Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Состояние вопроса и задачи исследования ! 11,
1.1. Состояние научных исследований в области наклонных подъёмныхустановок с многоканатными подъемными машинами» 11
1.2- Задачи повышения эффективности создания и совершенствования многоканатных наклонных подъемных установок с наземным расположением подъёмных машин на глубоких карьерах 19
1.3; Анализ существующих схем уравновешенных наклонных подъёмных установок ; 27
Состояние исследований в области уменьшения износа канатов при взаимодействии с путевыми роликами- 35:
Целиш задачи диссертационной-работьк 39г
ГЛАВА2 Уравновешивание наклонных подъёмных установок 41
2;11 Вопросы уравновешивания подъёмных установок 41
2.1.1 Исследования в области уравновешивания подъёмных 41
2.1.2 Энергетический эффект уравновешиванияшодъёмной системы
2.2. Исследования в области уравновешивания наклонных подъёмных установок 45
2.3. Особенности уравновешивания наклонных подъёмныхустановок со шкивами трения? 46
2.4. Анализ схемы уравновешенной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией 50
2.4.1 Описание схемы уравновешенной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводнойстанцией 50
2.4.2 Вывод основного динамического уравнения для многоканатной карьерной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией 55
2.4.3 Определение уравновешивающего усилия развиваемого дополнительной приводной станцией 56
2.4;4 Определение натяжения головных канатов гружёной и порожней ветви j 59
2.4.5 Коэффициент сопротивления движению многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией 65
2.416 Расчётное усилие на органе навивки подъёмной машины многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией 67
Выводы 72
ГЛАВА 3 Разработка и обоснование рациональных параметров элементов и схем многоканатных наклонных подъёмных установок 74
ЗІ.1. Обоснование рациональных параметров многоканатной наклонной подъёмной установки сдополнительной приводной станцией 74
3.1.1 Исследование области эксплуатации многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией 75
3.1.2 Определение массогеометрических и технических параметров многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией
3.2. Определение рациональных параметров многоканатной наклонной подъёмной установки без дополнительной приводной станции 91
3.3. Разработка и обоснование параметров канатоподдерживающих роликов, предлагаемых в работе " " Выводы
ГЛАВА 4 Апробация и реализация результатов вьшолненных исследований 113
4.1. Разработка расчётной программы определения уравновешивающего усилия дополнительной приводной станции многоканатной наклонной подъёмной установки 113
4.2. Разработка программы для получения номограмм для определения максимальной грузоподъёмности неуравновешенных многоканатных наклонных подъёмных установок 114
4.3. Результаты экспериментального исследования канатоподдерживающих роликов наклонных подъёмных установок
4.3.1 Исследование влияния роликов традиционной конструкции на износ головных канатов 117
4.3.2 Исследование влияния роликов усовершенствованной конструкции на износ головных канатов 124
4.4. Технико-экономическая оценка результатов выполненных исследований 129
Выводы
Заключение 133 134
Принятые условные обозначения 136
Список литературы 142
- Задачи повышения эффективности создания и совершенствования многоканатных наклонных подъемных установок с наземным расположением подъёмных машин на глубоких карьерах
- Энергетический эффект уравновешиванияшодъёмной системы
- Определение уравновешивающего усилия развиваемого дополнительной приводной станцией
- Исследование влияния роликов усовершенствованной конструкции на износ головных канатов
Введение к работе
Актуальность темы. Состояние экономики страны во многом зависит от повышения эффективности горнодобывающей промышленности, в связи с этим развитие горно-шахтного машиностроения в настоящее время должно быть направлено по пути приоритетного создания и выпуска более производительных и менее энергоёмких горных машин.
При разработке пластовых месторождений наиболее простым способом их вскрытия является проведение наклонной шахты непосредственно по телу полезного ископаемого. Наклонные подъёмные установки на таких месторождениях получили весьма широкое распространение.
