Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

СТАЦИОНАРНЫЕ МАШИНЫ

Долганов А. В.,

7.10. Подъемные машины. Классификация, конструкции и общая компоновка

По принципу действия подъемные машины разделяются на две группы: с барабанными органами навивки и со шкивами трения.

В барабанных подъемных машинах получили распространение следующие органы навивки (см. рис. 7.3): однобарабанные; однобарабанные с разрезным барабаном; двухбарабанные и бици-линдроконические с разрезным барабаном.

Однобарабанный орган навивки двухконцевой подъемной установки обслуживает два головных каната. Средняя часть барабана – общая для обоих канатов и попеременно служит для навивки левого и правого канатов.

Однобарабанный орган навивки придает подъемным машинам компактность, уменьшает их массу и размеры машинного здания, однако не позволяет обслуживать одновременно несколько горизонтов, и при его использовании также усложняются навеска и смена канатов, регулирование их длины после вытяжки канатов и обрубки их отрезков для испытаний.

Двухбарабанные органы навивки позволяют производить подъем груза с нескольких горизонтов и по сравнению с однобарабанными имеют большую канатоемкость. У подъемных машин с двумя цилиндрическими барабанами каждый головной канат обслуживается отдельным барабаном. Причем один барабан наглухо связан с валом машины, а другой является переставным и специальным механизмом перестановки, может отключаться от вала и после поворота последнего на любой угол снова с ним соединяться. При смене горизонта, с которого поднимается груз, подъемный сосуд, канат которого навивается на переставной барабан, устанавливается на верхней приемной площадке. Затем переставной барабан отсоединяется от вала и стопорится тормозом. Включается подъемная машина и поднимается на нужный горизонт сосуд, канат которого навивается на барабан, жестко связанный с валом. После этого переставной барабан соединяется с валом и подъемная установка готова для работы с нового горизонта. Аналогично осуществляется регулирование длины каната.

Вместе с тем двухбарабанные подъемные машины имеют большую, по сравнению с однобарабанными, ширину. Двухбарабанный орган навивки при расположении направляющих шкивов в одной плоскости
не всегда может обеспечить требуемый угол девиации струн канатов (см. рис. 7.4, а).

Последний недостаток устранен в однобарабанном органе навивки с разрезным барабаном (см. рис. 7.3, в). Такой барабан состоит из двух частей – длинной, заклиненной на валу, и короткой, переставной, и позволяет регулировать длину каната. Регулировка осуществляется таким образом, чтобы один канат находился на переставной части, а другой на заклиненной и при навивке не переходил на переставную часть, т. е. подъемный сосуд должен переставляться относительно другого на высоту, равную длине каната на переставной части.

Навивка каната на разрезной барабан может производиться только в один слой, на одно- и двухбарабанных органах навивка может быть многослойной. Однако при многослойной навивке увеличиваются нагрузки на канат и его износ.

Бицилиндроконические разрезные барабаны (см. рис. 7.3, г) обеспечивают уравновешивание системы подъемной установки и позволяют осуществлять регулировку длины каната и смену горизонта.

Механизмы перестановки современных машин управляются дистанционно и позволяют в течение 2-3 мин производить регулирование длины подъемных канатов, а при работе с нескольких горизонтов – смену горизонта.

В зависимости от типа органа навивки и технических данных подъемных машин выбирается область их применения. Подъемные машины с двумя цилиндрическими барабанами следует устанавливать на двухсосудных подъемных установках при работе с нескольких горизонтов; с одним цельным барабаном – на вспомогательных одноклетевых и односкиповых подъемных установках с противовесом; с одним разрезным барабаном – на двухсосудных подъемных установках при работе с одного горизонта. Машины с бицилиндрическим барабаном применяются для глубоких шахт и рудников с большой грузоподъемностью сосудов.

Подъемные машины со шкивом трения снабжаются одноканатным и многоканатным шкивами.

