МИНИСТЕРСТВО

УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт

ЦЕНТРОГИПРОШАХТ

Методика расчета односкиповой с противовесом одноканатной подземной установки

Москва 197

МИНИСТЕРСТВО УГШЬНОЙ ПРОМЫШБННОСТИ СССР В/О СОКШАХТОПРОШТ

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт угольной промышленности

"ШНТРОГИПРОШАХТ"

РАСЧЁТ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ?.®ГОДИКА РАСЧЕТА ОДНОСКИПОВОЙ С ПРОТИВОВЕСОМ ОДНОКАНАТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

Москва - 1977

-7-0.

выбранное с учетом ряда условий (вентиляция, размещение труб, кабелей и проч.).

Но нельзя исключить такого положения, когда по условиям всн-тилядии на шахтах, не опасных по газу, или при нейтральных по вентиляции стволах, сечение ствола получается настолько малым» что разместить в этом слволе скипы необходимой грузоподьемност^ока-ается невозможным.

При таких условиях приходится принимать сечение ствола с учетом размещения в нем наивыгоднейших по грузоподъемности сосудов и прочего оборудования (трубы, кабеля и т.д.).

Если на данной шахте для выдачи полезного ископаемого используется один двухскиповой подъем и один односкиповой с противовесом, желательно, по возможности, типоразмеры скипов на обоих подъемах иметь одинаковыми.

Расчет противовеса

В условиях односкипового подъема с противовесом вес последнего равен собственному весу скипа плюс половина веса полезного груза в скипе:

Цдним из существеннейших элементов, определяющим основные параметры подъемной машины, является тип навешиваемого подъемного каната.

В настоящее время в условиях одиоканатиых подъемов в СССР, в основном, используются круглопряцные канаты с линейным касанием проволок, а в особых случаях (при больших глубинах и концевых нагрузках) -закрытые канаты, возможно также использование трех-граннопрядных канатов (по согласованию с канатным заводом).

Прл выборе трехграинопрядных и круглопрядных канатов следует, в основном, принимать канаты из проволочки с расчетным временным сопротивлением в пределах 160-180 кге/мм^.

При закрытых канатах принимаются проволочки с меныплм временным сопротивлением, чем при круглопрядных к трехграинопрядных, в пределах достигнутых величин при оптимальных показателях работы

канатов ( ~ 150 кгс/мм2) •

При выборе хвостового каната следует ориентироваться на

(ГОСТы зо*й-ь9:/Ш7-7/7- +! )/ *

малокрутадрся^уюгр^здны^ круглопрядиыи канатьКили на плоские стальншухш! рсзипотросовые.

Расчет подъемных канатов

Лля расчета подъемного каната для скипа необходимо установить величину максимальной статической нагрузки, которая состоит из величины собственного веса сосуда (    & м ), веса полез

ного груза ( Q_n ) и веса полного отвеса каната (рН₀ ).

При однокаиатном подъеме возмогли три случая:

1)    П,хк = 0 - хвостовой канат отсутствует, система является старчески неуравновешенной;

2)    CjxK - Р_п<” имеется равновесный хвостовой канат, система статически уравновешена;

3)    (^_лк >Р_П<- имеется тяжелый хвостовой канат, система статически персуравновешена. На практике, как правило, используют навеску равновесного хвостового каната;

Требующийся подъемный канат могло определить, рассчитав:

а)    необходимое разрывное сопротивление каната, или

б)    вес I лог.м требуемого каната,

а) При определении необходимого веса погонного метра каната:

вес I пог.м каната при неуравновешенной и уравновешенной системе подъема (схема I и 2)

Р_р =    *    О- ГУ!    /сгс    (ю)

Вес I п.м. подъемного каната при наличии тяжелого хвостового каната

Р_гк * Ф*-^9хк-Ргк)Нп ллг fj_f)

где    6,ГПн1Го-    головных    канатов.

Qn - полезны:! груз скипа, кго.

- собственный вес скипа, кге

*

of о- предельная отвесная длина каната, при которой вес каната вызывает в его опасном сечении (при сходе со шкива) наибольшее напряжение, допускаемое Правилами Безопасности.

