6 - Северо-Кавказский горно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Горно-геологический факультет
Кафедра горного дела
СТАЦИОНАРНЫЕ МАШИНЫ
Методические указания
к лабораторным работам для студентов специальности
«Горные машины и оборудование»
ВЛАДИКАВКАЗ, 2012
Настоящие методические указания составлены на основе планов и
типовых программ по курсам «Стационарные машины» для студентов
специальности «Горные машины и оборудование» группы ГМ. Могут быть
использованы при выполнении лабораторных работ по курсам «Стационарные
машины»,
«Водовоздушные
установки
промышленных
предприятий»,
«Стационарные энергетические установки промышленных предприятий» и
«Технология пищевых производств» для ст. гр. ГИ, ГИз, МО, Моз, ЭС, ЭСз и
МАП
Составители: Сергеев В.В.
Битаров Б.М.
Тираж 50 экз.
Издательство «Терек» СКГМИ. Подразделение оперативной полиграфии.
362021, Владикавказ, ул. Николаева, 44, СКГМИ (ГТУ).
2
Общий порядок выполнения лабораторных работ
Целью
проведения
лабораторных
работ
является
закрепление
теоретических знаний студентами практической работой с учебной и
методической литературой.
Методика проведения лабораторных работ следующая:
На первом занятии дается обзор всех лабораторных работ, проводится
инструктаж по технике безопасности работы в лаборатории, далее студенты
выполняют лабораторные работы с использованием в качестве основной
литературы настоящее методическое руководство.
Поощряется
дополнения
к
лабораторным
работам,
которое
осуществляется с использованием библиотечного фонда учебной литературы
университета и выполняется дома или в читальном зале университета.
Текст
работы
выполняется
вручную
или
на
компьютере,
сопровождающие рисунки (приведенные в методических указаниях заведомо
плохого качества) чертятся или обводятся вручную с использованием
«светостола» или обрисовываются на компьютере. Работы, выполненные на
компьютере, сдаются преподавателю вместе с электронным вариантом на
любом электронном носителе, который после проверки и идентификации файла
возвращается студенту.
При выполнении работ студенты кроме выполняемых производят
разборку и сборку узлов и самих горных машин. Правильность разборки и
качество сборки контролируется и оценивается преподавателем.
Завершение работы над оформлением отчета студенты осуществляют
дома.
Отчет по каждой лабораторной работе оформляется на листах формата
А4 или развернутом тетрадном листе и начинается с титульной записи согласно
приведенной ниже форме. После защиты всех работ они сшиваются в одну
тетрадь с общим титульным листом (форма которого также приведена ниже) и
сдаются преподавателю (в момент получения зачета по лабораторным работам)
3
для последующего хранения на кафедре в течении одного года, согласно
приказу ректора университета.
Для выполнения лабораторных работ по изучаемому курсу студент
должен приносить с собой линейку, карандаш, ластик, ручку, циркуль и
калькулятор (желательно научный).
Форма оформления титульной записи и план отчета по лабораторной
работе:
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
Факультет: Горно-геологический
Кафедра: Технологии разработки месторождений и горных машин
Зачтено:
____ (____________)
Подпись и Ф.И.О. преподавателя
«___»_______201__ г.
Отчет по лабораторной работе № ______
(Наименование работы)
Студента ___________________________ группы ___________
Т е м а:
Ц е л ь:
О б ъ е к т испытания:
Подпись студента (в конце работы).
4
Форма оформления общего титульного листа по лабораторным работам:
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
Факультет: Горно-геологический
Кафедра: Технологии разработки месторождений и горных машин
Зачет получен:
«___» __________ 201___ г.
(__________________)
Подпись и Ф.И.О. преподавателя
Отчеты по лабораторным работам
по курсу «Стационарные машины»
Студента ___________________________ группы ___________
Владикавказ – 201___
5
Правила безопасности при работе студентов в лабораториях кафедры
Для предупреждения несчастных случаев, пожаров и взрывов обязательно
изучите, и выполняйте правила техники безопасности, производственной
санитарии и противопожарной профилактики.
1. При работе в лаборатории выполняйте только ту работу, которая вам
поручена;
2. Не включайте без разрешения руководителя или старшего лаборанта
рубильники и другие электрические приборы.
3. Прежде, чем пустить какую-либо машину в ход, предупредите всех
товарищей, находящихся около машины и участвующих в выполнении
заданной работы.
4. При обнаружении неисправности в работе машины (установки)
выключите рубильник (автомат) и сообщите об этом руководителю или
старшему лаборанту.
5. Во время выполнения работы не ходите без дела по лаборатории, не
шумите, так как Вы отвлекаете внимание товарищей, оставляете без присмотра
свою работу, что может повлечь за собой несчастный случай.
6. Берегите государственное имущество, бережно относитесь к приборам и
другому лабораторному оборудованию.
7. Раздеваться в лаборатории и вешать пальто и головные уборы на
лабораторное оборудование категорически запрещается.
8. По окончании работы приведите в порядок рабочее место. После этого
заявите руководителю об окончании работы.
СТРОГО ВОСПРЕЩАЕТСЯ
1. Включать силовые рубильники и осветительные выключатели без
разрешения руководителя или старшего лаборанта.
2. Самостоятельно устранять или исправлять предохранительные
приспособления и ограждения на машинах.
3. Оставлять без присмотра работающую машину.
4. Протягивать руку за ограждения или в диффузоры вентиляторов.
5. Бросать во всасывающие трубы и диффузоры вентиляторов обрывки
бумаг, или какие либо другие предметы.
6. Курение и пользование открытым огнем.
7. Шуметь и ходить без дела по лаборатории.
6
Для более глубокого изучения предмета рекомендуется следующая литература:
1. Стационарные установки шахт / Под общей ред. Б.Ф. Братченко. - М.:
Недра, 1977, 440 с.
2.
В.И.
Киселев.
Горная
механика
(Рудничные
водоотливные,
пневматические, вентиляторные и подъемные установки). М.: Металлургиздат,
1952,
627 с.
3. Завозин Л.Ф. Шахтные подъемные установки. М.: Недра, 1985, 368 с.
4. Справочник механика рудной шахты / Под ред. А.С. Донченко. - М.:
Недра, 1978, 583 с.
5. Справочник механика-шахтостроителя / Под ред. Д.И. Малиованова.М.: Недра, 1986, 623 с.
6. Мурашов В.И., Холопкин Ю.И. Справочник механика подземных
геолого-разведочных работ. М.: Недра, 1978, 286 с.
7. Хаджиков Р.Н. Горная механика. М.: Недра, 1973, 422 с.
8. Руководство по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъемных
установок/ В.Р. Бежок, Б.Н. Чайка, Н.Ф. Кузменко и др. М.: Недра, 1982, 391 с.)
9. Эксплуатация шахтных винтовых компрессоров / Е.И. Морозов, Е.П.
Новиков, Н.А. Павлов, О.К. Помазан. - М.: Недра, 1976. – 104 с.
7
Лабораторная работа № ГМ_СМ-01
Тема: Испытание консольного центробежного погружного насоса.
Цель: Построение индивидуальных характеристик насоса.
Объект изучения: Центробежный консольный погружной насос.
Метод испытания.
Для построения индивидуальных характеристик насоса необходимо
изменять его производительность и для каждого режима работы определять
численные значения вакуума во всасывающем трубопроводе, давления в
нагнетательном трубопроводе, потребляемой мощности и производительности.
Производительность насоса при проведении испытаний изменяется при
помощи
регулировочной
задвижки.
Для
построения
индивидуальных
характеристик насоса необходимо иметь параметры 7…8 рабочих режимов, т.е.
7…8 рабочих точек.
Порядок выполнения работы
1.Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр лабораторной установки. Обратить внимание на измерительные
приборы, проверить положение задвижки на нагнетательном трубопроводе.
2. Задвижка на нагнетательном трубопроводе перед пуском должна быть
закрыта.
3. Бригаде распределить обязанности по выполнению работы между
студентами.
4. Получить разрешение преподавателя на пуск установки.
5. Произвести запуск насоса.
6. Задвижкой 8 изменяется режим работы насоса. Первый режим
испытания – режим холостого хода (задвижка полностью закрыта), последний при максимальной производительности (задвижка полностью открыта).
Диапазон изменения режимов работы насоса определяется студентами из
расчета равномерного открытия задвижки.
8
7. В процессе выполнения испытаний
5
8
устанавливается 7-8 режимов. При каждом
6
режиме
измеряются
производительность,
потребляемая мощность, давление и вакуум.
4
7
3
8.
Все
результаты
измерений
заносятся в протокол испытаний (таблица 1).
9.
После
необходимо
проведения
закрыть
испытаний
задвижку
8
и
произвести остановку насоса.
10. Представить протокол испытаний
2
1
на подпись преподавателю.
Схема установки: 1 – насос, 2 – емкость с водой, 3 приемная емкость (мерный бак), 4 – выпускной
клапан, 5 – уровнемер, 6 – нагнетательный
трубопровод, 7 - манометр; 8 – регулировочный
вентиль (задвижка) (счетчик электроэнергии на
схеме не показаны).
11. Дома студент окончательно оформляет отчет (вычисляет табл. 2,
строит графики зависимостей напора от производительности, мощности от
производительности и к.п.д. от производительности, то есть индивидуальные
эксплуатационные характеристики насоса) и представляет его для защиты
преподавателю.
Результаты измерений
№ п/п
Давление по
манометру,
рм, м вод. ст
Вакуум по
вакуумметру,
рв, м вод. ст
Время
заполнения объема Vб ,
tб, с
Таблица 1
Время, за которое
диск счетчика
совершает nс оборотов, tс ,с
1
…
8
Методические указания
1 Определение производительности насоса при помощи мерного бака.
Производительность насоса определяется по формуле
9
Q
Vб
 3600, м3/ч,
1000tб
где Vб – заполняемый объем (задается преподавателем), л;
tб –время заполнения заданного объема, с;
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
1000 дм3 = 1 м3 – переводный коэффициент литров в кубометры.
2.
Определение
напора
насоса.
Напор,
развиваемый
насосом,
определяется по формуле
Н = (рм + рв), м
3. Определение мощностей
Мощность,
потребляемая
электродвигателем
насоса
из
сети,
определяется
по формуле
3600 nС
, кВт,
А tС
NС 
где А – постоянная счетчика, имп/кВт.ч (определяется по записи на шкале
счетчика);
tc – время одного импульса счетчика, с.
nс = 1 – число импульсов счетчика.
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
Мощность на валу насоса
N В  N С  ДВ  ПЕР , кВт,
где ДВ = 0,85 – к.п.д. электродвигателя;
ПЕР = 0,95 – к.п.д. передачи.
Полезная мощность насоса определяется по формуле
NП 
QH 
, кВт,
102  3600
где  = 1000 кг/м3 - плотность воды;
102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы измерения
мощности в другую.
4. Определение коэффициента полезного действия насоса.
10
К.п.д. насоса определяется по формуле

NП
.
NВ
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
Результаты вычислений
№
п/п
Производительность
насоса Q, м3/ч
Напор
Насоса
Н, м
Мощность, кВт
потребляна валу,
полезная,
емая, NС
NВ
NП
Таблица 2
К.п.д.
насоса,

1
…
8
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Отчет должен содержать:
Тема.
Цель.
Объект испытания.
Схема установки.
Таблица результатов измерений.
Методические указания (конспективно).
Таблица результатов вычислений.
8.
Индивидуальные характеристики насоса H = f1(Q), NП = f2(Q),  =
f3(Q), построенные по данным таблицы 2 с соблюдением масштаба.
Характеристики строятся на отдельном листе.
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Физический смысл постоянной счетчика
3. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
11
Лабораторная работа № ГМ_СМ-02
Тема. Испытание центробежного консольного насоса.
Цель: Построение индивидуальных характеристик насоса в зависимости от
частоты вращения рабочего колеса.
Объект испытания: Центробежный консольный насос.
Метод испытания
Для построения индивидуальных характеристик насоса необходимо
изменять его производительность и для каждого режима работы определять
численные значения вакуума во всасывающем трубопроводе, давления в
нагнетательном трубопроводе, потребляемой мощности и производительности.
Производительность насоса изменяется с помощью регулировочного ползуна
автотрансформатора. Для построения индивидуальных характеристик насоса
необходимо произвести измерения параметров насоса в 6…7 режимах, т.е.
иметь 6…7 рабочих точек.
Порядок выполнения работы
1.Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр лабораторной установки. Обратить внимание на измерительные
приборы, проверить положение задвижки на нагнетательном трубопроводе.
2. Задвижка на нагнетательном трубопроводе перед пуском должна быть
закрыта.
3.На измерительном комплекте К-50 установить наибольшие, верхние
пределы измерения напряжения и тока (напряжение – 300 В, ток - 50 А) и
определить цену деления ваттметра (100 Вт/дел).
Измерительный комплект К-50 предназначен для снятия показаний напряжения, тока и
мощности в каждой фазе. Включение фазы для измерения производится переключателем,
ручка которого расположена на панели прибора. Поскольку питание электродвигателя
насоса производится трехфазным напряжением 380 В, то в каждой фазе напряжение будет
220 В. Отсюда максимально возможное напряжение в каждой фазе устанавливается
переключателем напряжения на 300 В. По установленной мощности (мощности
электродвигателя) выбираем и устанавливаем соответствующим переключателем
максимально возможный ток в каждой фазе 50 А. Таким образом максимально возможная
измеряемая ваттметром мощность (N = V x U) 300 х 50 = 15000 Вт. Число делений на шкале
ваттметра 150. Отсюда цена деления ваттметра 100 Вт. Таким образом, если разделить
показания ваттметра на 10, то можно будет записывать в таблицу 1 значения мощности сразу
в кВт. В нашем конкретном случае нагрузка (электродвигатель) однофазная.
12
9
5
7
4
3
9
6
2
8
1
Схема установки: 1 – насос, 2 – емкость с водой, 3 - приемная емкость (мерный бак),
4 – выпускной клапан, 5 – уровнемер, 6 – автотрансформатор, выпрямитель, 7 – манометр на
нагнетательном трубопроводе, 8 – вакуумметр на всасывающем трубопроводе,
9 - регулировочная задвижка; 10 – измерительный комплекс К-50.
4. Студентам распределить обязанности по выполнению работы между
собой.
5. Получить разрешение преподавателя на пуск насоса.
6. Произвести запуск насоса.
7. Движком автотрансформатора 9 изменяется режим работы насоса. При
этом меняется величина напряжения поступающего на выпрямитель и далее к
двигателю постоянного тока. Это приводит к изменению частоты вращения
электродвигателя от нулевого значения до максимального.
Первый режим испытания – режим начало вращения, последний при
максимальной частоте вращения. Промежуточные значения частоты вращения
(производительности насоса) выбираются студентами заданием положения
движка автотрансформатора 9.
13
8. В процессе выполнения лабораторной работы устанавливается 6…8
режимов. В каждом режиме измеряются производительность, потребляемая
мощность, давление и вакуум.
9. Результаты измерений заносятся в протокол испытаний (таблица 1).
11. После проведения измерений на последнем режиме, необходимо
закрыть задвижку 9 и остановить насос.
12. Представить протокол испытаний на подпись преподавателю. В
протоколе представлены: номер и название работы, состав бригады и таблица
результатов замеров (таблица 1).
Результаты измерений
№
п/п
Давление по
манометру,
рм,
м
Время
заполнения
объема
Vб, л,
t б, с
Давление по
вакуметру,
рв,
м
Таблица 1
Потребляемая
мощность, кВт
NA
Частота
вращения
рабочего колеса
насоса, n, об/мин
1
…
8
Методические указания
1.Определение производительности насоса.
Производительность насоса определяется по формуле
Q
Vб
3600 , м3/ч,
1000tб
где Vб – заполняемый объем мерного бака, л;
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
1000 л = 1000 дм3 = 1 м3 – переводный коэффициент литров в кубометры.
tб – время заполнения заданного объема мерного бака, с.
2. Определение напора насоса.
Напор, развиваемый насосом, определяется по формуле
Н = рм + рв, м,
3. Определение мощностей.
Мощность, потребляемая из сети, определяется по формуле
NC  N А кВт,
где NA – мощность, измеренная ваттметром прибора К-50.
Мощность на валу насоса определяется по формуле
14
Nв = Nсдв, кВт,
где дв = 0,87 – к.п.д. электродвигателя.
Полезная мощность насоса определяется по формуле
NП 
QH 
, кВт,
102  3600
где  = 1000 кг/м3 - плотность воды;
102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы измерения
мощности в другую.
Определение к.п.д. насоса.
К.п.д. насоса определяется по формуле
Н 
NП
.
NВ
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
Результаты вычислений
№
п/п
Производительность
насоса,
Q, м3/ч
Напор
насоса,
H, м
Таблица 2
Мощность, кВт
потребляемая,
NС
на валу,
NВ
полезная,
NП
К.п.д.
насоса,
Н
1
…
8
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
Содержание отчета.
1.Тема.
2. цель.
3. Объект испытания.
4. Схема установки.
5. Таблица результатов измерений.
6. Методические указания (конспективно).
7. Таблица результатов вычислений.
8. Индивидуальные характеристики насоса: H = f1(Q), NП = f2(Q) и Н = f3(Q), H
= f4(n), Q = f5(n),, построенные по данным таблицы 2 с соблюдением масштаба.
Характеристики насоса строятся на отдельном листе.
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Отличие испытываемой установки от предыдущей
15
3. Измерение электрических параметров комплексом К-50.
4. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
16
Лабораторная работа № ГМ_СМ-03
Тема. Испытание последовательной работы центробежных насосов.
Цель:
Построение
индивидуальных
характеристик
последовательно
работающих центробежных насосов, расположенных рядом.
Объект изучения: Центробежный консольный насос.
Примечание.
Лабораторная установка состоит из двух насосов. Целью настоящей
лабораторной
работы
исследовать
последовательную
работу
центробежных насосов.
Для
Метод испытания.
индивидуальных характеристик
построения
соединенных
насосов
необходимо
изменять
последовательно
их
совместную
производительность и для каждого режима работы определять численные
значения вакуума во всасывающем трубопроводе насоса 1, давлений во
всасывающем трубопроводе и в нагнетательном трубопроводе насоса 6,
потребляемой мощности обоих насосов и производительности по мерному баку
11. Для построения индивидуальных характеристик насоса необходимо иметь
параметры 7…8 рабочих режимов, т.е. 7…8 рабочих точек.
Порядок выполнения работы
1.Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр лабораторной установки. Обратить внимание на измерительные
приборы, проверить положение кранов 4, 9, 16.
2. Вентиль (задвижка) 4, 9 на нагнетательном трубопроводе перед пуском
должна быть закрыта, кроме того, кран 16 также должен быть закрыт.
3. Студентам распределить обязанности по выполнению работы между
собой.
4. Получить разрешение преподавателя на пуск насосов.
5. Произвести запуск насосов.
6. Вентилем 4 изменяется режим работы насоса 1, а 9 - насоса 6. Первый
режим испытания – режим работы холостого хода (вентили 4 и 9 полностью
закрыты). Последний режим - при максимальной производительности обоих
насосов (вентили 4 и 9 полностью открыты).
17
Промежуточные
этих
вентилей определяются студентами из
9
13
расчета равномерного их открывания.
7
12
положения
11
7.
15
14
процессе
режимов.
В
измеряются
8
выполнения
лабораторной работы устанавливается
6…8
10
В
каждом
режиме
производительность,
потребляемая мощность, давление и
6
16
вакуум.
4
3
Схема установки: 1, 6 – насос, 2, 10 – емкость с
водой, 3 – нагнетательный трубопровод насоса
1, 4, 9, 16 – кран, 5, 7 – манометр, 8 –
вакуумметр, 11 - мерный бак, 12 - выпускной
клапан, 13 – уровнемер, 14 блок питания
электродвигателя постоянного тока), 15 –
измерительный комплекс К-50 (счетчик
электроэнергии на схеме не показаны).
5
2
1
7. В процессе выполнения лабораторной работы устанавливается 6…8
режимов. В каждом режиме измеряются производительность, потребляемая
мощность, давление и вакуум.
8. Результаты измерений заносятся в протокол испытаний (таблица 1).
Результаты измерений
№
п/п
Давление по
манометру,
рм, м
Давление по
вакуумметру,
рв, м
Время
заполнения объема
бака
Vб ,
tб, с
Таблица 1
Время, за которое
диск счетчика
совершает nс
оборотов,
tс, с
и показания ваттметра
прибора К-50,
Nc2, кВт
1
…
8
9. После проведения измерений на последнем режиме, необходимо
закрыть вентили 4 и 9 и остановить насосы.
18
10. Представить протокол испытаний на подпись преподавателю. В
протоколе должны быть представлены: номер и название работы, состав
бригады и таблица результатов измерений (таблица 1).
Методические указания
1.Определение производительности насосов.
Производительность насосов определяется по формуле
Q
Vб
3600 , м3/ч,
1000tб
где Vб – заполняемый объем бака мерного бака, л;
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
tб – время заполнения заданного объема мерного бака, с.
1000 л = 1000 дм3 = 1 м3 – переводный коэффициент литров в кубометры.
2. Определение напора насоса.
Напор, развиваемый насосами, определяется по формуле
Н = рм1 + рв, м,
где – рм1 – давление, измеренное по манометру 5;
рв – давление, измеренное по вакуумметру 8.
3. Определение мощностей.
Мощность, потребляемая электродвигателем насоса
определяется
по формуле
N С1 
1
из
3600 nС
, кВт,
А tС
где А – постоянная счетчика, имп/кВт.ч (определяется по записи на шкале
счетчика);
tc – время одного импульса счетчика, с.
nс = 1 – число импульсов счетчика.
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
Мощность на валу насоса 1
N В1  N С1  ДВ1  ПЕР , кВт,
где дв1 = 0,85 – к.п.д. электродвигателя насоса 1;
ПЕР = 0,95 – к.п.д. передачи.
Полезная мощность насоса 1 определяется по формуле
N П1 
Q1 H1 
, кВт,
102  3600
19
сети,
где  = 1000 кг/м3 - плотность воды;
Q1 – производительность насоса 1;
H1 – напор, развиваемый насосом 1;
102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы измерения
мощности в другую.
Определение к.п.д. насоса 1.
К.п.д. насоса 1 определяется по формуле
Н1 
N П1
.
N В1
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
Мощность, потребляемая электродвигателем
определяется по формуле
насоса
6
из
сети,
NC 2  N А кВт,
где NA – мощность, измеренная ваттметром прибора К-50.
Мощность на валу насоса 6 определяется по формуле
Nв2 = Nсдв2, кВт,
где дв2 = 0,87 – к.п.д. электродвигателя насоса 6.
Полезная мощность насоса 6 определяется по формуле
NП2 
Q2 H 2 
, кВт,
102  3600
где  = 1000 кг/м3 - плотность воды;
Q2 – производительность насоса 6;
H2 – напор, развиваемый насосом 6;
102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы измерения
мощности в другую.
Определение к.п.д. насоса 6.
К.п.д. насоса 6 определяется по формуле
Н 2 
NП2
.
N В2
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
К.п.д. последовательно включенных насосов определяется из выражения:

gQ( H 1  H 2)
1000( N1  N 2 )
или

H1  H 2
H1 H 2

1
η1 и η2 соответственно к. п.д. 1-го и 2-го насоса;
20
2
N1 и N2 потребляемая мощность соответственно 1-м и 2-м насосом.
Результаты вычислений
№
п/п
Производ
иНапор
тельност насос
ь
ов, H,
насосов,
м
Q, м3/ч
Таблица 2
Мощность, кВт
потребляемая
Nс1
Nc2
Σ
Nв1
Nв2
К.п.д.
насосов
полезная,
NП
на валу
Σ
Nп1
Nп2
Σ
Н1 Н2
Σ
1
…
8
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
Содержание отчета.
1.Тема.
2. цель.
3. Объект испытания.
4. Схема установки.
5. Таблица результатов измерений.
6. Методические указания (конспективно).
7. Таблица результатов измерений.
8. Индивидуальные характеристики насосов: H = f1(Q), NВ = f2(Q),
NП = f3(Q) и Н = f4(Q), построенные по данным таблицы 2 с соблюдением
масштаба. Характеристики насосов строятся на отдельном листе.
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Отличие испытываемой установки от предыдущих
3. Физический смысл постоянной счетчика
4. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
21
Лабораторная работа № ГМ_СМ-04
Тема. Испытание параллельно работающих центробежных насосов.
Цель: Построение индивидуальных характеристик центробежных насосов,
соединенных параллельно на общий нагнетательный трубопровод,
расположенных рядом.
Объект изучения: Центробежный консольный насос.
Примечание.
Лабораторная установка состоит из двух насосов. Целью настоящей
лабораторной работы исследовать работу параллельного соединения
центробежных насосов, расположенных рядом.
Метод испытания
Для
соединенных
построения
насосов
индивидуальных
необходимо
характеристик
изменять
их
параллельно
совместную
производительность и для каждого режима работы определять численные
значения вакуума во всасывающем трубопроводе насоса 1 и давлений в
нагнетательных трубопроводах насосов 1 и 10, потребляемой мощности обоих
насосов и производительности по мерному баку 3. Для построения
индивидуальных характеристик насоса необходимо иметь параметры 7…8
рабочих режимов, т.е. 7…8 рабочих точек.
13
5
12
4
7
3
11
6
14
15
9
2
10
8
1
Схема установки: 1, 10 – насос, 2, 9 – емкость с водой, 3 - мерный бак, 4 – выпускной клапан,
5 – уровнемер, 6, 11 – регулировочный вентиль, 8 – вакуумметр, 7, 12, 13 – манометр;
14 – измерительный комплекс к-50 (счетчик электроэнергии на схеме не показан); 15 –
автотрансформатор с выпрямителем.
22
Порядок выполнения работы
1.Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр лабораторной установки. Обратить внимание на измерительные
приборы, проверить положение кранов 6, 11.
2. Краны 6, 11 на нагнетательном трубопроводе перед пуском должны
быть закрыты.
3. Студентам распределить обязанности по выполнению работы между
собой.
4. Получить разрешение преподавателя на пуск насосов.
5. Произвести запуск насосов.
6. Краном 6 изменяется режим работы насоса 1, а краном 11 - насоса 10.
Первый режим испытания – режим работы холостого хода (краны 6, 11
полностью
закрыты).
Последний
режим
-
при
максимальной
производительности обоих насосов (краны 6, 11 полностью открыты).
Промежуточные положения кранов 6, 11 определяются студентами из расчета
равномерного их открывания.
7. В процессе выполнения лабораторной работы устанавливается 6…8
режимов. В каждом режиме измеряются производительность, потребляемая
мощность, давление и вакуум.
8. Результаты измерений заносятся в протокол испытаний (таблица 1).
9. После проведения измерений на последнем режиме, необходимо
закрыть краны 6, 11 и остановить насосы.
Результаты измерений
№
п/п
Давление по
манометру,
рм, м
Время
заполнения
объема бака
Vб,
tб, с
Давление по
вакуумметру,
рв, м
1
…
8
23
Таблица 1
Время, за которое диск
счетчика совершает nс
оборотов,
tс, с
и показания ваттметра
прибора К-50,
Nc2, кВт
10. Представить протокол испытаний на подпись преподавателю. В
протоколе должны быть представлены: номер и название работы, состав
бригады и таблица результатов измерений (таблица 1).
Методические указания
1.Определение производительности насосов.
Производительность насосов определяется по формуле
Q
Vб
3600 , м3/ч,
1000tб
где Vб – заполняемый объем мерного бака, Vб = 3 л;
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
tб – время заполнения заданного объема мерного бака, с.
1000 л = 1000 дм3 = 1 м3 – переводный коэффициент литров в кубометры.
2. Определение напора насоса.
Напор, развиваемый насосами, определяется по формуле
Н1 = рм1 + рв1, м,
Н2 = рм2 + рв2, м,
где – рм1, рм2 – давление, измеренное по манометру 7 и 12;
рв1, рв2 – давление, измеренное по вакумметру 8 (Примечание. Поскольку
насос 10 погружного типа измерить создаваемый им вакуум не представляется
возможным, то значение рм2 берем такое же как и у насоса 1 тем более, что
размеры рабочих колес у обоих насосов примерно одинаковы)
3. Определение мощностей.
Мощность, потребляемая электродвигателем насоса 1 из сети,
определяется
по формуле
N С1 
3600 nС
, кВт,
А tС
где А – постоянная счетчика, имп/кВт.ч (определяется по записи на шкале
счетчика);
tc – время одного импульса счетчика, с.
nс = 1 – число импульсов счетчика.
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
Мощность на валу насоса 1
N В1  N С1  ДВ1  ПЕР , кВт,
24
где дв1 = 0,85 – к.п.д. электродвигателя насоса 1;
пер = 0,95 – к.п.д. передачи.
Полезная мощность насоса 1 определяется по формуле
NП 
Q1 H1 
, кВт,
102  3600
где  = 1000 кг/м3 - плотность воды;
102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы измерения
мощности в другую.
Определение к.п.д. насоса 1.
К.п.д. насоса 1 определяется по формуле
Н1 
N П1
.
N В1
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
Мощность, потребляемая электродвигателем
определяется по формуле
насоса
10
из
сети,
NC 2  N А кВт,
где NA – мощность, измеренная ваттметром прибора К-50.
Мощность на валу насоса 10 определяется по формуле
Nв2 = Nсдв2, кВт,
где дв2 = 0,87 – к.п.д. электродвигателя насоса 10.
Полезная мощность насоса 10 определяется по формуле
NП2 
Q2 H 2 
, кВт,
102  3600
где  = 1000 кг/м3 - плотность воды;
Q2 – производительность насоса 10;
H2 – напор, развиваемый насосом 10;
102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы измерения
мощности в другую.
Определение к.п.д. насоса 10.
К.п.д. насоса 10 определяется по формуле
Н 2 
NП2
.
N В2
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
К.п.д. параллельно работающих турбомашин определяется из выражения:
25

Q1  Q2
Q1 Q2

1
2
где Q1 и Q2 - производительность соответственно турбомашин 1 и 2;
η1 и η2 к.п.д. турбомашин, соответствующих производительностям Q1 и
Q2.
Результаты вычислений
№
п/п
Производ
Напор
инасос
тельность
ов, H,
насосов,
м
Q, м3/ч
Таблица 2
Мощность, кВт
потребляемая
Nс1
Nc2
Σ
Nв1
Nв2
К.п.д.
насосов
полезная,
NП
на валу
Σ
Nп1
Nп2
Σ
Н1
Н2
Σ
1
…
8
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
Содержание отчета.
1.Тема.
2. цель.
3. Объект испытания.
4. Схема установки.
5. Таблица результатов измерений.
6. Методические указания (конспективно).
7. Таблица результатов измерений.
8. Индивидуальные характеристики насосов: H = f1(Q), NВ = f2(Q),
NП = f3(Q) и Н = f4(Q), построенные по данным таблицы 2 с соблюдением
масштаба. Характеристики насосов строятся на отдельном листе.
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Отличие испытываемой установки от предыдущей
3. Физический смысл постоянной счетчика
4. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
26
Лабораторная работа № ГМ_СМ-05
Тема. Испытание центробежного вентилятора.
Цель: построение индивидуальных характеристик вентилятора.
Объект испытания: Центробежный вентилятор типа ЭВР-3 (диаметр рабочего
колеса 300 мм, скорость вращения 1500 об/мин, приводной электродвигатель
мощностью 1,7 кВт).
Схема установки: 1 - вентилятор, 2 - электродвигатель, 3 - всасывающая труба,
4 - нагнетательная труба, 5 - труба Вентури, 6 - заслонка, 7 - микроманометр для измерения
давления вентилятора, 8 - микроманометр для измерения перепада давлений на трубе
Вентури, 9 - счетчик электроэнергии.
Метод испытания.
Для построения характеристик вентилятора необходимо измерять:
перепад давлений на трубе Вентури р, давление вентилятора р, время tC,
которое требуется для nС оборотов диска счетчика. Количество режимов
испытаний: 8…10. Режимы работы вентилятора устанавливаются с помощью
задвижки 6, причем первый режим – задвижка полностью закрыта.
Последующие
режимы
устанавливаются
путем
постепенного
открытия
задвижки.
По измеренным величинам p, p и tС для каждого режима определяют:
- давление вентилятора;
- производительность вентилятора;
- мощность, потребляемую из сети;
- мощность на валу вентилятора;
27
- полезную мощность вентилятора;
- к.п.д. вентилятора.
По полученным данным строятся индивидуальные характеристики
вентилятора на отдельном листе (желательно на миллиметровой бумаге).
Порядок выполнения работы
1.Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр установки. Обратить внимание на микроманометры, задвижка 6 должна
быть полностью закрыта.
2. Студентам распределить обязанности по выполнению лабораторной
работы.
3. Получить разрешение преподавателя на пуск установки.
4. Произвести запуск вентилятора.
5. Задвижкой 6 изменяется режим работы вентилятора. Первый режим
испытания – режим холостого хода (задвижка 6 полностью закрыта). Затем,
открывая задвижку, получить замеры при 8-10 режимах. По манометру 7
измеряется полное давление, развиваемое вентилятором, по показаниям
манометра 8 определяется динамическое давление в сужающем устройстве –
трубе Вентури, участвующее в расчетах производительности, развиваемом
вентилятором. Сужающее устройство – труба Вентури работает следующим
образом. Поток воздуха двигается по широкой части трубопровода до
сужающего устройства с определенной скоростью, попадая в конфузор
сужающего устройства поток увеличивает свою скорость, реализуя принцип
неразрывности потока, и в узком участке трубы Вентури приобретает
максимальную
скорость.
Увеличившаяся
скорость
приводит
к
росту
динамического давления, являющейся функцией скорости потока. Это
приводит к падению статического давления, так как сумма статического и
динамического давлений составляют полное давление, которое согласно
уравнению Бернулли является величиной постоянной. Статическое давление
измеряется трубками статического давления, то есть трубками направленными
перпендикулярно потоку, вставленными в самой широкой части трубы Вентури
28
до сужения и в самой узкой части трубы Вентури, и подсоединенными к
дифференциальному
статических
манометру.
давлений
Таким
образом,
измеренная
является разностью динамических
разность
давлений
на
сужающем устройстве. Подтверждением тому, что микроманометр показывает
динамическое давление, является увеличение его показаний при увеличении
скорости движения воздуха по трубопроводу, что осуществляется задвижкой 6.
6. Все результаты замеров заносятся в протокол испытаний (таблица 1).
Каждая графа этой таблицы разбита на три колонки. Заполнять их следует в
следующей последовательности. Аккуратно открывая заслонку 6 необходимо
следить за показаниями микроманометра 8, убеждаясь в справедливости п. 5, и
когда показания микроманометра приблизятся к концу шкалы – остановиться.
Снять показания микроманометров 7 и 8 и определить время одного оборота
диска счетчика 9. Записать эти значения в первую строчку первой колонки
каждой графы. Затем, прикрывая заслонку 6 таким образом, чтобы показания
микроманометра 8 уменьшились примерно на одну десятую шкалы, снять
показания всех приборов и записать их во вторую строчку первой колонки.
Действуя аналогично до полного закрытия заслонки 6 заполнить первую
колонку до последней строчки. Затем, не трогая закрытой заслонки, снова снять
показания всех приборов и записать их значения в последнюю строчку второй
колонки.
Далее
отрывая
заслонку,
чтобы
показания
микроманометра
увеличились на одну десятую шкалы, снять показания всех приборов и записать
их значения в предпоследнюю строчку второй колонки. Действуя аналогично,
до открытия заслонки 6, заполняем вторую колонку снизу вверх. Далее, не
трогая открытой заслонки 6, снять показания всех приборов и записать их
значения в первую строчку третьей колонки. Последовательно закрывая
заслонку 6, заполнить третью колонку сверху вниз. Таким образом, каждому
положению заслонки мы будем иметь три измерения. При расчете значений
таблицы 2 необходимо брать средне арифметическое значение эти трех
измерений. Такой подход к получению значений экспериментов повышает их
достоверность.
29
7. После проведения испытаний необходимо закрыть заслонку 6 и
остановить вентилятор.
8. Представить протокол испытаний на подпись преподавателю.
Результаты измерений
Время затраченное
на nС оборотов
диска счетчика tС, с
Показание микроманометров, кгс/м2
№ п/п
Поз. 7,
Поз. 8,
p
Таблица 1
p
1
…
10
Методические указания
1.Определение давления вентилятора.
Давление вентилятора р измеряется микроманометром 7 подключенным
к трубкам полного давления на входе потока воздуха в вентилятор и на выходе
из вентилятора.
2. Определение производительности вентилятора.
Производительность вентилятора определяется с помощью трубы
Вентури по измеренному перепаду давлений p микроманометром 8
Q
2 gp
f
1 ( f / F)

2
, м3/с,
где  = 0,95 - коэффициент расхода трубы Вентури;
f = 0,02 м2 – площадь поперечного сечения горловины трубы Вентури;
F = 0,07 м2 – площадь поперечного сечения всасывающей трубы;
g = 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения тела;
 = 1,2 кг/м3 - плотность воздуха;
р – измеренный перепад давлений, кгс/м2.
3. Определение мощностей.
Мощность, потребляемая из сети, определяется по формуле
NÑ 
3600  nC
, кВт,
A  tC
где А – постоянная счетчика, имп/кВт.ч (определяется по записи на шкале
счетчика);
30
tc – время одного импульса счетчика, с.
nс = 1 – число импульсов счетчика.
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
Мощность на валу вентилятора
Nв = Nс дв , кВт,
где дв = 0,87 – к.п.д. электродвигателя.
Полезная мощность вентилятора
NП 
Q p
, кВт.
102
где 102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы
измерения мощности в другую.
4. Определение к.п.д. вентилятора.
К.п.д. вентилятора определяется по формуле
В 
NП
.
NВ
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
Результаты вычислений
№
п/п
Таблица 2
Производи- Давление
Мощность, кВт
тельность
вентиляпотребляемая на валу полезная
вентилятора
тора р,
3
2
NC
NB
NП
Q, м /c
кгс/м
К.п.д.
В
1
…
10
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
Содержание отчета
1. Тема.
2. Цель.
3. Объект испытания.
4. Схема установки.
5. Таблица результатов измерений.
6. Методические указания (конспективно).
7. Таблица результатов вычислений.
31
8. Индивидуальные характеристики вентилятора: р = f1(Q); NВ = f2(Q);
NП = f3(Q); В = f3(Q).
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Устройство и принцип действия трубы Вентури
3. Физический смысл постоянной счетчика
4. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
32
Лабораторная работа № ГМ_СМ-06
Тема. Испытание центробежного вентилятора.
Цель: 1 - построение индивидуальных характеристик вентилятора.
2 – построение эпюры скоростей потока воздуха по сечению
трубопровода.
Объект испытания: Центробежный вентилятор типа ЭВР – 4 (диаметр
рабочего колеса 300 мм, скорость вращения вала рабочего колеса вентилятора
1500 об/мин).
10
Схема установки: 1 - вентилятор, 2 – электродвигатель, 3 – всасывающая труба, 4 – диффузор
нагнетательный, 5 – регулировочная заслонка, 6 – трубка Пито-Прандтля, 7 –
микроманометр для измерения вакуумметрического давления рвак, 8 – микроманометр для
измерения динамического давления, рдин, 9 – счетчик электроэнергии, 10 - амперметр.
Метод испытания.
1.
Для
построения
индивидуальных
характеристик
вентилятора
необходимо определить давление вентилятора, мощность на валу вентилятора,
к.п.д. вентилятора при различных значениях производительности (4…6
режимов). Изменение режима работы вентиляторной установки производится
ступенчатым уменьшением сопротивления сети (поворотом заслонки).
2. Для построения эпюры скоростей потока по сечению трубопровода
необходимо снять показания динамического давления в пяти точках по
сечению трубопровода.
Порядок выполнения работы
1. Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр лабораторной установки. Обратить внимание на микроманометры 7 и 8.
Всасывающая труба 3 должна быть закрыта заслонкой. Трубка Пито-Прандтля
в исходном состоянии должна находиться по центру трубопровода 3.
33
2. Студентам распределить обязанности по выполнению лабораторной
работы между собой.
3. Получить разрешение преподавателя на пуск установки.
4.
Произвести
запуск
установки.
Изменение
производительности
установки осуществляется регулировочной заслонкой. Для определения
производительности необходимо знать динамическое давление движущегося по
трубопроводу потока воздуха. Это давление определяется в этой работе с
помощью трубки Прандтля. Трубка Прандтля имеет внутреннюю и наружную
трубки. Внутренняя трубка загнута на встречу потока и является трубкой
полного давления. Наружная трубка также загнута на встречу потока, но
отверстия в ней выполнены перпендикулярно потоку, поэтому это трубка
статического
давления.
Если
эти
обе
трубки
подсоединить
к
дифференциальному манометру 8, то он будет показывать динамическое
давление, так как статическое давление компенсирует часть полного давления в
потоке, являющегося по определению суммой динамического и статического
давлений. Дифференциальный манометр 7 подключен к трубкам статического
давления на входе и выходе из вентилятора, поэтому он будет показывать
статическое давление развиваемое вентилятором.
5. Снять показания микроманометров 7 и 8 и измерить время,
затраченное на один оборот диска (один импульс) счетчика электроэнергии.
Переставляя трубку Пито-Прандтля перпендикулярно трубопроводу 3 (по
центру трубопровода, у стен трубопровода и средние положения между
стенками и центром трубопровода записать показания микроманометра 8 в
таблицу 1. Переставляя заслонку и трубку Пито-Прандтля и определяя значения
приборов заполнить таблицу 1.
6.
Регулировочной
заслонкой
уменьшают
сечение
всасывающего
трубопровода примерно на одну шестую ее величины.
7.
Представить
протокол
испытаний
преподавателю.
34
(таблица
1)
на
подпись
Результаты измерений
№ п/п
Таблица 1
Показания микроманометров, кгс/м2
Поз. 8, рДИН
Поз. 7, рВАК
2’
1’
0
1
2
Время затраченное на 1 оборот
диска счетчика
tC , с
1
…
6
Методические указания
1. Определение производительности вентилятора
Производительность вентилятора определяется по динамическому
давлению, получаемому с помощью трубки Пито-Прандтля. Динамическое
давление РДИН измеряется непосредственно по микроманометру 8.
Производительность вентилятора Q определяется по формуле
Q  КV F
2 gp ДИН