Вскрытие наклонной шахтой имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам относят попутную выдачу полезного ископаемого, относительную дешевизну, невысокую опасность пересечения водоносных слоев в свите горного массива и др. К основным недостаткам наклонных стволов шахт следует отнести повышенный износ подъёмного каната и недостаточную производительность подъёма полезного ископаемого.
Задача повышения производительности наклонного подъёма на современном этапе требует кардинальных мер, заключающихся в разработке и внедрении инновационных технологических схем, отвечающих требованиям современного горнодобывающего производства.
Транспортная проблема - одна из самых серьёзных для глубоких карьеров, из которых в настоящее время добывается до 90 % минерального сырья. Ухудшение технико-экономических показателей добычи минерального сырья при увеличении глубины карьера зависит главным образом от затрат на транспортные операции.
Одним из наиболее эффективных видов карьерного транспорта является наклонная подъёмная установка, обладающая рядом преимуществ перед конвейерным и автомобильным видами транспорта.
Несмотря на очевидные достоинства, карьерные наклонные подъёмные установки не получили широкого распространения. Это связано с рядом факторов, ограничивающих их эффективность. В первую очередь, к ним относится недостаточная грузоподъёмность и как следствие этого - низкая производительность подъёма.
Рост популярности многоканатного подъёма на крупнейших горнодобывающих предприятиях мира подтверждает его преимущество перед одноканатными установками, а появление схем с наземным расположением подъёмных машин делает идею создания многоканатной наклонной подъёмной установки технически возможной. Такая установка теоретически должна обеспечить необходимую грузоподъёмность.
В силу особенностей конструкции многоканатной подъёмной машины и устройства наклонного подъёма, возникает необходимость в дополнительных теоретических и практических исследованиях в этой области. По результатам этих исследований можно будет однозначно судить
о возможности создания энергетически эффективной многоканатной наклонной подъёмной установки с достаточно высоким КПД.
Настоящая работа посвящена обоснованию параметров многоканатных
наклонных подъёмных установок при осуществлении
высокопроизводительного подъёма. Также приводятся исследования в области улучшения условий эксплуатации тяговых канатов наклонных подъёмных установок. Применение схем многоканатного наклонного подъёма значительно усугубляет проблему интенсивного износа головных канатов наклонных подъёмных установок. В связи с этим определение и обоснование параметров наклонных подъёмных установок с многоканатными подъемными машинами является актуальной научной задачей.
Объект исследования - многоканатная наклонная подъемная установка с наземным расположением подъемной машины.
Предмет исследования - технические параметры многоканатных наклонных подъёмных установок.
Цель работы - повышение грузоподъёмности наклонных подъёмных установок за счёт применения многоканатных подъёмных машин.
Основная идея работы - улучшение технических характеристик наклонных подъёмных установок за счёт применения многоканатных подъёмных машин.
Методы исследования
В ходе выполнения работы применялись методы, базирующиеся на принципах классической математики и механики.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Регулируемое уравновешивание многоканатной наклонной
подъёмной установки позволяет привести движущее усилие на органе
навивки к гармоническому виду.
2. Наименьшая допустимая величина уравновешивающего усилия
должна быть равна его максимальному значению по условию давления на
футеровку приводного шкива в начальный момент движения подъёмных
сосудов.
3. Зависимость коэффициента неуравновешенности подъёмной
системы от её максимальной грузоподъёмности позволяет оценить влияние
технических параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на
область её эксплуатации.
4. Интенсивность износа головных канатов наклонной подъёмной
установки зависит от момента инерции канатоподдерживающих роликов.
Научная новизна диссертационной работы
1. Выведено аналитическое уравнение для определения необходимого уравновешивающего усилия, развиваемого дополнительной приводной станцией, создающей это усилие.
Разработана методика построения номограмм для оценки влияния параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на её максимальную грузоподъёмность.
Получена функциональная зависимость времени проскальзывания головного каната по путевым роликам в момент его набегания.
Разработана методика расчёта натяжного усилия на органе навивки дополнительной приводной станции.