Подъемные машины с барабанными органами навивки состоят из следующих основных узлов: коренной части, ее привода и тормозной системы управления (рис. 7.17). Каждая подъемная машина оборудуется пультом управления и контрольно-измерительной аппаратурой (указателем глубины, ограничителем скорости, регулятором хода и т. п.).

Подъемная установка с одноканатным шкивом трения компактна, имеет малую ширину, но ей присущи значительные недостатки: снижение безопасности подъема, так как при обрыве каната в ствол падают оба сосуда; сложные навеска канатов и регулирование их длины; невозможность работы двумя подъемными сосудами с нескольких горизонтов и т. д.

Подъемные машины с многоканатными шкивами трения (многоканатные машины) имеют следующие преимущества по сравнению с машинами, оборудованными барабанными органами и одноканатными шкивами – меньший диаметр каната (в связи с применением нескольких канатов), равный , где d1 – диаметр каната одноканатной машины; п – число канатов многоканатной машины; меньший диаметр канатоведущего органа (из-за меньшего диаметра каната), а следовательно, и меньший крутящий момент; более безопасны в работе, так как шкив трения представляет собой фрикционную защиту против чрезмерных возрастаний усилий в подъемных канатах от экстренных и аварийных нагрузок; исключаются парашюты на клетях, так как одновременный разрыв нескольких канатов практически невозможен; меньшие размеры и компактность, что удешевляет изготовление машин и упрощает их транспортирование; возможность поднятия тяжелых грузов с больших глубин; возможность размещения подъемной машины непосредственно на копре (над устьем ствола), что требует меньших площадей под поверхностные сооружения шахты и улучшает условия эксплуатации канатов, предохраняя их от вредного воздействия атмосферы.

Недостатки многоканатных машин: сложность надзора за канатами и контроля за их состоянием, так как на каждой подъемной установке по нескольку подъемных и уравновешивающих канатов; возможность скольжения подъемных канатов из-за уменьшения коэффициента трения; неравномерное распределение нагрузки между отдельными канатами.

Многоканатными подъемными машинами оборудуются вертикальные подъемные установки с двумя сосудами или одним сосудом с противовесом. Однососудные многоканатные установки применяют обычно для обслуживания нескольких горизонтов.

Экономическая эффективность многоканатных машин и указанные выше их преимущества привели к быстрому распространению многоканатных установок в угольной и рудной промышленности, особенно на глубоких шахтах.

Подъемные машины с барабанными органами навивки изготовляются четырех типов, которые обозначаются в соответствии с требованиями ГОСТ на подъемные машины: Ц – цилиндрические однобарабанные; ЦР – цилиндрические однобарабанные с разрезным барабаном; 2Ц – цилиндрические двухбарабанные; БЦК – бицилиндроконические с разрезным барабаном.

Многоканатные подъемные машины выпускают двух серий: МК и ЦШ. Обозначение машины серии МК (например МК-5×4р-2) расшифровывается: многоканатная подъемная машина, диаметр канатоведущего шкива – 5 м, число головных канатов – 4, р – с редуктором, 2 (или 3, 4) – номер модификации машины. Машины серии МК (12 типоразмеров) имеют приводные шкивы диаметром от 2,1 до 5 м, число канатов от 2 до 8, максимальную разность статических натяжений от 30 до 500 кН и максимальное статическое натяжение в ветвях канатов от 140 до 2200 кН. Масса машин 22000-420000 кг.

Стандартизованы следующие параметры машин: диаметр и длина органов навивки, передаточное отношение редуктора, величины максимального натяжения канатов и разность их статических натяжений. Первые два параметра входят в условное обозначение машины. Примеры обозначений: ЦР-5×3/0,6 – подъемная машина цилиндрическая с разрезным барабаном диаметром 5 м, полной шириной барабана 3 м и шириной узкой части барабана 0,6 м; БЦК-8/5-2,7 – машина бицилиндроконическая с диаметрами большого барабана 8 и малого 5 м и шириной большего цилиндра 2,7 м.