, м3/с,
где КV – коэффициент усреднение скорости, КV = 0,9;
F = 0,785 d2, м2 – площадь поперечного сечения трубы;
d – диаметр трубы, м;
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;
ρ = 1,2 кг/м3 – плотность воздуха.
2. Определение давления вентилятора
Давление вентиляторной установки определяется по формуле
р = рст + рдин, кгс/м2,
где рст – давление статическое, развиваемое вентилятором, определяется
непосредственно микроманометром 7;
рдин - динамическое давление потока, измеренное микроманометром 8.
3. Определение мощностей
Мощность потребляемая из сети
NC 
3600  nC
, кВт,
A  tC
где А – постоянная счетчика, имп/кВт.ч (определяется по записи на шкале
счетчика);
tc – время одного импульса счетчика, с.
35
nс = 1 – число импульсов счетчика.
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
Мощность на валу вентилятора определяется по формуле
Nв = Nс дв, кВт,
где дв = 0,82 – к.п.д. электродвигателя.
Полезная мощность определяется по формуле
NП 
Q p
, кВт.
102
где - 102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы измерения
мощности в другую.
4. Определение к.п.д. вентилятора
К.п.д. вентилятора определяется по выражению
В 
NП
.
NВ
5. Определение скоростей потока
Скорости потока воздуха в каждой точке сечения потока определяются на
основании показаний манометра 8.
v
2 gp ДИН

Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
1. По результатам табл.2 строятся индивидуальные эксплуатационные
характеристики вентилятора, состоящие из четырех графиков: графики
зависимости р = f1(Q); NВ = f2(Q); NП = f3(Q); В = f3(Q).
2. По результатам табл.2 строятся эпюры скоростей потока воздуха по
сечению трубопровода. Для этой цели в масштабе вычерчивается трубопровод,
на нем наносятся точки установки трубки Пито-Прандтля по сечению
трубопровода, по длине эскиза трубопровода разбивают равномерно сетку
скорости, максимальное значение которой округляют до ближайшего большего
значения.
2
1
0
1‘
2‘
vmax
0
36
Эпюра скоростей по сечению трубопровода
В полученных координатах наносят значения скоростей. Полученные
точки соединяют плавной линией, при этом нулевые значения скорости лежат
на стенках трубопровода. Примерное построение эпюры скоростей должно
соответствовать, приведенному ниже рисунку.
Результаты вычислений
№
п/п
Производительность,
Q,
м3/с
Давление
вентилятора,
кгс/м2
р
Мощность, кВт
потребляемая
Nс
на
валу
Nв
полезная
Nп
Таблица 2
К.п.д.
вентилятора,
Скорость потока воздуха,
v, м/с
в
2’
1’
0
1
2
1
…
6
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
Содержание отчета
1.Тема.
2. Цель.
3. Объект испытания.
4. Схема установки.
5. Таблица результатов измерений.
6. Методические указания (конспективно).
7. Таблица результатов вычислений.
8. Индивидуальные характеристики вентилятора: p = f1(Q), pДИН = f2(Q),
NВ =f3(Q), NП = f4 (Q), В =f5(Q).
9. Эпюра скоростей по сечению трубопровода.
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Устройство и принцип действия трубки Пито
3. Физический смысл постоянной счетчика
4. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
5. Чем объясняется форма эпюры скоростей.
37
Лабораторная работа № ГМ_СМ-07
Тема. Испытание центробежного вентилятора.
Цель: 1 - построение индивидуальных характеристик вентилятора.
2 – построение эпюры скоростей потока воздуха по длине трубопровода.
Объект испытания: Центробежный вентилятор типа ЭВР – 4 (диаметр
рабочего колеса 400 мм, скорость вращения вала рабочего колеса вентилятора
1500 об/мин).
c8 15 13
14
16
c7
c6
12
c5
11 c4
10
c3
9
8
c1
c2
7
1
17
24
23
22
21
20
19
6 4
3
2
5
18
Схема установки: 1 – центробежный вентилятор, 2 – кок направляющего аппарата,
3 – поворотные лопатки, 4 – водило, 5, 16 – ограждающая сетка, 6, 11 – конфузор,
7, 13 – заслонка, 8 – угольник, 9, 15 – диффузор, 10 – участок трубопровода большого
диаметра, 12 – участок трубопровода малого диаметра, 14 – трубка полного давления,
17 – манометр для определения динамического давления, 18…24 – манометры для
определения статического давления вдоль трубопровода (счетчик электроэнергии не
показан), с1…с8 – реперы в характерных сечениях трубопровода.
Метод испытания.
Для построения характеристик вентилятора необходимо измерять:
динамическое давление с помощью трубки полного давления, направленной на
встречу движения воздуха в конце трубопровода рдин, статическое давление
вдоль трубопровода рст, время tC, которое требуется для nС оборотов диска
счетчика. Количество режимов испытаний: 8…10. Режимы работы вентилятора
устанавливаются с помощью заслонок 7 или 13, причем первый режим –
задвижка полностью закрыта. Последующие режимы устанавливаются путем
постепенного открытия заслонки. При этом проводится четыре опыта:
1 - заслонка 7 должна быть полностью закрыта, заслонка 13 должна быть
полностью открыта, а лопатки 3 направляющего аппарата не должны
38
перекрывать входное отверстие вентилятора (регулировка производительности
производится заслонкой 7),
2 - заслонка 7 должна быть полностью открыта, заслонка 13 должна быть
полностью закрыта, а лопатки 3 направляющего аппарата не должны
перекрывать входное отверстие вентилятора (регулировка производительности
производится заслонкой 13),
3 - заслонка 7 должна быть полностью открыта, заслонка 13 должна быть
полностью открыта, а лопатки 3 направляющего аппарата не должны
перекрывать входное отверстие вентилятора (регулировка производительности
производится лопатки 3 направляющего аппарата при их повороте вправо),
4 - заслонка 7 должна быть полностью открыта, заслонка 13 должна быть
полностью открыта, а лопатки 3 направляющего аппарата не должны
перекрывать входное отверстие вентилятора (регулировка производительности
производится лопатки 3 направляющего аппарата при их повороте влево).
По измеренным величинам pст, pдин и tС для каждого опыта и режима
определяют и сравнивают:
- давление вентилятора;
- производительность вентилятора;
- мощность, потребляемую из сети;
- мощность на валу вентилятора;
- полезную мощность вентилятора;
- к.п.д. вентилятора.
По полученным данным строятся индивидуальные характеристики
вентилятора на отдельном листе (желательно на миллиметровой бумаге).
Порядок выполнения работы
1.Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр установки. Обратить внимание на микроманометры. Устанавливают
положение заслонок и лопаток направляющего аппарата согласно выбранному
номеру опыта.
39
2. Студентам распределить обязанности по выполнению лабораторной
работы.
3. Получить разрешение преподавателя на пуск установки.
4. Произвести запуск вентилятора.
5. Заслонкой 7, 13 лопатками 3 направляющего аппарата изменяется
режим работы вентилятора. Первый режим испытания – режим холостого хода.
Затем,
открывая
необходимую
заслонку
или
поворачивая
лопатки
направляющего аппарата, получить замеры при 8…10 режимах. По манометрам
18…24 измеряется статическое давление, вдоль трубопровода (записывается в
табл. 3), по показаниям манометра 17 определяется динамическое давление в
конце трубопровода (записывается в табл. 1), участвующее в расчетах
производительности, развиваемом вентилятором. В конце трубопровода
статическое давление равно нулю, поэтому давление, измеренное с помощью
трубки полного давления в данном сечении является динамическим давлением.
Подтверждением тому, что микроманометр 17 показывает динамическое
давление, является увеличение его показаний при увеличении скорости
движения воздуха по трубопроводу, что осуществляется задвижками 7, 13 или
вращающимися лопатками 3 направляющего аппарата.
6. Все результаты замеров заносятся в протокол испытаний (табл. 1 и
табл. 3). Каждая графа этой таблицы разбита на четыре колонки. Заполнять их
следует в следующей последовательности. Первая колонка заполняется при
выполнении первого опыта, вторая колонка заполняется при выполнении
второго опыта, третья колонка – при выполнении третьего опыта, а четвертая –
четвертого. Регулирование производительности производится регулирующим
органом, предписанного опыту.
При этом расчет значений таблицы 2 производится четыре раза. Такой
подход к получению значений экспериментов позволяет определить их
разницу.
7. После проведения испытаний необходимо закрыть заслонку 7 и
остановить вентилятор.
40
8. Представить протокол испытаний на подпись преподавателю.
Результаты измерений
№
Показание микроманометров, кгс/м2
п/п
Поз. 7,
p
Поз. 8,
p
Таблица 1
Время затраченное
на nС оборотов
диска счетчика tС, с
1
…
10
Методические указания
1. Определение производительности вентилятора.
Производительность
вентилятора
определяется
по
динамическому
давлению, получаемому с помощью трубки Пито. Динамическое давление рДИН
отсчитывается непосредственно по микроманометру 6. Производительность
вентилятора определяется по формуле
Q  КV F
2 g p дин

, м3/с,
где КV – коэффициент усреднения скорости, КV = 0,65;
F = 0,0785 d2, м2– площадь поперечного сечения трубопровода в месте
установки трубки полного давления;
 = 1,2 кг/м3 - плотность воздуха.
2. Определение давления вентилятора.
Динамическое давление в выбранном сечении трубопровода
pдин.тр
Q2
 2 2 
Kv f 2g
где f = 0,785d2тр, м2 – площадь трубопровода в выбранном сечении,
здесь dтр – диаметр трубопровода в выбранном сечении.
Полное давление в выбранном сечении трубопровода
p = pдин. тр + pст
3. Определение мощностей.
Мощность, потребляемая из сети, определяется по формуле
NÑ 
3600  nC
, кВт,
A  tC
41
где А – постоянная счетчика, имп/кВт.ч (определяется по записи на шкале
счетчика);
tc – время одного импульса счетчика, с.
nс = 1 – число импульсов счетчика.
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
Мощность на валу вентилятора
Nв = Nс дв , кВт,
где дв = 0,87 – к.п.д. электродвигателя.
Полезная мощность вентилятора
NП 
Q p
, кВт.
102
где 102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы
измерения мощности в другую.
4. Определение к.п.д. вентилятора.
К.п.д. вентилятора определяется по формуле
В 
NП
.
NВ
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
Результаты вычислений
№ п/п
Производительность
вентилятора
Q, м3/c
Давление
вентилятора р, м
(кгс/м2)
Таблица 2
Мощность, кВт
потребляемая
NC
на валу
NB
К.п.д.
полезная
NП
В
1
…
10
Вторая часть цели лабораторной работы выполняется следующим образом.
Уравнение Бернулли выражает закон сохранения энергии в движущемся
потоке жидкости, которое для двух сечений потока вязкой жидкости имеет вид
Z1 
P1 1 V12
P  V2

 Z 2  2  2 2   h,
g
2g
g
2g
где Z1 и Z2- удельная потенциальная энергия положения в соответственно в
сечениях I-I и П-П;
42
P1 P2
- удельная потенциальная энергия давления (пьезометрический
и
g g
напор) соответственно в сечениях I-I и П-П;
1V12  2V22
и
2g
2g
- удельная кинетическая энергия (скоростной напор)
соответственно в сечениях I-I и П-П;
Z1 
P1 1V12

g
2g
и
Z2 
P2  2V22

g
2g
-
полная
удельная
энергия
(гидродинамический напор) соответственно в сечениях I-I и П-П;
 h - суммарная потеря энергии (напора) при движении жидкости на
участке между сечениями I-I и П-П;
ρ = 1,2 кг/м3 - плотность воздуха;
g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
V - средняя скорость потока воздуха, м/с;
α = 1,02…1,1 - коэффициент кинетической энергии, показывающий во
сколько раз фактическая кинетическая энергия потока больше кинетической
энергии потока, расcчитанной по его средней скорости.
Все члены уравнен6ия Бернулли имеют линейную размерность.
При переходе от сечения к сечению (по направлению движения воздуха)
полная удельная энергия в связи с потерей энергии при движении вязкой
жидкости уменьшается. Для экспериментальной иллюстрации этого закона
построена нижеописанная установка.
Методические указания
1. Параллельно с снятием показаний при выполнении первой части цели
лабораторной работы снимаются показания манометров 18…24, размещенных в
реперах с1…с7. При установившемся режиме работы насоса высота столбиков
воды в манометрах показывает статический (пьезометрический) напор в
сечениях
трубопровода,
где
они
установлены.
Сняв
пьезометров, заполняется первая…четвертая строка табл. 3.
43
показания
всех
2. Расход воздуха в трубопроводе определен при выполнении первой
части цели лабораторной работы. Результаты измерений
Таблица 3
Наименование
величин
с1
с2
Номера реперов (сечений)
с3
с4
с5
с6
с7
Измеренный
статический
напор, м (кгс/м2)
3. Средняя скорость потока в каждом сечении определяется по формуле
V
Q
, см/с,
S
где Q - расход жидкости, см3/с;
S - площадь живого сечения потока, см2.
4. Скоростной напор вычисляется по средней скорости потока в каждом
сечении
V 2
, см,
2g
где α = 1,05…1,1 - коэффициент кинетической энергии.
5. Гидродинамический напор определяется как сумма пьезометрического
и скоростного напоров в каждом сечении
P V 2
Z

, см.
g
2g
6. Полный напор, развиваемый вентилятором вычисляется путем
сложения статического и динамического напоров в месте репера с1,
размещенного в непосредственной близости от вентилятора.
Все вычисления заносятся в таблицу 4.
44
Результаты вычислений
Наименование
величин
с1
Таблица 4
с2
Номера реперов (сечений)
с3
с4
с5
с6
с7
Средняя скорость, м/с
Расход, м3/с
Скоростной
напор, м
Гидродинамический напор
По данным таблиц 3 и 4 строятся линии пьезометрического и
гидродинамического напоров. По оси абсцисс на графике показаны номера
реперов, а по оси ординат напоры в сечении. Полный напор, определенный по
п. 6 – величина постоянная.
График изменения пьезометрического и гидродинамического напоров
с1
с2
с3
с4
с5
с6
с7
Номера реперов
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
45
Содержание отчета
1. Тема.
2. Цель.
3. Объект испытания.
4. Схема установки.
5. Таблицы результатов измерений.
6. Методические указания (конспективно).
7. Таблицы результатов вычислений.
8. Индивидуальные характеристики вентилятора: р = f1(Q); NВ = f2(Q);
NП = f3(Q); В = f3(Q).
9. График изменения давлений и скоростей по длине трубопровода.
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Устройство и принцип действия трубки полного давления.
3. Физический смысл постоянной счетчика
4. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
5. Объясните разницу показаний приборов при проведении разных
опытов.
6. Объясните поведение давлений по длине трубопровода.
46
Лабораторная работа № ГМ_СМ-08
Тема. Испытание осевого вентилятора.
Цель: Построение индивидуальных характеристик вентилятора.
Объект испытания: Осевой вентилятор одноступенчатый серии СВМ-6
3
10 9
1
2
4
5
8
7
6
Схема установки: 1 – осевой вентилятор, 2 – всасывающая труба, 3 – нагнетательный
брезентовый трубопровод, 4 - заслонки, 5 – трубка Пито, 6- микроманометр для измерения
динамического давления, 7 – микроманометр для измерения статического давления, 8 –
счетчик электроэнергии, 9 – трос, 10 – крючки для подвешивания брезентового
трубопровода.
Метод испытания.
Для построения индивидуальных характеристик вентилятора необходимо
определить производительность вентилятора, давление вентилятора, мощность
на
валу
вентилятора,
к.п.д.
вентилятора
при
различных
значениях
производительности вентилятора (8 режимов). Изменение режима работы
вентиляторной установки производится путем изменения сопротивления сети
при помощи регулировочных заслонок.
Порядок выполнения работы
1. Перед началом выполнения работы необходимо произвести внешний
осмотр лабораторной установки. Обратить внимание на микроманометры 6 и 7.
2. Студентам распределить обязанности по выполнению лабораторной
работы между собой.
3. Получить разрешение преподавателя на пуск вентилятора.
47
4.
Произвести
запуск
установки.
Изменение
производительности
установки производится заслонками 4. Каждая заслонка перекрывает сечение
трубопровода на одну пятую. Формула для определения диаметра в заслонке
при любом выбранном количестве равновеликих площадок
(n  1)D 2
, мм
4n
di 
i = 1, 2, …, n-1 – номер заслонки с отверстием.
Для определения производительности необходимо знать динамическое
давление. Это давление в данной работе определяется с помощью трубки Пито,
установленной на срезе всасывающего трубопровода и подлюченного к ней
дифференциального
манометра
6.
Статическое
давление,
развиваемое
вентилятором определяется с помощью трубок статического давления,
подключенных на входе и выходе из вентилятора и подсоединенного к ним
дифференциального манометра 7.
5. Снять показания микроманометров 6 и 7, измерить время, между двумя
импульсами счетчика и записать в первую строчку первой колонки. Открыть
крышку, снять показания всех приборов и записать их значения во вторую
строчку первой колонки каждой графы табл. 1. Снять одну заслонку и
повторить измерения и т.д. – 6 режимов. Затем, ничего не меняя, снова снять
все показания и записать их в шестую строчку второй колонки. Закрывая
заслонки, снимая показания приборов, заполнить вторую колонку каждой
графы снизу вверх. Таким образом, каждому положению заслонок будет
соответствовать два измерения. При расчете значений табл.2 брать средне
арифметическое значение этих двух измерений.
6. Результаты измерений заносятся в таблицу 1.
7. После проведения испытаний остановить установку, все заслонки
установить на место.
8.
Представить
протокол
испытаний
преподавателю.
48
(таблица
1)
на
подпись
Результаты измерений
Таблица 1
Показание микроманометров, кгс/м2
Поз. 4, рСТ
Поз. 8, рДИН
№
п/п
1
…
7
Время затраченное
на 1 оборот диска
счетчика, tC, с
Методические указания
1.Определение производительности вентилятора.
Производительность
вентилятора
определяется
по
динамическому
давлению, получаемому с помощью трубки Пито. Динамическое давление рДИН
отсчитывается непосредственно по микроманометру 6. Производительность
вентилятора определяется по формуле
Q  КV F
2 g p дин

