Тема 5.2. Механічна частина підіймальної установки

План:

5.2.1. Підіймальні посудини: бадді, клітки, скіпи.

5.2.2. Підіймальні канати.

5.2.3. Напрямні і відхиляючі шківи.

5.2.4. Копри.

5.2.5. Органи навивання і шківи тертя.

5.2.6. Редуктори.

5.2.1. Бадді використовують при проходці і поглибленні стволів шахт для транспортування породи, матеріалів, обладнання і людей.

Баддя (рис. 79, а) складається зі звареного кузова 1 і дуги 2. Кузов і дно виготовляють з листової сталі товщиною відповідно 6...8 і 10...12 мм. Бадді діляться на самоперекидні (БСП) і неперекидні (БП). Самоперекидна баддя має дві цапфи 3, довкола яких вона повертається під час розвантаження. Цапфи входять в гнізда 4 напрямної рамки (рис. 79, б). Зверху розміщено зонт 5.

Баддю підвішують до каната за допомогою підвісного пристрою (рис 80, а). Дуга входить в крюк 1 із защіпкою 2. Крюк спирається на підшипник 3 вмонтований в нижню траверсу 4. Верхня траверса 5 з’єднується з нижньою щоками 6. Канат кріпиться в основній клиновій муфті 7 і запобіжній голковій 8.

Підвісний пристрій для прядених канатів (рис. 80, б) аналогічний розглянутому, канат кріпиться у клиновій муфті 9. Використовують також контрольні кріплення 10 і 11, а також шайбу-амортизатор 12.

Рис. 79. Самоперекидна баддя Рис. 80. Підвісні пристрої бадді

Клітки застосовують для спускання-піднімання людей і різноманітних вантажів. Застосовують одноповерхові і двоповерхові клітки на одну або дві вагонетки на одному поверсі. Клітка (рис. 81) складається з каркаса 1, який утворений горизонтальними рамами вертикальними і похилими стійками, підвісного пристрою 2, парашута 3, напрямних башмаків чи роликів 4, стопорів 5 для утримання вагонетки, напрямних муфт 6, які діють на гальмівні канати 7, дверей 8, даху 9. Стінки клітки виготовляють з листової сталі 2...3 мм. Підвісний пристрій складається з причіпного пристрою і елементів підвіски.

У балочно-клиновому пристрої КРГ (рис. 82, а) посудина своєю вагою діє на балки 1, які за допомогою вертикальних 2 і горизонтальних 3 клинів передають зусилля на зворотні клини 4, які утримують підіймальний канат. Корпус 5 прикритий знизу втулкою 6, під якою встановлюють контрольне кріплення.

У клиновому пристрої ККБ (рис. 82, б) рухомий клин 1 входить в корпус, щоки 2 якого з’єднані між собою болтами 3. На клині 1 є футерована вставка 4, канат 5 обвиває клин, проходить через вкладиш 6 і кріпиться до скоби 7. На канаті є контрольне кріплення 8, втулка 9, гвинтовий натяжний пристрій 10. З підіймальною посудиною пристрій з’єднаний пальцем 11.

В шарнірному підвісному пристрої (рис. 83) стійки 10 шарнірно з’єднані з балкою 11 з вушками 12 клітки. Поворот стійок обмежується кронштейнами 13. Навантаження від причіпного пристрою 14 передається на балку через опори 15. Кутники 16 являються напрямними для коуша14. У випадку обриву основної підвіски, клітка утримується на запобіжній, яка складається з тяги17, траверси 18 і штока підвіски 19.

Підвісний пристрій типу УПК з клиновим причіпним пристроєм показано на рис. 83.

Підвісні пристрої багатоканатних установок бувають неврівноваженими і врівноваженими. Основними деталями неврівноваженого підвісного пристрою (рис. 84, а) є причіпні 1 і гвинтові 2 пристрої регулювання натягу канатів. Ці пристрої приєднані до траверси 3. У зрівноважених підвісних пристроях навантаження рівномірно розподіляється між канатами. В балансирному (рис. 84, б) пристрої канати кріпляться до причіпних пристроїв 1, які за допомогою штанг 2 приєднані до балансирів 3. Натяг між парами канатів вирівнюється балансиром 4, який з’єднаний штангою з балкою 6.

