книги / Основы теории и расчёты рудничных транспортных установок
..pdfТяговое усилие при движении груженого скрепера равно
Wrp = к (W, + W 2 + W3 + Wt), кГ. |
(542) |
|
Усилия при зачерпывании могут быть |
определены |
из вы |
ражения |
|
|
W'TP= k (U7X+ W 2 + W3 + Г 4 + |
Г 5), к Г |
(543) |
Тяговое усилие при движении порожнего скрепера равно |
||
Г пор = k ( W , + W3 + w t), кГ. |
(544) |
|
Мощность двигателя для рабочего и холостого'ходов скре пера:
W^rp^rp
^ГР =
1027] ’
Nv пор —
И^пор^пор
1
102*1
кет\ |
(545) |
, кет, |
(546) |
где г| = |
0,7—0,8 |
(в среднем г| = 0 ,7 5 )— к. п. д. |
лебедки. |
|||
Для |
тяжелых установок выбор двигателя |
целесообразно |
||||
производить по |
среднеквадратичной |
(эффективной) мощности |
||||
|
|
N = |
Щ гр + Мпор ‘ пор |
кет, |
(547) |
|
|
|
|
|
|||
где /гр и /пор — соответственно продолжительности рабочего и холостого ходов скрепера:
, |
L |
, |
сек\ |
Грр -— |
|
||
^гр |
(548) |
||
, |
L |
|
|
^пор — |
|
|
> сек, |
^пор
Установочная мощность двигателя при коэффициенте за
паса &м = 1 ,1— 1,2 |
|
NyCT= kuN, кет, |
(549) |
где N — большая из двух значений мощности, найденная по выражениям (545) и (546), или среднеквадратичная мощность, определяемая по выражению (547).
Двигатель, выбранный по установочной мощности, прове ряется на перегрузку по максимальной мощности при зачерпы вании
Nшах — |
и угр |
кет. |
(550) |
|
102т] |
||||
|
’ |
|
Коэффициент перегрузки'двигателя
Г =
^шах
Л^дв
где N — мощность принятого к установке двигателя, кет. Коэффициент перегрузки должен быть не более у < 1 ,6 — 1,8. Часовой расход энергии на валу двигателя, отнесенный к
1 тгруза, приблизительно равен
|
— QT ^^гр^гр |
^пор^пор)’ квт-к/т. |
(552) |
||
Полагая |
приближенно |
Nrp4- Nnoр |
|
||
|
|
Nrp^ N пор' |
|
||
|
|
|
|
||
вместо выражения |
(552) |
получим [1] |
|
||
Э т = ^_ N4>+^ P |
. {trf> ^ |
tnop) = |
T - i „ {Nrp+Nnop)> Ksm.4!m, (553) |
||
Часовой |
расход энергии на |
валу двигателя, |
отнесенный к |
||
1 ткм транспортной работы, определяется по выражению (213), если транспортирование производится из одной точки, а если расстояние транспортирования изменяется от нуля до L, то в
расчет ^принимается среднее расстояние — .
§ 4. УГОЛ РАВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И УГОЛ РАВНЫХ МОЩНОСТЕЙ
При доставке вниз (по падению) возможен такой угол на клона р плоскости скреперования, при котором имеет место равенство сопротивлений движению груженого и порожнего скреперов
WTP= Wпор. |
(554) |
Угол наклона, при котором соблюдается условие (554), мо жет быть назван углом равных сопротивлений.
