Контрольная работа № 1: Расчет буровых машин

Контрольная работа № 1: Расчет буровых машин

Расчет заданий контрольной работы производится по методикам приведенным ниже.

Задание 1.Расчет производительности переносных перфораторов

Задание: Определить механическую скорость бурения и эксплуатационнуюпроизводительность переносных перфораторов. Расход материалов на бурение шпуров в смену.

Построить график зависимости:

1) механической скорости бурения от крепости пород

№ вар.	Тип перфоратора	Частота вращения, с-1	Глубина шпура, м	Диаметр шпура, мм	Коэффициент крепости пород	Контактная прочность горных пород, МПа	Расход воздуха, м3/мин
1.	ПП63В	3,6	1,6				2,8
2.	ПП50В1	3,5	1,6				3,4
3.	ПП54В1	3,6	1,6				4,1
4.	ПП54ВБ1	3,4	1,6				4,1
5.	ПП63В	3,3	1,8				3,85
6.	ПП63ВБ	3,2	1,8				3,85
7.	ПП63С	3,1	1,8				3,85
8.	ПП63П	3,0	1,8				3,85
9.	ПП63СВП	3,6	2,0				3,85
10.	ПР30К	3,5	2,0
11.	ПП36В	3,4	2,0				2,8
12.	ПП50В1	3,3	2,0				3,4
13.	ПП54В1	3,2	2,0				4,1
14.	ПП54ВБ1	3,1	2,2				4,1
15.	ПП63В	3,0	2,2				3,85
16.	ПП63ВБ	3,6	2,2				3,85
17.	ПП63ВБ	3,6	1,5				3,85
18.	ПП63С	3,5	1,5				3,85
19.	ПП63П	3,4	1,5				3,85
20.	ПП63СВП	3,5	1,5				3,85
21.	ПР30К	3,6	1,7
22.	ПП36В	3,3	1,7				2,8
23.	ПП50В1	3,2	1,7				3,4
24.	ПП54В1	3,1	1,7				4,1
25.	ПП54ВБ1	3,0	1,9				4,1
26.	ПП63В	3,5	1,9				3,85
27.	ПП63ВБ	3,4	1,9				3,85
28.	ПП63С	3,3	1,9				3,85
29.	ПП63П	3,1	2,1				3,85
30.	ПП63СВП	3,5	2,1				3,85
31.	ПР30К	3,6	2,1
32.	ПП36В	3,3	2,1				2,8

Задание 4. Эксплуатационный расчет буровых станков с погружными пневмоударниками

Задание: Определить начальную скорость бурения, теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность бурового станка с пневмоударником. Расход материалов, воды, сжатого воздуха на бурение скважи.

Построить графики зависимости: 1) механической скорости бурения от глубины скважины; 2) технической производительности от стойкости долота на одну заточку

№ вар.	Тип станка	Тип пневмоударника	Коэфф. крепости пород	Глубина скважины L, м	Кол-во скважин, m
1.	НКР-100МА	ПП-105-2.4
2.	НКР-100МВА	ПП-105-2.4
3.	НКР-100МПА	ПП-105-2.4
4.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.4
5.	НКР-100МА	ПП-105-2.2
6.	НКР-100МВА	ПП-105-2.2
7.	НКР-100МПА	ПП-105-2.2
8.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.2
9.	НКР-100МА	ПП-105-2.4
10.	НКР-100МВА	ПП-105-2.4
11.	НКР-100МПА	ПП-105-2.4
12.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.4
13.	НКР-100МА	ПП-105-2.2
14.	НКР-100МВА	ПП-105-2.2
15.	НКР-100МПА	ПП-105-2.2
16.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.2
17.	НКР-100МА	ПП-105-2.4
18.	НКР-100МВА	ПП-105-2.4
19.	НКР-100МПА	ПП-105-2.4
20.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.4
21.	НКР-100МА	ПП-105-2.2
22.	НКР-100МВА	ПП-105-2.2
23.	НКР-100МПА	ПП-105-2.2
24.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.2
25.	НКР-100МА	ПП-105-2.4
26.	НКР-100МВА	ПП-105-2.4
27.	НКР-100МПА	ПП-105-2.4
28.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.4
29.	НКР-100МА	ПП-105-2.2
30.	НКР-100МВА	ПП-105-2.2
31.	НКР-100МПА	ПП-105-2.2
32.	НКР-100МПВА	ПП-105-2.2