Дополнена методика расчёта результирующего движущего усилия на приводном шкиве трения, что позволяет учитывать усилия, создаваемые дополнительной приводной станцией многоканатной наклонной подъёмной установки.
Практическое значение работы
Предложены показатели: «необходимый коэффициент трения» и «необходимое давление на футеровку», позволяющие оценить достаточность физических свойств материала футеровки для осуществления подъёма с заданными техническими параметрами.
Получены номограммы, отражающие зависимость максимальной грузоподъёмности многоканатной наклонной подъёмной установки от степени её неуравновешенности.
3. Разработана конструкция малоинерционного канатоподдер-
живающего ролика.
Разработаны рекомендации по снижению интенсивности износа тяговых канатов наклонной подъёмной установки за счёт применения малоинерционных канатоподдерживающих роликов.
Разработано устройство и получено положительное решение на полезную модель многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией, осуществляющей уравновешивание системы подъёма.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью полученных математических выражений, подтверждаемых исследованием экспериментальных моделей, полученных с использованием систем компьютерного трёхмерного твёрдотельного моделирования, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов, использованием известных фундаментальных положений теоретической механики, а также соответствием полученных теоретических результатов результатам исследований других авторов.
Личный вклад соискателя. Методики определения величины и закона изменения регулируемого уравновешивающего усилия, а также определения рациональных параметров и степени их влияния на область эксплуатации многоканатных наклонных подъёмных установок разработаны лично автором.
Апробация работы: Результаты работы, ее основные положения были обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры горной механики ФГБОУ ВПО «УГГУ», на Международной научно-технической конференции
«Чтения памяти В.Р. Кубачека», 2009-2010 гг. (Екатеринбург, УГГУ), Неделе горняка 2009-2011 гг. (Москва, МГГУ), Международном научно-промышленном симпозиуме "Уральская горная школа - регионам", 2009 г. (Екатеринбург, УГГУ), Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело», 2010 г. (Пермь, ПГТУ).
Публикации: По теме диссертации опубликовано 7 работ, в т.ч. 2 - в ведущих рецензируемых научных изданиях.
Структура и объем диссертационной работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 96 наименований и трех приложений. Содержит 130 страниц машинописного текста, 4 таблицы и 34 рисунка.
Задачи повышения эффективности создания и совершенствования многоканатных наклонных подъемных установок с наземным расположением подъёмных машин на глубоких карьерах
Ведущая роль в создании теоретических основ современных канатных подъемных установок и способов их уравновешивания принадлежит академикам М. М. Федорову и А. П. Герману. Значительный вклад в развитие теории и совершенствования оборудования подъёмных установок внесли исследования академика А. С. Ильичева, профессоров Ф. Н. Шклярского, Г. М. Еланчика, В. Б. Уманского. Отдельные вопросы совершенствования шахтных и карьерных подъемников освещены в трудах Л. И. Жукова, В. С. Тулина, Н. П. Нестерова, М. Ф. Глушко, Б. Л. Давыдова, В. Д. Белого, 3. М. Федоровой, Б. А. Носырева, Н. Г. Картавого, Б. С. Маховикова, Е. С. Траубе, А. Е. Тропа, А. И. Бороховича, А. Г. Степанова, Г. Д. Трифанова, Н. Г. Гаркуши, В. И. Дворникова, М. В. Корнякова, М. Н. Хальфина, А. Н. Шатило, С. М. Кубарева и др. [87]
Основными видами карьерного транспорта считаются: железнодорожный и автомобильный транспорт, обеспечивающие высокую производительность, но также обладающие рядом недостатков, значительно влияющих на конечную стоимость полезного ископаемого. [1]
