Стационарные машины и установки

М Г Г У 

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЩ 
СО! 

ю н н ы й 
BET 

Председатель 

Л. А. 
ПУЧКОВ 
ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

Зам. председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены 
редсовеша 

И.В.ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

А.П.ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

М.В. КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В. И. ОСИПОВ 
академик 
РАН 

э.м. 
СОКОЛОВ 
академик 
МАИ 
ВШ 

К Н. ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В В. ХРОНИН 
профессор 

В.А. ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е.И. ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

ГОРНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ 

А.П. ГРИШКО 
В.И. ШЕЛОГАНОВ 

СТАЦИОНАРНЫЕ 
МАШИНЫ 
И УСТАНОВКИ 

Издание 2-е, 
стереотипное 

Допущено 
Министерствам 
образования 
и науки 
Российской 
Федерации 
в качестве учебного 
пособия для студентов высших учебных 
заведений, 
обучающихся 
по специальности 
«Гэрные 
машины и оборудование» 
направления 
подготовки 
дипломированных 
специалистов 
«Технологические машины и 
оборудование» 

М О С К В А 
• 
Издательство 
« Г О Р Н А Я КНИГА» 

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О М О С К О В С К О Г О 
Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н О Г О 
Г О Р Н О Г О У Н И В Е Р С И Т Е Т А 

2 0 0 
7 

УДК 622.002.5 (075.8) 
ББК 34.42 
Г 82 

Экспертиза 
проведена 
Министерством 
образования 
и науки 
Российской Федерации 
{письмо № 14-55-710 гр/22 от 28.10.2003) 

Книга соответствует 
«Гигиеническим 
требованиям 
к 
изданиям 
книжным 
для взрослых. 
СанПиН 1.2.1253-03», утвержденным 
Главным государственным 
санитарным 
врачом 
России 30 марта 2003 г. 

Рецензенты: 
• кафедра Горные машины и горная электромеханика (зав. кафедрой 
д-р техн. наук, проф. ЮД. 
Красников, Московский государственный 
открытый университет); 

• д-р техн. наук, проф. Л.Н. Кашпар (Российский университет дружбы 
народов) 

Гришко Л.П., Шелоганов В.И. 

Г 82 
Стационарные машины и установки: Учебное пособие для 
вузов. — 2-е изд., стер. — М: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 
2007. —325 с. (ГОРНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ) 

ISBN 978-5-7418-0470-5 (в пер.) 
ISBN 978-5-98672-051-7 

Даны основные сведения по устройству и проектированию подъемных, водоотливных, вентиляторных и компрессорных установок. Особое внимание уделено методам эксплуатационного расчета этих установок и оптимизации режимов их работы. 
Приведены технические данные основного и вспомогательною оборудования рассматриваемых сгационарных установок, что позволяет использовать учебное пособие 
при выполнении студентами курсовых и дипломных проектов и работ. 

Для студентов горных вузов, обучающихся по специальное™ «Г орные машины 
и оборудование» направления подготовки дипломированных специалистов «Технологические машины и оборудование». 

УДК 622.002.5 (075.8) 
ББК 34.42 

ISBN 978-5-7418-0470-5 
© А.П. Гришко, В.И. Шелоганов, 2004, 

ISBN 978-5-98672-051 -7 
2007 

© Издательство «Горная книга», 2007 
©Издательство МГГУ, 2004, 2007 
© Дизайн книги. Издательство МГГУ, 
2004, 2007 

ВВЕДЕНИЕ 

Среди горно-механического оборудования, от которого зависит эффективность и надежность работы горных предприятий, значительную и ответственную часть составляют стационарные машины и установки. Они представляют собой комплексы энергомеханического оборудования, предназначенные 
для подъема полезного ископаемого и пустых пород на поверхность, подъема и спуска людей, материалов и оборудования 
(канатные подъемные установки), осушения 
месторождений 
полезных ископаемых и откачки воды из горных выработок на 
поверхность (водоотливные установки), искусственного проветривания горных выработок (вентиляторные установки), выработки сжатого воздуха, который используется в качестве 
энергоносителя некоторыми горными машинами и механизмами (компрессорные установки). 

