ВВЕДЕНИЕ

Создание материально-технической базы невозможно без комплексной механизации и автоматизации производственных процессов. При разработке конструкций машин и средств автоматизации необходимо учитывать выполнение техники безопасности.

В общем комплексе производственных процессов угольных шахт важное место занимают транспорт и подъем по наклонным выработкам.

Украина, как независимое государство, после обретения независимости стала формировать свою промышленность и налаживать международные отношения со странами ближнего и дальнего зарубежья.

Главную роль в развитии промышленности Украины играет топливно-энергетический комплекс. Функционирование и развитие топливно-энергетического комплекса Украины в значительной степени предопределяются состоянием и развитием угольной промышленности. Как отмечалось в статье Кузьменко и Ковалева [1]: “Аналіз тенденції розвитку світової енергетики свідчить, що в перспективі роль вугілля у паливно-енергетичному комплексі безперечно підвищуватиметься. Цей висновок є особливо важливим для України, яка має величезні запаси вугілля різноманітного призначення. У структурі світових запасів органічного палива вугілля складає 67%, а в Україні – 95,4%”.

Принятое безальтернативное утверждение основано на анализе структуры запасов органического топлива и не противоречит сложившейся мировой тенденции добычи и использования его как главного энергоресурса, потребность в котором в единых технологических цепочках “уголь-энергетика” и “уголь-кокс-металл” возрастает.

Наряду с расширением области применения транспортных устройств непрерывного действия определенное место сохраняется за наклонными подъемными и откаточными устройствами с концевыми канатами. Канатные установки широко применяются для перевозки по наклонным выработкам людей, породы, материалов и оборудования. С помощью рассматриваемых установок транспортируется ощутимая часть угля.

На некоторых наклонных подъемных и откаточных установках во время торможения при подъеме груза вследствие набегания подъемных сосудов на канат на него действуют недопустимо высокие нагрузки. Это наиболее часто имеет место при предохранительном торможении.

Правильное представление о динамических процессах, происходящих во время торможения подъемной машины, дает возможность более обоснованно, чем это практикуется в настоящее время, подходить к проектированию, наладке и эксплуатации наклонных установок. Знание этих процессов также необходимо при создании тормозных устройств, автоматически поддерживающих замедление машины в заданных пределах.

Для решения ряда проблем и посвящена данная научно-исследовательская работа. Проведенные исследования базируются на общей теории рудничных подъемных и откаточных установок. Общая методика выполнения работы заключается в теоретических исследованиях и проверке результатов.

Объект исследования – подъемный наклонный сосуд (скип). Цель работы – создание тормоза для скипа, повышение безопасности и улучшения использования наклонных подъемных и откаточных установок с концевыми канатами, с учетом допустимых максимальных значений замедлений наклонных подъемных и откаточных установок.

Типы подъемных сосудов в зависимости от способов проведения погрузочно-разгрузочных операций При наклонном подъеме применяются вагонетки с глухим кузовом, разгружаемые при помощи прокидывателей, разгружающиеся автоматически во время прохождения над угольными ямами или бункерами.

Способы разгрузки-погрузки клетей, применяемых при наклонном подъеме, а также их конструкция зависят от числа рельсовых путей, проложенных в стволе и у погрузочно-разгрузочных пунктов. Клети при одноколейном пути устраиваются с двухсторонней разгрузкой-погрузкой (по обе стороны приемной площадки), а для двухколейного пути с односторонней разгрузкой (каждая клеть — на одну сторону приемной площадки), причем одна из клетей двухклетевого подъема делается с левой, а другая с правой разгрузкой.

Скипы в зависимости от способов разгрузки разделяются на опрокидные скипы, скипы разгружающиеся через заднюю стенку, и скипы с донной разгрузкой (разгружающиеся через нижнюю стенку).