За последние 10-15 лет ситуация по условиям разработки на открытых горных работах существенно изменилась в худшую сторону: глубина многих крупных карьеров достигла 350-400м и 500 м (алмазодобывающие карьеры), расстояние транспортирования горной массы увеличилось до 3;5-5,0 км, а доля наклонных участков трасс — до 70 % и более. Є углублением горных работ увеличивается объём подлежащих выемке вскрышных пород. Всё это снижает производительность автотранспорта, надёжность его работы, вследствие повышенных нагрузок, испытываемых самосвалом. В результате увеличивается энергоёмкость транспортирования..Из-за большой: глубины карьеров резко обострилась экологическая обстановка: Применение автомобильного5 транспорта в глубоких: . карьерах увеличивает их загазованность, а постоянное повышение стоимости ЕЄМ небольшой расход дорогостоящейфезины для колёс карьерных автосамосвалов приводит к нецелесообразности их использования: Для карьеров с линзообразным залеганием полезного ископаемого;.имеющим небольшие размеры: в: плане; характерен: большой; . разнос бортов: Это связано с предельным углом , подъёма, который; должен? обеспечиваться ДЛЯЇ автомобильного и: железнодорожного транспортам ВІ, конечном-; счете; эти= факторы-, резко?, увеличивают себестоимость транспортирования; горнош массы, а: также: ведут к увеличению общего?. количества транспортных средств;. Низкая; эффективность! применения;: таких. видов транспорта в глубоких карьерах была доказана в трудах; коллектива учёных Свердловского горного института; [2, 3; 4]s
В; качестве решения; транспортной; проблемы глубоких карьеров, предлагалось применять; комбинированные виды транспорта, включающие подъём» горной: массы большегрузными скипами, по борту карьера с комбинацией автомобильного и железнодорожного видов транспорта: Одно из первых, теоретических исследований возможности применения скиповых подъемников как элемента комбинированного карьерного транспорта выполнено профессором М.Г.Новожиловым [5].
В работах профессора М: В. Васильева [6-8], опубликованных в этот период, указана конкретная область использования комбинированного транспорта со скиповыми наклонными подъёмными установками.
Профессор В;С. Хохряков, на основании технико-экономического анализа различных вариантов [4, 9], показал преимущества скипового подъема при отработке глубоких горизонтов карьеров.
Профессор Л.А. , Сорокин определил конкретные параметры карьеров, на которых целесообразно и эффективно использовать скиповой подъём. [10,11,12]
В работах профессора Б.А. Носырева [13,14,15] были заложены основы теории и методы расчета скиповых наклонных подъёмных установок, показаны конкретные пути их конструктивной реализации. Первые детальные исследования механического оборудования скиповых, наклонных подъёмников представлены в работах к.т.н. СМ; Кубарева, продолжены и, детально проработаны в трудах д.т.н Попова Ю; В: и Мора?А. F.; . В работах В. BL Ржевского [1] и М. В. Васильева, В; С.Хохрякова [16]: рассматривались возможные; схемы, автомобильных подъемников, способных обеспечить подъём гружёного автосамосвала; и условия их применения.
В работах учёных Свердловского горного института рассматривались вопросы создания автомобильно-клетевых подъемников большой грузоподъемности (40, 75, и 120 т.) при расположении их в вертикальном стволе шахт применительно к карьерам комбината «Ураласбест» и при расположении подъемника по борту карьера.
Уровень этих проработок был еще недостаточен для научного обоснования параметров и конструкции элементов подъемника (подъемная машина, тяговый орган, клеть) и для создания заявки и технического задания на создание промышленного образца подъемника большой грузоподъемности (75 т и более). Однако эти исследования показали, что параметры автомобильно-клетевого подъемника для подъема груженого автосамосвала грузоподъемностью 75 т. существенно (в несколько раз) отличаются от параметров шахтных скиповых вертикальных подъемников г/п 50 т, т.к. концевая нагрузка увеличивается до 250-260 т, мощность электропривода подъемной машины до 10-12 тыс.кВт, диаметр стальных канатов до 70-80 мм.