, м3/с,
где КV – коэффициент усреднения скорости, КV = 0,65;
F
=
0,0785
м2–
площадь
поперечного
сечения
всасывыающего
трубопровода (диаметром 600 мм);
 = 1,2 кг/м3 - плотность воздуха.
2. Определение полного давления вентилятора.
Полное давление, развиваемое вентилятором (р), может быть определено,
как сумма статического давления (рст), измеряемого микроманометром 7, и
динамического давления (рдин) в точке установки трубки Пито (поз 5),
измеряемого микроманометром 6
р = рст + рдин.
3. Определение мощностей.
Мощность, потребляемая из сети, определяется по формуле
NC 
3600  nÑ
, кВт,
A  tC
где А – постоянная счетчика, имп/кВт.ч (определяется по записи на шкале
счетчика);
tc – время одного импульса счетчика, с.
nс = 1 – число импульсов счетчика.
49
3600 с = 1 час – переводной коэффициент часов в секунды;
Мощность на валу вентилятора определяется по формуле
Nв = Nсдв, кВт,
где дв = 0,87 - к.п.д. электродвигателя.
Полезная мощность вентилятора определяется по выражению
NÏ 
Q p
102
, кВт.
где - 102 кг.м/с = 1 кВт – переводной коэффициент одной единицы
измерения мощности в другую.
4. Определение к.п.д. вентилятора.
К.п.д. вентилятора определяется по формуле
В 
NП
.
NВ
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.
Результаты вычислений
№
п/п
Производительность, Q,
м3/с
Давление вентилятора, кгс/м2
р
Таблица 2
Мощность, кВт
потребляемая
Nс
на
валу
Nв
полезная
Nп
К.п.д.
вентилятора, в
1
…
7
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и является
допуском к защите лабораторной работы.
Содержание отчета.
1.Тема.
2. Цель работы.
3. Объект испытания.
4. Схема установки.
5. Таблица результатов измерений.
6. Методические указания (конспективно).
7. Таблица результатов измерений.
8. Индивидуальные характеристики вентилятора р = f1(Q), NВ = f2(Q), В = f3(Q).
50
Вопросы для самопроверки
1. Устройство установки
2. Устройство и принцип действия трубки Пито
3. Физический смысл постоянной счетчика
4. Физический смысл коэффициента «102» в формуле по определению
полезной мощности
5. Принцип деления площади круга на равновеликие площадки
51
Лабораторная работа № ГМ_СМ-09
Тема. Изучение конструкции компрессорной установки
Цель: Изучение принципа действия и конструкции поршневой
двухступенчатой компрессорной установки с воздушным охлаждением.
Объект изучения: Двухступенчатый поршневой компрессор типа ЗИФ-ВКС-5
завода им. Фрунзе.
Краткая техническая характеристика:
1. Производительность, м3/мин
2. Конечное манометрическое давление, кгс/см2
3. Мощность на валу компрессора, кВт
4. Число цилиндров:
1-ой ступени
2-ой ступени
5. Диаметр цилиндров, мм
1-ой ступени
2-ой ступени
6. Ход поршня. мм
7. Электродвигатель:
-типмощность, кВт
частота вращения, об/мин
8. Масса компрессора, кг
-
5,0
7,0
36,0
-
2
2
-
200
115
110
-
-
МАК-92
45,0
960
550
Порядок выполнения работы
1.Изучить,
используя
настоящие
«Методические
указания…»,
конструкцию поршневого компрессора типа ЗИФ-ВКС-5. Особое внимание
обратить на описание принципа действия компрессора (рис.1 и рис 2).
2. Изучить технологическую схему компрессорной установки (рис 3).
Методические указания
1. Принцип действия поршневого компрессора.
В цилиндре 1 (рис.1) возвратно-поступательно движется поршень 2,
связанный с валом двигателя кривошипно-шатунной передачей 3. Для впуска и
выпуска газа компрессор снабжен самодействующим всасывающим 4 и
нагнетательным 5 клапанами. При движении поршня из левого крайнего
положения вправо вследствие увеличения объема рабочей полости (перед
поршнем давление) падает. За счет воздействия на всасывающий клапан
давления газа в рабочую полость компрессора до тех пор, пока поршень не
52
приходит в правое крайнее положение. Как только начинается обратный ход
поршня, давление в рабочей полости уравнивается с давлением во
всасывающем патрубке компрессора, и клапан 4 закрывается. При дальнейшем
движении поршня справа налево уменьшается объем рабочей полости, то есть
происходит сжатие находящегося в ней газа. Когда давление сжимаемого газа
становится несколько выше, чем давление за нагнетательным клапаном
компрессора, последний открывается и происходит выталкивание порции
сжатого воздуха, находящегося в цилиндре компрессора, в нагнетательный
трубопровод. Как видно из описанного рабочего процесса поршневой
компрессор характеризуется неравномерностью подачи сжатого газа в
нагнетательный трубопровод. Для сглаживания пульсирующей подачи газа к
потребителям применяется воздухосборники или ресиверы.
Рис.1. Схема одноступенчатого
поршневого
компрессора:
1цилиндр; 2-поршень; 3-кривошипношатунная передача; 4-всасывающий
клапан; 5-нагнетательный клапан.
2. Конструкция поршневого компрессора типа ЗИФ-ВКС-5.
Поперечный разрез компрессора (В.И. Киселев Горная механика - М.:
Металлург издат. 1952 С. 190-201) представлен на рисунке 2:
Изучаемый компрессор двухступенчатый имеет два цилиндра 1-й ступени
и два цилиндра 2-ой ступени. Охлаждение цилиндров – воздушное, для чего
цилиндры снабжены ребристой поверхностью. Цилиндры 1-ой и 2-ой ступени
расположены под углом 75 градусов.
Поршни 2-ой ступени изготовлены из алюминиевого сплава АМК-5, а
поршни 2-ой ступени из – чугуна. Цилиндры компрессора отлиты из чугуна.
Промежуточный охладитель – трубчатый четырех ходовой с воздушным
охлаждением.
53
Для продувания воздуха через промежуточный охладитель и обдувания
цилиндров
компрессора
установлен
вентилятор
с
передачей
двумя
клиновидными ремнями от вала компрессора.
Коленчатый вал имеет конические роликовые подшипники.
Смазка цилиндров компрессора осуществляется разбрызгиванием масла
из картера при помощи шатунов с разбрызгивателями. На всасывающем и
нагнетательном патрубках компрессора установлены предохранительные
клапаны.
Всасывающие
групповые,
и
тарельчатые.
нагнетательные
В 1-ой
клапаны
ступени
–
по
–
26
самодействующие,
всасывающих
и
нагнетательных клапанов, во 2-ой ступени – по 9 клапанов.
Компрессор соединен с асинхронным двигателем эластичной муфтой с
резиновыми пальцами, муфта одновременно является маховиком.
Компрессор снабжен системой регулирования производительности перепуск сжатого воздуха с нагнетания на всасывание.
Оформление отчета
Лабораторная работа считается выполненной только после оформления
отчета. Отчет выполняется каждым студентом самостоятельно и должен
содержать:
1. Тема.
2. Цель.
3. Объект изучения.
4. Методические указания (конспективно):
- принцип действия поршневого компрессора (рисунок 1);
- конструкция поршневого компрессора (рисунок 2.);
- технологическая схема компрессорной установки (рисунок 3).
Вопросы для самопроверки
1. Устройство компрессорной установки
2. Процессы происходящие при сжатии воздуха в цилиндре поршневого
компрессора
3. Процессы происходящие при охлаждении воздуха в радиаторе
54
3
3
4
5
10 9
11
6
7
8
2
1
14
12
13
Рис.2. Поперечный разрез компрессора ЗИФ-ВКС-5: 1-поршень 1-ой ступени;
2-поршень 2-ой ступени; 3-фильтр; 4-всасывающий трубопровод 1-ой ступени;
5-всасывающие клапана 1-ой ступени; 6-нагнетательные клапана 1-ой ступени;
7-нагнетательный трубопровод 1-ой ступени; 8-всасывающий трубопровод 2-ой ступени;
9-всасывающие клапана 2-ой ступени; 10-нагнетательные клапана 2-ой ступени;
11-нагнетательный трубопровод 2-ой ступени; 12-шатун; 13-коленчатый вал;
14-маховик-муфта.
Рис.3. Технологическая схема компрессорной установки: 1 - воздухозаборник; 2 -фильтр; 3 1-я ступень; 4 - промежуточный охладитель; 5 - предохранитеьлный клапан; 6 - 2-я ступень;
7 - предохранительный клапан; 8 - перепускной клапан; 9 - обратный клапан; 10 - ресивер.
55
Лабораторная работа № ГМ_СМ-10
Тема. Изучение конструкции компрессорной установки
Цель: Изучение принципа действия и конструкции винтовой компрессорной
установки.
Объект изучения: Винтовой компрессор типа ВК:
Краткая техническая характеристика:
1. Тип
- 6ВКМ-25/8 с воздушным охлаждением масла
2. Производительность, м3/мин
25,0 (1554 м3/час)
3. Конечное манометрическое давление, кгс/см2 8,0
4. Мощность на валу компрессора, кВт
150 - 155
5. Электродвигатель:
тип
- А3313М-2Б 92 1р 13
мощность, кВт
200
частота вращения, об/мин
2925
напряжение в сети, в
380/660
потребляемый ток, А
1365/210
масса, кг
930
6. Количество масла уносимого с нагнетаемым воздухом, г/час – до 100
7. Основные размеры компрессора, мм
900 х 720 х 530
8. Масса компрессора, кг
584
9. Основные размеры установки, мм
3300 х 1060 х 1800
10. Масса, кг
4500
Порядок выполнения работы
Изучить, используя настоящие «Методические указания…», конструкцию
винтового компрессора типа ВК. Особое внимание обратить на описание
принципа действия компрессора (рис.1).
Методические указания
1. Принцип действия винтового компрессора.
В последние годы в горной промышленности получают распространение
винтовые компрессоры, которые, как и поршневые, относятся к группе
объемных машин.
Компрессорная установка 6ВКМ оборудована одноступенчатым
маслозаполненным винтовым компрессором ВК-11 с водяным или
воздушным охлаждением масла.
Электрооборудование
компрессорной
станции
6ВКМ
не
соответствует требованиям Правил безопасности в угольных и сланцевых
56
шахтах,
поэтому
она
может
быть
использована
на
добычных
и
подготовительных участках шахт, опасных по газу и пыли только после
замены электродвигателя и пусковой аппаратуры на взрывозащищенные
РВ. Кроме того, требуют замены, установленные на станции контрольноизмерительные приборы на более точные и удобные, а также необходимо
обеспечить контроль цепи защиты компрессора.
4
1
5
23
67 8
9
10
11
17
16 15
14 13 12
Рис. 1. Винтовая компрессорная установка 6ВКМ с воздушным охлаждением масла:
1 - холодильник масла; 2 — датчик температуры воздуха; 3 — датчик аварийной
температуры воздуха; 4 — система очистки воздуха; 5 — впускной клапан; 6 — компрессор;
7 — соединительная муфта; 8 — ограждение муфты; 9 — электродвигатель; 10 —
нагнетательный трубопровод; 11 —датчик давления сжатого воздуха; 12 — горловина для
заливки масла; 13 — датчик температуры масла; 14 — рама-бак со встроенным
маслоотделителем; 15 — запорный клапан; 16 — датчик давления масла; 17 — трубопровод
для слива масла из холодильника.
Во время работы винтового компрессора (см. рис. 2) воздух из атмосферы
через воздушный фильтр 1 и впускной клапан 2 поступает в полости
компрессора и сжимается до давления нагнетания. Для охлаждения воздуха, а
также для уплотнения зазоров между винтами, винтами и корпусом, в начале
сжатия в рабочую полость компрессора через форсунку впрыскивается в
большом количестве масло (вес в 6—8 раз превышает вес сжимаемого воздуха).
Сжатая масловоздушная смесь через окно нагнетания и обратный клапан 15
поступает в маслосборник с маслоотделителем 7. Очищенный воздух через
предохранительный клапан 13 и клапан поддержания давления 12 поступает к
потребителю.
57
2
в
м
в
1
м
м
м
м
15
м
5
м
м
кв
кв
мс
4
м
м
3
7
14
6
13 12
м
м
8
9
м
11
10
Рис. 2. Технологическая схема компрессорной станции 6ВКМ с воздушным охлаждением
Масло из маслосборника (рама — бак) под действием давления сжатого
воздуха через масляный фильтр, маслохолодильник 4 и запорный клапан 5
поступает к подшипникам, уплотнениям и в рабочие полости компрессора.
После остановки компрессора масло из его рабочих полостей, подшипников,
уплотнений стекает в камеру всасывания и через клапан 14 отводится в
маслосборник, в котором давление устанавливается близким к атмосферному
после стравливания воздуха в атмосферу через клапан 6. Компрессорные
станции 6ВКМ, смонтированные на поверхности шахты, оборудованы
системой подогрева масла, которая используется в зимнее время. Система
работает следующим образом: включается подогреватель 10 и масло пусковым
масляным насосом 8 с электродвигателем 9 перемешивается в раме-баке. При
пуске станции густое «застывшее» масло проходит через масляный фильтр
грубой очистки и перепускной клапан 3 в компрессор. Для слива масла из
маслосборника служит трубопровод 11.
Станции
с
водяным
охлаждением
масла
имеют
аналогичную
принципиально-технологическую схему управления с той лишь разницей, что
вместо
трубчатого
холодильника
масла
используется
кожух-трубчатый
маслоохладитель и отсутствует электроподогреватель. Поэтому эти станции не
58
следует применять в помещениях с минусовой температурой, т. е. на
поверхности шахт вне специальных помещений.
Система управлений, станций 6БКМ обеспечивает контроль и защиту
компрессора от превышения давления, температуру воздуха и масла, а также
соответствующую световую сигнализацию
Компрессор ВК-П (рис. 3 а, б, в, г) — горизонтальный одноступенчатый
маслозаполненного типа. Основными узлами винтового компрессора является
корпус 3 с размещенными в нем роторами 1 и 10 подшипниками 8, 9, 11.
Рабочими органами компрессора являются многозаходные винты с
зубьями специального профиля, нарезанными на средних утолщенных частях
роторов.
Один
из
роторов
10,
соединенный
через
муфту
с
валом
электродвигателя, является ведущим и имеет четыре зуба, другой ротор 1 —
ведомый, имеет шесть зубьев.
Каждый ротор опирается на два опорных подшипника 9 и 11. Кроме того,
на роторах установлены упорные подшипники 8, воспринимающие осевые
усилия, действующие на роторы при работе компрессора. Впрыск масла в
компрессор
обеспечивает
смазку
винтов,
поэтому
допускается
непосредственный контакт зубьев роторов при передаче вращения от ведущего
ротора к ведомому. Для герметизации рабочей полости со стороны нагнетания
установлены уплотнения 2 типа гидравлического масляного затвора.
Через штуцер, расположенный на корпусе компрессора над ведомым
ротором, в рабочую полость под давлением подается масло, которое,
смешиваясь с воздухом, образует масловоздушную смесь и охлаждает
сжимаемый воздух.
Корпус компрессора разъемный, изготовлен из чугунного литья, имеет
горизонтальную плоскость разъема по осям роторов, кроме того, делится на две
части по длине.
Таким образом, корпус компрессора состоит из четырех частей: верхней
стороны всасывания 16, верхней стороны нагнетания 18, нижней стороны
всасывания 21, нижней стороны нагнетания 19.
59
Б
1
2 3
4 5
Б-Б
15
6
14
7
А
А
13
12
9 8
11
Б
10
b
б
В-В
А-А
17
18
16
21
В
20
19
Рис. 3. Винтовой компрессор ВК-11: а – горизонтальный разъем; б – разрез по ведущему
ротору; в – разрез по роторам; г – разрез со стороны всасывающего окна
Разъемная конструкция корпуса существенно облегчает его изготовление
и упрощает сборку и разборку компрессора.
Нижние части корпуса соединены между собой шпильками 20, а верхние
части — болтами 17. Верхний и нижний корпусы соединены между собой
болтами и, кроме того, тремя центральными шпильками 7 и болтом 6.
Правильное положение частей корпуса по горизонтальному и вертикальному
разъему фиксируется штифтами.
Рабочая полость корпуса выполнена в виде двух параллельных
цилиндрических расточек, в которых размещаются винты роторов. Размеры
расточек обеспечивают необходимый диаметральный зазор между корпусом и
винтами роторов. Для получения необходимых осевых зазоров между торцами
винтов и корпусом длина расточек в корпусе примерно на 0,7 мм превышает
длину винтов.
60
Со стороны всасывания к рабочей полости примыкает камера всасывания,
сообщающаяся с ней окном специальной формы. Камера всасывания переходит
во всасывающий патрубок, расположенный сверху корпуса.
Со стороны нагнетания к рабочей полости примыкает камера нагнетания
с окнами специальной формы. Камера нагнетания переходит в нагнетательный
патрубок, расположенный сверху корпуса.
Для уменьшения гидродинамических
потерь обеспечены плавные
переходы от камер всасывания и нагнетания к соответствующим патрубкам.
Кроме того, камера всасывания имеет большое проходное сечение.
С обеих сторон рабочей полости корпуса по осям ведущего и ведомого
роторов расположены расточки для опорных подшипников, а со стороны
нагнетания — для упорных подшипников и гидравлических уплотнений. В
нижнем корпусе со стороны всасывания имеются каналы для подвода масла к
опорным подшипникам, со стороны нагнетания — к опорным и упорным
подшипникам и к гидравлическим уплотнениям.
В верхнем корпусе, в расточке для ведомого ротора, предусмотрено
отверстие для впрыска масла в рабочую, полость. В нижней части корпуса
имеется центральный канал, который соединяет камеры слива масла из
гидравлических уплотнений и их подшипников со стороны нагнетания с
камерой всасывания.
На стороне всасывания имеются отверстия, через которые масло из
опорных подшипников сливается непосредственно в камеру всасывания.
Корпус компрессора со стороны нагнетания закрыт крышкой 5, а со
стороны всасывания — фланцем 15 (ведомый ротор) маслоуловителем 13
(ведущий ротор).
Крышка соединяется с корпусом компрессора шпильками и уплотняется
прокладкой 4. Фланец 15 соединяется с корпусе болтами и уплотняется
прокладкой 14. Маслоуловитель уплотняется резиновым шнуром 12.
Нижний корпус имеет две лапы, которыми компрессор крепится к рамебаку.
61
Для изготовления роторов применяется низколегированная сталь, хорошо
работающая на истирание.
Ведущий ротор имеет четырехзаходный винт. Нарезка зубьев правая. На
оба конца ротора насажены роликоподшипники 9 и 11, которые служат
опорами ротора.
На приводном конце ротора насажена полумуфта компрессора.
На стороне нагнетания на ротор насажен опорный подшипник и
сдвоенный шарикоподшипник 8. На наружной поверхности зубьев винта
вырезаны уплотнительные усики.
Ведомый ротор имеет шестизаходный винт. Нарезка зубьев — левая.
Ведомый ротор конструктивно аналогичен ведущему, и имеет те же детали, за
исключением полумуфты компрессора.
Все подшипники (всего шесть), установленные в компрессоре, являются
подшипниками качения, на каждом роторе по одному упорному и по два
опорных.
Опорные подшипники предназначены для восприятия радиальных
нагрузок от давления сжимаемого воздуха и от веса роторов, а также для
фиксации правильного положения роторов. В качестве опорных подшипников
приняты радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими
роликами.
Упорные подшипники служат для восприятия осевых сил от давления
сжимаемого воздуха, действующих на роторы при работе компрессора.
Уплотнение рабочей полости от утечек сжатого воздуха на стороне
нагнетания работает на принципе гидравлического масляного затвора.
В наружные кольцевые канавки роторов подается под давлением масло,
которое заполняет все зазоры и создает масляный затвор, препятствующий
утечкам сжатого воздуха из рабочей полости компрессора.
При этом часть масла проникает в рабочую полость компрессора, а
остальное масло поступает на смазку опорных и упорных подшипников со
стороны нагнетания.
62
Маслоуловитель в корпусе и отбойник на приводном конце ведущего
ротора служат для предотвращения утечек масла из корпуса компрессора.
Маслоуловитель состоит из двух половин, которые скрепляются винтами.
Уплотнение работает следующим образом. Масло, попадающее на
отбойник, в основном отбрасывается под действием центробежных сил и,
попадая в кольцевой карман маслоуловителя, сливается вниз. Масло, которое
попадает в кольцевую щель между отбойником и маслоуловителем, частично
снова выбрасывается в полость корпуса компрессора через отверстия в
отбойнике, а частично задерживается лабиринтом, образованным кольцевыми
зубьями на внутренней расточке маслоуловителя. Между зубьями на нижней
половине маслоуловителя имеются три ряда отверстий, через которые масло,
снимаемое зубьями с ротора, стекает в нижний корпус компрессора.
Масляная система компрессора — циркуляционная, находится под
давлением и служит для смазки компрессора, охлаждения воздуха в процессе
сжатия и уплотнения роторов на стороне нагнетания.
В раме-баке, куда поступает масловоздушная смесь из компрессора,
масло находится под давлением нагнетания в пределах 3,5—7,0 кгс/см2.
Масло из рамы-бака под давлением нагнетаемого воздуха подается в
компрессор, но вследствие гидравлического сопротивления маслосистемы
давление масла в коллекторе (перед компрессором) всегда на 1,5—2,5 кгс/см2
ниже давления нагнетаемого воздуха.
Температура масла на входе в компрессор должна быть на 20—25 °С
ниже температуры масловоздушной смеси на нагнетании.
Масло
подводится
к
следующим
узлам
компрессора:
опорным
подшипникам со стороны всасывания через форсунки уплотнению роторов со
стороны нагнетания, откуда масло поступает также на смазку опорных и
упорных подшипников, штуцеру подачи масла в рабочую полость компрессора.
При работе компрессора масло в масляной системе движется следующим
путем: под давлением нагнетаемого воздуха из рамы-бака (см. рис. 1) масло
проходит через масляный фильтр и поступает в холодильники масла, где
63
охлаждается примерно на 20—25°С. Из холодильника через запорный клапан
масло подводится к узлам компрессора.
Из уплотнений роторов и подшипников со стороны нагнетания масло
сливается в масляный канал в нижнем корпусе и поступает в камеру
всасывания. Из опорных подшипников со стороны всасывания масло сливается
через отверстия в корпусе непосредственно в камеру всасывания. В камеру
всасывания сливается также масло, которое отделяется от сжатого воздуха в
секциях маслоотделителя.
Масло, сливающееся в камеру всасывания, подхватывается потоком
всасываемого воздуха и поступает в рабочую полость компрессора.
Таким образом, сжатие воздуха происходит в присутствии значительного
количества масла. Масло поглощает тепло, выделяющееся при сжатии воздуха,
вследствие чего температура сжатого воздуха существенно снижается.
Масловоздушная смесь, образующаяся в рабочей полости, поступает из
компрессора в раму-бак, где происходит отделение основной массы масла от
воздуха. Затем масловоздушная смесь проходит через встроенный в раму-бак
маслоотделитель, где происходит окончательная тонкая очистка воздуха от
масла. Большая часть масла, отделяющегося от воздуха при входе в
маслоотделитель, возвращается в раму-бак, а остальная часть отделяется
внутри секций маслоотделителя и отводится во всасывающую камеру
компрессора.
Для того чтобы при остановке компрессора масло из системы не
сливалось в камеру всасывания, заполняя при этом рабочую полость
компрессора, между холодильником масла и компрессором установлен
запорный клапан 15 (см. рис. 1), который закрывается при остановке
компрессора.
Перед запуском компрессора в холодное время в случае расположения
станции
на
поверхности
шахты
масло
подогревают
в
раме-баке
электронагревателем до температуры 50—60 °С и перемешивают, пусковым
масляным насосом.
64
Компрессорная
установка
оснащена
системой
автоматического
регулирования производительности (рис. 4), предназначенной для приведения
в
подачи сжатого воздуха в соответствие с его
потреблением.
1
обеспечивает
2
автоматическое
изменение
пв
нуля за счет перевода компрессора на
кв
холостой ход путем закрытия впускного
клапана, установленного на всасывающем
кв
4
пв
11
5
9
8
7
кв
10
мс
регулирования
производительности от номинальной до
3
6
св
Рис. 4. Система автоматического
регулирования
производительности
винтового
компрессора ВК-11:
В — воздух атмосферный;
МС — масловоздушная смесь;
KB — командный воздух;
ПВ — перепускной воздух;
СВ — сжатый воздух
клапана
Система
поддержания
давления
трубопроводе
компрессора.
регулирования
состоит
клапана
датчика
2,
из
Система
впускного
регулятора
производительности 3, емкости для очистки
командно го воздуха 5, компрессора 11,
обратного
клапана
трубопровода
трубопроводов
7,
10,
соединительных
8,
4,
нагнетательного
маслоотделителя
предохранительного
клапана
6
9,
и
воздухоочистителя (фильтра)).
Система автоматического регулирования работает следующим образом:
при работе компрессора на номинальном режиме — давление нагнетаемого
воздуха 6,0 кгс/см2, производительность 25 или 12 м3/мин при скорости
вращения 1500 об/мин, впускной клапан 2 (см. рис. 4) открыт, а клапан
регулятора производительности закрыт. При уменьшении потребления сжатого
воздуха начинает расти давление нагнетаемого воздуха и при достижении 6,2—
6,3 кгс/см2 сжатый командный воздух, воздействуя на пластину клапана,
преодолевает усилие пружины, отрегулированной регулировочным винтом на
давление 6,2 кгс/см2. Открывается клапан регулятора производительности, а
сжатый воздух проходит к впускному клапану и закрывает его. При этом
65
нагрузка на компрессор от внешней сети равна нулю (нагнетательный
трубопровод перекрыт обратным клапаном), впускной клапан закрыт. В связи с
тем, что впускной клапан и компрессор не являются герметичными, небольшое
количество воздуха продолжает поступать через всасывающий трубопровод в
компрессор и сжиматься в нем. Для отвода сжатого воздуха нагнетательный
трубопровод соединен с впускным клапаном специальной трубкой. Когда
впускной клапан закрывается, канавка в поршне впускного клапана соединяет
отверстие в крышке для перепуска сжатого воздуха на сторону всасывания
компрессора. Перепуск сжатого воздуха со стороны нагнетания на сторону
всасывания компрессора особенно важно осуществлять в период полного
прекращения потребления сжатого воздуха на малый промежуток времени, т. е.
когда отключение компрессора нецелесообразно. В результате того, что
производительность компрессора равна нулю, а потребление сжатого воздуха
составляет
Из атмосферы
1
определенную
величину,
давление
нагнетаемого
воздуха
начинает
уменьшаться,
при
достижении им величины, равной 5,1—
2
5,3
пв
и
кгс/см2,
закрывается,
кв
клапан
а
давления
впускной
клапан
открывается и компрессор переходит на
11
4
кв
3
исключения
5
кв
9
8
св
давления
6
работы.
Для
к потребителю
Рис. 5. Система автоматического
регулирования производительности
компрессора путем дросселирования
воздуха на всасывании
регулирования
влияния
сжатого
колебания
воздуха
на
производительность
св
7 Сжатый воздух
Система
режим
улучшения качества регулирования и
пв
10
мс
номинальный
пневмопотребителей в настоящее время
разрабатывается
регулирования
система
плавного
производительности
компрессора (рис. 5).
обеспечивает
66
автоматическое
изменение
производительности от номинальной до нуля за счет дросселирования воздуха
на линии всасывания. При уменьшении производительности уменьшается и
потребляемая мощность.
Автоматическое регулирование осуществляется в функции изменения
давления нагнетаемого воздуха (изменения нагрузки внешней сети).
Система регулирования состоит из регулятора производительности 3,
впускного клапана 2, влагоотделителя 5 и соединительных трубопроводов 4,
воздухоочистителя 1, предохранительного клапана 6, клапана поддержания
давления 7, нагнетательного трубопровода 8, маслосборника 9, обратного
клапана 10, компрессора 11.
Вопросы для самопроверки
1. Устройство компрессорной установки
2. Процессы происходящие при сжатии воздуха в рабочем органе винтового
компрессора
3. Процессы происходящие при охлаждении воздуха в радиаторе
4. Система автоматического регулирования производительности компрессора
5. Система автоматического регулирования производительности компрессора
путем дросселирования воздуха на всасывании
67
Лабораторная работа № ГМ_СМ-11
Тема: Шахтные подъемные установки. Цель: Изучение конструктивного
устройства и принципа действия различных типов подъемных сосудов (клетей,
скипов и бадей), определения области их применения, достоинств и
недостатков.
Объект изучения: Подвесные устройства шахтных подъемных установок:
неопрокидные и опрокидные клети, неопрокидные и опрокидные скипы,
проходческие бадьи.
1. Устройство и принцип действия неопрокидных и опрокидных клетей:
Неопрокидные клети применяются для транспорта по стволу горной
массы в вагонетках. Основное распространение получили одно и двухэтажные
клети.
Преимущества
подъема
с
неопрокидными
клетями
является
универсальность, отсутствие перегрузки и дробления горной
его
массы,
возможность подъема полезного ископаемого по сортам, удобство осмотра и
ремонта ствола.
Недостатки клетьевого подъема состоят в более сложной механизации
обмена вагонеток в клети, большие габариты и масса подъемного сосуда.
Унифицированные шахтные клети типа УКН, УКР и УКД для
двусторонних проводников состоят из каркаса 1, подвесного устройства 2,
парашютного устройства 3, посадочных амортизаторов 4, клетевых стопоров 5
с приводом 6, дверей 7, крыши 8, приспособления 9 для спуска длинномерных
материалов, предохранительного зонта 10, направляющих опор 11, поручней 12
и ограждения 13.
Каркас клети типа УКН (см. рис. 1) состоит из нижнего и верхнего поясов
клети, соединенных заклепками с вертикальными стойками и раскосками.
Нижний пояс клети, выполненный из швеллеров, по углам изогнут.
Пол клети выполнен из тонкого стального листа усилен ребрами
значительно повышающими его прочность. Вертикальные стойки, пояса клети
и раскоски изготавливают из низколегированных сталей, а обшивку клети,
защитные листы амортизационных канатов, двери, крышу и другие детали из
дюралюминия и стали марки Ст. 3. Применение этих материалов позволило
68
уменьшить вес клети на 20 25% по сравнению с ранее изготавливающимися, а
также увеличить срок службы клетей.
Рис. 1. Унифицированная шахтная клеть типа УКН
Проушины, с помощью которых клеть подвешена к подвесному
устройству, имеют симметричную головку, что повышает их прочность и
избавляет от изгибающих моментов, возникающих при работе клети.
Подвесное устройство П-образной формы с безжимковым коушем типа
КРГ обеспечивает шарнирное соединение подъемного каната с клетью. В
соответствии с ПБ подвесное устройство обеспечивает две независимые
подвески подъемного каната к клети. Основная подвеска осуществляется
посредством корпуса, нижние концы которого шарнирно соединены с
проушинами, закрепленными на наружных швеллерах верхнего пояса клети.
Центральная
часть
основной
подвески
образует
направляющие
пазы,
обеспечивающие свободное движение коуша при обрыве подъемного каната и
при посадке клети на кулаки.
69
Запасная подвеска состоит из коуша типа КРГ, четырех тяг, соединенных
верхними концами с рычагами коуша и нижними концами — с траверсой, тяги
и штока парашюта, гайки с шаровой опорой, передающей через диск и плиту
Изогнутый профиль крыши исключает попадание воды в клеть. Крыша
клети, изготовленная из дюралюминия, состоит из трех частей.
На боковых стенках клети предусмотрены поручни, изготовленные из
труб.
Для смягчения ударов в момент посадки на кулаки клети имеются
резиновые посадочные амортизаторы. Посадочный амортизатор представляет
собой прямоугольную металлическую коробку, внутри которой размещена
резиновая
подушка.
В
нижней
части
коробки
имеется
подвижная
металлическая опора. При посадке клети на кулаки резиновые подушки
сжимаются, поглощая кинетическую энергию удара.
На клетях, оборудованных парашютами типа РКЗ и ПДП, имеются
амортизационные (тормозные) канаты. При обрыве подъемного каната плавная
остановка клети осуществляется протяжкой тормозных канатов через канатновинтовые амортизаторы, установленные па верхнем поясе клети. Отрезки
тормозных канатов длиной 5…11 м размещаются в четырех боковых
«карманах» на накных сторонах обшивки между центральными стойками и
раскосками.
Съемные защитные листы из дюралюминия служат для предупреждения
выхода тормозных канатов за габариты клети и возможной при этом аварии.
Клети
для
рельсовых
проводников
имеют
амортизационные
(элластичные) направляющие опоры (лапы) со сменной футеровкой, для
деревянных проводников — литые цельные опоры.
Опрокидные клети также применяются для транспорта по стволу горной
массы, материалов, оборудования и людей. Опрокидные клети изготавливаются
только одноэтажные.
Клеть при спуске-подъеме по стволу шахты движется по проводникам
при помощи направляющих опор, смонтированных на вертикальной раме.
70
б
Рис. 2. Общий вид опрокидной клети для рельсовых проводников двустороннего
расположения с парашютом ТК (а)и схема разгрузки в кривых копра (б)
Опрокидная клеть в околоствольном дворе загружается так же, как и
неопрокидная клеть, а разгружается на поверхности автоматически по
разгрузочным кривым.
Схема разгрузки вагонеток в опрокидной клети (рис. 2) осуществляется
следующим образом. В станке копра на некотором расстоянии от приемного
бункера укреплены разгрузочные кривые 1, состоящие из прямолинейного
участка в начале кривой, наклоненного под углом 2-3о к вертикали и служащего
для смягчения удара при входе опрокидывающих роликов клети на
разгрузочную кривую, и криволинейного участка. Криволинейный участок,
длина
которого
определяется
по
величине
наибольшего
удаления
опрокидывающих роликов 4 от оси рамы клети, предназначен для направления
71
движения роликов в положение, при котором опрокидывающаяся платформа 5
клети опрокидывается на опорный ролик 2.
При подъеме клети на высоту приемного бункера опрокидывающие
ролики ее входят в криволинейный участок разгрузочных кривых, при этом
рама
6
клети
продолжает
двигаться
вверх
по
проводникам,
а
опрокидывающаяся платформа вместе с находящейся на ней вагонеткой
поворачивается вокруг оси 7, выгружая содержимое вагонетки в приемный
бункер. Вертикальная рама клети движется вверх до тех пор, пока центр
тяжести опрокидывающейся платформы будет находиться между осью
проводников и осью вращения платформы, перекатывающейся своими
опрокидывающими роликами по разгрузочным кривым. Когда же центр
тяжести платформы переместится за вертикальную плоскость, проходящую
через
ось
вращения
платформы
(по
направлению
опрокидывания),
опрокидывающие ролики выйдут из соприкосновения с разгрузочными
кривыми, и опрокидывающаяся платформа опустится на опорные ролики,
смонтированные у разгрузочных кривых.
При дальнейшем подъеме клети опрокидывающаяся платформа будет
перекатываться по опорным роликам до тех пор, пока не займет положение,
необходимое для полной разгрузки вагонетки. Спуск клети с порожней
вагонеткой происходит в обратной последовательности.
Преимуществом подъема с опрокидными клетями, является отсутствие
обмена вагонеток на поверхности, что упрощает конструкцию надшахтного
здания. При этом преимущества присущие неопрокидным клетям сохраняются.
Недостатком опрокидных клетей является большой вес, превышающий
вес неопрокидных клетей той же грузоподъемности почти в два раза. Кроме
того, процесс разгрузки клети сопровождается большими динамическими
нагрузками на копер, вагонетку и подъемный канат, что уменьшает срок их
службы. И, наконец, применение опрокидных клетей вызывает увеличение
мощности подъемного двигателя и уменьшение к. п. д. установки по сравнению
с применением неопрокидных клетей. Подъем людей в опрокидных клетях
72
более опасен и требуются специальные устройства, предотвращающие подъем
клети с людьми в разгрузочные кривые.В настоящее время не рекомендуется
применять опрокидные клети на вновь строящихся шахтах и рудниках.
2. Устройство и принцип действия подвесных и парашютных устройств
для подвешивания и предохранения клетей от падения в ствол шахты при
обрыве каната.
Рис. 3. Общий вид коуша клинового
безжимкового типа ККБ:
1 — гаситель поперечных колебаний каната;
2 — винтовое натяжное устройство; 3 —
подвижный клин; 4 — футеровочнан
вставка; 5 — щека корпуса; 6 —
присоединительный палец; 7 — опорный
вкладыш; 8 — скоба крепления свободного
конца каната
Р
ис. 4. Схема устройства ловителя парашюта
ПТК:
1 — тормозной канат; 2 — направляющая
втулка; 3 — корпус ловителя; 4 — шток
рабочей подвески; 5 — вилка; 6 — рычаг;
7 — клин; 8 — шток привода; 9 —
приводная пружина
Парашютные устройства типа ПТК для клетей вертикального подъема
состоят из ловителя, устанавливаемого на клети (см. рис. 4), двух тормозных
канатов, навешиваемых для каждой клети на всю глубину ствола, натяжных
устройств тормозных канатов и крепления их в зумпфе, амортизаторов с
соединительными муфтами, амортизационных канатов, направляющих муфт,
предохраняющих детали ловителя от истирания тормозными канатами.
В качестве тормозных канатов при парашютах типа ПТК применяются
нераскручивающиеся канаты крестовой свивки, имеющие наружные проволоки
диаметром не менее 2 мм по ГОСТ 3070—74 марки В, с расчетным пределом
73
прочности проволоки при растяжении не менее 150 кгс/мм2, а также канаты
закрытого
типа
различных
диаметров
в
зависимости
от
расчетной
динамической нагрузки, действующей на тормозные канаты при срабатывании
ловителя парашюта.
Верхние
концы
тормозных
канатов
на
копре
соединяются
с
амортизационными канатами соединительными муфтами, а нижние концы
крепятся в зумпфе ствола к специально установленным балкам.
В сечении шахтного ствола в зависимости от схемы армировки тормозные
канаты располагаются по малой оси клети или с некоторым смещением от
последней.
Амортизаторы парашютных устройств являются основными элементами,
обеспечивающими безопасные режимы улавливания подъемного сосуда.
С парашютами типа ПТК применяются канатно-винтовые амортизаторы
(рис. 5), устанавливаемые или на копре, или на клети. Они подразделяются на
одноручьевые,
двухручьевые
и
трехручьевые,
отличающиеся
числом
одновременно протягиваемых в них канатов. Усилие протяжки возрастает
пропорционально числу протягиваемых канатов между валками и сухарями.
Одноручьевые амортизаторы устанавливаются на подъемах, где расчетная
нагрузка не превышает 30 000 кгс. На подъемах с большей расчетной нагрузкой
устанавливаются трехручьевые амортизаторы. При динамической нагрузке до
60 000 кгс их можно использовать как двухручьевые, т. е. на два
амортизационных каната.
Трехручьевые амортизаторы дают возможность получить ступенчатый
режим торможения. В этом случае тормозной канат соединяется со средним
канатом амортизатора, два других амортизационных каната имеют напуск:
первый — до 0,5 м, третий — до 2 м. Протяжка канатов осуществляется с
последовательным
включением
их,
вследствие
чего
сила
торможения
возрастает ступенями.
По эксплуатационным качествам лучшим канатом для канатно-винтовых
амортизаторов является канат диаметром 43,5 мм конструкции 13 1433 6 x 19 (1
74
+ 6 + 12) + 1 о. с. ГОСТ 3070—74 с временным сопротивлением проволок 130—
170 кгс/мм2.
Схема устройства ловителя парашюта ПТК, осуществляющего связь
падающей клети с тормозными канатами, показана на рис. 4.
В транспортном положении приводная пружина сжата натяжением
подъемного каната, ловитель лежит на опорах и клинья его не соприкасаются с
тормозными канатами.
При нормальной работе некоторая часть веса клети передается
предохранительной подвеске, а остальной вес воспринимается приводной
пружиной, сжатой штоком ловителя.
В случае обрыва головного каната или подвесного устройства приводная
пружина разжимается и через шток, связанный с рычажной системой,
перемещает клинья и тем самым вводит их в соприкосновение с тормозными
канатами. Ловитель продолжает лежать на нижних опорах до тех пор, пока
силы взаимодействия между клиновыми зажимами и тормозными канатами не
станут больше веса ловителя, после чего он останавливается, удерживаясь на
тормозных канатах. Начальное заклинивание ловителя на тормозных канатах
происходит за счет упругой силы пружины. Продолжая двигаться вниз, клеть
сжимает пружину и садится на шток, воздействуя через него на плечи рычагов,
еще больше заклинивая ловитель на тормозных канатах. С момента, когда
нагрузка в тормозных канатах и сопротивление в направляющих устройствах
сосуда достигают веса клети, начинается торможение последней. При этом
клинья ловителя практически не проскальзывают относительно тормозных
канатов.
Было
бы
удобно
использовать
тормозной
канат
в
качестве
амортизационного, но этого делать нельзя, так как канат в амортизаторе
значительно деформируется и теряет свою первоначальную прочность.
Поэтому для амортизаторов применяют другой (амортизационный) канат,
первоначальная прочность которого значительно больше прочности тормозного
каната.
75
Рис. 6. Одинарная соединительная муфта
Длина
амортизационных
канатов
принимается,
равной
двойному
расчетному пути торможения. Концы амортизационных канатов, выходящие из
амортизаторов, залиты баббитом в конусные воронки и свободно висят за
металлоконструкцией копра.
Тормозные канаты соединяются с амортизационными при помощи
соединительных муфт, которые бывают одинарные, тройные и блочные.
Одинарная соединительная муфта (рис. 6) представляет собой конусные
полумуфты 1, соединенные гайкой 2, два конусных клина 3 для закрепления в
них разделанных и залитых баббитом концов тормозного 5 и амортизационного
6 канатов и клиновых разрезных губок 7, которые сжимают канаты при
приложении к ним нагрузки, увеличивая надежность закрепления канатов в
стаканах. Концы муфт закрывают паклей с тавотом 8.3. Устройство и принцип
действия неопрокидных и опрокидных скипов:
(Рис. 43, стр. 65 [3]; рис. Ш.40, стр. 232 [4])
76
Скипы опрокидные применяются только для транспорта по стволу горной
массы (руды и породы). Перевозка людей в скипах разрешается только в
аварийных случаях, когда не работает клетьевой подъем.
Неопрокидные скипы получили широкое распространение при подъеме
оборудованном
подъемными
машинами
со
шкивами
трения
и
грузоподъемности скипа более 20-25 т.
Скип с разгрузкой через дно (рис. 5) имеет кузов 1, жестко связанный с
рамой 2. К раме прикреплена зонт-площадка 3. Разгрузка скипа осуществляется
с помощью затвора 4 и дна лотка 5.
При входе к верхней приемной площадке ролик 6 затвора входит в
разгрузочные кривые, отчего затвор поворачивается по часовой стрелке вокруг
шарнира 7, а дно-лоток, ранее удерживаемый в закрытом положении с
помощью валика 8, поворачивается. Через отверстие, образованное поднятым
затвором, уголь по дну-лотку высыпается в бункер.
Рис. 7. Опрокидной скип
77
Рис. 5. Скип с разгрузкой через дно без
отклонения кузова
Рис.
6.
Секторный
затвор
скипа
конструкции института Сибгипрошахт:
1 — сектор; 2 — выдвижной рештак; 3 —
разгрузочншй ролик; 4 - опорный ролик
рештака
Опрокидной скип разгружается поворотом кузова 1 относительно рамы на
135—145° (рис. 7). Кузов скипа с помощью шарнира 2 связан с рамой 3.
Опрокидывание кузова у бункера 4 происходит благодаря роликам 5,
перемещающимся по разгрузочным кривым 6.
Так как кузов скипа имеет на раме только одну ось опоры, являющуюся
осью опрокидывания, для исключения переворачивания кузова в стволе ось
опрокидывания несколько смещается от вертикальной оси кузова в сторону
опрокидывания при разгрузке, а на раме скипа имеется упор.
Опрокидной скип отличается простотой, но имеет недостатки: большие
динамические усилия при разгрузке на разгрузочные кривые, нарушение
уравновешивания мертвых (собственных) весов скипов при разгрузке из-за
того, что кузов в это время
находится
разгрузочных
значительный
кривых,
на
путь
разгрузки (до 5-6 м) Ко
вызывает
цикл
увеличение высоты копра.
опрокидывания
Опрокидные
и
скипы
применяются
длительный
для
углей
влажностью от 25% и выше
или при наличии в углях
примесей глины или породы,
прилипающей к стенкам
кузова.(объяснять
с
использованием стенда и
78
реальной клети)
1. Устройство и принцип действия неопрокидных клетей
Устройство и принцип действия опрокидных клетей3. Устройство и
принцип действия неопрокидных скипов4. Устройство и принцип действия
опрокидных скиповЛабораторная работа № ГМ_СМ-12
Тема: Шахтные подъемные установки.
Цель: Изучение конструктивного выполнения стальных рудничных
канатов, а также изучить, освоить и приобрести навыки проверки канатов
дефектоскопом ИИСК-4.
Объект изучения: Канаты шахтных подъемных установок и дефектоскоп
ИИСК-4.
1. Конструктивное выполнение канатов
(Классификация и конструкция)
Подъемные канаты - наиболее ответственные элементы подъемных
установок. Канаты для подъемных установок изготавливаются только
металлическими. При этом используются стальные светлые или оцинкованные
проволоки диаметром от 0,5 до 4,0 мм марки "В" – высший сорт, или марки 1 первый сорт с временным сопротивлением разрыву 120-240 кгс/мм2 (1,2-2,4
ГПа). Канаты имеют разнообразную конструкцию и отличаются характером
свивки, формой сечения пряди и каната, формой сечения пряди и каната,
формой проволок входящих в канат, и другими признаками.
По числу свивок канаты делятся на канаты одинарной свивки
(спиральный канат или пряди) - рис. 1, канаты двойной свивки (трос или
стренги) - рис. 2, канаты тройной свивки (кабель) - рис. 3.
Канаты одинарной свивки как правило изготавливаются без сердечника.
Вокруг одной проволоки навивают один ряд проволок, потом другой и так
далее. Канаты двойной свивки изготавливают следующим образом: сначала
проволоки свивают в пряди, затем пряди свивают в канат. Пряди так же как и
канат могут иметь пеньковые сердечники. При изготовлении канатов тройной
свивки - сперва проволоки свивают в пряди, затем пряди свивают в стренги
79
(отдельные
канатики),
канат.Рис. 1
после
чего
Рис. 2
стренги
-
в
Рис. 3
Одинарной свивки Двойной свивки
(прядь)
(трос или стренга)
Тройной свивки
(кабель)
В качестве подъемных канатов применяются исключительно канаты
двойной свивки.
По конструкции проволок наружнего слоя канаты одинарной свивки
бывают открытыми (рис. 1) и закрытыми (cпиральные)(рис. 4).
Спиральные (закрытые) канаты имеют в наружных слоях проволоки
фасонного профиля (обычно Z-образного), которые при свивке плотно
прилегают друг к другу, образуя многозаходную спираль. Такие канаты из-за
большой опорной поверхности и меньшему удельному давлению при навивке
сами подвержены меньшему износу и меньше изнашивают футеровку барабана
подъемной машины (тем более, что при обрыве проволоки во внешнем слое она
остается запасованной между другими проволоками), кроме того они хорошо
защищены от проникновения влаги внутрь каната.
По форме сечения прядей канаты делятся на круглопрядные (рис. 1, 2 и 3)
и фасоннопрядные, которые в свою очередь могут быть трехгранопрядными
(рис.
5),
овальнопрядными
и
другими.
По
сравнению
с
круглыми
фасоннопрядные характеризуются большим наполнением сечения каната
проволоками, лучшим прилеганием к канавке обода навивки подъемной
машины.
80
Рис. 4
Рис. 5
Закрытые
Трехгранопрядные
По направлению свивки различают: а) канаты крестовой
свивки, в
которых проволоки в прядях свиты в одном направлении, а пряди в канате - в
другом, б) канаты параллельной (левой или правой) свивки, в которых
проволоки и пряди в канате свиты в одном направлении, в) канаты
комбинированные. Канаты односторонней свивки имеют склонность к
раскручиванию, но имеют лучший контакт с желобом барабана подъемной
машины и меньшую изгибную жесткость.
По
способности
самораскручивания
канаты
различают:
раскручивающиеся (Р), нераскручивающиеся (Н) и малокрутящие (МК).
Нераскручивающиеся
канаты
изготавливаются
из
предварительно
деформированных проволок. Они более эффективны в эксплуатации и
отличаются большей гибкостью, более равномерным распределением усилий
между проволоками и прядями, меньшим удлинением при нагрузке и большим
сроком службы. Малокрутящие канаты - это многопрядные канаты, причем
каждая прядь с несколькими слоями. В каждом последующем слое проволоки
свиты в противоположном направлении по отношению к предыдущему. Такое
выполнение каната предотвращает раскручивание и закручивание при
приложении и снятии на них нагрузки.
По конструкции различают канаты с точечным (ТК), линейным (ЛК) и
точечно-линейным касанием (ТЛК). Точечное касание имеет место при