Для плавного руху підіймальних посудин паралельно осі ствола шахти застосовують провідники, по два на кожну клітку. Металічні провідники бувають двотаврові, коробкового типу і канатні. Застосовують також дерев’яні провідники, але вони менш довговічні. По провідниках рухаються напрямні пристрої, закріплені на підіймальних посудинах. Це можуть бути башмаки ковзання закритого (рис. 85, а) і відкритого (рис. 85, б) типу для швидкості посудини до 7 м/с. На коробчатих провідниках застосовують роликові напрямні пристрої (рис. 85, в).

Рис. 81. Клітка

а б

Рис. 82. Причіпні пристрої: а – балочно-клиновий, б – клиновий

Рис. 83. Підвісний пристрій УПК Рис. 84. Підвісний пристрій багатоканатних

підіймальних установок

Рис. 85. Напрямні пристрої підіймальних посудин

Згідно ПБ, клітки оснащують парашутами, які повинні забезпечити автоматичну зупинку клітки при обриві каната. Сповільнення порожніх кліток повинно бути не більше 50 м/с², а з максимальним числом людей – не менше 6 м/с².

Парашут складається з вловлювачів і привідного пристрою. Джерелом енергії являється маса клітки і сила пружини. Парашути своїми вловлювачами можуть діяти на гальмівні канати або провідники.

Рис. 86. Парашут ПТК Рис. 87. Пристрої для кріплення і протяжки амортизаційних канатів

а – канатно-гвинтовий амортизатор; б – потрійна з’єднувальна муфта

Парашут ПТК (рис. 86) з миттєвим захватом за два гальмівні канати. У випадку обриву підіймального каната пружина 1 відтискає вниз шток 2 і за допомогою траверси 3 і вушок 4 повертає балки 5 довкола осей 6. Клини 7 підіймаються вверх і затискають гальмівні канати, на яких зависне клітка. На рис. 86 також позначено: 9 – напрямна втулка, 10 – шток підвіски.

Парашути ПКЛ (рис. 88) вловлюють клітку за один гальмівний канат. У випадку обриву підіймального каната пружина 1 відтискає шток 2 вниз. Тоді балка 3 повертається і підіймає клин 4 вверх, затискаючи гальмівний канат 5. Клітка, через тягу 6, діє на ексцентрикову балку 7, яка тисне на колодку 8 і ще більше затискає гальмівний канат клином 4.

Парашути ПДП вловлюють клітку за дерев’яні провідники. Вони складаються з пружинного привідного механізму, балочної передачі і чотирьох вловлювачів. У випадку обриву каната вловлювачі своїми гребенями проникають в провідники.

Клітки на приймальних площадках встановлюють на кулаки або залишаються висячими на канаті.

Якщо застосовують кулаки 2 (рис. 89, а), то клітка 1 підіймається дещо вище, після чого тяги 3 і 4 підводять кулак під клітку. Під час опускання клітка трохи підіймається, кулаки під дією противаг 5 відходять і клітка опускається в ствол.

Кулаки строго визначають положення клітки і сприймають удари під час завантаження і розвантаження, але в період рушання з місця на канат діє ударне навантаження. Існує можливість жорстокої посадки клітки на кулаки. Тому для плавного пуску і зупинки додається час на постановку і зняття клітки з кулаків.

Для завантажування кліток застосовують також поворотні площадки-платформи 1 і 2, які повертаються довкола осей 3 (рис. 89, б). Вагонетка після стопора 4, за допомогою штовхача, опускає площадку 1 на підлогу 5 клітки, виштовхуючи звідти порожню вагонетку, яка виходить по площадці 2.

Рис. 88. Парашут ПКЛ Рис. 88. Посадочні пристрої для кліток: а –кулаки; б –поворотні площадки

Скіпи призначені для транспортування корисних копалин і породи. Він складається з рами, кузова і підвісного пристрою. До рами, яка складається із швелерів, кріплять кузов, підвісні і напрямні пристрої. Кузов виготовляють звареним або клепаним з листового металу товщиною 6-10 мм.

