Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Исходные данные для курсового проектирования
• 2. Эксплуатационный расчет водоотливной установки
• 2.1 Определение водопритока
• 2.2 Определение подачи насоса
• 2.3 Определение напора в насосе
• 2.4 Выбор типа и количества насосов
• 2.5 Обоснование нагнетательных ставов
• 2.6 Расчет характеристики внешней сети
• 2.7 Проверка действительного режима работы насоса
• 2.8 Расчет трубопровода на гидравлический удар
• 2.9 Расчет и выбор типа электродвигателя
• 2.10 Расчет расхода и стоимости электроэнергии
• 2.11 Определение основных размеров насосной камеры
• 3. Эксплуатационный расчет вентиляционной установки
• 3.1 Выбор типа вентилятора
• 3.2 Определение резерва производительности вентилятора
• 3.3 Регулировка режима работы главного проветривания
• 4. Эксплуатационный расчет пневмосети
• 4.1 Определение расхода сжатого воздуха
• 4.2 Определение производительности компрессорной станции и выбор типа компрессора
• 4.4 Расчет пневмосети
• 4.4 Определение годового расхода электроэнергии
• 5. Эксплуатационный расчет шахтной подъемной установки
• 5.1 Обоснование и выбор схемы подъема
• 5.2 Расчет и выбор подъемного сосуда
• 5.3 Расчет и выбор подъемного каната
• 5.4 Расчет и выбор органа навивки
• 5.5 Выбор подъемной машины
• 5.6 Проверка выбранной подъемной машины по допустимым статическим нагрузкам
• 5.7 Расположение подъемной установки относительно ствола рудника
• 5.8 Кинематика подъемной установки
• 5.8.1 Расчет продолжительности подъемной операции
• 5.8.2 Расчет максимальной скорости подъема
• 5.9 Динамика подъемной установки
• 5.9.1 Определение массы движущихся элементов подъемной системы, приведенной к окружности навивки
• 5.9.2 Расчет диаграммы усилий
• 6. Специальная часть
• 6.1 Технология ремонта и изготовления винта опрокидного скипа
• 6.2 Выбор вида и размера заготовки
• 6.3 Выбор способа установки заготовки и выбор технологических баз
• 6.4 Определение количества переходов механической обработки основных поверхностей детали
• 6.5 Расчет промежуточных размеров заготовки по стадиям механической обработки
• 6.6 Составление маршрута обработки детали
• 6.7 Расчёт режимов
• Заключение
• Список использованной литературы

водоотливной насос компрессорный нагнетательный

Введение

Потребности людей не ограничиваются только продуктами питания. Материальное производство направлено на все возрастающее количество и разнообразие потребления и базируется в основном на минеральных ресурсах. Последние сосредоточены в недрах, т. е. скрыты от наших глаз.. Это также производство, но довольно специфическое, так как основной его продукцией является информация о недрах. В подготовке специалистов любой отрасли существуют два главных направления составляющих суть производства или его технологии: 1) изучение системы организации работ и 2) изучение технических средств, обеспечивающих производство с необходимой экономической эффективностью.

В рамках данной темы мною намечено рассмотрение следующих задач:

- Постановка актуальности вопроса;

- Анализ проведения подготовительных работ, в т.ч. анализ горно-геологических и горно-технических условий проведения подготовительных работ;

- выбор альтернативных видов оборудования с учетом оборудования, применяемого на шахте;

- определение водопритока;

- обоснование выбора ставов;

- расчет кинематической и динамической схемы подъемных механизмов;

- расчет и выбор вентиляционного оборудования.

1. Исходные данные для курсового проектирования

1.Полезное ископаемое	Уголь
2.Плотность руды , т/м3	1,3
3.Глубина шахты Hш, м	390
4.Глубина отработанной части карьера , м	180
5.Глубина рабочей части карьера, м	75
6.Высота уступа hу, м	15
7.Угол откоса уступа уст, град	50
8.Нормальный водоприток в карьер Qнорм, м3/ч	185
9.Максимальный водопроток в карьер Qmax, м3/ч	218
10.Коэффициент водообильности пород, Кво	1,19
11.Коэффициент кратности водопротока, Ккр	1,17
12.Количество дней в году с минимальным водопритоком, Zmin с максимальным водопритоком, Zmax	340 25
13.Количество воздуха подаваемого в шахту для проветривания Qвоз, м3/с	290
14. Минимальная депрессия hmin, кгс/м2	205
15. Максимальная депрессия hmax, кгс/м2	315
16.Свойство воды, pH	6,0
17.Количество: Отбойный молоток nп погрузочных машин типа ППН-1 nпм вентиляторов местного проветривания nвмп буровых станков НКР-100м nбс	40 50 35 12
18.Годовая производительность рудника Ар, млн.т/год	1,9

2. Эксплуатационный расчет водоотливной установки

2.1 Определение водопритока

Определяем нормальный суточный водоприток в карьер

, м³/сут;

, м³/сут;

Определяем максимальный суточный водоприток в карьер

, м³/сут;

, м³/сут;

Определяем нормальный суточный водоприток в рудник

,м³/сут,

где А_р - годовая производительность рудника, т/год,2261000

Д_к=365 - количество календарных дней в году;

;

Определяем максимальный суточный водоприток в рудник

, м³/сут;

, м³/сут;

2.2 Определение подачи насоса

Определяем расчетную часовую производительность насоса в карьере

По нормальному водопритоку

,м³/ч,

где T=20ч.- число часов в сутки для откачки суточных водопритоков, установленных ЕПБ ПРМПИ

,м³/ч;

По максимальному водопритоку

,м³/ч,

,м³/ч;

Определяем расчетную часовую производительность насоса в руднике

По нормальному водопритоку

,м³/ч,

,м³/ч;

По максимальному водопритоку

,м³/ч,

,м³/ч.