различном шаге свивки проволок в каждом слое пряди, когда проволоки
перекрещиваются, а линейное касание, когда все слои свиты с одинаковым
шагом. Канаты с линейным касанием имеют большие сроки службы (на 3040%) по сравнению с канатами, имеющими точечное касание. Канаты с
81
линейным касанием могут иметь проволоки одинакового диаметра в каждом
слое, но разного диаметра в различных слоях (ЛК-О), разного диаметра в части
слоев (ЛК-РО), в наружном слое (ЛК-Р) и проволоки заполнения между слоями
(ЛК-З).
По форме сечения канаты бывают круглые (рис. 1 - 5) и плоские (рис. 6,
7). Плоские канаты бывают стальными (рис. 6) и стальные футерованные
резиновой оболочкой (рис. 7). Плоские стальные канаты изготавливают
сшивкой проволочными ушивальниками отдельных круглых канатиков, плотно
прилегающих по длине друг к другу и параллельных между собой. Плоские
стальные канаты с резиновой оболочкой изготавливают заливкой в резиновую
оболочку двух – трех стальных канатов расположенных на расстоянии друг от
друга. Круглые канаты применяются в качестве подъемных, амортизационных,
тормозных и проводниковых, плоские - в качестве уравновешивающих.
К
ро
ме
рас
Рис. 7
смотренных выше конструкций канатов,
изготавливаемых
проволок,
изготовленные
Рис. 6
(ленточные).
из
отдельных
существуют
из
стальной
Такие
канаты,
ленты
канаты,
используются при многоканатном подъеме, со шкивами трения, а также в
качестве уравновешивающих.
Помимо рассмотренных канатов, сечение которых одинаково по всей
длине, существуют канаты с переменным сечением (приближающийся к
идеальному понятию равного сопротивления, для которого напряжение в
любом сечении постоянно и не зависит от длины (веса) свисающего конца
каната. Такие канаты очень сложны в изготовлении, поэтому вместо них
82
применяют ступенчатые канаты. Изготавливаются такие канаты изменением
толщины или количества проволок.
2. Дефектоскоп ИИСК-4
(Конструкция и порядок работы)
Измерители износа стальных канатов в ИИСК-4 предназначены для
определения потери сечения металла от коррозии и механического износа в
процессе эксплуатации на вертикальных подземных установках круглых
шахтных подъемных канатов из светлой неоцинкованной проволоки диаметром
от 18 до 65 мм.
В
зависимости
от
диаметра
контролируемых
стальных
канатов
измерители изготавливаются пяти типоразмеров:
А – для канатов диаметром от 18 до 25 мм;
Б – для канатов диаметром от 25 до 35 мм;
В – для канатов диаметром от 35 до 45 мм;
Г – для канатов диаметром от 45 до 55 мм;
Д – для канатов диаметром от 55 до 65 мм.
Устройство измерителя, взаимодействие составных частей и работа
измерителя в целом
Структурная схема измерителя приведена на рис. 1.
Измеритель состоит из следующих основных сборочных единиц:
-генератора;
-преобразователя;
-моста переменного тока;
-усилителя;
-показывающего прибора;
-автономного источника.
В структурной схеме измерителя осуществляются такие функциональные
связи:
- преобразователь установленный на канате, является одним из элементов
моста переменного тока, определяющим состояние последнего;
- генератор питает мост и входящий в него преобразователь, осуществляя
зондирование каната магнитным полем;
83
- усилитель, выход которого натружен на показывающий прибор,
подключен к диагонали моста и осуществляет измерение напряжения
последней, являясь одновременно индикатором баланса моста и измерителем
напряжения его разбаланса;
- автономный источник питает генератор и усилитель измерителя.
1
2
4
3
6
5
Рис. 1. Структурная схема измерителя: 1 – преобразователь, 2 – генератор, 3 – мост
переменного тока, 4 – усилитель, 5 – источник питания, 6 – показывающий прибор.
Принцип
работы
измерителя
основан
на
определении
разности
параметров преобразователя установленного на контрольном отрезке каната и
контролируемом канате и заключается в следующем:
-когда преобразователь установлен на участке контрольного отрезка
подлежащего проверке каната, не имеющим потери сечения металла и
автономный источник включен, то генератор возбуждается и питает мост
низкочастотным
синусоидальным
напряжением.
При
балансе
моста
напряжение в его диагонали равно нулю, поэтому даже при максимальном
усилении усилителя указатель показывающего прибора находится вблизи
нулевой отметки;
- при перемещении преобразователя на участок контрольного отрезка
каната с известной величиной потери сечения металла, индуктивность
преобразователя уменьшается и в диагонали моста появляется напряжение
разбаланса. Это напряжение поступает на вход усилителя, усиливается и
отклоняет указатель показывающего прибора.
Изменив коэффициент усиления усилителя, можно добиться такого
положения, когда отклонение указателя на шкале показывающего прибора
84
становится численно равным потере сечения металла на контрольном отрезке
каната;
- при последующей установке преобразователя на подлежащий проверке
канат и обеспечении стабильности передаточной функции измерителя в
течении времени выполнения измерений показывающий прибор позволит
обсчитать потерю сечения металла подлежащего проверке каната.
Питание измерителя осуществляется от аккумуляторной батареи "Б",
периодический заряд которой производится от сети переменного тока через
зарядное устройство.
Прибор (рис. 2) выполнен в виде переносного аппарата. Корпус прибора 1
выполнен из тонколистовой стали, передняя рамка 2 и задняя стенка 3
выполнены из пресматериала. Прибор устанавливается на 4-х резиновых
подставках 4. Крышка прибора 5 имеет резиновое уплотнение по контуру
стыковки ее с рамкой корпуса. Крышка крепится к корпусу с помощью
специальных винтов 6. В верхней части корпуса имеется смотровое окно 7 для
наблюдения за указателем показывающего прибора. Прибор снабжен ремнем 8
для переноски.
Выемной блок прибора представляет собой уголковое шасси, на котором
расположены элементы схемы (конденсаторы, дроссель, показывающий
прибор, резисторы, печатные платы, аккумуляторная батарея). На лицевой
панели, выемного блока расположены ручки баланса моста, переключатель
режимов, тумблеры ("Запись-измерение", "Питание"), лампа "сеть 220 В",
предохранитель (0,25 А), контрольная панель, элементы заземления.
Преобразователь (черт. З) представляет собою устройство, состоящее из
двух катушек 1, расположенных на сердечниках из трансформаторной стали.
Сердечники
оканчиваются
башмаками.
Обе
половины
преобразователя
скрепляются с помощью зажимов 3 и направляющих 4, которые размещены на
одной из половин преобразователя и, для удобства сборка преобразователя на
канате, входят в отверстия другой половины. Половины преобразователя для
надежного прилегания башмаков к канату прижимаются к нему с помощью
85
взведенных пружин 5. Пружины сжимаются рычагами 6 и 7. Рычаги в свою
очередь замыкаются ручкой 8, которая служит для переноса преобразователя, а
ручка запирается стопором в сборе 9.
Для укрепления преобразователя к стационарным конструкциям с
помощью стального тросика диаметром 6 мм в преобразователе предусмотрен
подвес 10. Электрические катушки соединены с помощью перемычки 11 и
клемм 12, обмоточные данные катушек преобразователя приведены в
235
приложении 3.
135
370
%
Потери сечения
3
8
7
1
2
5 6
Черт. 2. Прибор измерительный ПРИ-2
256
4
11
12
7
10
9
Чест 3. Преобразователь измерительный UПР-1
3
1
2
5
6
8
1
150
297
86
Порядок подготовки измерителя для использования по назначению
Подготовка измерителя к работе должна производиться, каждый раз в
месте проведения измерений по истечении не менее двух часов нахождения его
в этих условиях, в следующем порядке:
- установить преобразователь на расстоянии не менее 0,5 м от
ферромагнитных масс (например, деревянном столе);
- отпустить четыре зажима, скрепляющие половины преобразователя;
- разомкнуть ручку преобразователя, для чего вынуть из ручки стопор в
сборе и развести рычаги в сторону на 90 град.;
- сомкнуть половины преобразователя;
- зажать зажимы;
- взвести рычаги, сомкнуть их ручкой и вставить стопор в сборе;
- с помощью провода подключения преобразователя преобразователь
подключить к прибору.
Для этого один конец провода подключить к разъему, размещенному на
задней стенке корпуса прибора, а второй - к клеммам преобразователя не
имеющим обозначения. Клеммы преобразователя, имеющие обозначение "0",
соединить входящей в комплект измерителя перемычкой. При подключенном к
прибору преобразователе происходит включение питания схемы измерителя;
- проверить напряжение автономного источника, включив тумблер
"Питание". При этом указатель прибора не должен установиться левее
горизонтальной черты у отметки "15" шкалы, показывающего прибора. Если
указатель устанавливается левее черты, то аккумуляторную батарею следует
зарядить. Заряд аккумуляторной батареи осуществляется от сети переменного
тока напряжением 220 в течение 15 ч. Для этого необходимо распломбировать
и снять колпачок, закрывавший разъем "220 в", один конец провода питания
прибора на время заряда подсоединить к разъему "220 в", а второй,
заканчивающийся вилкой, подключить к сети, предварительно переключатель
"Режимы" установить в положение "5". Во время заряда батареи должна
светиться аккумуляторная лампа "сеть 220 в". При ведении заряда батареи
87
провод подключения преобразователя прибору должен быть отключен со
стороны разъема, а корпус прибора заземлен; измерение величины напряжения
питания автономного источника прибора можно приводить при помощи
вольтметра постоянного тока класса 1,0, подключаемого к гнездам 4 и 8, панели
1ПЛ8 2П (П2), установленной на лицевой панели выемного блока;
- после истечения времени заряда подключить к прибору провод
подключения преобразователя;
- колпачок разъема "220 в" установить на место и опломбировать;
- для проверки работоспособности измерителя установить переключатель
"Режимы" в положение 2;
- ручками "Баланс моста" добиться минимального отклонения указателя
прибора при последовательном повороте ручки "Чувствительность" по часовой
стрелке до упора. При этом указатель показывающего прибора измерителя
должен установиться в пределах горизонтальной черты у нулевой отметки;
- переключатель "Режимы" установить в положение "3" и ручкой
"Чувствительность" установить указатель показывающего прибора на отметку
шкалы 20 %;
- установить переключатель "Режимы" в положение "2" убедиться, что
указатель возвращается к нулевой отметке;
- переключатель "Режимы" установить в положение "4".
При
этом
указатель
показывающего
прибора
работоспособного
измерителя должен установиться на отметку шкалы 10 % с абсолютной
погрешностью ± 5 %;
- переключатель "Режимы" установить в положение I.
Порядок работы
Проверка исправности прибора
1. Вынуть из футляра ПРИ-2, ИПP-1, перемычку и провод подключения
преобразователя.
2. Сомкнуть башмаки преобразователя. Подключить к последнему
перемычку и кабель подключения преобразователя.
88
3. Отсоединить крышку прибора.
4. Подключать к измерительному прибору провод от преобразователя.
5. Установить в исходное положение ручки на лицевой панели:
- тумблер "Запись-измерение" в положение "Измерение";
- ручку "Чувствительность" вывести против часовой стрелки до упора;
-ручку "Режимы" перевести в положение " 2".
6. Тумблером "Питание" проверить напряжение питания.
7. Ручками "Баланс моста" с начала "Модуль", а затем "Фаза" добиться
минимально
возможного
чувствительность
отклонения
соответствующей
указателя,
ручкой,
В
постепенно
конце
повышая
операции
ручка
"Чувствительность" должна быть повернута по часовой стрелке до упора. а
указатель располагаться в пределах дополнительной отметки у нулевой отметки
шкалы.
8. Перевести переключатель "Режимы" в положение "3".
9. Ручкой "Чувствительность" установить указатель прибора на отметку
"20" шкалы прибора.
I0. Перевести переключатель "Режимы" в положение "4". Указатель
работоспособного прибора должен установиться на отметку "10" его шкалы.
11. Возвратить переключатель "Режимы" в положение "I" в отключить
провод подключения от прибора.
Настройка измерителя на контрольном отрезке каната
1. Перенести прибор, преобразователь, перемычку и провод подключения
в место расположения контрольного отрезка каната.
2. Выдержать контрольный отрезок, прибор преобразователь и провод
подключения в тех же температурных условиях, что и контролируемый канат в
течение 2-х часов.
3. Установить ручку "Чувствительность" в положение минимальной
чувствительности, повернув ее против часовой стрелки до упора.
4. Установить преобразователь на середине участка без дефекта
контрольного каната.
89
5. Ручками "Баланс моста" вывести указатель прибора на нулевую
отметку шкалы в пределах выделенной отметки, постепенно поворачивая ручку
"Чувствительность" по часовой стрелке до упора.
6. Передвинуть преобразователь на середину участка с искусственным
дефектом контрольного отрезка.
7. Ручкой "Чувствительность" установить стрелку измерительного
прибора на отметку шкалы, соответствующую величине действительной потери
сечения каната (искусственного дефекта).
8.
Отключив
разъем
провода
подключения
от
прибора,
снять
преобразователь с каната. Закрыть крышку прибора. Прибор готов к работе на
том, и только на том канате, от которого отрезан контрольный отрезок.
Общие указания по методике проведения измерений
1. Перед выполнением контроля состояния каната с его поверхности
необходимо удалить затвердевшую смазку, лед, а также инородные включения
и материалы.
2. Способы крепления преобразователя к стационарным конструкциям и
места расположения измерителя при выполнения контроля состояния любого
каната должны быть установлены в каждом конкретном случае механиком
подземной установки или другим ответственным лицом, с учетом удобства
выполнения
измерений,
при
соблюдений
мер
безопасности
для
обслуживающего персонала, а также следующих дополнительных требований:
- при перемещении преобразователя по канату не должно быть
ферромагнитных масс на расстоянии менее 0,5 м от преобразователя;
- угол, составленный, канатом и крепящим преобразователь тросом не
должен превышать 15 град., так как в противном случае возможна расстыковка
подошв преобразователя и результаты измерений будут неверными ;
-провод подключения не должен нагружаться усилием, удерживающим
преобразователь при движении последнего по канату.
3. При выполнении измерений к измерительному прибору пери помощи
входящего в комплект провода - вилки 1373.01.31.000 может быть подключен
90
самопищущий прибор, с током полного отключения 5 мА и сопротивлением
измерительной цепи от 300 до 1200 Ом для записи диаграммы разрушения
каната.
Для этого с помощью вилки подключают самопищущий прибор к разъему
с надписью "Самописец", находящемуся на задней станке прибора. Тумблер
"Запись - измерения" переводят в положение "Запись". Следить за результатами
измерений э этом случае- можно по записи и визуально по показаниям прибора.
Анализ таких диаграмм позволяет исключить случайные ошибки в оценке
состояния каната, а в ряде случаев - прогнозировать длительность его
дальнейшей эксплуатации.
4. В случае фиксации значительных величин потери сечения, чтобы
предотвратить
браковку
работоспособного
каната,
следует
повторно
произвести операция проверки работоспособности и настройки измерителя, а
также контроля состояния каната.
На участке с максимальной потерей сечения канат должен быть проверен
при неподвижном положении преобразователя по отношению к канату.
Контроль потери сечения металла головных канатов подъемных установок
барабанного типа
1. Опустить подъемный сосуд в нижнее положение.
2. Установить преобразователь на подлежащий проверке канат в
машинном отделении у витков трения, на расстоянии 3 – 4 м от точки схода
каната с барабана. Закрепить его соблюдая рекомендации, изложенные в
п.12.3.2.
3. Привести в соответствие "0" шкалы прибора с нулем потери сечения
металла проверяемого каната для чего ручками "Баланс моста" установить, если
это необходимо, указатель прибора у нулевой отметки, следя при этом, чтобы
случайно не изменить положение ручки "Чувствительность" установленное при
калибровке.
4. Протянуть канат через преобразователь со скоростью 0,3-0,5 м/с
перемещая подъемный сосуд из низшего положения к нулевой площадке.
Отметить проверенный участок каната (например, киперной лентой).
91
5. Произвести контроль потери сечения металла каната на участке
"струна". Для этого собрать преобразователь непосредственно у прицепного
устройства подъемного сосуда. Закрепить преобразователь к стационарным
конструкциям, подключить его к прибору. Опуская сосуд на длину,
непроверенного участка "струны" каната, записать максимальное отклонение
указателя прибора.
6.
Отключить
отсоединить
этот
разъем
провод
привода
подключения
подключения
от
от
прибора,
преобразователя.
затем
Снять
преобразователь с каната, Уложить преобразователь, прибор и провод
подключенная в футляр.
Порядок контроля потери сечения металла головных канатов подъемных
установок со шкивами трения
1. Количество и взаимное расположение контрольных отрезков должно
соответствовать количеству и взаимному расположению проверяемых канатов.
Каждый из контрольных отрезков должен быть отрезан от соответствующего
каната.
2. Если контрольные отрезки канатов не могут быть натянуты усилиями,
равными усилиями натяжения проверяемых канатов, то в показали измерителей
вносится поправка, которая определяется отдельно для каждого из канатов
подъемной установки, через 2-3 недели после их навески на подъемной
установке и первоначальной выдержки следующим образом:
-собрать преобразователь на контрольном отрезке каната и установить
чувствительность измерителя по методике, изложенной в п. п. 1 - 7;
-установить преобразователь на участке без дефекта (при этом указатель
прибора должен установиться у нулевой отметки в пределах дополнительной
отметки). Ручкой "Модуль" (''Баланс моста") вывести указатель прибора на
отметку шкалы "15";
- снять преобразователь с контрольного отрезка и установить на
проверяемый канат по методике, изложенной в пункте 11.1. и записать
показания прибора.
92
Абсолютная разность показаний прибора в обоих случаях представляет
собой искомую поправку, которая равна:
Δσ = [σ - 15] %,
где σ – показания прибора при установке преобразователя на
проверяемом канате;
определять поправку для каждого каната подъемной установки и записать
в журнал осмотра канатов.
Величина поправки не должна превышать 7 %. В случае, если поправка
превышает 7 %, то наиболее вероятно, что контрольный отрезок не
соответствует проверяемому канату.
3. Выполнить проверку работоспособности измерителя до методике,
изложенной выше.
4. Собрать преобразователь на контрольном канате и установить
чувствительность по методике, изложенной в п.п. 1 - 7.
5. Перевести преобразователь на участок контрольного отрезка с
дефектом.
6. Ручкой "Баланс моста" по модулю (левая) увеличить показания прибора
на величину поправки для данного каната.
7. Снять преобразователь с контрольного отрезка, собрать его на
проверяемом канате на нулевой площадке у прицепного устройства.
8. Закрепить преобразователь к стационарным конструкциям соблюдая
рекомендации, изложенные в п. 2.
9. Протянуть канат через преобразователь со скоростью 0,3-0,5 м/с.
Записать максимальное показание прибора. Отметить проверенный участок
(например, киперной лентой).
10. Снять преобразователь с проверенного участка и собрать на том же
канате у прицепного устройства второго сосуда.
11.
Опуская
второй
сосуд
проверить
канат
до
проверенного участка. Записать максимальное показание прибора.
93
отмеченного
12. Отключить провод подключения от прибора, затем отсоединить этот
провод подключения от преобразователя. Снять преобразователь с каната,
уложить преобразователь, прибор и провод подключения в футляр.
Вопросы для самопроверки
1. Показать на стенде с канатами канат левой навивки
2. Показать на стенде с канатами канат правой навивки
3. Показать на стенде с канатами канат с линейным касанием проволок
4. Показать на стенде с канатами канат с точечным касанием проволок
5. Показать работу прибора для неразрушающего контроля канатов
94
Лабораторная работа № ГМ_СМ-13
Тема: Шахтные подъемные установки.
Цель: Изучение принципа действия и конструктивного выполнения
однобарабанной подъемной машины.
Объект изучения: Однобарабанная подъемная машина типа Ц-1,6х1,2А
Шахтные подъемные однобарабанные Ц-1,6х 1,2 машины предназначены
для подъема и спуска людей и грузов по вертикальным и наклонным горным
выработкам. Они применяются для оборудования подъемных установок,
сооружаемых в подземных условиях и на поверхности. Машины могут работать
во взрывоопасной среде угольных шахт, а также применяться для проходки
шахтных стволов и других горных выработок. Использование указанных
машин для наклонных подъемов с углом наклона менее 15° не рекомендуется,
так как в этом случае практически невозможно обеспечить условия отсутствия
набегания подъемного сосуда на канат при предохранительном торможении.
Машины рассчитаны на эксплуатацию в закрытых помещениях при
температуре воздуха 5—35° С.
Основные параметры подъемных машин Ц-1,6X 1,2 не отличаются от
параметров лебедок ЛГЛ-1600; отличия состоят в компоновке и устройстве
отдельных узлов.
Техническая характеристика шахтных подъемных машин Ц-1,6x1,2 и 2Ц1,6x0,8 по ГОСТ 18114—72 приведена в табл.
Шахтная подъемная машина Ц-1,6x0,8 показана на рис. 1. На рисунке
показано правое исполнение машин (редуктор и двигатель находятся справа,
если смотреть на машину со стороны тормозных приводов). Машины могут
иметь и левое исполнение. Для этого необходимо сборку главного вала
развернуть на 180° и установить привод машины слева.
Все узлы машин собраны на сварной раме. Положение их после заводской
сборки, наладки и испытаний зафиксировано приварными упорами или
штифтами.
Монтаж
машины
для
эксплуатации
производится
на
железобетонном фундаменте, который рассчитывается на экстренную нагрузку
от действия усилия, равного разрывному усилию подъемного каната.
95
Крепление
машины
к
фундаменту
осуществляется
специальными
фундаментными болтами, поставляемыми в комплекте с машиной.
Основные
узлы
машины:
сборка
главного
вала,
редуктор,
два
исполнительных органа тормоза, два пружинных гидравлических тормозных
привода, маслостанция для питания и управления тормозными приводами, рама
машины.
По компоновке машины разделяются на две части, каждую из которых
объединяет одна общая рама: коренная часть и привод машины.
Узлы коренной части — сборка главного вала, два тормоза, два
тормозных привода и безаккумуляторная маслостанция — установлены на
раме, которая разбирается на четыре части. На раме привода, имеющей
неразборную сварную конструкцию, установлены редуктор, электродвигатель и
аппарат управления АУЛ. При монтаже привод необходимо выставить так,
чтобы выполнить все требования, относящиеся к центровке тихоходного вала
редуктора и главного вала машины, соединяющихся между собой зубчатой
муфтой.
Сборка главного вала подъемной машины Ц-1,6X1,2 показана на рис. 2.
Главный (коренной) вал машины опирается на двухрядные роликовые
сферические
подшипники
качения,
смазка
которых
осуществляется
консистентным тугоплавким маслом. Вращение главному валу передается от
редуктора через зубчатую муфту. Неразъемные барабаны сварной конструкции
имеют обечайку, вальцованную из стального листа и реборды, прикрепленных
к ней болтами. Правая лобовина заклиненного барабана соединяется со
ступицей, посаженной на главный вал по горячей посадке, левая лобовина
заклиненного барабана — со ступицей, опирающейся на вал через подшипник
или бронзовую втулку. Для навивки первого слоя каната на стальной оболочке