Производительность буровых станков с погружными пневмоударниками определяется механи­ческой скоростью бурения бурильной машины, затратами времени на спуско-подъемные операции, стойкостью долота, числом скважин, временем, затрачиваемым на перестановку станка.

Начальную механическую скорость бурения скважин с пневмоударниками (мм/с) (после расчета перевести м/мин) можно определить по формуле

,

гдеА – энергия удара, Дж;

n – частота ударов, с^-1;

d – диаметр долота, мм;

f- коэффициент крепости пород.

Механическая скорость бурения пневмоударниками на заданной глубине скважины L, м/мин

.

где β – коэффициент падения скорости бурения с глубиной скважины; β=0.0004 мин^-1;

L – глубина скважины, м.

Средняя скорость бурения скважин до их глубины L, м/мин

.

Время бурения скважины, мин

.

Время бурения 1 м скважины, мин/м

.

Теоретическая производительность станка (м/ч)

.

Техническая производительность, м/ч

,

где К_г –коэфф. готовности станка 0.9;

β – коэффициент падения скорости бурения с глубиной скважины; β=0.0004 мин^-1;

u₀— начальная механиче­ская скорость бурения скважины, м/мин;

L - глубина скважины, м.

t_н - время навинчивания одной штанги, (0,5…1) 2 мин;

t_Р - время развинчивания одной штанги, (0,9…1,6) 2 мин;

l – длина буровой штанги, м;

T_З - время замены долота, (1..5) 16 мин;

В – стойкость долота на одну заточку, м;

T_нп - время наведения станка на скважину, (2…6) 10…30 мин;

T_зб - время забуривания скважины, (0,5…1,5) 3 мин.

Эксплуатационная производительность станка:

где T_см - время длительность смены, мин;

T_пз - время на подготовительно-заключительные операции, (10..25) 20…30 мин;

T_оп - время организационных простоев, (30) 10 мин;

T_п - время перемещения станка с одного веера (скважины при параллельном их расположении) на другой, 20..110 мин,

m - число скважин в веере.

Задание 1. Эксплуатационный расчет локомотивного транспорта

Рассчитать число вагонеток в составе, скорости движения составов на отдельных участках пути, потребное количество вагонеток и электровозов, пропускную способность электровозного транспорта.

№	Тип электровоза	Тип вагонетки	Грузопоток участка Q, т/см	Длина участка пути L,м	Насыпная плотность руды, т /м3
1.	7КР-1У	ВГ-2,0			1,8
2.	К-10	ВГ-2,2			2,0
3.	К-14	ВГ-9А			1,6
4.	2КТ-28	ВГ-4,5А			2,4
5.	5АРВ-2М	ВГ-1,2			1,6
6.	АРП-7	ВГ-2,0			2,2
7.	АРП-10	ВГ-2,2			2,1
8.	АРП-14	ВГ-4,5А			2,0
9.	К-10	ВГ-2,2			1,9
10.	КТ-14	ВГ-4,5А			1,8
11.	7КР-1У	ВГ-1.2			1,7
12.	7КР-1У	ВГ-2.0			2,0
13.	К-10	ВГ-2.0			2,1
14.	КТ-14	ВГ-4.5А			2,3
15.	АРП-7	ВГ-1.2			1,9
16.	АРП-10	ВГ-2.0			2,1
17.	АРП-14	ВГ-2.2			2,2
18.	АРП-28	ВГ-4,5А			2,3
19.	7КР-1У	ВГ-2,2			2,1
20.	К-10	ВГ-2,0			2,2

Задание 2. Транспортирование горной массы самоходными транспортными машинами

Задание: Произвести тяговый и эксплуатационный расчет самоходной транспортной машины.