2.3 Определение напора в насосе

Определяем расчетный напор насоса в карьере

, м.вод.ст.;

где - КПД трубопровода;

H_гк- геодезическая высота насосной установки в карьере;

H_гк = H_вс + H_кр + H_сл , м;

где H_вс= м - высота всасывания;

H_кр= м - высота отработанной части карьера;

H_сл= м - высота слива;

H_г=5+180+1=186 , м;

, м.вод.ст.;

Определяем расчетный напор насоса в шахте

, м.вод.ст.;

где H_г.р - геодезическая высота насосной установки в руднике;

H_г.р = H_вс + H_р + H_сл , м;

где H_р= м - глубина рудника;

H_г.р =4+390+1=395 , м;

, м.вод.ст..

2.4 Выбор типа и количества насосов

Выбор типа насоса производим по расчетным значениям по графику зон промышленного использования насоса.

Для карьера выбираем 1 насос ЦНС; для рудника 1 насос ЦНСК.

Параметры	Карьер(ЦНС 300-180)	Угольная шахта (ЦНСК 500-640)
Подача, м3/ч	300	500
Напор, м	180	640
КПД, %	71	76
Мощность насоса, кВт	207	1600
Hдоп, м	5	4,5
Hн, м	60	80
Длина, мм	1485	2905
Ширина, мм	810	550
Высота, мм	830	1565
Масса, кг	1290	4801

Определяем количество рабочих колес насоса в карьере

где H_н -напор насоса развиваемый 1 рабочим колесом, м;

шт.;

Определяем количество насосов для откачки часового водопритока в карьере

,

где Q_н - подача насоса по индивидуальной характеристике при максимальном значении КПД;

.

Определяем количество насосов для откачки максимального водопритока в карьере

;

;

Определяем количество рабочих колес насоса в шахте

;

Определяем количество насосов для откачки часового водопритока в шахте

,

;

Определяем количество насосов для откачки максимального водопритока в шахте

,

;

Окончательно на карьерной насосной станции устанавливаем:

1 рабочий насос; 1- резервный насос; при возникновение ЧС и ремонтных работ -1 насос.

В шахте:

1 рабочий насос; 1- резервный насос; при возникновение ЧС и ремонтных работ -1 насос.

2.5 Обоснование нагнетательных ставов

Главная водоотливная установка при ph=6,0 должна иметь 3 нагнетательных става (рабочий, резервный и ремонтный) вследствии того, что при этом показателе вода слабокислотная и став быстрее изнашивается.

2.6 Расчет характеристики внешней сети

,м,

где - геодезическая высота насосной установки, м;

- коэффициент местных гидравлических сопротивлений во всасывающем трубопроводе;

- суммарная длина прямолинейных участков во всасывающем трубопроводе, м;

- эквивалентная длина арматуры всасывающего трубопровода, м;

- диаметр всасывающего трубопровода, м;

- коэффициент местных гидравлических сопротивлений в нагнетательном трубопроводе;

- суммарная длина прямолинейных участков в нагнетательном трубопроводе, м;

- эквивалентная длина арматуры нагнетательного трубопровода, м;

- диаметр нагнетательного трубопровода, м;

- ускорение свободного падения, м/с²;

- производительность насоса, м³/ч.

Расчет внешней сети в карьере

, м,

где - линейная скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе (принимается от 1,2 до 1,5 м/с).

, м,

где - линейная скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе (принимается от 2,3 до 3 м/с).

Определяем местные гидравлические сопротивления

,

,

,

.

Определяем длину прямолинейных участков трубопроводов

, м,

, м;

, м,

м.

, м;

где -суммарная ширина уступов и бровок, м;

,

где - ширина бровки (3-6 м);

- количество уступов;

,

,

м,

м.

Определяем эквивалентную длину арматуры всасывающего трубопровода

, м,

где - эквивалентная длина приемного клапана, м;

- эквивалентная длина нормального колена, м;

- эквивалентная длина переходного патрубка, м;

м.

Определяем эквивалентную длину арматуры нагнетательного трубопровода

, м,

где - число нормальных колен;

- число задвижек;

- число тройников;

- эквивалентная длина задвижки;

- эквивалентная длина тройника;

м.

Определяем постоянную внешней сети

;

, м.

	0	75	150	225	300	375
	0	5625	22500	50625	90000	140625
	0	1,61	6,46	14,55	25,86	40,41
	170	171,61	175,46	184,55	195,86	210,41

Расчет внешней сети в шахте

, м,

где - линейная скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе (принимается от 1,2 до 1,5 м/с).

, м,

где - линейная скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе (принимается от 2,3 до 3 м/с).

Определяем местные гидравлические сопротивления

,

.

Определяем длину прямолинейных участков трубопроводов

, м,

, м;

, м,

м.

Определяем эквивалентную длину арматуры всасывающего трубопровода

, м,

где - эквивалентная длина приемного клапана, м;

- эквивалентная длина нормального колена, м;

- эквивалентная длина переходного патрубка, м;

м.

Определяем эквивалентную длину арматуры нагнетательного трубопровода

, м,

где - число нормальных колен;

- число задвижек;

- число обратных клапанов;

- число тройников;

- эквивалентная длина задвижки;

- эквивалентная длина обратного клапана;

- эквивалентная длина тройника;

м.

Определяем постоянную внешней сети

;

,

	0	200	300	400	500	600	650
	0	40000	90000	160000	250000	360000	422500
	0	11,5	22,9	46	71,9	103,6	121,5
	550	561,5	572,9	596	621,9	653,6	671,5

2.7 Проверка действительного режима работы насоса

1. На обеспечение расчетной подачи

Для карьера 265>214

Для шахты 615>580

2. На обеспечение расчетного напора

Для карьера 190>186

Для шахты 620>415

3. По экономичности

Для карьера 70,5>63,9

Для шахты 75>68,4

4. По числу часов работы насоса в сутки при откачке

По нормальному водопритоку

Для карьера

Для шахты

По максимальному водопритоку

Для карьера

Для шахты .