барабанов нарезаны желобки под канат диаметром 18, 22 или 24 мм (шаг
нарезки соответственно 20, 24 или 27 мм).
Привод подъемных машин (рис. 3) выполнен в виде отдельного узла, все
элементы которого смонтированы на цельносварной специальной раме. В этот
96
узел
входят
редуктор,
электродвигатель
и
аппарат
управления
АУЛ
(взрывобезопасное исполнение) или аппарат задания и контроля скорости АЗК
(нормальное исполнение).
Редуктор подъемной машины — двухступенчатый цилиндрический РЦД1150 с эвольвентным зацеплением — имеет передаточное число 20 или 31,5 и
рассчитан на работу с электродвигателем мощностью не более 160 кВт и
частотой вращения вала не более 1000 об/мин.
На корпусе редуктора установлены два центробежных реле скорости
вращения моторного вала, одно из которых включает предохранительное
торможение подъемной машины при превышении максимальной скорости,
другое - при превышении скорости подхода подъемного сосуда к приемной
площадке. Центробежные реле приводятся во вращение непосредственно от
моторного
вала
редуктора.
Для
подъемных
машин
с
комплектом
электрооборудования нормального исполнения вместо центробежных реле
могут устанавливаться тахогенераторы.
Аппарат АУЛ или АЗК соединены с тихоходным валом редуктора
карданным валом.
Машины снабжены двумя тормозами колодочного типа с шарнирной
подвеской тормозной балки. Тормозные колодки из прессмассы 3-55-67
холодного прессования обеспечивают коэффициенты трения в паре со
стальным тормозным ободом не менее 0,3; удельное давление на тормозную
колодку при полной нагрузке и тормозном моменте, равном трем статическим
моментам вращения, составляет 4 кгс/см2.
Пружинный гидравлический тормозной привод шарнирно соединен с
замыкающим треугольным рычагом и рамой машины. Поршень тормозного
привода при полной нагрузке и зазоре между тормозным ободом и колодкой 1
мм имеет ход около 45 мм. Тормозной привод рассчитан на работу с
наибольшим давлением масла 12 кгс/см2.
97
Маслостанция, питающая тормозной привод маслом под давлением 12
кгс/см2, — безаккумуляторного типа с двумя лопастными насосами (один —
рабочий, другой — резервный).
Управление тормозом при регулируемом маневровом торможении
осуществляется рукояткой тормоза, имеющейся на пульте управления.
Рукоятка электрически связана с электрогидравлическим регулятором давления
типа РДВГ, установленным на маслостанции. Предохранительное торможение
осуществляется специальным золотниковым устройством типа УПТВ, которое
также установлено в маслостанции. Оба аппарата изготовляются Конотопским
заводом «Красный металлист».
2370
2120
1540
1200
2
1
950
3
1280
4 5
680
1122
1600
A
12
9
11
8
7
6
Вид А
1000
800
450
11
350
650
900
550
12
1000
13
1420
1850
1920
10
Рис. 1. Шахтная подъемная машина Ц1,6Х1,2:
1 — барабан; 2 — исполнительный
орган тормоза; 3 — зубчатая муфта; 4
— аппарат АУЛ; 5 — рама привода
машины; 6 — электродвигатель; 7 —
пальцевая муфта; 8 — редуктор; 9 —
установка центробежных реле скорости
вращения; 10 — тормозной привод; 11
—
рама
машины;
12
—
безаккумуляторная маслостанция; 13 —
стопор
98
Управление машиной производится с пульта управления, который не
имеет механической связи с подъемной машиной и может устанавливаться в
любом удобном месте. На пульте имеется электрический (сельсинный)
указатель глубины, работающий от датчика, вмонтированного в аппараты АУЛ
и АЗК.
1200
225
6
3
4
5
2
1
1700
6
5
595
350
1600
300
450
4 3 2 1
8
700
7
2470
735
1280
950
880
1122
875
2120
2370
500
125
440
3450
Рис. 2. Сборка главного вала машины Ц-1,6Х1,2;
/ — коренной вал; 2 — подшипник роликовый сферический двухрядный; 3 — корпус
подшипника; 4 — заклиненная ступица барабана; 5 — барабан; 6 — реборда; 7 —
свободная ступица барабана; 8 — втулка бронзовая
Рис. 3. Привод машины Ц-1,6Х1,2:
/. — электродвигатель; 2 — рама; 3 — аппарат управления АУЛ; 4 — пальцевая муфта; 5
— редуктор РЦД-1150; 6 — установка центробежных реле скорости вращения моторного
вала
Серийное производство машин Ц-1,6х1,2 начато с 1974 г. взамен ранее
изготовлявшихся шахтных подъемных грузо-людских лебедок соответственно
ЛГЛ-1600.
Вопросы для самопроверки
(при объяснении показывать на реальной машине)
1. Устройство и принцип действия подъемной машины
2. Устройство и принцип действия главного вала подъемной машины
3. Устройство и принцип действия тормозной системы подъемной машины
99
Лабораторная работа № ГМ_СМ-14
Тема: Шахтные подъемные установки.
Цель: Изучение принципа действия и конструктивного выполнения
двухбарабанной подъемной машины.
Объект изучения: Двухбарабанная подъемная машина типа 2БМ.
1. Устройство и принцип действия двухбарабанной подъемной машины
2БМ-3000/1500
Малые шахтные одно- и двухбарабанные подъемные машины типа БМ и
2БМ-2000-ЗА, БМ- и 2БМ-2500-4 (4А), БМ- и 2БМ-3000-4 (4А) с барабаном
диаметром 2000, 2500 и 3000 мм предназначены для оборудования подземных и
поверхностных подъемных установок наклонных и вертикальных стволов
угольных и горнорудных шахт небольшой и средней производительности,
Рис. 1. Схема шахтной подъемной машины 2БМ-3000/1500
(Вид сбоку)
(Рис. 59, стр. 96; рис. 64, стр. 103 [3])
По конструктивному исполнению малые подъемные машины типа БМ и
2БМ-25004 (4А), БМ- и 2БМ-3000-4 (4А) одинаковы и отличаются только
числом барабанов, их размерами, а также верхним или нижним расположением
гидравлического привода тормоза. Малые шахтные подъемные машины типа
БМ и 2БМ-2500, БМ и 2БМ-3000 с отъемными редукторами выпускаются двух
видов: для оборудования подъемных установок на поверхности шахт и для
оборудования
подземных
подъемных
установок.
100
Подъемные
машины,
предназначенные для установки на поверхности шахт, должны иметь
подвальное
помещение
под
площадкой
управления
для
размещения
гидравлического привода тормоза. Подъемные машины, предназначенные для
установки в подземных условиях, не требуют подвального помещения, так как
гидравлический привод тормоза у них располагается на уровне пола машинного
здания. Эти машины также могут использоваться и на поверхности, на
проходческих и эксплуатационных подъемных установках.
Каждый типоразмер малой подъемной машины имеет свое обозначение,
например БМ-2500/2030-4 или 2БМ-2500/1220-4А. Принятые обозначения
малых подъемных машин расшифровываются следующим образом: БМ —
однобарабанная и 2БМ — двухбарабанная машина, числитель указывает
диаметр барабана в мм, две первые цифры знаменателя — ширину барабана в
мм, уменьшенную и 100 раз, а последние две цифры знаменателя —
передаточное число редуктора; индекс 4 является порядковым номером
проводимой заводом модификации подъемных машин; буква А означает, что
данная машина предназначена для работы под землей и не требует подвального
помещения.
Наличие дистанционного управления перестановкой барабанов позволяет
достаточно быстро производить наладку подъемной установки при смене
обслуживаемых горизонтов шахты, регулировать длину подьемных канатов
после их вытяжки и т. д.
Подъемные
машины
с
двумя
цилиндрическими
барабанами
удовлетворяют всем основным требованиям эксплуатации, обладая рядом
преимуществ, которых не имеют однобарабанные машины: возможностью
одновременного обслуживания нескольких горизонтов шахты, простотой и
легкостью регулирования длины подъемного каната при его вытяжке или
обрубке конца для испытания: возможностью расположения копровых шкивов
на одной оси.
101
Рис. 2. Схема шахтной подъемной машины 2БМ-3000/1500
(Вид в плане)
(Рис. 60, стр. 97; рис. 66, стр. 104 [3])
Малые подъемные машины типа БМ и 2БМ-25004 (4А), БМ- и 2БМ-30004 (4А) оборудованы отъемным редуктором, гидравлическим приводом тормоза,
бесступенчатым механизмом перестановки барабанов, указателем глубины с
дисками для электрического ограничителя скорости и пультом управления.
Малые подъемные машины (рис. 1) состоят из коренном части 1 (сборки
главного
вала),
редуктора
2,
исполнительного
органа
тормоза
3,
гидравлического привода тормоза 4, аккумулятора давления 5 маслостанции
аккумулятора давления 6, балок 7 подшипники 8, указателя глубины 9, привода
10 указателя глубины, пульта управления 11, кресла 12 машиниста,
соединительной муфты 13, установки тахогенератора 14, зубчатой муфты 15,
oограждения 16 и электродвигателя 17. На рис. 1 и 2 размеры в скобках
соответствуют типам машин, приведенным в скобках.
В двухбарабанных машинах каждый канат навивается на свой барабан, а в
однобарабанных — оба каната навиваются на один общий барабан.
102
В двухбарабанных подъемных машинах каждый подъемный канат одним
концом крепится к одному из барабанов, а другим к одному из подъемных
сосудов.
Вопросы для самопроверки
(объяснять с использованием стенда)
1. Устройство и принцип действия подъемной машины
2. Устройство и принцип действия главного вала подъемной машины
3. Устройство и принцип действия тормозной системы подъемной машины
103
Лабораторная работа № ГМ_СМ-15
Тема: Шахтные подъемные установки.
Цель: Изучение принципа действия и конструктивного выполнения
многоканатной подъемной машины.
Объект изучения: Многоканатная подъемная машина.
Примечание: При использовании плакатом-тренажером включите тумблер
подачи напряжения (первая снизу). Контрольная лампочка указывает на
наличие напряжения на стенде, а нажатая кнопка у названия позиции
обеспечивает зажигание лампочки у детали или узла, соответствующей этой
позиции.
1. Устройство и принцип действия многоканатной подъемной машины:
(Рис. 4.50, стр. 243; рис. 4.52, стр. 246; рис. 4.54, стр. 248;
рис. 4.57, стр. 252; рис. 4.65, стр. 258 [1])
Многоканатные подъемные машины ЦШ2,1 X 4 предназначены в
основном для людских и вспомогательных грузо-людских подъемных
установок. Они поставляются с 1 января 1975 г. в соответствии с ГОСТ 18116—
72 только с редукторным приводом.
Техническая характеристика подъемной машины ЦШ2,1 х 4
Максимальное статическое натяжение канатов, кгс – 26500.
Максимальная разность статических натяжений канатов, кгс – 8000.
Максимальная скорость подъема, м/с – 11.
Диаметр, мм:
канатоведущего шкива – 2100,
максимальный канатов – 27.
Расстояние между канатами на канатоведущем шкиве, мм – 250.
Число подъемных канатов - 4
Маховый момент машины без редуктора, отклоняющих шкивов и электродвигателей,
2
тс-м , не более – 22.
Маховый момент редуктора, приведенный к оси тихоходного вала, тс-м2, не более –
18.
Часовая производительность при работе с максимальной глубины (двухскиповой
подъем), т/ч – 165.
Максимальная мощность электродвигателей, кВт - 1000
Масса машины без редуктора и электрооборудования, кг, не более – 35000.
Подъемная машина ЦШ2.1 х 4 с редукторным приводом показана на рис.
1.
104
Рис. 1. Схема многоканатной шахтной подъемной машины
Основными узлами машины являются: коренная часть 1, приспособление для
проточки желобков на приводном шкиве 2, маслостанция 3, редуктор,
отклоняющие шкивы 4, приспособление 5 для проточки желобков на футеровке
отклоняющих шкивов, установка компрессоров и воздухосборника 6, панель
управления тормозом 7, аппарат задания и контроля хода 8 типа A3К, привод 9
аппарата типа A3К, приводной электродвигатель 10, установка тахогенератора
11, редуктор 12 и пульт управления (на рисунке не показан). Пульт управления
не имеет механической связи с машиной может быть установлен в любом
месте.
Машина ЦШ2,1х4 изготавливается с редуктором 2ЦД-14. Соединение
редуктора
с
валами
электродвигателей
осуществляется
зубчатыми
удлиненными муфтами специальной конструкции. Выходной вал редуктора
соединяй с главным валом коренной части посредством жесткой фланцевой
муфты, совмещенной с опорным подшипником. Такое соединение валов
105
позволяет значительно сократить габариты машины, что важно для машин,
устанавливаемых на башенных копрах.
Рис. 1. Схема многоканатной шахтной подъемной машины
(вид сбоку)
Корпус редуктора 12 установлен на пружинных опорах, что существенно
снижает динамические нагрузки на подъемную машину. Смазка зубчатых
передач редуктора производится специальной маслостанцией 3.
Коренная часть машины состоит из сборки главного вала, защитного
кожуха, стопора, исполнительных органов и приводов двух тормозов
колодочного типа, смонтированных на общей раме. Поверхности рамы,
106
предназначенные для установки корпусов подшипников сборки главного вала,
опор балок и приводов тормозов нивелированы и обработаны. Наличие общей
рамы позволяет упростить фундамент, выполнить на заводе монтаж,
регулировку и фиксацию узлов коренной части, провести испытания сборки
главного вала и тормозных устройств.
Для уменьшения длины трубопроводов тормозной системы панель 7
управления тормозом (см. рис. 1) размещена в непосредственной близости от
тормозных приводов.
Механизм проточки футеровки 2 монтируется под приводным шкивом.
В зависимости от принятого размещения аппарат задания и контроля хода
получает вращение от главного вала машины или тихоходного вала редуктора.
При парном варианте размещения двух машин для подсоединения аппарата 8
типа A3К могут применяться угловые редукторы. Узлы тахогенераторов 11
встраиваются в редуктор 12.
Маслостанция редуктора 3, отклоняющие шкивы 4 и компрессорная
установка с воздухосборником 6 размещаются на перекрытиях башенного
копра ниже машинного зала.
К валу отклоняющих шкивов 4 подсоединен аппарат защиты от
проскальзывания канатов АЗП. В случае, если величина диаметра приводного
шкива отличается менее чем на 300 мм от расстояния между осями сосудов, то
отклоняющие шкивы не применяются. В этом случае машины комплектуются
отдельным узлом реле контроля скольжения канатов.
Для
футеровки
барабанов
многоканатных
подъемных
машин
и
отклоняющих шкивах применяется футеровка из маслостойких резин полосами
длиной по 2 м.
По сравнению с футеровкой из пластиката ПП-45 она имеет следующие
преимущества: большие допустимые удельные давления и износостойкость,
повышенную упругость, меньшую стоимость.
107
80
110 75
65
280
85
Размеры элементов футеровки Ф7-050-49А
клетьевой подъемной машины
27 0
100
Размеры элементов футеровки Ф7-050-49А
скиповой подъемной машины
Рис. 2. Поперечные сечения футеровок
Поперечные сечения резиновых футеровок отклоняющих шкивов
показаны на рис. 2, а их техническая характеристика и размеры — в табл.
Параметры
Исполнение (см. рис. 2)
Диаметр шкивов, мм
Допустимые удельные давления, кгс/см2
Расчетный коэффициент трения
Температурный режим, оС
Размеры, мм (см. рис. 2):
..................................... а
..................................... b
..................................... h
п
.....................................k
Длина, м
Масса 1 м, кг
Тип футеровки
ФШ - 3
а
4000
35
0,15
5 - 40
ФШ - 1
а
2250
35
0,15
ФШ - 2
а
3250
35
0,15
ФШ - 4
б
2000
35
0,15
ФШ - 5
6
3000
35
0,15
34
40
36
6
6
47
54
41
6
6
57
65
48
8
7
___
___
60
60
7
-
80
80
7
-
2
1,7
2
2,5
2
3,4
2
4,1
2
7,2
3. Устройство и принцип действия тормозной системы шахтных
многоканатных подъемных машин:
(Рис. 4.89, стр. 281; рис. 4.94, стр. 285 [1])
Пружинные грузовые пневматические тормозные устройства многоканатных
подъемных машин
На
большинстве
многоканатных
подъемных
машин
применяются
пружинные грузовые пневматические тормозные устройства. Они имеют два
исполнительных органа, два пружинных грузовых пневматических привода,
панель управления и компрессорную установку с воздухосборником.
Исполнительный орган тормоза (рис. 3) состоит из двух тормозных балок
2, соединенных между собой тягой 4 с помощью шарнирных головок 3.
108
Тормозные балки установлены на опорах 9, закрепленных и зафиксированные
на раме машины. К каждой тормозной балке прикреплена шарнирная балка 1.
Шарнирные балки футерованы прессмассовыми тормозными колодками
10. Крайние тормозные колодки зафиксированы упорами 11. Поступательное
перемещение
тормозных
колодок
обеспечивается
шарнирным
четырехзвенником. Равномерное распределение зазор по дуге обхвата
осуществляется изменением длины стойки 7. Равномерный отход тормозных
балок обеспечивается регулируемыми упорами 8.
Одна из тормозных балок 2 соединена с угловым рычагом 5, который
посредством тяги 6 осуществляет связь с тормозным приводом. При движении
тяги 6 вниз или вверх происходит сближение или отход тормозных балок.
Привод тормоза (рис. 4) состоит из пружинного блока, тормозных
цилиндров, подвески грузов, установки концевых выключателей 13 и
блокировок тормоза 12 и 15.
Рис. 3. Схема исполнительного органа тормоза шахтных многоканатных подъемных машин:
Пружинный блок состоит из пружин 17, связанных стяжными шпильками
20 с помощью опорных дисков 19 и 16. Отдельные секции пружин разделены
промежуточными дисками 18. Для создания требуемого тормозного момента
пружины сжимают гайками 22 на расчетную величину.
Блок тормозных цилиндров состоит из цилиндров рабочего 29 и
предохранительного 30 торможения, поршня 11 со штоком 21, двух крышек 28
и 31 и резинового буфера 33. Рабочий цилиндр 29 одновременно является
поршнем предохранительного цилиндра 30. Перемещение цилиндра 29 вверх
109
ограничено шайбой 8. На поршнях и в нижней крышке 31 установлены
манжеты 32. Подвод воздуха к рабочему цилиндру осуществлен гибким
шлангом 26 через радиальное и осевое сверления в штоке
27, к
предохранительному — через отверстие в крышке 31. Для уменьшения
сопротивления перемещению рабочего поршня в крышке 28 предусмотрены
отдушины 14.
Повороту цилиндра 29 вокруг его оси вместе с тормозными грузами
препятствует палец 12, который перемещается вдоль паза стойки или кожуха
Подвеска
10.
грузов
присоединяется
к
цилиндрам 29 вилками 34 и 6, шпилькой 7 и
состоит из двух тяг 4, траверсы 5, грузов 2,
стяжных шпилек 3 и пружин 1.
Усилие затяжки пружин 17 передается
на верхний 19 и нижний 16 опорные диски.
Затормаживающее усилие от пружин через
нижний опорный диск 16 передается штоку
поршня 27 рабочего цилиндра и шарнирно
соединенной с ним вилкой 25 и шарнирным
валиком 24 тяге 21, которая передает усилие
исполнительному органу тормоза.
Рис. 4. Пружинный пневматический грузовой
тормозной привод
Рабочее
торможение
осуществляется
пружинным
блоком,
предохранительное — пружинным блоком и тормозными грузами.
Для
обеспечения
надежной
работы
тормозной
привод
имеет
электрические блокировки от чрезмерного износа тормозных колодок и от
понижения давления сжатого воздуха в тормозной системе, установленные на
стойке 9.
110
Смазка
подвижных
соединений
осуществляется
с
помощью
прессмасленок 23.
Принципиальная схема тормозной системы показана на рис. 5.
5
(Рис. 4.91, стр. 283; рис. 4.96, стр. 287 [1])
Сжатый воздух от компрессора 14 по воздухопроводу поступает в
воздухосборник 8. При этом воздух очищается от воды и масла в
водомаслоотделителе 9, а температура его контролируется температурным реле
111
12 и визуально термометром 13, установленным на воздухопроводе перед
водомаслоотделителем. Между компрессором и воздухосборником включен в
воздухопровод
уменьшить
электропневматический
пусковой
момент
вентиль
двигателя
11,
который
компрессора.
позволяет
Компрессоры
подключены к тормозной системе через индивидуальные клапаны 10.
Давление
в
воздухосборнике
должно
находиться
в
пределах,
установленных для каждой машины, что контролируется электроконтактным
манометром. Допускается подача в воздухосборник сжатого воздуха от
шахтной сети.
Из воздухосборника воздух поступает в панель управления тормозом ПТ,
которая имеет вспомогательный воздухосборник 7, фильтр 6 в сети управления
и масленку 5 в сети рабочих цилиндров.
Перед
началом
работы
машины
производят
впуск
воздуха
в
предохранительные цилиндры 1 путем включения клапанов 2 (КП-1, КП-2 и
КП-3). Тормозные грузы поднимаются в крайнее верхнее положение, а машина
остается заторможенной пружинными блоками рабочего тормоза.
При включении клапанов 3 типов КР-1, КР-2 и КР-3 и подаче напряжения
на управляющие катушки регулятора давления 4 типа РДБВ рабочие цилиндры
соединяются с воздухосборником и машина растормаживается.
При автоматической работе машины с применением механического
тормоза, а также при дистанционном и ручном управлении машиной рабочее
торможение осуществляется регулятором давления РДБВ. Увеличению
давления воздуха в рабочих цилиндрах соответствует уменьшение тормозного
момента,
а
снижению
—
увеличение
его.
Плавность
торможения
обеспечивается наличием большого числа ступеней давления (не менее 25).
Автоматическое стопорение осуществляется при движении сосудов на
скорости дотяжки выключением клапанов КР. Клапаны отсекают цилиндры
рабочего торможения от нагнетания и одновременно открывают выход воздуха
в выхлопное устройство, которое предназначено для получения различных
характеристик торможения, отвечающих условиям не скольжения канатов и
112
требованиям Правил безопасности. Это достигается регулированием скорости
выхода воздуха из тормозных цилиндров настройкой регулирующего клапана и
изменением сечения отверстия дросселя. Клапаны КР-1, КР-2 и КР-3 взаимно
дублируют свою работу, поэтому их электромагниты включены параллельно. В
случае неисправности одного из этих клапанов второй обеспечивает надежное
торможение машин.
Предохранительное торможение происходит от действия средств защиты
или может быть включено машинистом. При предохранительном торможении
обесточиваются все электромагнитные клапаны и происходит одновременный
выпуск воздуха как из цилиндров рабочего торможения (через клапаны КР-1,
КР-2 и КР-3), так и из цилиндров предохранительного торможения (через
клапаны КП-1 и КП-2). Вследствие того, что рабочий тормоз имеет большее
быстродействие, опоражнивание рабочих цилиндров происходит значительно
быстрее и первоначальное тормозное усилие создается за счет пружинных
блоков. Так как к моменту опускания тормозных грузов все зазоры в тормозной
системе уже выбраны пружинными блоками, наложение грузового тормоза
происходит плавно и безударно.
Вопросы для самопроверки
(объяснять с использованием стенда)
1. Устройство и принцип действия подъемной машины
2. Устройство и принцип действия главного вала подъемной машины
3. Устройство и принцип действия тормозной системы подъемной машины
4. Устройство и принцип действия пневматической схемы тормозной системы
подъемной машины
113
Лабораторная работа № ГМ_СМ-16
Тема: Шахтные подъемные установки.
Цель: Изучение взаимодействия каната и шкива трения в многоканатной
подъемной машине, то есть изучение физики передачи усилия подъёмной
машины на грузоподъёмные канаты установки со шкивами трения, определение
критического угла обхвата, коэффициента трения между шкивом и канатом и
запаса трения против скольжения.
Объект изучения: Многоканатная подъемная машина (передача сил в
шкивах трения в многоканатных подъёмных установках)
Основы теории
Если в одноканатных подъёмных установках канат удерживается на
барабане болтовыми зажимами и четырьмя и более не сматываемых витков
(витками трения), в многоканатных подъёмных установках со шкивами трения
груженный и порожний сосуды висят на концах канатов огибающих шкивы
канатоведущего органа. Подъём грузов происходит за счет сил трения,
возникающих между канатами и поверхностями желобов шкивов. Максимально
возможное натяжение грузовой ветви до проскальзывания каната по шкиву
согласно классической формуле Эйлера зависит от натяжения порожней ветви
каната, коэффициента трения материалов канатов и поверхности шкива и угла
обхвата шкива канатом:
S1max = S2 е f
(1)
где S1max –максимально возможное усилие на набегающей грузовой ветви
каната до его проскальзывания по шкиву,
S2 - усилие на сбегающей ветви каната,
е – основание натурального логарифма,
f – коэффициент трения между канатом и шкивом,