№ п/п	Тип ПТМ	Сменная производительность, Q т/см	Насыпная плотность руды g, т/м3	Характеристика транспортных выработок
Погрузочный заезд или очистное пространство	Транспортный щтрек
Длина выработки, L, м	Уклон пути i, 0/00	Длина выработки, L, м	Уклон пути i, 0/00
1.	Автосам. TH 320		2.2
2.	ПТМ: LH 201E		2.1
3.	ПТМ: ПД-2Э		2.0
4.	ПТМ: LH 203E		1.9
5.	ПТМ: ST 710		1.8
6.	Автосам. МТ5020		1.7
7.	ПТМ: LH 209L		1.6
8.	Автосам.МТ2010		1.5
9.	ПТМ: ST1520		1.5
10.	ПТМ: ЕST2D		1.6
11.	Автосам. TH 540		1.7
12.	ПТМ: ST1030		1.8
13.	ПТМ: LH 514E		1.9
14.	ПТМ: LH 306E		2.0
15.	ПТМ: ST1030		2.1
16.	ПТМ: ST 710		2.2
17.	ПТМ: LH517		2.2
18.	ПТМ: ST7LP		2.1
19.	Автосам. МТ2010		2.0
20.	ПТМ:ЕST3,5		1.9
21.	ПТМ: ST14
22.	Автосам. TH 320		1.8
23.	ПТМ: LH 201E		1.7
24.	ПТМ: ПД-2Э		1.6
25.	ПТМ: LH 203E		1.5
26.	ПТМ: ST 710		1.5
27.	Автосам. МТ5020		1.6
28.	ПТМ: LH 209L		1.7
29.	Автосам.МТ2010		1.8
30.	ПТМ: ST 1030		1.9
31.	ПТМ: ЕST2D		2.0
32.	Автосам. TH 540		2.1
33.	ПТМ: ST1030		2.2
34.	ПТМ: LH 514E		2.2

Задание 3. Выбор и расчет ленточного конвейера

Задание: Определить производительность конвейера, ширину ленты, силы сопротивления движению ленты и мощность двигателя, произвести выбор типа и параметров конвейерной ленты.

№ п/п	Сменная производительность участка, Qсм т/см	Длина транспортирования, L м	Угол наклона конвейера b град	Направление транспортирования	Крупность кусков горной массы, аmaxмм	Плотность горной массы в разрыхленном состоянии, g т/м3	Подвижность груза
1.				вниз		1.6	средняя
2.				вниз		1.7	средняя
3.				вниз		1.8	средняя
4.				вниз		1.9	средняя
5.				вниз		2.0	средняя
6.				вверх		1.6	легкая
7.				вверх		1.7	легкая
8.				вверх		1.8	легкая
9.				вверх		1.9	легкая
10.				вверх		2.0	легкая
11.				вниз		1.8	малая
12.				вниз		1.9	малая
13.				вниз		2.0	малая
14.				вниз		2.1	малая
15.				вниз		2.2	малая
16.				вниз		1.8	средняя
17.				вверх		1.8	средняя
18.				вверх		1.9	средняя
19.				вверх		2.0	средняя
20.				вверх		2.1	средняя
21.				вверх		2.2	средняя
22.						1.8	легкая
23.						1.9	легкая
24.						2.0	легкая
25.						2.1	легкая
26.						2.2	легкая
27.				вниз		1.6	малая
28.				вниз		1.7	малая
29.				вниз		1.8	малая
30.				вниз		1.9	малая
31.				вниз		2.0	малая
32.				вниз		1,6	средняя
33.				вверх		1.6	средняя
34.				вверх		1.7	средняя
35.				вверх		1.8	средняя
36.				вверх		1.9	средняя
37.				вверх		2.0	средняя
38.				вниз		1.8	малая
39.				вниз		1.9	малая
40.				вниз		2.0	малая

Расчет ленточного конвейера

Рис. 4.10. Расчетная схема замкнутого тягового органа, работающего в уклоне

Например, для конвейера (рис. 4.10), устанавливаемого на уклоне:

S₂=S₁+W_1-2;

S₃=1,05S₂;

S₄=S3+W_3-4 .