В последние годы наблюдается тенденция увеличения глубины ведения горных работ открытым способом, это связано со стремлением горнодобывающих предприятий отрабатывать нижние залежи существующих карьеров, уменьшая, тем самым затраты на вскрышные работы и создание инфраструктуры, являющиеся неизбежными при разработке нового месторождения. Естественным результатом такой политики на горнодобывающих предприятиях является возникновение глубоких карьеров с крутыми бортами, актуальность применения скиповых подъёмников, на которых возрастает с появлением многоканатных подъёмных установок с наземным расположением--подъёмных машин. [17],
Необходимость- в технически более совершенных современных подъёмных установках дшг наклонных стволов шахт и рудников-подтверждается рядом существенных преимуществ вскрытия-месторождения таким способом. Наиболее простым способом вскрытия пластового1 месторождения, является проведение наклонной шахты непосредственно по пласту полезного ископаемого [18].
Вскрытие наклонной шахтой имеет свои достоинства и недостатки. К первым относятся: 1) при проведении наклонной шахты дополняются сведения, добытые детальными разведками,, т.е. полнее изучаются свойства самого месторождения и боковых пород; 2) точно определяется, с какой глубины начинается полезное ископаемое, пригодное для разработки (т.е. где кончается например выветрившаяся верхняя часть каменноугольного пласта); 3) одновременно с проведением шахты извлекается полезное ископаемое, которое может немедленно утилизироваться; 4) всегда возможные в свите слои водоносных пород, сопровождающие пласты полезного ископаемого, наклонной шахтой не пересекаются, что имеет большое значение для предотвращения возможного большого водопритока, по крайней мере, во время проходки; 5) проведение наклонных шахт, как выработок по пласту, обходится дёшево; 6) крепление и оборудование — также.
К недостаткам следует отнести: 1) большую длину по сравнению с вертикальной шахтой, вскрывающей тот же запас; 2) большой путь подъёма полезного ископаемого, что уменьшает пропускную способность шахты;- 3) повышенный износ подъёмных канатов; 4) допускаемая скорость подъёма по наклонным, стволам значительно ниже, чем по вертикальным; 6) значительное давление боковых пород, что особенно заметно при большой; длине наклонной шахты, большом сечении- и» неустойчивых породах; 7) наличие дополнительных сопротивлений подъёму от сопротивлений движению подъёмных сосудов по рельсовым путям и канатов по путевым роликам». [19]
Энергетический эффект уравновешиванияшодъёмной системы
Рост производительности горной промышленности требует разрешения проблемы интенсификации работы рудничных подъёмных установок с целью повышения их производительности. Достичь поставленной цели можно за счёт увеличения скорости движения подъёмной системы (т. е. за счёт уменьшения продолжительности цикла подъёма) или за счёт увеличения её грузоподъёмности (т. е. за счёт увеличения массы поднимаемого за один подъём полезного груза).
Однако с уменьшением продолжительности цикла подъёма, возрастает вредное влияние инерции подвижных элементов, а повышение грузоподъёмности влечёт увеличение размеров механической части подъёма, что также отрицательно скажется на энергетических показателях установки.
С уменьшением времени подъёмной операции, при сохранении прежнего ускорения, соотношение между максимальной и средней скоростью подъёма (множитель скорости) будет увеличиваться, что приведёт к ухудшению энергетических показателей. Если же множитель скорости оставить прежним, неизбежно увеличится ускорение подъёмной системы и силы инерции. Последнее обстоятельство не ухудшает энергетические показатели лишь тогда, когда при этом обеспечено в той или иной степени уравновешивание сил инерции подъёмной системы. Совершенно очевидно, что неуравновешенность собственного веса составных элементов подъёмной системы, также приводит к ухудшению энергетических показателей, поскольку при этом увеличиваются статические моменты на валу органа навивки. Поэтому неудивительно, что уже давно в рудничной практике начали появляться конструкции подъёмных установок, которые позволяют, в какой-то мере, устранить указанное вредное влияние массы и инерции составных частей подъёмной системы.
Вся история развития конструкций рудничных подъёмных установок свидетельствует о борьбе с этим органическим конструктивным недостатком современных подъёмных устройств - излишним увеличением размеров подъёмной машины и мощностиеё двигателя [39].