Ш)

-    предел прочности проволоки, при растяжении (обычно 16 ООО- 18 ООО кгс/см²);

р

-    фиктивная плотность I м каната, кгс/м.см _у приходящаяся на I см² сечения;

Для стандартных подъемных канатов Jo = 0,85-0,93кгс/

МдСмЗ

Расчетное значение можно принимать Зо =0»52 кгс/м.см2 ГП - постоянный запас прочности каната.

Для шахтных подъемных установок запас прочности каната (постоянный) должен быть при навеске не ниже 6,5 - краткого для однокзнатных подъемных установок, служащих исключительно для спуска и подъема груза.

Канаты для шахт глубиной более 600 м могут рассчитываться при использовании переменного запаса прочности в зависимости от высоты подъема. При этом отношении суммарного разрывного усилия всех проволок каната к концевому грузу (без учета веса каната) должно быть не менее 8,5 - кратного для подъемных установок, служащих исключительно для спуска и подъема груза.

Переменный запас прочности с учетом веса каната не должен быть ниже 4,5- кратного для грузовых подъемов и 5-кратного

для людских и груз олюдских подъемных установок * поэ ;omv пли расчете нового гоузогзого каната зап ас прсчнос^и принимаемся a S.

- максимальная длина отвеса каната ит оси направляющего шкива до места крепления каната к сосуду при самом нижнем положении подъемного сосуда в стволе (м) плюс длина малой ветви петли хеостового каната (схемы 1,2).

Максимальная длина отвеса каната определяется следующим образом;

^Но“ ^Нш ^{+ Н} копра* ^ загр ^ х

где:

Нкопра” ^ЕЫСОТа копра, м; (расстояние от отметки устья ствола до оси направляющего жива);

- длина одной ветви петли хвостового каната, м.

Высота копра определяется с учетом принятой схемы расположения направляющих шкивов.

б) При определении необходимого разрывного сопротивления каната:

Необходимое разрывное сопротивление требуемого каната

у _ &к *6

^КН    кге    М

т *о^но

где Q,_(<- концевая нагрузка на канат, кге

0-к~    0*-    м

Головной канат для противовеса выбирается точно такой же, как и для скипа. С помощью одного из указанных выше двух способов рассчитывают канат и выбирают его необходимой конструкции к свивки по таблицам ГОСТов; 2688-69; 7663-69; 7668-69’

Пптптимпрфгп ь"чтоф фипя 3079-69!'7685-69;7669-69(вое*о6ыо*1: принимается канат типа . . . . поет* • • • • госТ?66&-69)

Кн.~ суммарное разрывное усилие всех    *

проЕолок каната. . ...........кге

to - предел прочности проволоки каната при

растлении................кгс/см2

CL к - диаметр каната.............мм

Р_гк - вес I п.м. каната............кп/п.м.

У подобранного каната проверяется статический запас прочности каната при неуравновешенной и уравновешенной системе подъема:    и

^{m =} Qn ⁺ CL_M + P_rK Но    °⁶⁾

при уравновешенной системе подъема в величину Но включается такие длина отвеса нижней петли хвостового каната с учетом для ниипей петли веса погонного метра хвостового каната.

Фактический запас прочности каната при наличии тяжелого хвостового каната будет равен:

^m “V'^п,⁺ 9^^нТ-Ргк0Л5К„1 ^М

Коэффициент статической неуравновешенности характеризует степень уравновешивания системы подъема:

Л = £^г-*-^Нп    (18)

К СХ_П

К - коэффициент шахтных сопротивлений (для скиповых подъемов К = 1,15)•

Технический предел, когда необходимо прибегать к уравновешиванию системы, наступает при А = 0,83-0,87.

Однако, на практике к уравновешиванию системы подъема обычно прибегают при А.&0,57-0,6 и при высоте подъема от 550-600 м и более.

При больших значениях А резко возрастает величина моментов на валу подъемной машины и эффективная мощность двигателя, если систему оставить неуравновешенной.

Расположение подъемной машины относительно ствола шахты

Расположение подъемной машины относительно ствола шахты зависит от многих факторов:

рельефа местности, расположения и компоновки надшахтных сооружений, схемы поверхностного транспорта, расположения подъемных сосудов в стволе и числа и типа устанавливаемых машин и лр.