Передаваемое ленте от барабанов тяговое усилие равно разности натяжения набегающей S_нби сбегающейS_сб ветви ленты, Н

W₀=S_нб- S_сб . (4.12)

Сила трения между барабаном и лентой должна быть не менее тягового усилия W₀, в противном случае будет иметь место скольжение (буксование) ленты по барабану.

Условие отсутствия скольжения выражается формулой Эйлера

, (4.13)

где e^ma - тяговый фактор, берется из табл. 4.14;

m - коэффициент трения ленты о барабан;

a - угол обхвата лентой барабана, радиан (в двухбарабанных проводах a=a₁+a₂ , т.е. сумма углов обхвата на 2-х барабанах);

е – основание натурального логарифма, е=2,72.

Учитывая , что S₄=S₁e^ma, и решая систему уравнений, определяют S_1, а затем натяжение во всех остальных точках.

Тяговое усилие на окружности приводного барабана, Н

W₀=S_нб- S_сб= S₄ – S₁=S_сб( e^ma-1) . (4.14)

Таблица 4.14. Значения тягового фактора e^ma

Род барабана и атмосферные ус-ловия	Коэф. сце-пления, m	Угол обхвата a, град
Обточенный барабан и очень влажная атмосфера	0,1	1,37	1,44	1,52	1,60	1,69	1,78	1,88	1,94	2,01	2,32
Футерованный резиной барабан и очень влажная атмосфера	0,15	1,60	1,73	1,88	2,03	2,20	2,38	2,57	2,71	2,85	3,51
Обточенный барабан и влажная атмосфера	0,2	1,88	2,08	2,31	2,57	2,85	3,17	3,52	3,78	4,05	5,34
Футерованный резиной барабан и влажная атмосфера	0,25	2,20	2,50	2,85	3,25	3,71	4,23	4,83	5,26	5,74	8,17
Обточенный барабан и сухая атмосфера	0,3	2,57	3,01	3,52	4,12	4,82	5,64	6,60	7,33	8,14	12,35
Обточенный барабан и сухая чистая атмосфера	0,35	3,01	3,61	4,34	5,22	6,29	7,53	9,05	10,12	11,55	18,78
Барабан футерованный резиной и сухая атмосфера	0,4	3,52	4,34	5,35	6,60	8,14	10,04	12,39	14,25	16,38	28,56

Приближенное (без учета местных сопротивлений) значение тягового (окружного) усилия W₀=W_г+W_п, при W₀>0 режим работы двигательный, W₀<0 - тормозной, установка самодействующая, работает в режиме асинхронного генератора.

Минимальное необходимое (из условий отсутствия проскальзывания на барабане) натяжение ленты в точке сбегания:

При двигательном режиме ,

При двигательном режиме .

где К_т – запас тяговой (тормозной) способности привода, 1,2…1,3;

е^µα – тяговый фактор привода.

Более уточненный тяговый расчет ленточного конвейера основан на определении всех видов сопротивлений по контуру ленты, начиная с точки сбегания ленты с приводного барабана.

Общее сопротивление движению ленты складывается из суммы сопротивлений, возникающих по всей трассе конвейера:

W₀=W_г+W_п+W_б+W_кр+W_заг+W_раз+W_оч , (4.15)

где W_г,W_п– сопротивления движению ленты на прямолинейных участках соответственно грузовой и порожниковой ветвей, Н;

W_б – сопротивление на отклоняющих или поворотных барабанах, Н;

W_кр – сопротивление движению ленты на криволинейных участках, Н;

W_заг – сопротивление в месте загрузки ленты транспортируемым грузом, Н;

W_раз – сопротивления, возникающие от разгрузки ленты, Н;

W_оч – сопротивления очистных устройств, Н.