Результатом конструктивных и научных изысканий в этой области стало множество разработанных и реализованных систем вертикального подъёма с энергетическим эффектом уравновешивания.
Среди них можно различить:
1. Статически уравновешенные системы подъёма, у которых полностью уравновешена собственная масса составных элементов подъёмной системы (т.е. влияние силы тяжести на величину статического вращающего момента на валу органа навивки);
2. Динамически уравновешенные подъёмные системы, у которых полностью уравновешена собственная масса элементов подъёмной системы и силы инерции в смысле полного устранения влияниякак силы тяжести, так и инерции элементов подъёмной системы на полный результирующий вращающий момент на валу органа навивки (с учётом как статических, так и динамических вращающих моментов) при любом положении подъёмных сосудов.
Существуют также системы с неполным статическим уравновешиванием и более чем статически уравновешенные, т.е. системы подъёма с неполным динамическим уравновешиванием [39].
Подробно изучены системы с двойным эффектом уравновешивания, отличающиеся тем, что кроме прочего, обеспечивают разгрузку каната от веса подъёмного сосуда. Доказана высокая энергетическая эффективность таких систем. Аналитические исследования показывают, что система с двойным эффектом уравновешивания более чем в 1,5 раза позволяет уменьшить массогабаритные показатели механической части подъёмной системы.
Естественно, любой эффект уравновешивания достигается ценой известного усложнения конструкции подъёмной установки.
Наиболее простой, с этой точки зрения, является схема неуравновешенной подъёмной установки.
С другой стороны, недостаточные исследования в области уравновешивания наклонного предъема представляют затруднения для создания такой подъёмной установки высокой производительности.
Таким образом, можно сделать вывод о необходимости исследования вновь предлагаемых схем уравновешенного подъёма, на предмет целесообразности и эффективности их эксплуатации на современной стадии развития горной промышленности.
Степень совершенства подъёмной установки с энергетической точки зрения определяется двумя показателями - строительной мощностью двигателя «Рс» и общим коэффициентом полезного действия «7» Номинальная мощность двигателя подъёмной установки определяется как произведение «идеальной мощности» на коэффициент характеризующий режим работы подъёмной установки — «динамический коэффициент» (по терминологии акад. М. М. Фёдорова). [40] РС=9Р0, (2.1) ще: 0 - динамический коэффициент, показывающий во сколько раз номинальная мощность двигателя больше идеальной мощности подъёмной установки; Р0 - идеальная мощность подъёмной установки.
Определение уравновешивающего усилия развиваемого дополнительной приводной станцией
Наличие дополнительной приводной станции в схеме подъёмной установки позволяет увеличит её эксплуатационные возможности путём повышения грузоподъёмности и улучшения динамических свойств подъёмной системы.
Как отмечалось ранее, для рассматриваемой подъёмной установки наиболее рациональным будет трёхпериодный режим работы. При этом разгрузка подъёмного сосуда осуществляется после полной остановки подъёмной системы путём опрокидывания кузова скипа или открытия его задней стенки. Гидравлический привод разгрузки скипа осуществляется за счёт гидростанции установленной непосредственно на подъёмном сосуде. Такой режим работы подъёмной установки позволяет максимально уменьшить воздействие динамических сил, возникающих при опрокидывании большегрузного скипа, на разгрузочную эстакаду и подъёмную систему в целом [52].
Трёхпериодная тахограмма скорости и ускорения, рассчитанная для рассматриваемой многоканатной наклонной подъёмной установки " представлена на рис 2.7. Они не отличаются от трёхпериодных тахограмм классического вида, применяемых для традиционных видов подъёма. к
Трёхпериодная тахограмма усилий скорости и ускорения Выбор режима работы многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией, равно как и расчёт тахограммы скорости и ускорения производится согласно общепринятой методики расчёта наклонной подъёмной установки традиционного вида. При этом, не производят проверку на опасность проскальзывания канатов по приводному шкиву трения в периоды разгона и торможения, т.к. эта опасность нивелируется дополнительным уравновешивающем усилием. В остальном, расчёт тахограммы скорости и ускорения не отличается от общепринятой методики, потому как при работе рассматриваемой подъёмной установки дополнительная приводная станция непрерывно подстраивается (синхронизируется) под работу подъёмной машины.