2.8 Расчет трубопровода на гидравлический удар

Повышенные давления в трубопроводе до величины при гидравлическом ударе определяем по выражению проф. Жуковского:

, МПа,

где =1,02-1,04 , кН/м³ - плотность перекачиваемой воды;

- фактическая скорость движения воды в трубопроводе, м/с;

- скорость распространения упругой волны давления (1200 м/с).

Максимальное давление, которое может выдержать трубопровод

, МПа,

где - нормальное расчетное давление воды в трубопроводе, МПа.

Минимальная по условиям прочности толщина стенки труб

,

где - допускаемое сопротивление разрыву стали, из которой изготовлены трубы (для Ст 6сп =590 МПа).

Толщина стенок, с учетом коррозионного износа

,

где 1,18 - коэффициент, учитывающий минусовой допуск толщины стенки труб;

- скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб (для pH=5,9 =0,3 мм/год);

=1015 лет - срок службы трубопровода водоотливной установки.

Карьер

МПа,

МПа,

мм,

мм.

Шахта

МПа,

МПа,

мм,

мм.

2.9 Расчет и выбор типа электродвигателя

Расчетная мощность на валу насоса

, кВт,

Карьер

кВт;

Шахта

кВт.

	Карьер	Шахта
Типоразмер двигателя	АО 104-4М	АД-630-10У1
Мощность, кВт	250	1600\1520
Ток статора, А	-	185
КПД, %	92	98
Cos	0,89	0,7
Длина, мм	1315	2795
Ширина, мм	508	1810
Высота, мм	765	1460
Масса, кг	1100	6480

2.10 Расчет расхода и стоимости электроэнергии

Годовое потребление электроэнергии (кВт ч/год) насосным оборудованием водоотливной установки

.

Затраты на водоотлив

, руб,

где - стоимость (руб) одного потребленного кВт ч электроэнергии.

Карьер

,

руб.

Рудник

,

руб.

2.11 Определение основных размеров насосной камеры

Длина насосной камеры

, м,

где - количество насосных агрегатов;

- длина фундамента, м;

- расстояние между фундаментами (0,8-1,5 м);

- расстояние между стеной и фундаментом со стороны выхода трубопровода (2-2,5 м);

- расстояние между стеной и фундаментом для ремонта насосов (6-8 м);

- длина участка для размещения дренажных насосов (8-10 м).

Длина фундамента

, м,

- длина насоса, м;

- длина электродвигателя, м;

- длина припуска на одну сторону фундамента (0,2 м).

Ширина насосной камеры

,

где - ширина электродвигателя, м;

- ширина проходов между фундаментами насосов и стенкой камеры со всасывающей стороны насоса (1-2,5 м);

- расстояние между фундаментами насосов и противоположной стенкой камеры, где настилается рельсовый путь (1,5-3 м).

Высота насосной камеры

,

где - высота фундамента над полом камеры (0,2);

- высота насоса над фундаментом, м;

- высота от верхней точки до грузоподъемного механизма, м;

- высота от зева крюка грузоподъемного механизма до потолка камеры (2 м).

Карьер

м,

м,

м,

м.

Шахта

м,

м,

м,

м.

3. Эксплуатационный расчет вентиляционной установки

3.1 Выбор типа вентилятора

На основании исходных данных, а также по графику зон промышленного использования вентиляторов главного проветривания выбираем осевой вентилятор ВН-8.

Техническая характеристика вентилятора ВН-8

Диаметр рабочего колеса, мм	3400
Частота вращения рабочего колеса,мин-1	375
Номинальная подача, м3/с	250
Номинальное статическое давление, Па	2450
Подача в области промышленного использования, м3/с	86-400
Статическое давление в области промышленного использования, Па	2860-610
Максимальный статический КПД	0,80
Способ регулирования	Изменением угла установки лопастей рабочих колес

Эквивалентное отверстие внешней сети

, м²,

, м²,

м²,

м².

Аэродинамическая характеристика вентилятора представлена на рис.

Определяем характеристику вентиляционной сети

,

.

По полученным значениям и выполняем характеристики внешней сети в начале и конце срока эксплуатации по форме табл. 3.1

Таблица 3.1. Расчет характеристики внешней сети

	0	25	50	75	100	125	150	175	200	225	250	275	300	325
	0	2	8,1	18,3	32,5	50,8	73,1	99,5	130	164	203	246	292	343
	0	1,7	7	15,7	27,8	43,5	62,6	85,2	111	164	174	210	250	294

3.2 Определение резерва производительности вентилятора

Резерв производительности вентилятора главного проветривания

1. В начале эксплуатации (при А_max)

,

.

2. В конце эксплуатации (при А_min)

,

.

3.3 Регулировка режима работы главного проветривания

Регулирование режима работы осевого вентилятора осуществляют в настоящее время за счет изменения углов установки. При этом поворот лопастей производится дискретно через 5 град. Поэтому регулирование получается ступенчатым.

В нашем случае при А_min и при А_max угол установки лопастей рабочего колеса =30 град. на протяжении всего периода эксплуатации.

4. Эксплуатационный расчет пневмосети

4.1 Определение расхода сжатого воздуха

Таблица 4.1. Расход сжатого воздуха

Наименование потребителя	Расход воздуха м3/мин	Рабочее давление, МПа	Число однотипных машин	Коэффициент одновременной работы	Коэффициент износа машин	Общий расход воздуха , м3/мин
Отбойный молоток	11	0,5	40	0,7	1,15	140
Погрузочная машина ППН-1	16	0,5	50	0,7	1,15	165
Вентилятор ВН-8	6	0,5	35	0,9	1	61
Буровые станки	7	0,5	12	0,9	1,15	85
Бурозаправочная мастерская	30	0,5	1	1	1	30
Итого		0,5				507

По данным табл. 4.1. определяем общий расход сжатого воздуха

, м³/мин,

где - расход воздуха каждого потребителя, м³/мин;

- число однотипных машин;

- коэффициент износа машин;

- коэффициент одновременной работы.

4.2 Определение производительности компрессорной станции и выбор типа компрессора

Расчеты производительности компрессорной станции определяем по расходу воздуха с учетом утечек.