На рис. 90 зображено скіп з нерухомим відносно рами 2 кузовом 1 і секторним затвором 4, до рами прикріплена зонд-площадка 3. Під час підходу до верхньої приймальної площадки ролик 6 входить в розвантажувальні криві. Сектор 4 повертається довкола шарніра 7, а площадка 5 висувається по валу 8. Через утворений отвір вугілля висипається по площадці 5 в бункер.

В скіпах з клапанним затвором (рис. 91) клапан 4 закриває розвантажувальний отвір. Дві бокові стінки 18, з’єднані з клапаном, утворюють жолоб, по якому вугілля висипається в бункер 1. Тоді ролики 6 відтискаються розвантажувальними кривими 16, через що підіймається защіпка 5, звільняючи клапан. Одночасно ролики 13 відтискаються розвантажувальними кривими 17 так, що вал 11 виходить з гнізд защіпок 10. Рух вала 11 шарнірним механізмом 14 передається валу 12, який підіймається і ролики 8 звільняють затвор. Останній спирається балками 3 на катки 15. Вугілля висипається в бункер. Під час опускання скіпа катки притискають клапан в початкове положення.

Рис. 90. Скіп із секторним затвором Рис. 91. Скіп із клапанним затвором

Скіп з перекидним кузовом (рис. 92) має раму 1, до якої за допомогою шарніра 2 кріпиться кузов 3. Перекидання кузова на кут 135...145^о відбувається за рахунок роликів 5, які переміщаються по розвантажувальних кривих 6. Кузов під час розвантажування поличками 7 спирається на копрові ролики. Скіпи з перекидним кузовом застосовується для вологості вугілля більше 25% і наявності домішок глини.

Підвісний пристрій скіпів (рис. 93) має одинарну підвіску і складається з причіпного пристрою типу КРГ, тяг 2, контрольного кріплення 3 і траверси 4, яка з’єднана з рамою 5 скіпа. Застосовують також для скіпів клинові причіпні пристрої.

Рис. 92. Скіп з перекидним кузовом Рис. 93. Підвісний пристрій скіпів

5.2.2. Підіймальні канати виготовляють з дротиків високосортної сталі марки В для кліткових установок і марки 1 для скіпових. Границя міцності матеріалу дротиків s_в = 1600...1900 МПа, діаметр 0,2...4 мм. Іноді дротики покривають цинком.

Для виготовлення каната деяка кількість дротиків навивається довкола центрального дротика, утворюючи пряжу, а при самостійному використанні канат простого навивання. Якщо декілька пряж навиті довкола органічного сердечника, то отримуємо канат подвійного навивання (рис. 94, а – д). Органічний сердечник пропитують спеціальною речовиною, яка запобігає корозії. Використовують канати з металічними сердечниками. Канати більш складної конструкції показані на рис. 94, д.

Розрізняють канати точкового дотику (ТД), точково-лінійного (ТЛД), поверхневого (ПД). В ТД канатах виникають великі напруження в точках дотику, що приводить до швидкого зношування канатів. В кращих умовах є ТЛД канати, в яких внутрішні дротики мають лінійний контакт і точковий зі суміжним шаром. Канати ЛД, порівняно з попередніми, мають найкращі умови роботи.

Канати ПД (рис. 94, в) отримують шляхом пластичного обтискання пряж ЛД. Канати такої конструкції не розкручуються. Мало розкручуються канати, які мають два або більше шари пряж.

Пряжі бувають трикутної форми (рис. 94, г), в яких краще використовується площа поперечного перерізу.

Розрізняють праве і ліве навивання пряж. Якщо навивання дротиків і пряж співпадають, то це будуть канати одностороннього навивання, якщо протилежні - хрестового навивання.

В канаті закритої конструкції (рис. 94, е) добре використовується площа поперечного перерізу. Внутрішня частина складається з круглих дротиків, потім Х – подібних і зовнішній із Z – подібних, які утворюють гладку поверхню.

Плоскі канати (рис. 94, ж) виготовляють зшиванням в одну стрічку декількох (найчастіше 8) канатів з чотирьох пряж. Металічна обшивка пропускається поміж пряжами. Такі канати є гнучкі і не розкручуються, але дорогі і мають менший термін служби ніж круглі.

Рис. 94. Канати

Розрахунок підіймального каната проводять на розривне статичне навантаження. Інші навантаження враховують збільшуючи запас міцності каната – z. Згідно ПБ для спуску – підіймання людей z = 9, для вантажних z = 7.