Для определения мощности приводного двигателя, а также для осуществления управления приводом необходимо, в каждый момент времени подъёмной операции знать величину движущего усилия на внешней окружности органа навивки подъёмной машины. Значение этого усилия определяется из уравнения (2.9): л =Ks-FT.n-Fy,+kli-Q-g + mna. (2.9)
При этом, если представить, что дополнительная приводная станция, рассматриваемой подъёмной установки, не создаёт дополнительного уравновешивающего усилия, т.е. F = 0, то уравнение примет вид основного динамического уравнение для определения результирующего усилия на окружности приводного шкива подъёмной установки, полученного М. М. Фёдоровым (см. 2.8). В данном случае, этим уравнением будет определяться усилие на окружности навивки приводного шкива трения без уравновешивания со стороны дополнительной приводной станции. На графике (см. рис. 2.7) показано расчётное значение этого усилия F (t), в зависимости от времени подъёмной операции. Из приведённой зависимости F (t) видно, что разница между максимальным значением усилия на окружности приводного шкива трения, в момент начала подъёмной I операции, и минимальным — в момент её окончания достаточно велика. Єтоль высокая разность усилий приводит к значительным потерям при управлении приводом подъёмной установки. Не говоря уже о невозможности осуществления подъемной операции из-за опасности проскальзывания головных канатов по футеровке приводного шкива трения. Для исключения опасности проскальзывания головных канатов по футеровке приводного шкива, необходимо- создать дополнительное натяжение со стороны порожней ветви подъёма. В рассматриваемой подъёмной установке дополнительное натяжение осуществляется за счёт создания.дополнительной приводной станцией уравновешивающего усилия Fyp. Как мы выяснили, его величина должна определяться уравнением (2.17). При этом она не должна превышать граничного значения Frp по условию допустимого давления-на футеровку приводного шкива. Граничное значение определяется функцией (2.22).
На рис. 2.7. Представлены расчётные значения уравновешивающего усилия- создаваемого дополнительной приводнойг станцией р(/) и его граничного значения і р(/), в зависимости от времени подъёмной; операции.
Отрицательное значение уравновешивающего усилия, в, конце; подъёмной операции говорит о том, что в этой области, подъёма,, для исключения опасности проскальзывания-головных канатов по приводному шкиву трения, не возникает необходимости. в создании дополнительного натяжения со стороны порожней ветви. Т.е. в этой области подъёмного цикла (заштрихованная область на рис. 2.7)-значение уравновешивающего усилия создаваемого дополнительной приводной станцией рекомендуется принять равным нулю F (t) = 0. Либо, можно создать дополнительное натяжение со стороны гружёной ветви, но с усилием, не превышающим расчётного значения, взятого по модулю. При этом несколько уменьшится требуемый диапазон регулирования основного привода подъёмной установки. Как видно из уравнения (2.9), для того чтобы определить величину внешнего результирующего усилия на внешней окружности подъёмной машины, необходимо в каждый момент времени от значения F (t) отнять Fyp(t)- Полученное значение представлено графической зависимостью Fd (t) нарис. 2.7.
Исследование влияния роликов усовершенствованной конструкции на износ головных канатов
Решая уравнение (3.4) относительно какой либо переменной, подобно тому, как это сделано в приведенном выше примере, можно получить зависимости различных параметров влияющих на эксплуатационные возможности проектируемой подъёмной установки. Причём, эти зависимости будут справедливы, не только для многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной- станцией, но и для любой-другой-подъёмной установки принцип действия которой, основан на, передаче тягового усилия- от органа навивки канату за счёт силы трения возникающей в- месте касания- их поверхностей с применением дополнительных уравновешивающих устройств.