Стационарные установки обеспечивают на горных предприятиях благоприятные условия и эффективность выполнения 
основных производственных процессов. От надежной и безаварийной работы стационарного оборудования зависят не только 
производительность труда, безопасность и условия труда горняков, но часто и сама возможность ведения горных работ. Выход его из строя приводит к нарушению ритма, а иногда и к остановке работы всего горного предприятия. Поэтому к устройству и эксплуатации стационарных установок предъявляются 
повышенные требования с точки зрения надежности и бесперебойности их работы, которые необходимо учитывать при их 
проектировании и эксплуатации. 

В то же время стационарные установки являются основными потребителями электроэнергии. При разработке полезных 
ископаемых подземным способом потребление электроэнергии 
стационарным оборудованием достигает 60—70 % и более всей 
энергии, расходуемой горным предприятием (шахтой, рудником). Поэтому технико-экономические показатели работы горно-добывающих предприятий во многом зависят от эффективной работы стационарного оборудования, которое составляет 
основной резерв экономии материальных и особенно энергети
5 

ческих ресурсов. Эта экономия достигается правильным выбором оборудования стационарных установок и эксплуатацией 
машин в оптимальных режимах. 

В разработке теоретических основ создания и эксплуатации 
стационарных машин и установок ведущее место принадлежит 
российским и советским ученым и горным инженерам-механикам. Первое систематизированное описание шахтных стационарных установок в России было выполнено в 1763 г. М.В. Ломоносовым в фундаментальном труде «Новые основания металлургии и рудных дел». Крупнейшие российские ученые 
Л. Эйлер, Н.Е. Жуковский и С.А. Чаплыгин своими теоретическими исследованиями заложили научные основы современных 
турбомашин. 

Основы отечественной горной механики как науки о водоотливных, вентиляторных, компрессорных и подъемных установках в дальнейшем были заложены трудами профессоров 
Петербургского горного института А.И. Узатиса, П.А. Олышева и И.А. Тиме. Последующее развитие они получили в трудах 
академиков М.М. Федорова, А.П. Германа, чл.-корр. АН СССР 
А.С. Ильичева, проф. Г.М. Еланчика. Большой вклад в становление современного технического уровня горно-шахтных стационарных установок внесли ученые акад. B.C. Пак, проф. B.C. 
Макаров, Ф.Н. Шклярский, В.Б. Уманский, В.М. Попов и др. 

Настоящее учебное пособие является обобщением определенной части лекционных курсов, а также методических разработок по практическим занятием, курсовому и дипломному 
проектированию, подготовленных и изданным авторами при 
преподавании одноименной дисциплины в течение длительного 
времени в Московском государственном горном университете. 
Оно предназначено в помощь студентам при выполнении расчетных заданий, курсовых и дипломных проектов и работ. Поэтому основу пособия составляют инженерные методы эксплуатационных расчетов и справочные данные, необходимые при 
проектировании стационарных установок. 

Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам за 
большой труд и ценные замечания. 

Раздел 

КАНАТНЫЕ 
ПОДЪЕМНЫЕ 
УСТАНОВКИ 

Глава 1 

Общее устройство и классификация 
канатных подъемных установок 

Глава 2 

Исходные данные и общая схема 
канатного подъема 
Глава 3 

Производительность и грузоподъемность 
подъемной установки 
Глава 4 

Выбор подъемных сосудов 
Глава 5 

Расчет и выбор подъемных канатов 

Глава б 

Расчет и выбор подъемных машин 

Глава 7 

Предварительный выбор привода 
подъемной системы 
Глава 8 

Расположение подъемных машин 
относительно шахтного ствола 

Глава 9 

Кинематический режим подъемной 

системы 
Глава 
10 

Динамический режим, мощность привода, 
производительность и энергопотребление 
подъемной установки 

Глава 1 

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И КЛАССИФИКАЦИЯ 
КАНАТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК 

1.1. НАЗНАЧЕНИЕ И О Б Щ Е Е 
УСТРОЙСТВО ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК 

Канатная 
подъемная 
установка 
представляет 
комплекс 
энергомеханического 
оборудования, 
предназначенного 
для 
обеспечения транспортной связи подземных горных выработок 
шахты или глубоких горизонтов карьера с земной поверхностью. Концевая канатная тяга поднимаемых грузов является 
отличительной особенностью указанных подъемных установок. 
В общем случае при помощи канатных подъемных установок 
на горных предприятиях осуществляют подъем полезных ископаемых и попутных горных пород, а также спуск и подъем людей, материалов и оборудования. 

