-
Автоматизированный комплекс улавливания вагонеток «АКУЛА»*
Бирюков В.В. Деревянский В.Ю.
Донецкий национальный технический университет
Источник: Уголь Украины. — Киев, «Техніка» — 2009 №3, с. 18-20.
По данным МакНИИ, в угольной промышленности Украины при эксплуатации канатной откатки ежегодно происходит в среднем 20 несчастных случаев (НС) со смертельным исходом. Более половины из них обусловлено неуправляемым скатыванием подвижного состава под уклон вследствие обрыва каната, прицепного или сцепного устройств. Для предотвращения таких аварий и НС применяются предохранительные барьеры и специальные устройства от скатывания вагонеток, наиболее распространённое из которых – «вилка» МакНИИ [1]. Анализ обстоятельств и причин НС выявил следующие недостатки таких барьеров и устройств: предохранительные барьеры устанавливаются ниже верхней и выше нижней приёмно-отправительных площадок (ПОП), и не обеспечивают улавливание подвижного состава на протяжении наклонной выработки. Вследствие этого вагонетки «пролетают» значительные расстояния, затем сходят с рельс, опрокидываются, разбивают крепь и барьеры, травмируют людей; при отсутствии (неисправности) средств дистанционного управления подъём-опускание барьеров осуществляется вручную, что приводит к присутствию людей в опасной зоне откатки; технологии использования известных конструкций барьеров предусматривают их многократное подъём-опускание в течении смены при прохождении состава; невозможность установки «вилки» МакНИИ, если последней в составе прицеплена площадка.
Перечисленные недостатки устраняет предлагаемый автоматизированный комплекс улавливания вагонеток в наклонных выработках шахт «АКУЛА», который состоит из тормозной тележки, улавливающих барьеров и аппаратуры автоматизации.
Тормозная тележка (рис. 1) прицепляется к канату и выполняет функции балластной вагонетки, а также непрерывного контроля скорости движения состава, торможения состава при обрыве каната или прицепного устройства, предотвращения скатывания вагонеток с помощью каната установленной на ней удерживающей лебедки в случае обрыва сцепного устройства, передачи сигнала о превышении заданной скорости состава на аппаратуру управления барьерами для их опускания.
Рис. 1. Тормозная тележка: 1 – ящик для балласта; 2 – удерживающая лебёдка; 3 – сцепное устройство; 4 – прицепное устройство; 5 – полускаты; 6 – тормозная система.
Улавливающие барьеры устанавливаются по всей длине наклонной выработки через определённые расстояния. Количество барьеров и расстояние между ними зависят от длины выработки и угла наклона. Выработки с переменными углами наклона будут иметь разное количество барьеров (с увеличением угла наклона плотность установки барьеров возрастает). Реализованный в данном комплексе принцип секционирования выработок улавливающими барьерами позволяет значительно смягчить последствия аварий на канатном транспорте, т.к. аварийный состав останавливается практически сразу и не успевает набрать большой скорости, а также снижает требования к механическим характеристикам барьеров, в частности к прочности. Проведенный анализ известных подходов к конструктивному исполнению барьеров показал, что может быть применён один из следующих способов перекрытия защищаемой зоны: «штора», «шлагбаум», «гильотина».
Разработанная конструкция барьера (рис. 2) использует последний из перечисленных способов. На металлических упорных балках 1, установленных на бетонном фундаменте 6, крепится барабан 7 с металлической или другой, отвечающей требованиям прочности, сеткой 8. На концах барабана, закрытых защитными кожухами, находятся узлы крепления барабана к балкам и спусковой механизм 3 барьера. При скатывании состава по сигналу аппаратуры автоматизации спусковой механизм освобождает свинцовую пластину 5, которая перемещаясь под собственным весом вниз по направляющим 2 левой и правой упорных балок, натягивает сетку. Снизу сетка фиксируется стопорным механизмом 4. Барабан с деформированной в результате улавливания состава сеткой после ликвидации аварии заменяется новым (для этого его конструкция выполнена быстросъёмной). В случае остановки аварийного состава тормозной тележкой неповреждённая сетка наматывается на барабан вручную, для чего в его торцевой части предусмотрено гнездо для ручки 9.
Узел крепления барабана к упорной балке и конструкция защитного кожуха приведены на рис. 3.
Спусковой и стопорный механизмы предохранительного барьера (соответственно 3 и 4 на рис. 2) изображены на рис. 4. В исходном положении барьер открыт, электрический замок 9 барьера находится в отключенном состоянии, заслонка 7 закрыта, U-образная фиксирующая скоба 3 выдвинута в рабочее пространство барьера, где удерживает свинцовую пластину 2. Работа спускового механизма при включении барьера осуществляется следующим образом. Аппаратура автоматизации включает электрический замок 9, который отодвигает заслонку 7. Под действием пружины 4 вал спускового механизма 5 по направляющей 6 перемещается в сторону, где его ход ограничивает металлическая скоба 8. Одновременно U-образная спусковая скоба 3 освобождает свинцовую пластину 2, которая перемещаясь по направляющим 1 опускает и натягивает сетку.