, м³/мин,

где - расход сжатого воздуха из табл. 4.1.;

- потери сжатого воздуха в магистрали, м³/мин;

,

где - величина удельных потерь сжатого воздуха отнесенных к единице длины трубопровода ( м³/(мин м) - на 1 м общей длины воздухопроводов);

- эквивалентная длина пневмосети, м;

, м;

где - полная длина магистрали пневмосети, м,

,

,

- величина нормальных удельных утечек сжатого воздуха (0,4 м³/мин); - суммарное количество узлов.

,

м³/мин.

По полученным значениям выбираем 1 компрессор центробежный К-500-61-1 обеспечивающий эту производительность.

Техническая характеристика компрессора К-500-61-1

Производительность, м3/мин	525
Абсолютное давление, бар:
на всасывании	1
на нагнетании	9
Частота вращения вала, мин-1	7636
Мощность компрессора, кВт	2030
Расход охлаждающей воды при температуре 20 0C, л/мин	90
Масса компрессора, кг	14100
Электродвигатель:	СТМ-3500-2
Мощность, кВт	3500
Напряжение, В	6000
Масса электродвигателя, кг	7160
Компрессорная установка:
Габаритные размеры, мм:
длина	10000
ширина	3400
высота	3600
Масса установки с двигателем, кг	41800

4.4 Расчет пневмосети

Расчет пневмосети ведем для всех участков.

Определяем конечное давление на выходе из компрессора в точке 1

, МПа,

где -расчетное давление сжатого воздуха до самого удаленного потребителя сжатого воздуха (=0,5 МПа);

- относительные потери воздуха при его движении;

,

где - относительные удельные потери давления в сети (~2,7),

,

МПа.

Потери давления на i-ом участке пневмосети

, МПа,

где - удельное падение давления, МПа,

, МПа,

где =0,15 МПа - максимальные потери давления;

- максимальная длина воздухопровода;

МПа.

Диаметр воздуховода , мм,

где V_i - расход воздуха на i-ом участке пневмосети, м³/мин.

Таблица 4.3 Расчет пневмосети

№ участка пневмосети	Длина i-го уч-ка , м	Расход сжатого воздуха на i-ом уч-ке , м3/мин	Потери давления на i-ом уч-ке , МПа	Расчетный диаметр трубопровода, мм	Диаметр трубопровода по ГОСТ 9940-81
30-31	25	35,2	0,00214	119	123
29-30	25	56,4	0,00214	150	149
28-29	25	69,4	0,00214	167	168
27-28	25	90,1	0,00214	190	189
26-27	25	103,1	0,00214	203	205
25-26	25	124,2	0,00214	223	231
24-25	25	137,2	0,00214	234	259
23-24	25	158,3	0,00214	252	259
22-23	25	171,3	0,00214	262	283
21-22	25	192,4	0,00214	277	283
20-21	25	205,4	0,00214	287	309
19-20	25	226,5	0,00214	301	309
18-19	25	240,5	0,00214	310	309
4-18	105	260,6	0,00900	323	335
16-17	25	27	0,00214	104	108
15-16	25	40	0,00214	126	149
14-15	25	62,1	0,00214	158	168
13-14	25	75,1	0,00214	173	189
12-13	25	97,2	0,00214	197	205
11-12	25	110,2	0,00214	210	231
10-11	25	132,3	0,00214	230	231
9-10	25	145,3	0,00214	241	259
8-9	25	167,4	0,00214	258	259
7-8	25	180,4	0,00214	268	283
6-7	25	202,5	0,00214	284	283
5-6	25	215,5	0,00214	293	309
4-5	25	233,6	0,00214	305	309
3-4	450	494	0,03860	445	462
3-2	200	31	0,01710	111	111
1-3	150	525	0,01290	458	462

4.4 Определение годового расхода электроэнергии

Годовой расход электроэнергии определяем по выражению

, кВт ч/год,

где - коэффициент загрузки компрессора,

;

где - потребляемое количество сжатого воздуха, м³/мин;

- производительность компрессорной станции, м³/мин;

- мощность на валу компрессора, кВт;

- число рабочих дней в году;

- число часов работы компрессора в сутки, ч;

- механический КПД;

- КПД передачи;

- КПД сети;

кВт ч/год.

Стоимость потребленной компрессорной станцией электроэнергии

, руб,

где - стоимость 1 потребленного кВт ч (=0,96 руб);

- количество компрессоров;

руб.

5. Эксплуатационный расчет шахтной подъемной установки

5.1 Обоснование и выбор схемы подъема

Исходя из горно-технических, экономических условий, высокой производительности выбираем схему с опрокидными скипами.

5.2 Расчет и выбор подъемного сосуда

Часовая производительность подъемной установки

, т/ч,

где - коэффициент резерва производительности (1,15-1,5);

- годовая производительность рудника, млн. т/год;

- число рабочих дней в году;

- продолжительность работы подъемной установки в сутки (20 часов);

т/ч.

Наивыгоднейшая грузоподъемность скиповой подъемной установки

, т,

где - высота подъема, м;

- продолжительность паузы между подъемами (10-25 с);

, м,

где - высота загружаемого бункера (18-20 м);

- глубина рудника, м;

- высота приемного бункера (18-24 м),

,

т.

По полученному значению принимаем ближайший по грузоподъемности сосуд на 10 т.

Техническая характеристика опрокидного скипа 1СО 6-1

Полезный объем, м3	6
полезный груз, т	15
Размеры кузова, мм:
ширина передней стенки	1500
глубина	1640
высота	3200
высота скипа с прицепным устройством, мм	8830
жесткая база, мм	3070
мертвый вес скипа, кг	7200

5.3 Расчет и выбор подъемного каната

Разрывное усилие всех проволок каната

, кг,

где - кратность расчетного разрывного усилия к концевому грузу без учета собственного веса каната (=8,5 - для грузового подъема по ЕПБ ЭГР);

- собственный вес груза, кг;

, кг,

где - полезный вес груза в подъемном сосуде, кг;

- мертвый вес скипа, кг;

кг,

кг.