Принятий тип околостеольного двора и направление движения по выработкам в последнем предопределяют расположение подъемных сосудов в стволе.

Около ствола могут располагаться одна или несколько подъемных машин:

подъемные машины могут располагаться одна за другой, на противоположных сторонах ствола, под углом 90° и веерообразно.

Наибольшее распространение получили две схемы с расположением копровых шкивов на одной горизонтальной хэси и в одной вертикальной плоскости.

При скиповых подъемных установках рассмотрены 3 варианта расположения подъемных машин:

1.    Подъемная машина двухбарабанная, шкивы расположены на одной горизонтальной осп (см.схему 1Ь I).

2.    Подъемная машина однобарабанная, шкивы располо?дены в одной вертикальной плоскости (см.схему № 2).

3.    Подъемная машина однобарабанная, шкивы расположены на одной горизонтальной оси (см.схему £ 3).

Поя расположении подъемной машины у ствола должны быть определены следующие параметры:

высота копра от отметки уровня поверхности до горизонтальной оси направляющего шкива; удаление вертикальной оси органа навивки от отЕсса канатов; дала струны каната, углы отклонения каната на цилиндрическом барабане, превышение горизонтальной осп органа навивки (барабана;): над отметкой поверхности и другде.

^HK₀n^^hpc^+hnpeg ^{+ h}c^+hn_n^+Q.^75Ru,K'^re) "    (*°)

^Х’⁵^шк,М    ^(з/)

Су - расстояние между осями верхнего и нижнего шкивов, м;

h_pc- высота кромки буккера над отметкой земли, м;

J-, g- превышение днища скипа в период разгрузки над кромкой ^р приемного буккера (обычно /)прев.= 0,35)м

h_c - высота скипа с прицепным устройством до верхнего химка на канате, м;

- высота переподъема, м;

Высотой ncpenogiema для грузовь/у подустов 3 скипах следует су и тать Высоту, но хотору/О /помет свободно к>ед-Ияться скип от нормального положения ори роз грузке до соприкос-но&сния Верхнего Химка а оно та с ооодом направлялои/его и/ки-6О или отдельных иостси скипа с зиементатс/ хопро.

При определении необходимого минимального диаметра барабана подъемной машины, в соответствии с Правилами безопасности следует руководствоваться отношением диаметра барабана к диаметру навешиваемого подземного каната.

При одноканатных подъемных машинах ото отношение для машин, устанавливаемы;* на поверхности при круглопрядных канатах, и при диаметре каната до 50 мм делано быть:

Ж

йк

При подземной установке машин

Ы

При канате закрытой конструкции, учитывая усложненные условия его изгиба

^100

При одноканатном шкиве трения и канатах любой конструкции

ff ^120

Диаметр направляющих шкивов, как правило, выбирается разным Д1:аЬ'£Тр^б0Ъ^Х1С1ДЛ-9 обеспечения наиболее бла/опроутних условии Для вертикальных грузовых подъемных машин, установленных на поверхности, допускается двухслойная навивка канатов на барабаны, однако чаще всего используется однослойная навивка каната.

Стр.

1.    Методика расчета вертикальной односкиповой с противовесом одноканатной подъемной

установки    ......................3-47

2. Примерный расчёт    /-29

Ширина навивочной поверхности барабана рассчитывается: а) при двухбарабанных подъемных машинах с цилиндрическими барабанами:

полная ширина одного цилиндрического барабана двухбарабанной подъемной машины при навивке каната в один слой:

Нп - длина каната, равная высоте подъема, м;

Ни - резервная длина каната, предназначенная для взятия проб на испытания ( tlu = 30 м);

2)6 - диаметр барабана, м;

Птр- число бйтков трения каната

для барабанов с деревянной футеровкой Птр « 3; для барабанов с металлической футеровкой Птр = 5

I - два полувитка неиспользуемой ширины барабана (полувит-ки при выходе каната на барабан и полувиток при сходе каната с б^абана в конце навивки);

С1к - диаметр каната, мм Ah⁴S - расстояние мезду центрами двух витков каната;

S - зазор мезду смешными витками канатов, принимаемый равным 2f3 мм;

(для подъемных машин с диаметром барабана до 5 м включительно) ;

При расчетах в среднем могло принимать:

(Лк < 30 мм . , С1к =30т40 мм. йк > 40 мм. ,

В соответствии с рекомендацией завода ШС.'З (1к^S "tнор— шаг нарезки барабанов шахтных подъемных машин определяется: для машин с диаметром до 5 м включительно:

tnop =    (1к    +    (    2    7    3    мм)

для машин диаметром 6 мм

tнор = 1,025 (Лк + 3,6 мм

-/

Си

МЗТСЩСА РАСЧЕТА односкиповой одноканатной подъемной установки

В В J3 Д Е Н ИЕ

1.    Настоящая методика содержит расчет односкиповой с противовесом одноканатной подъемной установки шахт новых и реконструируемых (с проходкой новагоствола) и используется для составления алгоритмов основных проектно-вычислительных задач.

Разработанные алгоритмы предназначены для составления программ с последующей их реализацией на ЭВМ*

2.    Основанием для разработки настоящей методики является приказ Шахтопрсекта (В/0 "Соазшахтодроект") й 6 от 30 декабря 1974 г.

3.    При проектировании проектными организациями скиповых подъемных установок выявились разные подходы к решению одних

и тех же технических вопросов, Единая методика расчета устраняет ошибки и разный подход к решению конкретных технических задач.

4.    К числу основных задач, подлежащих решению с использованием настоящей методики при проектировании шахтных подъемных машин относятся расчет и выбор:

1.    типа и основных параметров сосудов;

2.    типа и осюышх параметров канатов;

3.    типа и основных параметров подъемных машин;

4.    основных параметров кинематики подъема;

5.    типа и основных параметров электропривода.

5.    При разработке методики были использованы следующие нормативно-методические материалы и работы:

-    ТОО основных направлений развития подземного транспорта и подъема угольных шахт бассейнов, Пентрогипрошахт, IS7I г.;

-    "Основные направления и нормы технологического проектирования угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик ",Мин-углепром СССР, 1973 г.

Конкретные проекты, выполненные институтами Шгилрошахт, Донгипрошахт, Гипрошахт и другими.

- "Основные направления и норны технологического проектирования угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик", Шшуг-лепром СССР, 1973.

Конкретные проекты, выполненные институтами Юкгипрошахт, Донгипрошадт, Гипрошахт и другими.

-    ГОСТ на канаты стальные, выпуск 2; 1969 г.

-    ГОСТ на машины подъемные шахтные барабанные с цианетрои барабана до 3,5 и

- ГОСТ на машшы подъемные шахтные барабанные с диаметром барабана 4 ц и более.

Авторы методики

Замдиректора по научной работе Научный руководитель раооты -главный иксеиор проектов

«,    Составители    методики:

Главный Инеспор проектов Начальник ЭмО Главный технолог Руководитель группы Руководитель группы Старший инженер

Вертикальная одноканатная односкиповая с противовесом подъемная установка

К основным факторам, влияющим на выбор шахтных подъемных

Я т.г.

Я гоу Т.Г.

Нш,(м);Нш₂и т.у. Т)_г 1шт)

5.    Количество горизонтов, всего под- ^    .

лежащих разработке    -    По    «шт/

6.    Срок службы каждого из разрабаты- т / _л ьт ^ _л

ваемых горизонтов    -    /    \Лвт1, ljи m.Q.

7.    Количество необходимых шахтовццач - Г1_Ш (шт)

8.    Количество и типы скиповых подъемов, намечаемых для выдачи данного ископаемого

9. Максимально возможные по условиям намечаемого сечения ствола габашкгы в плане скипов, подлежащих навеске

10. Режим работы шахты в целом:

-    число рабочих дней в году;

-    число часов работы подъема в сутки;

-    коэффициент неравномерности работы подъема;

-    характеристика горной массы (коэффициент Кт перевода объемного веса рядового угля в объемный вес поднимаемой горкой массы).

Расчет односкиповой с противовесом одноканатиой подъемной установки I. По заданной годовой производительности подъема (т/год), с учетом объемного веса выдаваемой горной массы, определяется суточная производительность Я сут. (по горной массе) в тоннах с учетом режима работы шахты

гмв-to цалл>€    л,^^фссмя.