Конструкция стопорного механизма аналогична спусковому. Отличие состоит в следующем. При включении барьера свинцовая пластина под действием собственного веса отодвигает стопорную скобу 10 в сторону (она уходит в полость 11 внутри вала), которая под действием пружины после прохождения свинцовой пластины возвращается в исходное положение. Таким образом сетка при улавливании вагонетки остаётся в натянутом состоянии. Работа стопорного механизма при возврате барьера в исходное положение происходит так. Вначале откручиваются болты крепления заслонки 12, с помощью ручки 13 заслонка вместе с валом вручную выдвигаются в сторону, стопорная скоба 10 освобождает пространство над свинцовой пластиной 2, которая при сматывании сетки на барабан с помощью ручки (9 на рис. 2) поднимается вверх. Затем вал и заслонка устанавливаются на место, закручиваются болты 12, стопорная скоба выдвигается в рабочее пространство барьера, и стопорный механизм снова готов к работе.
Рис. 2. Общий вид улавливающего барьера: 1 – упорные балки; 2 – направляющие; 3 – спусковой
механизм; 4 – стопорный механизм; 5 – свинцовая пластина; 6 – бетонный фундамент под упорные
балки; 7 – барабан с сеткой; 8 – металлическая сетка; 9 – ручка намотки сетки на барабан.
Рис. 3. Узел крепления барьера к упорной балке и конструкция защитного кожуха: 1 – защитный кожух; 2 – барабан с сеткой; 3 – вал барабана; 4 –гнездо для ручки; 5 – корпус защитного кожуха; 6 – подшипник; 7 – гайка; 8 – амортизирующая прокладка; 9 – гнездо в упорной балке под корпус кожуха; 10 – направляющая для металлической сетки; 11 – болт крепления кожуха у упорной балке; 12 – быстросъемная крышка защитного кожуха; 13 – болты крепления крышки кожуха.
a)
б)
Рис. 4. Спусковой (а) и стопорный (б) механизмы предохранительного барьера: 1 – направляющая сетки; 2 – свинцовая пластина; 3 – спусковая скоба; 4 – пружина спускового механизма; 5 – вал спускового механизма; 6 – направляющая вала; 7 – заслонка; 8 – металлическая скоба (ограничивает перемещение); 9 – электрический замок; 10 – стопорная скоба; 11 – полость внутри вала под стопорную скобу; 12 – болты крепления заслонки; 13 – металлическая ручка.
Блок-схема предлагаемой автоматизированной системы приведена на рис. 5. её разработке использовались положения работ [1,2,3]. При движении состава по наклонной выработке информация о его скорости от установленного на тормозной тележке датчика скорости ДС и передатчика ПС передаётся на приёмник информации о скорости состава ПрС, откуда поступает в блок исполнительный БИ. Для передачи информации может использоваться проводная или беспроводная схема [2]. При обрыве каната или прицепного устройства скорость состава превышает допустимое значение, срабатывает тормозная система тележки, блок БИ опускает ниже установленные улавливающие барьеры секционирующие УБС и размыкает замыкающий контакт в цепи аппаратуры управления подъёмной машины (лебёдки) АУПМ, останавливая её. Одновременно БИ подаёт сигнал в блок сигнализации и индикации БСИ, который формирует сигналы на включение устройства световой и звуковой сигнализации УСЗС (находится в нишах на ПОП) и блока отображения информации БОИ (в камере подъёмной установки). Работа схемы в случае обрыва сцепного устройства имеет следующий алгоритм. При подходе к наклонной части выработки устройство УСЧВ считывает число вагонеток в составе, которое передаётся в блок контроля числа вагонеток БКЧВ. В наклонной выработке в месте установки барьеров УБС установлены датчики контроля числа вагонеток ДКЧВ. При обрыве сцепного устройства отцепившаяся часть состава опускается ниже основного состава на величину напуска каната удерживающей лебёдки тормозной тележки (2 на рис. 1). Ближайший датчик ДКЧВ передаёт в блок БКЧВ информацию о прохождении части состава. Блок БКЧВ фиксирует несоответствие полученной информации с ранее полученной от УСЧВ и подаёт сигнал в БИ на остановку подъёмной машины, опускание ниже установленных барьеров, включение световой и звуковой сигнализации.
Рис. 5. Блок-схема автоматизированного комплекса улавливания вагонеток в наклонных выработках.
Применение предложенного автоматизированного комплекса позволит повысить безопасность канатной откатки в угольных шахтах Украины.
Литература
1. Гриф Б.В., Горчаков С.П. Охрана труда в угольной промышленности.– М.: Недра, 1988.
2. Поспелов Л.П. Основы автоматизации производства.– М.: Недра, 1988.
3. Бухгольц В.П. Основы автоматизации производства на горных предприятиях.– М.: Недра, 1981.
4. Бриндли К. Измерительные преобразователи.– М.: Энергоатомиздат, 1991.
* В порядке предложения