По значению выбираем канат ЛК-Р в соответствии с ГОСТ 3088-80

Техническая характеристика каната 52-Г-1-Ж-0-МК-Н-1960 ГОСТ 3088-80

Диаметр каната, мм	52
Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната, кг	11560
Временное сопротивление разрыву, кгс/мм2	196
Разрывное усилие, кг	191131

Выбранный канат проверяем на фактический запас прочности

,

где - вес погонного метра каната, кг/м; =6 - запас прочности каната по ЕПБ; - длина отвеса каната, м;

, м,

где - высота копра, м

, м,

где - высота приемного бункера, м; - превышение скипа над бункером (0,3 м); - высота подъемного сосуда, м; - высота переподъема (3 м); - радиус копрового шкива (=2,475 м);

м,

м,

,

.

5.4 Расчет и выбор органа навивки

Диаметр барабана (м)

, м,

где - диаметр каната,

м.

Ширина барабана для 2-х барабанной машины

, м,

где - высота подъема, м; - резервная длина каната (30-40 м); - витки трения (3); - зазор между витками каната (2-3);

м.

5.5 Выбор подъемной машины

По полученным значениям диаметра и ширины барабана, диаметру каната и максимальной высоте подъема, выбираем подъемную машину 2Ц-52,3

Техническая характеристика подъемной машины 2Ц-52,3

Диаметр барабана, мм	5000
Ширина барабана, мм	2300
Максимальное статическое натяжение , кг	28000
Разность статических натяжений канатов, кг	21000
Передаточное отношение редуктора	11,5
Маховой момент , кг м2	1000000
Вес машины без редуктора и электрооборудования, кг	137000

5.6 Проверка выбранной подъемной машины по допустимым статическим нагрузкам

Статическое напряжение одной ветви каната

,

,

27963<28000.

5.7 Расположение подъемной установки относительно ствола рудника

Схема расположения подъемной установки относительно ствола рудника характеризуется следующими основными размерами:

- высота копра, м;

- расстояние от оси каната до оси подъемной машины (), м;

- длина струны каната, м;

- превышение оси машины над устьем ствола (0,8-1 м);

- угол наклона струны каната к горизонту, град;

- расстояние между осями копровых шкивов, м;

, - углы каната (наружный и внутренний), град;

- расстояние между барабанами (0,11 м).

.

Длина струны каната

, м;

м.

Угол наклона струны каната к горизонту

,

,=45⁰.

Расстояние между осями копровых шкивов

, м,

где - расстояние зазора между подъемными сосудами (0,2 м);

- ширина подъемного сосуда, м;

м.

Углы девиации каната

;

где - ширина барабана подъемной машины, м;

;

, =1,65⁰;

, =0,87⁰.

5.8 Кинематика подъемной установки

5.8.1 Расчет продолжительности подъемной операции

Количество подъемов в час

,

.

Продолжительность одного цикла подъема

, сек,

сек.

Время движения подъемных сосудов

, сек,

где - продолжительность паузы (10-15 сек),

сек.

5.8.2 Расчет максимальной скорости подъема

Для расчета скорости подъема принимаем семипериодную симметричную диаграмму скорости

Для данной диаграммы зададимся величиной ускорения и замедления:

- в разгрузочных кривых м/с²;

- на основном участке трассы м/с².

Максимальная скорость движения подъемного сосуда, обеспечиваемая приводом подъемной системы

,

где - частота вращения выбранного подъемного двигателя, мин^-1,

 м/с²,

период 1 (ускорение подъемной системы с перемещением порожнего скипа в разгрузочных кривых)-

; ;

с; м;

период 2 (равномерное движение с выходом порожнего скипа из разгрузочных кривых)-

; ;

м; с;

периоды 6и7 (равномерное движение и останов груженого скипа в разгрузочных кривых)-

; ; ; ;

м; с; с; м;

период 3 (разгон подъемной системы на основном участке трассы подъема)-

; ;

с; м;

период 5 (замедление подъемной системы на основном участке трассы подъема)-

; ;

с; м;

период 4 (равномерное движение с максимальной скоростью)-

; ;

м; с.

Фактическая продолжительность движения подъемного сосуда

, м,

с.

5.9 Динамика подъемной установки

5.9.1 Определение массы движущихся элементов подъемной системы, приведенной к окружности навивки

Масса движущихся элементов подъемной системы, приведенная к окружности навивки

, кг,

где - приведенный к окружности навивки вес движущихся частей подъемной установки, Н,

, Н,

где - приведенный к окружности навивки вес движущихся частей, Н; - вес линейно движущихся частей, Н;

, Н,

где - длина одной ветви головного каната, м,

, м,

м.

Н.

, Н,

где - приведенный к окружности органа навивки вес барабана, Н,

, Н,

где - маховый момент органа навивки, Н м²,

Н м²,

 - приведенный к окружности органа навивки вес направляющего шкива, Н,

, Н,

где - маховый момент направляющего шкива ШК-5, Н/м²;

Н,

- коэффициент учитывающий вес редуктора (1,3); - приведенный к окружности органа навивки вес ротора электродвигателя, Н,

, Н,

- маховый момент ротора электродвигателя, Н м²,

- передаточное число редуктора,

Для определения необходимо выбрать эл. двигатель.

Ориентировочная мощность электрического двигателя

, кВт,

где - коэффициент резерва (1,3); - КПД зубчатой передачи (0,95); - коэффициент, учитывающий динамический режим работы подъемного электрического двигателя для скипов (1,3-1,4);

кВт.

Выбираем 2 двигателя АКН2-16-57-8 с =222,5 кг м².

Н.

По числу оборотов рассчитанных ранее принимаем 2 двигателя АКН2-16-57-8.