■е    f|Гоим^. 1 gj Jua .лс^з^но

\ppOAH/L £с->-. t '^UZJS'O-^ ',    >^-i    JA>^U4

S/L-4&,    ^<>5    eSiVw&W^-^    wA-Л^,    _w    ЧУ    y|*-

5o^v>

wv^    m^-*,    ‘ir'w,

■^^\\^Ул-ЛХ¹'-^л~ , в.    ^-ра<-*-х>^Ч    He. ctu*^*Jy>

йЗ^-л-х-л,    ₍    и    $V>-'-s-'C—

K4^-> jj^XvtMK ^.M-^ov^JT. peu-feX.

Целосообразно принимать при производительности подъемной установки до 1200 тыс.т в год включительно К_п = 4. При производительности подъемной установки свыше 1200 тыс.т в год и высоте подъема от 500 м и более следует рассмотреть целесообразность принятия К_п= 5. К_п = 5 слодуот принимать, осли навеска скипа увеличенной емкости не вызывает необходимости в увеличении диаметра ствола и если увеличение общих капитальных затрат окупается не более, чем за 8-10 лот за счет уменьшения эксплуатационных расходов.

Общая пауза 0¹⁼ 8, ^f 0_г

0, - пауза при односкиповом подъемо с противовесом на загрузку или разгрузку скипа, зависящая от емкости скипа, в соответствии с данными, приведенными в табл.1.

Таблица I

Ешосхь    скипа, a³    j ₅    {    9,5    Т    II    1    15    !    20    "[    25}    35    (    55

-----------!    —• —    --—    — -I— — —J--—    — 4---—    —

Пауза,    сек.    !    7    !•    10    !    II    j    IS    !    20    j    25!    35    i    45

_______ I__j_____j__I    ___l_

0_г- время на включение предварительных ступеней реостата (при асинхронном двигателе) или на нарастание момента (при двигателе постоянного тока) плюс вромя на расторыашива-ние при односкипозом подъемо с противовесом за полный цикл (подъем груженого скипа + подъем противовеса)

0^ = 2 (2,5 *3) с = 5 ; 6 о

Таким образом, общая пауза при односкиповом подъеме с противовесом за полный цикл:

9''= 2 0,+ (5 t б) с

В настоящее время угольные скипы емкостью 5-15 м³ имеют секторный затвор; емкостью 20-35 и³ - клапанный затвор; породные скипы конструкции Сйбгипрошахта - секторный, конструкции Юагипрошахто - клапанный затвор.

Нл - высота подъема в м

Н_п ⁼ Нш⁺Ь_загр⁺Ьрс ⁺hj ^hпреб    ДО

где

Н ш - глубина ствола до откаточного горизонта, м; he - высота скипа Х'без прицепных устройств), м;

h загр“ высота от отметки околоствольного двора до отметки загрузки скипа у подземного бункера, м;

hpc - высота кромки приемного бункера на no3epxiiOCTH, м;

Ипреб" превышение днища скипа в период разгрузки над кромкой приемного бункера на поверхности, м

( h_npeg = 0.35 м)

Для предварительных расчетов высоту подъема моано принимать

а)    для угольных скипов при грузоподъемности

до 15 т Н_д = Нщ + (50^70) м    (?)

от 15 т до 30 т

^нп= V (70г100 м)    (_S)

б)    для породных скиповых подъемов

^нп= Н_ш + (40 7 60) м

На основании полученной расчетной грузоподъемности выбирается к установке скип грузоподъемностью, ближайшей к расчетной из числа предусмотренных к изготовлению стандартных скипов

Qv - геометрическая емкость скира - м³ &_п - грузоподъемность скипа    -    тс

й_м - собственный вес скипа,включая

подвесные устройства    -    тс

Гаьарпты выбранного скипа в плане лрезде всего должны соответствовать сечению ствола, определенному по условиям вентиляции с учетом газозого режима, ожидаемого при эксплуатации нижнего горизонта, намеченного проектом к разработке.

Если полезное ископаемое является ценным и боящимся дробления (антрациты и другие высокосортные энергетические угли), то с целью сокращения высоты падения угля при загрузке его в скип и при разгрузке - следует предпочесть выбор скипа большего сечения в плане и меньшей высоты, если это позволяет сечение ствола.