Подставляя в выражение (554) значения отдельных состав ляющих из выражений (541), (542), (545) и (546), получим
* [G0 (/i cos р — sin Р) G ( f 2 cos p — sin P) + 2qKL f1 cos P +
+ 1^ 4] = Ц@о { f t cos ? + sin P) -f- 2 qKL ft cos P -f- W’+l |
(555) |
или после очевидных сокращений |
|
G0 ( / 1 cos p — sin P) + G (/a cos p — sin P) =■ |
|
= G0 ( / 1 cos P 4- sinP). |
(556) |
Разделив обе части равенства (556) на cos |3, после приве дения подобных членов находим
— 2G0tgP + O/* — Gtgp = 0, «
откуда находим угол равных сопротивлений
tgP = |
2GQ+ О •и |
(557) |
|
Углом равных мощностей может быть назван такой угол наклона плоскости скреперования, при котором (при транспор тировании вниз) имеет место равенство мощности рабочего и холостого ходов
|
|
r rpTVp=U /nop*W |
(558) |
что по аналогии |
с выражением (555) приводит к равенству |
||
k [G0 (Л |
cos Р — sin р) + О( /а cos Р — sin Р) -f 2qKL f xcos P + |
||
+ W 4] ©rp = |
k [O0 |
(/, cos p + sin P) + 2qKL fxcos p + Wf\vaop. |
(559) |
Выполнив упрощающие преобразования, вместо выражения (559) получим
G0/i cos р (©гр — ©пор) + G i f t cos P — sin P)©rp =
= G0 Sin P (®nop -ь ©rp) + 2qKL /, cos p (©nop — ©rp) -f-
+ |
^ (© n o p - V - |
(560) |
Разделив обе части |
выражения (560) |
на cos р и пренебре |
гая последним членом правой части, величина которого незна чительна, получим
G/2©rp — G0/i (©„op — ©гр) — 2qKL f t К о Р — ©гр) = |
|
= [Go (©пор + ©гр) + G©rp] tg р. |
(561) |
Отсюда находим уклон равных мощностей |
|
O fз^гр — Gafi (^пор — ^гр) ~~ ^ KL/I fonop ~ ^гр) |
(562) |
tgp = - |
|
Go (t/пор + ^Гр) + Gvгр |
|
Если положить Vrp = vn0Vy то выражение (562) обращается
в (557).
Соотношение между скоростями движения угр и ^пор может быть подобрано так, чтобы получить равенство мощностей ра
бочего |
и холостого ходов |
при любом (3. Так, |
при транспортиро |
|||
вании |
по |
горизонтали, полагая в |
выражении (559) |
Р=0, по |
||
лучим |
|
|
|
|
|
|
(G0/1 + |
Gft + 2 qKL /, + |
Wt) vrP = |
( G J X+ |
2 qKL f1 + |
Wt) ©nop, |
|
185
откуда |
|
Gpfi + Ofч+ 2gKLft + W4 |
|
|||
рпор |
|
|
||||
vrp |
|
G0/i + 2qKL ft + |
|
|||
ИЛИ |
|
|
|
|
|
|
t>n0P |
_ |
j _|___________GU________ |
|
|||
wrp |
|
Oo/i + 2qxLfi |
|
|||
Это выражение |
с |
точностью, |
удовлетворяющей |
практиче |
||
ским расчетам, может |
быть |
упрощено следующим |
образом: |
|||
|
Vn°p _ |
j . |
/2 |
1 |
(564) |
|
|
Vrp |
|
/1 |
X |
||
|
|
|
||||
где А .=-^ может быть названо |
|
коэффициентом тары скре |
||||
пера.
Как показывают расчеты, коэффициент тары К в условиях железорудных шахт Кривого Рога составляет: для скреперов гребкового типа Я =0,3—0,48 (наиболее распространенные зна чения Л,=0,33—0,35); для скреперов' ящичного типа Я=0,31 — 0,59 (наиболее распространенные значения А,=0,39—0,43). Для рудников Лениногорского, Иртышского, Джезказганского ком бинатов, медноколчеданных рудников Урала наиболее рас пространенным значением коэффициента тары является Х= = 0,5—0,6.
Подставляя в выражение (564) значение коэффициента та ры, можно для данного типа скрепера определить соотноше ние между скоростями рабочего и холостого ходов, при кото ром двигатель лебедки будет по мощности использован наибо лее полно.