Сопротивление движению при огибании отклоняющего или поворотного барабанов, Н

W_б=S_н (k₄ -1) , (4.16)

где S_н - натяжение набегающей ветви, Н;

k₄ - обобщенный коэффициент сопротивления (принимается по табл. 4.15).

Таблица 4.15. Значения коэффициентов k₄ и k₅

Коэффициент	Угол обхвата барабана или отклонения роликопор, град	Значение коэффициентов для условий работы
тяжелых	очень тяжелых
k4	< 90	1,03 1,04 1,05	1,04 1,05 1,06
k5	< 15 15…30	1,05 1,05	1,05 1,06

Сопротивление движению при отклонении ленты роликовой батареей выпуклостью вверх, Н

W_кр= S_н (k₅ –1) , (4.17)

где k₅ - обобщающий коэффициент сопротивления (см. табл. 4.10).

Сопротивление движению в месте разгрузки конвейера, Н:

, (4.18)

где f – коэффициент трения груза о стенки металлических бортов (для угля – 0,35…0,40, сухой породы – 0,5..0,6, влажной породы – 0,8…0,9);

l_б – длина загрузочных бортов, м;

k₆ – коэффициент бокового давления k₆ =0,6…0,9;

k₇– удельное сопротивление трению уплотнительных резиновых полос о ленту (при В<1000 мм k₇ =30…50 кН/м; при В>1000 мм k₇ =60…100 кН/м );

u₀ – скорость транспортирования, м/с;

u₁ – проекция скорости движения груза на направление движения ленты, м/с;

h_б – высота борта, м.

В практических расчетах значение (u₀²-u₁²) можно принимать 2…10 м²/с² при высоте наклонной стенки воронки соответственно 1…10 м.

Сопротивление движению в месте очистительного устройства, Н:

- скребкового типа (скрепки и плужки)

W_оч=p_сВ , (4.19)

где p_с - удельное сопротивление очистки, p_с=300…500 Н/м (меньшее значение для неабразивного сухого груза, большее значение для влажного абразивного груза);

- щеточного типа с собственным приводом

W_оч=0,2p_щu_щВ , (4.20)

где p_щ– удельное сопротивление очистителя (для сухих и влажных, но не липких грузов – 200…250 Н/м; для влажных и липких – 300…350 Н/м);

u_щ – скорость очистителя, м/с.

Определив сумму сосредоточенных и распределенных сопротивлений на трассе конвейера, находят натяжение набегающей и сбегающей ветвей ленты у привода S_нбиS_сб.

При заданном угле обхвата лентой барабана a и коэффициенте сцепления между лентой и барабаном m натяжения набегающей S_нб ветви ленты будет равно, Н

. (4.21)

Натяжения сбегающейS_сб ветви ленты, Н:

S_сб =S_нб- W₀. (4.22)

Для предотвращения недопустимого провеса ленты между роликоопорами полученные при тяговом расчете минимальные значения натяжения S_minна грузовой и порожняковой ветвях, ни в одной точке наименьшего натяжения контура ленты не должны быть меньше расчетной допустимой стрелы провеса, Н:

, (4.23)

. (4.24)

Если условия не соблюдаются, пересчитывают натяжение ленты, предварительно определяя значения S_г.minи S_п.min.

Мощность приводного двигателя определяется из выражения, кВт:

- для двигательного режима

, (4.25)

где k_зап– коэффициент запаса мощности _, k_зап =1,1…1,2;

h- КПД привода, h= 0,8…0,85;

- для генераторного режима

. (4.26)

Задание 4. Эксплуатационный и тяговый расчет скреперной установки

Задание: По заданной производительности определить объем скрепера и выбрать по тяговому усилию скреперную установку, проверить прочность выбранного каната на разрывное усилие.

