленном режиме
(1.40)
где g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2;
Р – масса погрузочной машины, Р= 11 т;
G- масса руды, перевозимой машиной в ковше, G=3т;
– коэффициент сопротивления движению в зависимости от покрытия дороги, Н/кН;
i - удельное сопротивление от уклона в промилле (‰), численно равное числу тысячных уклона, Н/кН.
Движение погрузочной машины возможно при равенстве 
и W, тогда
(1.41)
Для удобства данные для расчета сведем в таблицу 1.21
Таблица 1.21- Данные расчета
| № | P+G,т | 
| I,‰ | l, м | V км/ч | V м/с | Установленная V м/с | t, c |
| -5 | 21,3 | 5,9 | 4,0 | |||||
| 39,8 | 11,1 | 5,0 | ||||||
| -10 | 53,1 | 14,8 | 2,0 | |||||
| +10 | 33,8 | 9,4 | 2,0 | |||||
| 40,6 | 11,3 | 5,0 | ||||||
| +5 | 19,3 | 5,4 | 4,0 | |||||
|
Время рейса машины определяем
(1.42)
где 
– время на движение машины в течение рейса, 
;
- время погрузки ковша машины, =8 с;
– время разгрузки ковша машины над рудоспуском, 
– время на маневры, необходимое на освобождение выработки для проезда другой машины, = 3 с;
– время ожидания, необходимое для проезда другой машины, 
Средняя производительность машины
(1.43)
Определим рабочее время машины в течение смены
(1.44)
где 
- время смены в секундах, при 6 часовой смене, 
- время подготовительно-заключительных операций с машиной, =26 мин = 1560 с;
– время перерывов для осмотра машины и личных надобностей, 
– время простоев по организационным причинам и устранения зависания руды, 
Производительность машины в смену составит
(1.45)
Определим количество машин в смену:
(1.46)
где А см.зад – сменное задание на вывозку руды, А см.зад =900 т;
Принимаем в работу 2 машины типа ПД-3. Работа их планируется следующим образом: к концу погрузки первой машины, вторая машина делает маневр на сопряжение штрека с заездом к магазину и задним ходом въезжает в продолжение штрека и там ожидает проезда груженной первой машины. После разгрузки первой машины и ее маневра и ожидания для пропуска второй машины к рудоспуску, время рейса первой и второй машины уравниваются.
Определяем удельный вес топлива на 1 т. км перевозимого груза:
(1.47)
где 
– расход дизельного топлива на километр пути,