§5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЕМКОСТИ СТАНДАРТНОГО РЯДА СКРЕПЕРОВ ПО СТАНДАРТНОМУ РЯДУ ЛЕБЕДОК [62]
Тяговое усилие при заполнении скрепера породой без уче та усилия притормаживания и сопротивления движению кана
тов |
равно |
|
|
W'r?= (W 1 + W 2 + Wr0)k |
(565) |
или |
на основании выражений (541), (542) и (547) получим |
|
W'Tp — jO 0(/iCOSp ± sin Р) + 0 ( Л cos (3 ± slnp) + ^ k. |
(566) |
|
Так как Go=GK, |
|
а на |
основании |
выражения (510) |
G= |
|||||
= 1000 Ууф, т0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W'rp = |
100Укф[х( / xcos р ± |
sin р) + |
|
|
|
|||||
+ |
( / 2cos р ± sin р) + |
-y-J k. |
|
|
|
(567) |
||||
Если тяговое усилие |
лебедки |
равно |
FH0U, |
то условие |
||||||
ПОЛНОГО ИСПОЛЬЗОВаНИЯ |
ЭТОГО |
ТЯГОВОГО |
УСИЛИЯ FH0U= |
U/rp. |
||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V = -------------------------------- |
|
^ |
------------------------------ |
|
|
|
|
, |
м3. |
(568) |
1000Т<р|х( / jcos р + |
sin р) + ( / 2cos Р ± |
sin р) + -y-j |
k. |
|
|
|||||
Для частного случая транспортирования по горизонтали, |
||||||||||
полагая в выражении |
(568) |
р= 0, получим |
|
|
|
|
||||
V = ---------------- |
|
|
^ |
-------------- |
|
, |
м3. |
|
|
(569) |
|
юоо^ (ift + /2 + -j-j k |
|
|
|
|
|||||
Подставляя сюда |
значения |
Fn0u, |
взятые |
из |
нормального |
|||||
ряда лебедок, можно получить нормальный ряд емкостей скре перов.
§ 6. РАСЧЕТ СКРЕПЕРНОЙ ЛЕБЕДКИ С ПЛАНЕТАРНОЙ ФРИКЦИОННОЙ МУФТОЙ ВКЛЮЧЕНИЯ
1.Определение радиуса зубчатых колес
Схема планетарно-фрикционной муфты включения бараба
нов скреперной лебедки приведена на рис. 100. |
|
|
Введем следующие обозначения: |
|
|
v — |
рабочая скорость каната в начале наматывания его |
|
D — |
на барабан, м/сек; |
|
диаметр барабана, м\ |
|
|
пи — |
скорость вращения двигателя, об/мин\ |
|
пб — |
скорость вращения барабана, об/мин. |
|
Скорость каната и скорость вращения барабана |
связаны |
|
зависимостью |
|
|
|
60 |
(570) |
|
п6 = -----, об/мин. |
|
|
TZD |
|
Общее передаточное число редуктора |
|
|
|
k = |
(571) |
щ
Скорость вращения шестерни 1 |
|
|||
|
п.\ — — ■, |
об/мин, |
(572) |
|
|
|
*1 |
|
|
где k\ — передаточное |
число |
между головным валом |
и валом |
|
двигателя. |
|
|
|
|
Угловая скорость шестерни 1 |
|
|
||
v |
“>1 |
КП, |
сек- 1 |
(573) |
6 0 " ’ |
||||
Рис. 100. К расчету планетарно-фрикционной муфты
Скорость |
на |
начальной окружности |
зубчатого |
колеса |
|
|
v l — u>1rl, м/сек, |
|
(574) |
где п — радиус |
начальной окружности |
шестерни |
/. |
|
Точка а |
зацепления зубчатого колеса 2 с шестерней внут |
|||
реннего зацепления 3 является мгновенным центром поворота
колеса 2 . Поэтому скорость |
оси водила 0 \ находится из про |
порции |
_ _VB^ |
Pl |
|
2rt |
r2 |
где r2 — радиус начальной окружности колеса 2 . Следовательно,
Скоростью водила vn является скорость точки Ох барабана, расположенной на радиусе гх+ г2. Поэтому можно составить пропорцию
|
|
VB |
|
V |
|
(576) |
||
|
|
Гх+ Г 2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
откуда |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
— |
~ Г 1, |
М . |
(577) |
||
|
Г * |
|
2 |
|||||
|
|
* V |
|
|
|
|
||
Подставляя в |
выражение |
(575) |
значение vx из (574), полу |
|||||
чим |
|
|
<•>1г, , |
|
|
|
|
|
|
vB= |
м\сек, |
|
|||||
и далее на основании формул |
(573) |
и (572) |
|
|||||
|
ив — |
60-2 |
|
20 |
, м/сек. |
(578) |
||
|
|
|
|
\ |
fcl |
|
|
|
При .подстановке выражения |
|
(578) |
в формулу |
(577) по |
||||
лучим |
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
г ’ = |
( Ш |
к - ' ) Г1- *■ |
(579) |
||||
из которого при заданном Г\ находится Гг. Радиус начальной окружности шестерни 3
rs = r1 + 2 г2, м.