Машины изготовляются с редукторным и безредукторным приводами от тихоходного электродвигателя с правым или левым (по заказу) расположением приводов. Редукторы применяются цилиндрические одноступенчатые (ЦО) и двухступенчатые (ЦД). В обозначении редукторов с зацеплением Новикова добавляется буква Н (ЦОН, ЦДН).

В зависимости от диаметра барабанного органа навивки цилиндрические машины разделяются на малые и средние – с диаметром барабанов от 1,2 до 3,5 м и крупные – с диаметром от 4 до 6 м.

У двухбарабанных (рис. 7.18) и разрезных органов навивки один барабан или основная (большая) часть жестко соединяется с валом, а второй (переставной) барабан или меньшая (переставная) часть органа навивки устанавливается на валу на подшипниках скольжения или качения для возможности проворачивания. Переставной барабан или переставная часть с валом связывается посредством специального переставного механизма.

Управление машиной (см. рис. 7.17 и 7.18) осуществляется с пульта, на котором установлена контрольно-измерительная и предохранительная аппаратура, а также с помощью рукоятки управления. Пульт управления с подъемной машиной имеет только электрическую связь и может быть установлен в машинном или надшахтном здании. Дистанционное или автоматическое управление машиной осуществляется аппаратом задания и контроля хода АЗК, механически связанным с тихоходным валом редуктора и другими аппаратами.

Тип электродвигателя и пускорегулирующей аппаратуры выбирается в соответствии с местом установки машины – на поверхности или под землей.

В современных подъемных установках находят все большее распространение способы непосредственного соединения сборки коренного вала с двигателем. Это объясняется несомненными преимуществами привода постоянного тока по сравнению с асинхронным двигателем с точки зрения точности выполнения заданной диаграммы скорости и возможностей, заложенных в приводе для автоматизированных схем управления. Однако надежность привода с двигателями постоянного тока несколько ниже, чем привода с асинхронными двигателями, а капитальные и эксплуатационные затраты выше. Удорожание безредукторного привода в зависимости от момента на валу приводного шкива составляет 20-50 %. В настоящее время область применения безредукторного привода подъемных машин расширяется.

Обозначение многоканатных подъемных машин серии ЦШ (например, ЦШ2,1×4рп) расшифровывается следующим образом: цилиндрические шкивы (приводные), диаметр канатоведущего шкива – 2,1 м, число головных канатов – 4, номер модели – 2, рп – машина редукторная с правым расположением приводного электродвигателя.

Предусмотрено 9 типоразмеров машин с диаметром приводных шкивов от 2,1 до 5 м, числом канатов от 4 до 8, максимальным статическим усилием в ветви канатов от 260 до 2350 кН. Типоразмер машины ЦШ2,8×6 не имеет отклоняющих шкивов.

Многоканатные подъемные машины обеих серий состоят из следующих основных узлов: коренной части, редуктора, устройств управления тормозом, аппарата контроля хода, пульта управления, отклоняющих шкивов, тахогенераторов, приспособления для проточки канавок в футеровке, устройств для смены-навески канатов и др.

Многоканатные подъемные машины серии МК снабжаются пружинно-пневмогрузовыми тормозными устройствами, машины серии ЦШ – пружинно-пневматическими тормозами с двумя приводами на каждый исполнительный орган.

Многоканатные машины обеих серий выпускаются с редукторами и в безредукторном исполнении. Редуктор обычно соединяется с электродвигателем зубчатой муфтой, а с главным валом коренной части – жесткой фланцевой муфтой. Редукторы устанавливаются на пружинных опорах, что снижает динамические нагрузки на подъемную машину.

На рис. 7.19 приведена в качестве примера компоновка многоканатной машины ЦШ5×4, изготовляемой в безредукторном исполнении.

Ее приводом служат один или два тихоходных электродвигателя постоянного тока.

Компоновка других многоканатных машин может отличаться наличием редуктора и некоторыми другими особенностями. Редуктор может приводиться в движение одним или двумя электродвигателями.