Горные машины и проведение горных выработок. Ленточный конвейер

Для машин с грузонесущим ковшом

 

mм = 4 Q0,77 (6.31)

 

Необходимую мощность двигателя приближенно рассчитывают по удельной энерговооруженности QN (КВт/т), которая составляет для машин с грузонесущим кузовом 13-18; для машин с грузонесущим ковшом удельную энерговооруженность определяют на основе данных статистического анализа технических характеристик машин по формуле:

 

QN = 27.2/Q0.18. (6.31)

 

Усилие внедрения находят по выражению [9]:

 

 кГс, (6.32)

 

где Кr – коэффициент, учитывающий крупность горной массы и степень разрыхления; Lвн – глубина внедрения ковша в штабель, см; Кв - коэффициент, учитывающий вид насыпного груза; Вк – ширина ковша, см; Кш – коэффициент, учитывающий влияние высоты штабеля; Кф – коэффициент формы ковша.

Коэффициент Кr принимается равным единице для хорошо разрыхленных рядовых горных пород крупностью до 300 мм. При увеличении размера кусков до 500 мм Кr увеличивается до 1,3. Дальнейшее возрастание крупности или недостаточная степень разрыхления увеличивают Кr еще на 20-40%.

Коэффициент вида материала Кв колеблется для насыпных грузов, наиболее часто встречающихся при работе погрузочно-транспортных машин, от 0,1 (для известняка) до 0,2 (для тяжелой магнетитовой железной руды).

Коэффициент высоты штабеля изменяется от Кш = 0,6 при высоте 0,5 м, до Кш = 1,2 при высоте 1,5 м.

Коэффициент формы ковша отражает влияние угла наклона боковых стенок ковша, формы передней кромки и армирование ее зубьями. Коэффициент колеблется от 1,1 до 1,8 причем большие значения соответствуют передним кромкам ковша, не имеющего зубьев.

Расчетная величина глубины внедрения Lвн составляет 0,7-0,8 длины днища ковша. Ширину ковша определяют конструктивными параметрами машины (шириной ходовой части по колесам).

Полученной усилие внедрения сравнивается с тем, которые может реализовать ходовая часть по условиям сцепления шин с почвой выработки в случае, наименее благоприятном для условий применения машин. Если требуемое усилие внедрения не обеспечивается ходовой частью, производят корректировку расчета (увеличивают сцепную массу машины или изменяют геометрические параметры ковша):

 

Н (6.33)

 

Значения коэффициента сцепления для некоторых дорог, близких к условиям эксплуатации погрузочно-транспортных машин, приведены в табл. 8.

 

Таблица 8

Характеристика дорожного покрытия

 

Характеристика дороги или почвы	Коэффициент сцепления
	Сухая поверхность	Мокрая поверхность
Щебень	0,6-0,7	0,3-0,5
Булыжник	0,7	0,4
Песок влажный	---	0,4
Грунт укатанный	0,6	0,4
Рудная залежь	0,6-0,7	0,4-0,5
Бокситовая руда	0,6-0,8	0,5-0,6
Бетонированное покрытие	0,7	0,45

 

Мощность двигателя для погрузочного и транспортного режимов определяют по формулам [11]:

 

  кВт, (6.34)

 

 

 кВт (6.35)

где G – сила тяжести машины и наибольшего количества груза в ней, G = G0+Q, Н; V – скорость движения машины, км/ч; - КПД передачи от двигателя к колесам; f = 0,15 – приведенный коэффициент сопротивления движению машины; - угол уклона трассы, град; Кн = 0,1-0,25 – коэффициент, учитывающий инерцию всех вращающихся частей привода; dv/dt – линейное ускорение машины, м/с2.

Средняя величина ускорения составляет 0,4-0,6 м/с2, величина замедления – 2-3 м/с2. КПД всех механических передач ходовой части определяется по общепринятым в машиностроении формулам.

В том случае, когда привод погрузочного органа осуществляется от одного с ходовой частью двигателя, то его мощность увеличивается на часть мощности, расходуемой на питание гидронасосов маслостанции.

При составлении баланса мощности учитываются также потери на привод обслуживающих систем (охлаждение генератора), на привод поворота машины, привод гидротрансформатора, потери в нейтрализаторе выхлопных газов (при двигателе внутреннего сгорания) и т.д.