2. Определение тормозной силы и усилия на рукояти тормоза
Пусть Wo окружное усилие на барабане лебедки, равное произведению тягового усилия при движении груженого скре пера W'r на коэффициент запаса т,
W0 = W'rp-m, кГ. |
(580) |
Усилие на оси водила 0\ находится из условия равенства моментов сил Рв и Wo относительно центра барабана О (рис. 100)
^ = Р А гг + г2), |
(581) |
но
где Pi — окружное усилие на колесе /; Р 3 — окружная реакция колеса 3.
В то же время
Л = Рз.
поэтому
Л , = 2Р3
и
(584)
Рис. 101. К расчету тормоза включения бара бана лебедки
Если |
Рт— тормозное |
усилие и |
гт — радиус |
тормозного |
||
шкива, то, определяя сумму моментов |
сил Рт и Р3 |
относитель |
||||
но центра барабана О, получим |
|
|
|
|
||
откуда |
|
РтГт= Р3Г3, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рг = Р 3- ^ - , к Г |
|
(585) |
|||
|
|
|
Гт |
|
|
|
Определим усилие Рр на рукояти тормоза |
(рис. |
101). |
||||
Сумма моментов сил относительно точек 1' и 1: |
|
|||||
|
РрЬ' |
S / ; |
РрЬ — Sta, |
|
|
|
откуда |
находим натяжение тормозной ленты |
в точках 1 и 4: |
||||
|
S , = P p- t , кГ- |
|
|
|
||
|
= |
Р р — |
, к Г . |
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
Для того чтобы тормозная лента не смещалась относитель но тормозного шкива, она прикреплена к раме лебедки штиф том а. Наличие этого штифта разбивает дугу обхвата на две с углами обхвата си и аг-
Определим максимальное тормозное усилие в предположе нии, что обе дуги обхвата используются полностью.
При вращении тормозного шкива в направлении, обратном
движению |
часовой стрелки, |
соотношение |
между натяжениями |
|||
тормозной |
ленты в точках 1 |
и 2 равно |
|
|
|
|
|
S2 = (Sx+ rN) е |
, кГ, |
|
(587) |
||
где N — нормальное сосредоточенное |
давление ленты -на |
шкив |
||||
в точке /, |
обусловленное тем, что эта точка |
является точкой |
||||
опоры рычага при торможении. |
|
|
|
|
||
Тормозная сила на дуге ai |
|
|
|
|
||
7\ = S 2 — S j -|- \iN — (Si -f- |
£|AOt|— |
к Г |
(588) |
|||
Натяжение ленты в точке 4, выраженное |
через натяжение |
|||||
в точке 5, |
S, |
='8ъе |
|
|
|
|
|
|
|
|
(589). |
||
Тормозное усилие на дуге ct2 |
|
|
|
|
||
|
r 2 = S4 - S 3 = |
S 4( l - - ^ |
) , |
кГ |
|
(590). |
Полная возможная тормозная сила |
|
|
|
|
||
|
Т = Т , + Т2У кГ |
|
|
(591 > |
||
Торможение осуществимо, если возможная тормозная сила будет больше необходимой тормозной силы, определяемой по выражению (585),
Г > Р Т, |
к Г |
(592) |
Усилие Ра на штифте а |
|
|
Ра = - У [ Т - |
р РФ + с)], кГ |
(593). |
§ 7. СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК РАСЧЕТА СКРЕПЕРНОЙ УСТАНОВКИ
При расчете определяют емкость скрепера или его произ водительность, основные размеры скрепера (или тип стандарт ного скрепера), тяговое усилие канатов на барабанах лебед ки, мощность двигателя, тип скреперной лебедки и расход энергии на транспортирование.
Порядок расчета
1. При заданной производительности определяется необхо димая емкость (полезный вес) скрепера. По найденной емко сти определяются его основные размеры. Если тип скрепера задан, то подсчитывается возможная производительность скре перной установки.
2. |
Подсчитываются |
сопротивления движению |
и |
опреде |
ляются тяговые усилия |
при рабочем и холостом ходах. |
|||
3. |
Подсчитывается мощность рабочего и холостого ходов и |
|||
определяется мощность |
двигателя (максимальная |
или |
эффек |
|
тивная). Выбирается двигатель (или проверяется мощность установленного двигателя на перегрузку по максимальной мощности).
4. Выбирается тип лебедки по канатоемкости барабанов (длине транспортирования), скорости движения, тяговым уси лиям (при рабочем и холостом ходах) и мощности. Если ле бедка задана, то определяется ее соответствие условиям транс портирования.
5. Определяется расход энергии.