Техническая характеристика двигателя АКН2-16-57-8

Мощность, кВт	1250
Напряжение, В	6000
Скорость вращения, об/мин	740
КПД, %	0,95
Момент инерции ротора, кг м2	222,5

5.9.2 Расчет диаграммы усилий начало периода 1

,

;

конец периода 1

,

начало периода 2

,

;

конец периода 2

,

;

начало периода 3

,

;

конец периода 3

,

;

начало периода 4

,

;

конец периода 4

,

;

начало периода 5

,

;

конец периода 5

,

;

начало периода 6

,

;

конец периода 6

,

начало периода 7

,

конец периода 7

,

.

6. Специальная часть

6.1 Технология ремонта и изготовления винта опрокидного скипа

На винте нарезана трапецеидальная резьба, по которой перемещается гайка, тем самым, приводя в движение скип. Винт имеет 6 ступеней, материал заготовки сталь 45, длина L = 945 мм. Тип производства - единичное.

- первая ступень: l₁ = 87 мм; диаметр D₁ = 30 мм. Ступень предназначена для посадки зубчатого колеса и полумуфты 30r6, R = 0,8 (поверхность 1) имеются два шпоночных паза: первый - глубина 5 мм, ширина 10u8 , радиус R = 5 мм , длина 40 мм, второй - глубина 5 мм, ширина 10u8 , радиус R = 5 мм , длина 30 мм.

Ступень имеет фаску 245^о.

- вторая ступень: l₂ = 36 мм, диаметр D₂ = 35 мм (поверхность 2). Ступень предназначена для посадки подшипника 35m6, R = 0,8; допуск цилиндричности равен 0,01.

-третья ступень: l₃ = 37 мм , диаметр D₃ = 37 мм , для посадки сальника 42d9, R=0,8 (поверхность 3). Служит для упора подшипника , шероховатость для упорных поверхностей 1,6 , допуск на радиальное биение относительно базы А равен 0,025.

- четвертая ступень: длина l₄ = 730 мм (поверхность 4), предназначена для нарезания трапецеидальной резьбы Tr50?(2?12)-8g. Резьба трапецеидальная D₄= 50 мм двух заходная, с шагом 10, допуск 8g, имеются 2 фаски 1?45^о.

- пятая ступень: l₅ = 18 мм , диаметр D₅ = 37 мм , для посадки сальника 42s6, (поверхность 5). Служит для упора подшипника, шероховатость для упорных поверхностей 1,6 , допуск на радиальное биение относительно базы А равен 0,025.

- шестая ступень: l₆ = 37 мм, диаметр D₆ = 35 мм (поверхность 6). Ступень предназначена для посадки подшипника 35m6, R = 0,8; допуск цилиндричности равен 0,01.

6.2 Выбор вида и размера заготовки

В качестве заготовки для условия единичного производства наиболее рациональным является сортовой прокат круглого сечения обычной степени точности. Для максимального диаметра равного 50 мм, диаметр заготовки составляет 50. Из сортамента выпускаемого круглого проката выбираем в качестве заготовки сталь горячекатаную круглую (ГОСТ 2590-88) обычной точности прокатки

.

Длина заготовки:

L_З = 2z + L_Д , мм

где L_Д - длина детали, L_Д = 945 мм;

z - припуск на торцевую обработку детали, z = 2 [7];

L_З = 2М2 + 945 = 949 мм.

6.3 Выбор способа установки заготовки и выбор технологических баз

Применяем установку в центрах. При точении заготовку устанавливаем на плавающий передний центр с базированием заготовки по торцу, что обеспечивает высокую точность размеров по оси. Применение плавающего переднего центра исключит погрешность базирования при выдерживании длин ступеней от левого торца. Для уменьшения вибрации системы предусматривают стопорение центра вручную - винтом.

При фрезеровании шпоночных пазов заготовку устанавливаем в неподвижные центра. При шлифовании поверхности 4 заготовку устанавливаем в неподвижные центра.

При нарезании резьбы заготовку устанавливаем в центрах.

При выполнении основных операций обработки ступенчатого вала (точение, наружное шлифование) в качестве установочных баз принимаем поверхности центровых отверстий и торец заготовки, примыкающий к переднему центру.

6.4 Определение количества переходов механической обработки основных поверхностей детали

1 ступень вала: 30r6()

Число механических обработок

n=lgЕуж/0,46 ,

где Еуж - ужесточение точности

Еуж=Тзаг/Тдет ,

Тзаг = 1,4 мм - допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,022 мм - допуск поверхности детали;

Еуж1 = 1,4/0,022 = 53,6 ,

n1 = lg53,6/0,46 = 3,5.

принимаем n1 = 3.

2 и 6 ступени вала: 35m6()

n=lgЕуж/0,46 ,

Еуж=Тзаг/Тдет ,

где Тзаг = 1,4 мм - допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,016 мм - допуск поверхности детали;

Еуж1 = 1,4/0,022 = 87,5 ,

N2,6 = lg87,5/0,46 = 4,2.

принимаем n2,6 = 4.

3 и 5 ступени вала: 37s6()

n=lgЕуж/0,46 ,

Еуж=Тзаг/Тдет ,

где Тзаг = 1,4 мм - допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,016 мм - допуск поверхности детали;

Еуж3,5 = 1,4/0,062 = 87,5 ,

n3,5 = lg87,5/0,46 = 4,2.

принимаем n3,5 = 4.

4 ступень вала: Tr50?(2?12) - 8g()

n = lgЕуж/0,46 ,

Еуж = Тзаг/Тдет ,

где Тзаг = 1,4 мм - допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,031 мм - допуск поверхности детали;

Еуж4 = 1,4/0,031= 35,8 ,

n4 = lg35,8/0,46 = 3,3 ,

принимаем n4 = 3.

6.5 Расчет промежуточных размеров заготовки по стадиям механической обработки

При расчете промежуточных размеров заготовки по стадиям механической обработки, составляем расчетные таблицы соответствующие отдельным поверхностям заготовки.