Скипы с разгрузкой через заднюю стенку кузова (см. рис.1)

Кроме основного рельсового пути над бункером проложен дополнительный рельсовый путь более широкой колеи, приподнимающийся над основным. Проходя над верхним приемным бункером, передние колеса скипа переходят на разгрузочный путь приподнимающейся широкой колеи, в то время как задние колеса продолжают катиться по пути основной колеи. Вследствие этого задняя часть кузова опускается, а ролики секторного затвора ложатся на дополнительный путь. Секторный затвор открывается, и происходит разгрузка.

При углах наклонов основного пути, превышающих угол естественного откоса транспортируемого материала, разгрузка скипов производится без наклона кузова. В этом случае дополнительные рельсы устанавливают лишь для открывания затвора скипа.

Скипы с разгрузкой через заднюю стенку кузова по сравнению с опрокидными скипами имеют следующие преимущества: более высокая степень уравновешенности при более простом устройстве рельсового пути в месте разгрузки; разгрузочные пути для открывания затвора необходимы только для углов наклона ствола до 50°; при углах наклона более 50° дополнительные разгрузочные рельсы необходимы только для приподнимания затвора; при малых углах наклона пути лучше используется объем кузова скипа, так как передняя стенка кузова может быть закрыта, что невыполнимо у опрокидных скипов.

К недостаткам скипов с секторным затвором следует отнести: больший, чем у опрокидных скипов такой же емкости, собственный вес, что объясняется наличием секторного затвора; более сложная конструкция скипа; необходимость поднимать скип на большую высоту над разгрузочным бункером при больших углах наклона ствола.

Актуальность темы

Переходные процессы, протекающие в подъемных установках, возникающие при этом динамические нагрузки, режимы торможения и связанные с ними вопросы безопасности являлись предметом многочисленных исследований. Исследованию вопросов, связанных с наклонным подъемом посвящены труды В.Б.Уманского[2], Г.Н.Савина [3;4], Ф.В.Флоринского [5;6;7;8;9] и О.А.Горошко[10],З.М.Федоровой[11], профессора К. И. Чебаненко [12], А.М.Скворцова.[13;14].

Исследования по данному вопросу проводились в таких институтах как УкрНИИПроект, МГИ, ДГИ, МакНИИ Вопросы правил безопасности, касающиеся тормозных устройств, впервые глубоко разработаны В.Б.Уманским[2], который, в частности, установил верхний предел замедления вертикальных подъемных установок. Случай полного ослабления каната В.Б.Уманский считал как технически предельный.

Г.Н.Савин [3;4], Ф.В.Флоринский [5;6;7;8;9] и О.А.Горошко[10] академики АН УССР cчитают нежелательным так называемое подпрыгивание груза. На основании детальных исследований с учетом влияния массы каната и других факторов они пришли к выводу, что полного расслабления каната не произойдет, если замедление подъемной машины не превысит величину, близкую к половине замедления груза под действием силы тяжести при свободном вертикальном полете.

Впервые верхняя граница замедления наклонных установок с углом наклона менее 30° установлена в “Правилах безопасности в угольных и сланцевых шахтах” (ПБ), утвержденных в 1958 году, и сохранились в ПБ, действующих в настоящее время. В этих правилах допускаемое замедление машины устанавливается в зависимости от угла наклона. В работах Б.Л.Давыдова, З.М.Федоровой [11] и других авторов при расчете наклонных установок за верхнюю границу замедления принято замедление свободного выбега сосудов.

На основании вышеизложенного следует, что тема настоящей работы, является актуальной.