- угол обхвата равный углу скольжения  ск , в радианах, при
максимально возможном усилии грузовой ветви каната.
Фактически усилие на грузовой ветви всегда меньше максимально
возможного, определяемого запасом сил трения:

114
S1 max
S1
(2)
где
  запас
сил трения, при статических нагрузках
  1,75 ,
а при
динамических ( в период разгона или замедления)   1,25 .
S1 - фактическое усилие на грузовой ветви каната.
Из формулы (2) коэффициент трения между шкивом и канатом
ln(
f 
S1
)
S2
(3)
 ск
Угол скольжения при заданных величинах S1, S2 и f из той же формулы
ln(
 ск 
S1
)
S2
f
(4)
Угол обхвата, обеспечивающий необходимый запас сил трения
ln(

При
необходимости
угол
обхвата
S1 
)
S2
f
(5)
увеличивается
с
помощью
отклоняющих шкивов.
В процессе вращения шкива натяжение каната на нем от грузовой ветви к
порожней изменяется по закономерности, отраженной на эпюре рис. 1
В пределах угла неподвижного контакта степень натяжения грузовой
ветви постоянна; в пределах угла скольжения канат проскальзывает навстречу
вращения шкива с уменьшением в нем упругих деформаций и напряжений в
степенной зависимости -S е f .
Порядок проведения опыта.
1.Эпюра
натяжения
каната
на
шкиве
трения
подтверждается
демонстрационным опытом, проводимым на лабораторной установке (рис.2),
состоящей из укрепленного на штативе ведущего шкива 1, и резинового жгута
2 вместо каната со штрихами, нанесёнными на него через равные расстояния
без приложения растягивающей нагрузки. На концах каната подвешиваются
различные грузы, обозначенные стрелками S1 и S2.
115
Рис. 1. Эпюра натяжения каната на шкиве:
 н.к . - угол неподвижного контакта со шкивом,
 ск .  угол скольжения.
Рис. 2. Установка для демонстрации
изменения натяжения каната на
шкиве трения
Ведущий шкив проворачивается на угол не менее 180º с подъёмом
большего груза и фиксируется. При этом растягивающее напряжение в жгуте
пропорциональные удлинению жгута могут быть оценены по расстоянию
между штрихами. Угол неподвижного контакта можно определить по дуге, где
расстояния между штрихами на жгуте неизменны. Остальная охватываемая
жгутом часть
соответствует углу скольжения. Необходимо с большим
вниманием определять начало уменьшения расстояния между штрихами на
жгуте, т.к. точка начала скольжения части каната шкиву обозначается малым
уменьшением расстояния между штрихами.
2. Более точно угол неподвижного контакта и угол скольжения
определяется с помощью отклоняющего шкива на лабораторной установке
(рис.3),
состоящей
из
укреплённых
на
штативе
ведущего
шкива
1,
отклоняющего шкива 2, угломерной щкалы 3, водила 4 и тросика 5 с грузами S1
и S2.
116
Рис.3 Лабораторная установка для определения критического угла обхвата шкива канатом.
Таблица 1
NN
п/п
S1
грамм
S2
грамм
 ск
 н.к .
радиан
радиан
f
μ
α
радиан
Многожильный изолированный провод
1
2
3
4
5
Многожильный провод без изоляции
1
2
3
4
5
Опыты с различными видами тросиков: суровыми нитками, тонким
проводом, многожильным электропроводом с изоляцией и без, и различными
117
сочетаниями грузов на набегающей и сбегающей ветви каната по вариантам,
предложенным преподавателем.
Вес грузов S1 и S2 определяются на торговых весах с точностью до 1 г.
Угол скольжения или угол неподвижного контакта определяется в градусах по
положению водила на угломерной шкале в момент начала скольжения
отклоненного шкивом 2 тросика. Замеренная величина угла переводится в
радианы. Коэффициент трения определяется по формуле (3)
Результаты опытов и расчетов сводятся в таблицу 1.
118