Значения R_z , h характеризуют качество заготовок, полученных прокатом, принимаем из табл. 4 стр. 166 7 для проката периодического профиля. Так как обработка ведется в центрах детали, погрешность установки заготовки в радиальном направлении равна нулю. Суммарную пространственную погрешность ее установки определяем по формуле:

, мкм

где _к - общая кривизна заготовки

_к = _кL_Д, мкм

_к = 1,3 мкм/мм - удельная кривизна заготовки на 1 мм длины после проката, табл. 2 стр. 166 [7];

_к = 1,3945 = 1228,5 мкм,

_ц - погрешность зацентровки

, мкм

где = 0,54 мм - допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, используемой при зацентровке ( по ГОСТ 7505 - 74 ) табл. 32, стр. 192 7 ;

,

Остаточные пространственные отклонения:

₁ = 0,06 = 12600,06 = 75,6 мкм,

₂ = ₁0,04 = 75,60,04 =3,024 мкм,

₃ = ₂0,02 = 3,0240,02 = 0,06 мкм.

Расчет минимальных значений припусков ведем по формуле:

, мкм

Графу "расчетный размер" заполняем, начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска на каждом технологическом переходе. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру. Предельные значения припусков 2z_max определяем как разность наибольших предельных размеров, а 2z_min - как разность наименьших предельных размеров на предшествующем и выполняемом переходах.

Общие припуски z_omin и z_omax рассчитываем, суммируя промежуточные.

Таблица 6.5.1 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 1 30r6().

Технологи ческий переход обработки	Элементы припуска, мкм	2zmin мм	Расчет ный размер dp,мм	Допуск , мм	Предельный размер, мм	Предельное значение припуска, мм
	Rz	h					dmin	dmax	2zmin	2zmax
Прокат	120	120	1260	-	33,541	0,54	33,541	34,081	-	-
Точение: черновое	63	60	75,6	3,000	30,541	0,35	30,541	30,891	3,00	3,19
Чистовое	25	30	3,024	0,397	30,144	0,087	30,144	30,231	0,40	0,66
Тонкое	3,2	3,2	0,06	0,116	30,028	0,022	30,028	30,050	0,12	0,18
Общие припуски		3,51	4,03

Таблица 6.5.2 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 2 и 6 35m6().

Технологический переход обработки	Элементы припуска, мкм	2zmin мм	Расчет ный размер dp,мм	Допуск , мм	Предельный размер, мм	Предельное значение припуска, мм
	Rz	h					dmin	dmax	2zmin	2zmax
Прокат	120	120	1260	-	37,854	0,54	37,854	38,394	-	-
Точение: черновое	63	60	75,6	3,000	35,274	0,35	35,274	35,624	3,00	3,19
Чистовое	25	30	3,024	0,397	35,063	0,087	35,063	35,150	0,40	0,66
Тонкое	3,2	3,2	0,06	0,116	35,021	0,022	35,021	35,043	0,12	0,18
Шлифование	0,8	2	-	0,012	35,009	0,016	35,009	35,025	0,012	0,02
Общие припуски		3,53	4,05

Таблица 6.5.3 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 3 и 5 37s6().

Технологический переход обработки	Элементы припуска, мкм	2zmin мм	Расчет ный размер dp,мм	Допуск , мм	Предельный размер, мм	Предельное значение припуска, мм
	Rz	h					dmin	dmax	2zmin	2zmax
Прокат	120	120	1260	-	39,888	0,54	39,888	40,428	-	-
Точение: черновое	63	60	75,6	3,000	37,308	0,35	37,308	37,658	3,00	3,19
Чистовое	25	30	3,024	0,397	37,097	0,087	37,097	37,184	0,40	0,66
Тонкое	3,2	3,2	0,06	0,116	37,055	0,022	37,055	37,077	0,12	0,18
Шлифование	0,8	2	-	0,012	37,043	0,016	37,043	37,059	0,012	0,02
Общие припуски		3,53	4,05

Таблица 6.5.4 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 4 Tr50?(2?12) 8g().

Технологи ческий переход обработки	Элементы припуска, мкм	2zmin мм	Расчет ный размер dp,мм	Допуск , мм	Предельный размер, мм	Предельное значение припуска, мм
	Rz	h					dmin	dmax	2zmin	2zmax
Прокат	120	120	1260	-	53,465	0,54	53,465	54,005	-	-
Точение: черновое	63	60	75,6	3,000	50,465	0,35	50,465	50,815	3,00	3,19
Чистовое	25	30	3,024	0,397	50,068	0,087	50,068	50,155	0,40	0,66
Тонкое	3,2	3,2	0,06	0,116	49,952	0,031	49,952	49,983	0,12	0,17
Общие припуски		3,51	4,02

Таблица 6.5.5 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам торцов вала поверхность 7 и 8.

Технологичес кий переход обработки	Элементы припуска	zmin мкм	Расчетный размер l,мм	Допуск , мкм	Предельный размер, мм	Предельное значение припуска, мм
	Rz	h					lmin	lmax	zmin	zmax
Припуск на размер 160+0,065(торец 7)
Прокат	200	200	500	-	160,90	0,63	160,9	161,53	-	-
Фрезерование: черновое	80	80	-	0,9	160,0	0,62	160,0	160,62	0,90	0,88
Припуск на размер 55+0,065(торец 8)
Прокат	200	200	500	-	55,90	0,63	55,90	56,530	-	-
Фрезерование: черновое	80	80	-	0,9	55,00	0,62	55,00	55,620	0,90	0,88
Общие припуски		1,8	1,76