Теоретические исследования томожения наклонных подъемных устаовок

К тормозам подъёмных машин предъявляется ряд требований. В заторможенном (неподвижном) состоянии подъёмной машины отношение величин момента создаваемого предохранительным тормозом, к статическим моментам должны быть не менее приведённых ниже [15]. Таблица -5.1

Величина среднего замедления подъёмной установки, как при предохранительном, так и при рабочем (в экстренных случаях)

Во время торможения подъёмной машины натяжение восходящей ветви каната снижается. Если замедление подъёмной машины превышает предельное значение, то канат полностью ослабевает, подъёмный сосуд движется независимо от машины и набегает на канат. В работе [12] исследовано это явление и установлено, что набегания не будет, если замедление машины не превосходит предельного значения

По наклонным горным выработкам применяется откатка одним или двумя концевыми канатами. Первоначально рассмотрим откатку одним концевым канатом по нижеприведённой схеме.

Напишем уравнение натяжения каната в точке 1 при подъеме груза:

Уравнение натяжения каната в точке 2 при подъеме груза:

Наибольшее статическое натяжение каната в точке 2 при заторможенном состоянии машины составит:

Для применяемых подъёмных машин с достаточной степенью точности можно принять Дб = Дт следовательно:

Запишем уравнение движения подъемной установки при торможении подъемной машины.

Разделив и преобразовав уравнение получим формулу для вычисления массивности подъёмной установки.

Для ршения данной проблемы есть несколько путей их решения:

1. за счет увеличения массивнсти подъемной установки, что приводит к повышению металоемкости конструкции
2. за счет внедрения двухступенчатого тормоза
3. за счет создания тормоза для скипа, который бы затормаживал скип в момент ослабления каната
   
   

   ---

   
   ЛИТЕРАТУРА
   1. Кузьменко В.П. “Тенденції розвитку вугільної промисловості”, “Уголь Украины”, 2001, №1, 11-13 с.
   2. Уманский В.Б. Шахтные подъемные установки. Углетехиздат,М. Л.,1949,368с
   3. Савин Г. Н. Об основах уравнения динамики шахтного подъемного каната. «Прикладная механика», том 1, вып. 1, ЛИ УССР 1955.,372с
   4. .Савин Г. Н. Динамическая теория расчета шахтных подъемных канатов. АН УССР, 1949.,210с
   5. Флоринский Ф. В. Динамика шахтного подъемного каната.-М.: Углетехиздат, 1955.215с
   6. Флоринский Ф. В. Динамика шахтного подъемного каната. Углетехиздат, 1955.,245с
   7. .Флоринский Ф. В. Динамические усилия в подъемном канате при резком торможении. Известия Днепропетровского горного института, том XXVII. Углетехиздат, 1957.445с
   8. Флоринский Ф. В. Об опасности подпрыгивания поднимаемого груза при резком торможении шахтной подъемной машины. Известия Днепропетровского горного института, том XXIII. Гостехиздат УССР,1955. ,564с
   9. Флоринский Ф.В. Расчет подъемных канатов для глубоких шахт с учетом динамических усилий. Сборник «Разработка угольных ме¬сторождений на больших глубинах». Углетехиздат, 1955.,365с
   10. Савин , Горошко. Динамика нити переменной длины.Из-во АН УССР К.-1962г.,345с
   11. Федорова 3. М. Подъем по наклонным шахтным стволам. Углетехиздат, 1948.,419с.
   12. Чебаненко К.И.Исследование процессов торможения шахтных наклонных подъемных и откаточных установок. Автореферат диссертации.- Донецк: ДПИ,1969, 23 с
   13. Скворцов А. М.«О предохранительном торможении наклонных подъ¬емных установок». Сборник «Рудничный транспорт», № 42, «Недра», 1967 г.
   14. .Скворцов А. М. «Область применения подъемных машин и лебедок при подъеме или откатке по наклонным выработкам». Сборник «Руднич¬ный транспорт», № 42, «Недра», 1967 г.,с168-185.
   15. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах.-М.:Недра,1986
   16. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. -М.: Недра,1976,235с Савин Г.Н., Горошко А.О. Динамика нити переменной длины. Изд-во АН УССР,- Киев 1962г.,360

       ---

       Главная страница         Ссылки         Библиотека         Таблица поиска