Максимальне розривне навантаження на канат виникає у верхньому перерізі біля напрямного шківа. Рівняння міцності каната має вигляд

(Q_к + Q_c + p×H_к)× g = , (81)

де Q_к – маса вантажу; Q_c – маса підіймальної посудини; H_к – довжина каната; s _в – границя міцності дротиків; S_к – сумарна площа поперечного перерізу дротиків; р – лінійна маса каната

, (82)

де r - густина сталі; b - коефіцієнт навивання, який залежить від конструкції пряж. Величина r_о = r×b - умовна густина каната, приймається: для канатів з круглими пряжами 9400 кг/м³; з трикутними пряжами 9200 кг/м³; для канатів закритої конструкції 8700 кг/м³. Тоді

. (83)

Формула для проектного розрахунку канатів

. (84)

Перевірку міцності каната проводять за формулою

, (85)

де Qp – сумарне розривне зусилля всіх дротиків каната.

5.2.3. Напрямні шківи одноканатних підіймальних установок розміщені на копрі і служать для підтримання підіймальних канатів і направлення їх в стволі.

Основними частинами направляючих шківів (рис. 95) є зовнішній жолоб 1, по якому рухається канат, спиці 2, маточина 3 закріплена на осі 4 за допомогою шпонки, підшипники 5. Для запобігання осьового зсуву шківа на осі встановлюють кільця.

Рис. 95. Напрямний шків Рис. 96. Відхиляючі шківи

Шківи діаметром до 3 м мають стальний литий жолоб і круглі спиці, при діаметрі шківа 4; 5; 6 м застосовують стальний штампований жолоб і спиці зі швелера, з’єднані болтами з маточиною і заклепками з жолобом.

Відхиляючі шківи багатоканатних підіймальних установок розміщені на копрі нижче машини. Вони необхідні для встановлення необхідної відстані між осями підіймальних посудин в стволі. Кут відхилення канатів для зменшення зношування повинен бути не більшим 15⁰, кут обхвату ведучого шківа при цьому буде 190...195⁰.

Один з відхиляючих шківів 1 (рис. 96) закріплений на осі 2 на пресовій посадці, а решта можуть вільно обертатися на роликових підшипниках 3, що виключає ковзання канатів по шківах. Кільця 4 фіксують шківи від осьового зміщення. Вісь 2 спирається на роликові підшипники 5. Жолоб 6 футерований пластиком або гумою. На осі 2 закріплені тахогенератор 7 і датчик 8 апарату контролю ходу. Діаметри відхиляючих шківів 2 або 3 м.

5.2.4. Копри необхідні для підтримання шківів, кріплення провідників, які виходять зі ствола, розвантажувальних кривих чи посадочних кулаків. При багатоканатних підіймальних установках на копрі розміщена підіймальна машина.

У випадку розміщення підіймальної установки на поверхні землі основними частинами копра (рис. 97) будуть: вертикальний станок 1, нога 2, яка підпирає його у верхній частині і закріплена внизу на бетонному фундаменті. Площадка 3 для напрямних шківів.

Застосовують копри наступних конструкцій:

– А – подібні (рис. 97, а) представляють собою ферму, яка сприймає всі навантаження від підіймальної установки, власної ваги і вітру, станок незалежний від ферми і сприймає навантаження від провідників і підіймальних посудин;

– чотиристійкові (рис. 97, б), які являються одночасно робочою частиною копра і станком, похила нога 2 сприймає зусилля від натягу канатів;

– шатрові (рис. 97, в) застосовують для обслуговування двох підіймальних установок, розміщених в одному стволі, станок є незалежним від копра;

– баштові залізобетонні (рис. 97, г) застосовують для багатоканатних підіймальних установок, висота копрів головних установок 90...130 м, допоміжних 50...60 м.

в

Рис. 97. Копри

5.2.5. Органи навивання забезпечують одночасне підіймання однієї підіймальної посудини і опускання іншої намотуванням одного каната і розмотуванням іншого або приведенням каната в рух силою тертя, яка виникає між ним і ведучим шківом.