Величина потерь мощности для машин с дизельным приводом может быть принята в следующих пределах, %:

на привод вентилятора, генератора

и насосов систем двигателя                                  5-7

в нейтрализаторе                                                    7-10

в гидротрансформаторе                                         20-25

Окончательно двигатель выбирают после составления циклограммы работы машины, где учитывают динамичность операций, продолжительность пиковых нагрузок, совмещенность работы ходовой части, погрузочного и аккумулирующего органа, выполнение поворотов в процессе черпания с учетом одновременной работы вспомогательного оборудования (маслостанции, гидротрансформаторы, вентиляторы и т.д.).

Циклограммы составляют раздельно для погрузочного и транспортного режимов, подбирают двигатель по наибольшей полученной мощности.

Расчет необходимого количества погрузочных, погрузочно-транспортных машин производят по заданному объему работ и рассчитанным в проекте эксплуатационным производительностям машин.

Методики расчета эксплуатационной производительности погрузочных и погрузочно-транспортных машин приведены в учебной и справочной литературе [9], [10], [11], [12].

 

Глава VII. Уборка, транспортировка горной массы

 

Нами будет применяться ленточный конвейер, т.к. ручная погрузка не подходит из-за большого объема работ, а погрузочные машины невыгодно применять из-за маленького сечения выработки. Ленточный конвейер хорошо подходит, т.к. имеет большую производительность.

Основной характеристикой транспортирующей машины является её производительность  П =400 т/ч. Угол наклона конвейера  α= 15 º. Наибольший допустимый угол наклона для транспортировки щебня равен 18о.

Транспортирующую машину характеризует длина транспортирования L = 60 метров и ее составляющие – длина горизонтальной проекции  Lр и высота подъема материала H, связанные между собой зависимостью:

Lр = L∙cosα,                                                                                             (7.1)

 

H = L∙sinα,                                                                                                (7.2)

 

где α – угол подъема.

 

Lр = 60 ∙ cos15o = 57,96 м,

 

Н = 60 ∙ sin15o = 15,53 м.

 

Согласно ГОСТ 7392-85 максимально большая фракция щебня имеет размер a = 70 мм. При транспортировании насыпных грузов для рядового груза минимальная ширина ленты должна удовлетворять условию:

 

B = 2 · a + 200 мм  = 340мм = 0,34 м.                                                    (7.3)

 

Расчетная ширина  Вр ленты конвейера определяется по формуле:         

 

где  П – производительность конвейера, П = 400 т/ч = 285,71 м3 /ч;  ν – скорость ленты,  м/с (табл. П. А. 3); Кп – коэффициент производительности.            Коэффициент производительности Кп для желобчатой  ленты рассчитывается по формуле:

 

  ,                                                      (7.5)

 

где – коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера к горизонту,

= 0,92 (табл. П. А. 9); – угол естественного откоса транспортируемого материала в покое,  = 45º для щебня (табл. П. А. 1);

 

= 309,45.

 

 

 

Согласно температурным условиям работы принимаем тип ленты морозостойкого назначения.

Щебень относится к высокоабразивным материалам, следовательно, принимается тип ленты: 2T1.

Лента 2Т1-800-5-ТК-200-6-2 с учетом требований  ГОСТ 20-1985.

Погонная весовая нагрузка от конвейерной ленты:

 

                                                                (7.6)

 

где  В – ширина ленты, м; δ - толщина ленты, мм.

Толщина ленты определяется по формуле:

,                                                                           (7.7)

 

где – толщина резиновой обкладки рабочей стороны ленты,  =  6 мм (табл. П. А. 4);; – расчетная ширина резинотканевого каркаса, 8 мм(табл. П. А. 5); – толщина резиновой обкладки нерабочей стороны лент,  = 2 мм (табл. П. А. 4).

 

 

 

.

 

Погонная нагрузка от массы груза (среднее количество на одном метре длины конвейера) при непрерывном потоке груза на конвейере:

 

 ,                                                                                       (7.8)

 

где  F- площадь поперечного сечения потока груза на конвейера,м2, – объемная масса груза, 1,2 т/м3  (табл. П. А. 1);

Площадь поперечного сечения  F определяется по формуле для плоской ленты:

 

.                                                                                           (7.9)

 

,

.