6.6 Составление маршрута обработки детали

№	Содержание операции	Оборудование (станок)	Оснастка
1	Точение торцов до размера 945мм и центрирование с двух сторон одновременно	Токарно-винторезный станок - 16К20	приспособления при станке
2	Черновое обтачивание всей заготовки по длине 945мм. До 12 квалитета и шероховатости R = 6,3.	1М32В - токарный одношпиндельный горизонтального точения	приспособления при станке
3	Чистовое обтачивание всей заготовки по длине 945мм. До 9 квалитета и шероховатости R = 2,5 , а поверхность 4 до 8 квалитета.
4	Тонкое обтачивание заготовки: поверхности 1, поверхностей 2, 3, 4, 5, 6. До 6 квалитета и шероховатости R = 0,8.
5	Шлифование 2, 3, 5, 6 поверхностей до параметра шероховатости R = 0,63	3М153- круглошлифовальный станок;	приспособления при станке
6	Фрезерование шпоночного паза 30х5х10 (1 ступень)	6Т104 - вертикально - фрезерный консольный станок;	приспособления при станке
7	Фрезерование шпоночного паза 40х5х10 (1 ступень)
8	Нарезание резьбы Tr50?(2?12) g8 на 4 ступени вала	1М32В - токарный одношпиндельный горизонтального точения	приспособления при станке
9	Промывка детали	моечная машина	-
10	Контроль	контрольно измерительный инструмент	-

6.7 Расчёт режимов

Точение черновое

Точить начерно в размер 50,465 по всей длине

Глубина резания

t1=(52 - 50,465)/2=0,77 мм,

т.к. t1 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t1 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S1=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

, м/мин

где Кv- поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов при различных условиях.

при черновом точении

Кv=Kmv •Kпv•Kиv •Kц КТи =0,73•1•1,4•1 = 1,022;

при чистовом и тонком точении

К_v=Kmv •Kпv•Kиv •Kц КТи =0,73•1•1,4•0,7 = 0,72;

K_mv - поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

K_mv = КгМ (750/в)^nv =1М(750/900)^1,75 = 0,73 ;

К_г = 1 - коэффициент для материала инструмента (табл. 2 стр.262) 8 ;

nv=1,7-показатель степени зависит от инструмента (табл. 2 стр.262)

Kпv - поправочный коэффициент учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания. Kпv = 1 - для проката (табл. 5 стр.263) 8 ;

Kиv - поправочный коэффициент учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания. Kuv =1,4 (для инструментальной стали Т30К4) (табл. 6 стр.263) 8 ;

Kц - поправочный коэффициент, учитывающий влияние параметров резца на скорость резания. Для черновой обработки Kц=1(ц = 45?), для последующих Kц = 0,7 (ц = 90?);

Т - стойкость резца станка, Т=150 мин.

при s > 0,7 Сv = 340; x=0,15; y=0,45; m=0,20

при s > 0,3 Сv = 350; x=0,15; y=0,35; m=0,20

при s 0,3 Сv = 420; x=0,15; y=0,20; m=0,20

.

Частота вращения

n_i = 1000 ·Vi / ^.di ,

Точение черновое n1 =1000 ·146 / 3,14 ·50,465=920 об/мин,

принимаем n1=1000 об/мин.

2. Точить начерно в размер 37,308 на длине 11 и длине 8

Глубина резания

t₁=(50,465 - 37,308)/2=6,5785 мм,

На данном участке имеется напуск 13,157 мм, т.к. t1> [t]d=5 мм, то напуск будем снимать в два захода, число рабочих ходов инструмента I =2,

где t1 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S1=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

.

Частота вращения

ni = 1000 ·Vi / ^.di ,

Точение черновое n1 =1000 ·117,6 / 3,14 ·37,308=1006 об/мин,

принимаем n1=1000 об/мин.

3. Точить начерно в размер 35,274 на длине 10 и длине 7

Глубина резания

t1=(37,308 - 35,274)/2=1,02 мм,

т.к. t1 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t1 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S1=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

.

Частота вращения

ni = 1000 ·Vi / ^.di ,

Точение черновое n1 =1000 ·140,6 / 3,14 ·35,274=1269 об/мин,

принимаем n1=1250 об/мин.

4. Точить начерно в размер 30,541 на длине 9

Глубина резания

t₁=(35,274 - 30,541)/2=2,36 мм,

т.к. t1 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t1 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S1=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

.

Частота вращения

ni = 1000 ·Vi / ^.di ,

Точение черновое n1 =1000 ·123 / 3,14 ·30,541=1280 об/мин,

принимаем n1=1250 об/мин.

Точение чистовое

Точить чисто в размер 50,068 на длине 9

Глубина резания

t2=(50,465-50,068)/2=0,4 мм,

т.к. t2 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t2 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S2=0,246 мм/об для обеспечения Rа=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 (в паспортной характеристики станка 1К282 значение подачи находится в пределах 0,041 - 4,053 мм).

Скорость резания

Частота вращения

Точение чистовое n2=1000·168 /3,14·50,068=1065 об/мин,

принимаем n2=1000 об/мин.

2.Точить чисто в размер 37,097 на длине 12 и длине 8

Глубина резания

t₂=(37,308 - 37,097)/2=0,1055мм,

т.к. t2 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t2 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S2=0,246 мм/об для обеспечения Rа=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 (в паспортной характеристики станка 1К282 значение подачи находится в пределах 0,041 - 4,053 мм).

Скорость резания

Частота вращения

Точение чистовое n2=1000·205 /3,14·37,097=1759об/мин,

принимаем n2=1800 об/мин.

3.Точить чисто в размер 35,063 на длине 11 и длине 7

Глубина резания

t₂=(35,274 - 35,063)/2=0,1055 мм,

т.к. t2 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t2 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S2=0,246 мм/об для обеспечения Rа=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 .

Скорость резания

Частота вращения

Точение чистовое n2=1000·205 /3,14·35,063=1861 об/мин,

принимаем n2=1800 об/мин.

4.Точить чисто в размер 30,144 на длине 10

Глубина резания

t₂=(30,541 - 30,144)/2=0,1985 мм,

т.к. t2 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t2 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S2=0,246 мм/об для обеспечения Rа=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 .

Скорость резания

Частота вращения

Точение чистовое n2=1000·187/3,14·30,167=1859 об/мин,

принимаем n2=1800 об/мин.

Точение тонкое

1.Точить тонко в размер 49,952 на длине 11

Глубина резания

t₃=(50,068 - 49,952)/2=0,058 мм,

т.к. t3 [t]d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где: t3 и [t]d - расчетная и допустимая глубины резания.