Розрізняють циліндричні барабани, ведучі шківи тертя і органи навивання змінного радіуса. Підіймальні машини з циліндричними барабанами виготовляють однобарабанними, в яких один барабан обслуговує два канати, двохбарабанними, в яких кожен барабан обслуговує один канат

Корінна частина двохбарабанних машин 2Ц-4х1,8; 2Ц-4х2,3; 2Ц-5х2,4; 2Ц-5х2,4; 2Ц-6х2,4 (рис. 98) складається з вала 1 з зубчатою муфтою 13, роликовими сферичними підшипниками 3, встановленими в роз’ємних корпусах 4, заклиненого 9 і переставного 6 барабанів з внутрішніми кільцями жорсткості 7. Барабан 9 кріпиться до вала за допомогою маточини 11 і болтів, переставний барабан 6 встановлено на підшипниках 12 і з’єднується з валом за допомогою механізму перестановки 5. На обшивці барабана 8 нарізані канавки, крок яких залежить діаметра каната. На краях барабанів закріплені гальмівні ободи 2 і реборди 10.

Рис. 98. Корінна частина підіймальної Рис. 99. Схема підіймальної

машини типу 2Ц установки з ведучим шківом тертя

Однобарабанні підіймальні машини ДМЗ мають суцільний барабан, в середині якого барабан з електроприводом для розміщення на ньому запасу каната для випробування.

Однобарабанні підіймальні машини НКМЗ типів: ЦР-4х3/0,7; ЦР-5х3/0,6; ЦР-6х3/0,6 і ЦР-6х3,4/0,6 (ЦР – циліндричний розрізний барабан, числа (м): діаметр і ширина барабана, знаменник – ширина переставної частини.

Діаметр барабана D_б повинен бути в 79 більшим від діаметра каната d_к. Для двохбарабанних машин на кожному барабані повинен поміститися: канат довжиною, яка дорівнює висоті піднімання Н; канат для випробування довжиною l_в = 30...35 м; витки тертя п_вт ³ 3 для футерованих шківів і п_вт ³ 5 для не футерованих. Між витками залишають зазор b_з = 2...3 мм.

Ширина барабана двохбарабанних машин визначиться за формулою

; (86)

для однобарабанної машини

, (87)

де п_вз = 2 – число витків між канатами, які намотуються і розмотуються.

Для установок з ведучим шківом тертя (рис. 99) підіймальний канат охоплює шків і через напрямні шківи подається до підіймальних посудин, до яких прикріплені два його кінці. Наявність зрівноважувального каната обов’язкова.

Багатоканатні підіймальні установки застосовують на глибоких і надглибоких шахтах. Підіймальні посудини підвішені на декількох канатах. До посудин прикріплені також зрівноважувальні канати. На баштовому копрі розміщена підіймальна машина з ведучим шківом і відхиляючим.

Схема підіймальної установки з органом навивання змінного радіуса показана на рис. 100. Барабан складається з малого циліндра 1, конуса 2 і великого циліндра 3. Швидкість посудин зростає під час переходу на великий циліндр.

5.2.6. Редуктори зв’язують двигуни з органами навивання через зубчаті або пружинні муфти. Вони знижують швидкість обертання і підвищують крутний момент.

Редуктори випускають одноступеневі (ЦО) і двоступеневі (ЦД) з циліндричними косозубими і шевронними колесами, а також з зачепленням Новикова (Н).

Рис. 100. Схема підіймальної машини з Рис. 101. Корінна частина підіймальної машини БЦК

органами навивання змінного радіуса

Редуктор вибирають по крутному моменту на веденому валу

(88)

де N_дв, n_дв, GD², l_н – відповідно потужність, швидкість обертання, маховий момент ротора і перевантажувальна здатність двигуна; R – радіус барабана; і, h_п – передавальне число і К.К.Д. редуктора.

Контрольні запитання до теми 5.2:

5.2.1. Які типи підіймальних посудин застосовуються на шахтах?

5.2.2. Які типи канатів застосовують на підіймальних установках?

5.2.3. Для чого застосовують напрямні і відхиляючі шківи?

5.2.4. Призначення і основні види копрів?

5.2.5. Які види барабанів і шківів тертя застосовують на шахтах?

5.2.6. Призначення редукторів підіймальних установок?