№ п/п	Сменная производительность забоя, Qсм т/см	Плотность руды в разрыхленном состоянии g, т/м3	Длина скреперования, L м	Угол наклона выработки, b град.	Направление транспортирования	Крупность горной массы, а мм	Коэф. загрузки установки в смену, kи
1.		2.3			Подъем		0.6
2.		2.2			Подъем		0.55
3.		2.1			Подъем		0.5
4.		2.0			Подъем		0.45
5.		1.9			Подъем		0.6
6.		1.8			Подъем		0.6
7.		1.9			Подъем		0.55
8.		2.0			Подъем		0.5
9.		2.1			Подъем		0.45
10.		2.2			Спуск		0.4
11.		1.8			Спуск		0.6
12.		1.9			Спуск		0.55
13.		2.0			Спуск		0.5
14.		2.1			Спуск		0.45
15.		2.2			Спуск		0.6
16.		2.4			Спуск		0.6
17.		2.3			Спуск		0.55
18.		2.2			Спуск		0.5
19.		2.1			Подъем		0.55
20.		2.0			Подъем		0.6
21.		2.0			Спуск		0.6
22.		2.1			Спуск		0.55
23.		2.2			Спуск		0.5
24.		2.3			Спуск		0.45
25.		1.9			Спуск		0.6
26.		1.8			Спуск		0.5
27.		1.9			Спуск		0.55
28.		2.0			Подъем		0.5
29.		2.1			Подъем		0.45
30.		2.2			Подъем		0.55
31.		2.3			Подъем		0.6
32.		2.2			Подъем		0.55
33.		2.1			Подъем		0.5
34.		2.0			Подъем		0.45
35.		1.9			Подъем		0.6
36.		1.8			Спуск		0.45
37.		1.7			Спуск		0.5
38.		1.6			Спуск		0.5
39.		1.8			Спуск		0.55
40.		1.6			Спуск		0.6

Расчет скреперной установки

Контрольная работа № 1: Расчет буровых машин

Расчет заданий контрольной работы производится по методикам приведенным ниже.

Задание 1.Расчет производительности переносных перфораторов

Задание: Определить механическую скорость бурения и эксплуатационнуюпроизводительность переносных перфораторов. Расход материалов на бурение шпуров в смену.

Построить график зависимости:

1) механической скорости бурения от крепости пород

№ вар.	Тип перфоратора	Частота вращения, с-1	Глубина шпура, м	Диаметр шпура, мм	Коэффициент крепости пород	Контактная прочность горных пород, МПа	Расход воздуха, м3/мин
1.	ПП63В	3,6	1,6				2,8
2.	ПП50В1	3,5	1,6				3,4
3.	ПП54В1	3,6	1,6				4,1
4.	ПП54ВБ1	3,4	1,6				4,1
5.	ПП63В	3,3	1,8				3,85
6.	ПП63ВБ	3,2	1,8				3,85
7.	ПП63С	3,1	1,8				3,85
8.	ПП63П	3,0	1,8				3,85
9.	ПП63СВП	3,6	2,0				3,85
10.	ПР30К	3,5	2,0
11.	ПП36В	3,4	2,0				2,8
12.	ПП50В1	3,3	2,0				3,4
13.	ПП54В1	3,2	2,0				4,1
14.	ПП54ВБ1	3,1	2,2				4,1
15.	ПП63В	3,0	2,2				3,85
16.	ПП63ВБ	3,6	2,2				3,85
17.	ПП63ВБ	3,6	1,5				3,85
18.	ПП63С	3,5	1,5				3,85
19.	ПП63П	3,4	1,5				3,85
20.	ПП63СВП	3,5	1,5				3,85
21.	ПР30К	3,6	1,7
22.	ПП36В	3,3	1,7				2,8
23.	ПП50В1	3,2	1,7				3,4
24.	ПП54В1	3,1	1,7				4,1
25.	ПП54ВБ1	3,0	1,9				4,1
26.	ПП63В	3,5	1,9				3,85
27.	ПП63ВБ	3,4	1,9				3,85
28.	ПП63С	3,3	1,9				3,85
29.	ПП63П	3,1	2,1				3,85
30.	ПП63СВП	3,5	2,1				3,85
31.	ПР30К	3,6	2,1
32.	ПП36В	3,3	2,1				2,8