Таким образом, уравнение (3.4) можжь считать универсальным уравнением для определения влияния массогабаритных и технических параметров на эксплуатационные возможности подъемной установки с приводными шкивами трения.
Известна многоканатная, наклонная подъёмная установка с нижним подвесным уравновешивающим канатом и специально предназначенным для него натяжным устройством. Схема такой установки приведена в работе [60]. Недостатком этой установки является небольшой угол обхвата головными канатами канатоведущего шкива трения (не более 1,2л) и, как следствие этого, невысокая тяговая способность головных канатов. Кроме того, наличие нижних подвесных уравновешивающих канатов значительно усложняет конструкцию комплекса подъёма, снижает надёжность и безопасности эксплуатации, а также увеличивает расходы на сооружение и эксплуатацию.
Интересной по конструктивному решению и достигаемым результатам является многоканатная наклонная скиповая карьерная подъёмная установка без нижних подвесных уравновешивающих канатов. Увеличение угла обхвата до (2,5-2,6)% и, соответственно, тяговой способности головных канатов, достигается в ней1 за счет включения в её состав переводных и направляющих шкивов, а также за счёт увеличения числа канатоведущих и отклоняющих шкивов [61].
Недостатком такой установки является недостаточный, во многих случаях, для- реализации- потребных тяговых усилий общий угол обхвата приводных канатоведущих шкивов. Кроме того головные тяговые канаты подвергаются многократным (до 8-9 раз) перегибам? на шкивах за подъёмный цикл, причём половина из них приходится на изгибы в разных направлениях, что значительно сокращает срок службы канатов.
В. результате проведённых исследований, автором разработана полезная модель наклонной многоканатной подъёмной установки без дополнительной приводной станции (рис. 3.7). [62] Схема такой подъёмной установки предполагает опасность проскальзывания головных канатов по приводному шкиву трения. С целью её минимизации, значительно увеличен угол обхвата головными канатами приводных шкивов трения.
Поставленная цель достигается тем, что в установку включены два дополнительных приводных канатоведущих шкива расположенных совместно с противостоящими им отклоняющими копровыми шкивами; дополнительные шкивы установлены в параллельных плоскостях и расположены между отклоняющими копровыми шкивами и основным канатоведущим шкивом, ось которого перпендикулярна оси дополнительных канатоведущих шкивов.
В предлагаемой установке общий угол обхвата на трёх канатоведущих шкивах (двух дополнительных и одном основном) составляет около Зщ при пяти перегибах головных канатов, что обеспечивает повышение тяговой способности каната и- долговечности его эксплуатации, в сравнении с наиболее близкими схемами подъёма.
На Рис. 3.7 и" рис. 3.8 приведена схема (вид сбоку и сверху соответственно) предлагаемой1 многоканатной наклонной подъёмной установки, содержащей наклонный рельсовый путь 1, подъёмные сосуды 2, головные тяговые канаты 3, отклоняющие копровые шкивы 4, 5, основной канатоведущийшкив 6; дополнительные канатоведущие шкивы 7, 8.
Установка функционирует следующим образом. Ири включении приводных шкивов трения 6, 7, 8 в работу, один из подъёмных сосудов 2 (гружёный) начинает подниматься вверх, а другой, (порожний) опускаться вниз, т.е: осуществляется подъёмная операция (цикл). Головные канаты поднимающейся ветви, при этом, огибают отклоняющий копровой шкив Л, дополнительный- приводной- шкив 7 и основной приводной шкив 6. Головной канат опускающейся ветви огибает дополнительный приводной шкив 8 и копровой,отклоняющий шкив 5. При этом только два перегиба (с отклоняющего шкива на дополнительный канатоведущий- и обратно) осуществляются в разных направлениях. Таким образом, кроме повышения тяговой способности головных канатов, в предлагаемой установке повышается также срок их службы, что свидетельствует о- достижении поставленной цели.