На рис. 1.1 представлен схематический чертеж шахтной 
вертикальной двухскиповой подъемной установки, служащей 
для подъема из шахты на поверхность сыпучих материалов, каковыми являются полезное ископаемое и сопутствующие горные породы. Доставленную из забоев в вагонетках горную массу при помощи вагоноопрокидывателя 
7 технологического 
комплекса околоствольного шахтного двора разгружают в подземный бункер 2 и затем при помощи дозирующего устройства 
3 ее перегружают в подъемный сосуд — скип 4, подвешенный 
посредством соответствующего прицепного устройства к концу 
подъемного (тягового) каната 5. 

Подъемный канат огибает направляющий копровый шкив 
б, располагаемый на копре 10. Второй конец каната присоединен к поверхности навивочного органа — барабана 7 подъемной машины, приводимого во вращение электродвигателем 8 
через зубчатый редуктор 9. При вращении барабана один из 
канатов навивается на его поверхность, обеспечивая подъем 
вверх груженого сосуда. В это же время второй канат свивается 
с поверхности барабана, предоставляя возможность порожнему 
сосуду опускаться вниз под действием собственного веса. Подъ
9 

емная установка настроена таким образом, что загрузка порожнего сосуда в шахте совмещается с разгрузкой груженого 
скипа на поверхности. Разгрузка осуществляется в бункер 77, 
откуда горная масса перегружается в соответствующие средства 
транспорта и направляется к конечному пункту ее доставки на 
поверхности. 

Совокупность подвижных элементов канатной подъемной 
установки образует так называемую подъемную систему, в состав которой в случае, изображенном на рис. 1.1, входят подъемная машина с электродвигателем и зубчатым редуктором, тяговые или головные подъемные канаты, направляющие копровые шкивы, подъемные сосуды с прицепными устройствами. В 
других случаях, как это будет показано ниже, в состав подъемной системы могут быть дополнительно включены хвостовые и 
уравнительные канаты, противовесы и уравнительные грузы, а 
также уравнительные шкивы и блоки. 

Рис. 1.1. Схема шахтной вертикальной двухскиповой подъемной установки 

10 

Оборудование, не входящее в подъемную систему, образует 
стационарный комплекс канатной подъемной установки, который 
включает в себя обустройство шахтного ствола с размещенными в нем направляющими проводниками, оборудование 
перегрузочных пунктов в шахте и на поверхности, копры и здания подъемных машин и пр. На наклонных подъемных установках в стационарном комплексе особо выделяют трассу канатного подъемника с размещенными на ней рельсовыми путями и канатоподдерживающими устройствами. 

Применение клетевой подъемной установки, схема которой 
применительно к открытому руднику представлена на рис. 1.2, 
предполагает подъем горной массы вместе с транспортным сосудом (вагонеткой, автосамосвалом), которыми она доставляется из забоев. В пункте погрузки П подъемника груженый самосвал 7 въезжает на клеть-платформу 5, которая затем поднимается по наклонной трассе б к пункту разгрузки Р. Перемещение по трассе подъемника осуществляется тяговым усилием, 
создаваемым подъемной машиной 1 и головным канатом 2, к 
концу которого присоединена клеть-платформа. 

Головные канаты огибают направляющие шкивы 3, размещенные на копровом устройстве 4. После подъема на поверхность автосамосвал съезжает с платформы подъемника и 
движется по автодорогам к конечному пункту транспортирования горной массы. Одновременно с подъемом груженых в обратном порядке спускают порожние автосамосвалы.