 

В зависимости от ширины ленты и насыпной массы транспортируемого груза рекомендуется применять роликоопоры. Поскольку насыпная масса цемента γ = 1,2  т/м3, значит, выбираем нормальные роликоопоры.

Диаметр  ролика 127 мм (табл. П. А. 10).. Расстояние между роликоопорами равно 1300 мм (табл. П. А. 10);. Расстояние между роликоопорами холостой ветви принимается от 2 до 3,5 м. Расстояние между роликоопорами на выпуклых участках принимается равным половине расстояния между роликоопорами на прямолинейных участках трассы.

Погонная нагрузка qк от движущихся частей конвейера определяется по формуле: 

 

,                                                                                (7.10)

 

где – погонная весовая нагрузка от конвейерной резинотканевой ленты; – погонная весовая нагрузка вращающихся частей рабочей роликоопоры, 18,4 кгс/ м (табл. П. А. 12); – погонная весовая нагрузка вращающихся частей холостой роликоопоры, = 7,8 кгс/ м (табл. П. А. 12).

 

 кгс/м = 533,27 Н

 

Тяговая сила конвейера:

 

,                                          (7.11) 

где – коэффициент сопротивления, = 0,04  (табл. П. А. 13); – длина проекции конвейера на горизонтальную плоскость, =  57,96 м; – погонная весовая нагрузка от груза; – погонная весовая нагрузка от движущихся частей конвейера; – высота подъема груза, м; – коэффициент функциональных параметров конвейера; –  сопротивление плужкового разгрузчика, = 0 (так как плужковый разгрузчик отсутствует).

Коэффициент функциональных параметров  (табл. П. А. 14);

 

m = 1,1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 = 1,1.

 

 кгс=17538,51 Н.

 

Максимальное статическое натяжение ленты прямолинейных конвейеров:

                                

   ,                                                                                (7.12)

где – коэффициент обхвата барабана с лентой (табл. П. А. 15) в зависимости от коэффициента сцепления (табл. П. А. 16); – тяговая сила конвейера.

 

кгс = 32446,28 Н.

 

Число прокладок i проверяется по формуле:    

                

 

 

где – максимальное статическое натяжение ленты; – номинальный запас прочности (табл. П. А. 17); – предел прочности прокладок H/см (табл. П. А. 3); – ширина ленты, см.

 

 

 

Так как , значит остается число прокладок =5.

Требуемые диаметры приводного барабана Dп.б и натяжного Dн.б барабанов, длина барабанов определяется по формуле:

 

                                                                                             (7.14)

 

где – коэффициент диаметра барабана (табл. П. А. 18);

 

.

 

                                                                                                (7.15)

 

 

 

Диаметр приводного барабана согласно ГОСТ 10524–1963 равен 500 мм.

Тогда диаметр неприводного барабана принимается равным  500 мм. Длина барабанов принимается больше ширины ленты на 150 мм при ширине B = 800 мм:

 

500 + 150 мм = 650 мм = 0,65 м.                                                  (7.16)

 

 

 

Глава VIII. Поддержание  горно-разведочных

выработок

 

8.1. Горное давление и способы поддержания горных выработок

В нашем случае в разрезе имеются как устойчивые так и неустойчивые породы, поэтому после их проходки горную выработку необходимо закрепить, во избежание обрушения. Сделаем расчет крепи для штольни.

 

8.2. Типы и конструкции крепи

Для горизонтальной горной выработки (штольни) применяем неполную рамную крепь (основной элемент – рама) и выбираем трапециевидную форму выработки. Интервал крепления 29 м. Крепление в разбежку расстояние между рамами 1 м. Крепежным материалом будет сосна, т.к. выработка временная и этот материал экономически выгоден и прост в обращении.

 

8.3. Расчет крепи и расхода крепежных материалов

1) Расчёт  рамной крепи начинается с  верхняка, диаметр которого рассчитывается по формуле:

 

Dв=1,78*3√(g*ρ*L)/(m*f*δиз)*а3                                                           (8.2.1)

где а – половина ширины кровли выработки, м; ρ – плотность породы, кг/м3; L – расстояние между осями крепежных рам, м; f - крепость породы; δиз – допустимое напряжение на изгиб материала крепи или временное сопротивление сжатию (16 МПа);  g – ускорение свободного падения, м/с2;  m  - коэффициент условий работы крепи (0,6).