Обоснование параметров скипа для шахтной подъемной установки

Аннотация

Сребная Е. Г., Водолазская Н. В. Обоснование параметров скипа для шахтной подъемной установки Расчитаны параметры, выбрана конструкция скипа для математического моделирования динамических процессов подъемной машины.

Содержание работы

Одной из наиболее часто встречающихся аварий при эксплуатации шахтных подъем-ных установок является зависание опускающегося сосуда в стволе шахты и, как следствие, при дальнейшем вращении барабана и сматывании каната – напуск каната на сосуд. Эта авария опасна тем, что при внезапном освобождении зависшего сосуда резко выбирается об-разовавшийся напуск каната, что может привести к его обрыву, т.е. к аварии грузового подъема, а на людских подъемах – и к гибели людей[1, 2].

Это делает задачу определения зависимости статического окружного усилия на бара-бане от угла наклона пути при различных значениях коэффициента сопротивления актуаль-ной с практической и научной точки зрения.

Исследования в этой области проводились О. А. Горошко, Г. Н. Савиным, Ф. В. Флоринским, Л. В. Колосовым, В. И. Дворниковым, А. Н. Обуховым, Г. А. Трифановым и др.

Целью данной работы является обоснование параметров скипа для шахтной подъемной установки.

Для достижения выше указанной цели поставлены следующие задачи: построение зависимостей статического усилия на барабане от угла наклона пути при различных значениях коэффициента сопротивления движению; выбор конструкции скипа.

Скиповые подъемники состоят из наклонного моста 4 с уложенными рельсами, на которых канатной лебедкой 8 перемещаются скипы 1. В подъемниках большой производительности на мосту укладывают параллельно два рельсовых пути для одновременного движения двух скипов. При движении канат 3нижнего скипа проходит через блоки 7, 5 и наматывается на барабан лебедки 8, а канат верхнего скипа сматывается [3].

В нижней части передней стенки кузова имеется разгрузочное отверстие, закрываемое секторным затвором 3. Боковые стенки выдвижного рештака 4 располагаются под затвором 3 и охватывают боковые стенки секторного затвора. На боковых стенках секторного затвора укреплены разгрузочные ролики 6. В верхней части рамы расположена площадка 5, служащая для осмотра ствола.

Скипы для вертикальных стволов состоят из кузова и рамы. Наиболее эффективными и часто используемыми являются следующие конструкции скипов: опрокидной (рис. 2, а), с отклоняющимся кузовом (рис. 2, б) и с неподвижным кузовом с секторным затвором (рис. 2, в).

Скип опрокидной (рис. 2, a) наиболее прост по конструкции, имеет кузов призматиче-ской формы c плоским днищем, соединённый шарнирно c рамой в нижней части и опираю-щийся на нижнюю балку рамы. Pама состоит из вертикальных стоек и горизонтальных верхних и нижних балок. K верхней балке рамы крепится подвесное устройство, соединяющее скип c канатом подъёмной машины. Загрузка скипа производится через верх кузова, разгрузка также через верх при повороте кузова на 135-145° при взаимодействии разгрузоч-ных роликов кузова c разгрузочными кривыми на копре. для крупнокусковых и мелких слипающихся материалов.

Oтклоняющийся кузов (рис. 2, б) в скипа шарнирно подвешен к верхней части рамы и имеет откидное днище в виде затвора c бортовыми стенками. Pазгрузка скипа происходит при отклонении кузова на 15° от взаимодействия разгрузочных роликов кузова c разгрузочными кривыми. При этом затвор катится по наклонным направляющим на раме и устанавливается под углом 45-55°, открывая разгрузочное отверстие и направляя в бункер разгружаемый материал.

Скип c неподвижным кузовом (рис. 2, в) отличается жёстким соединением кузова c рамой. Дно кузова наклонено в сторону разгрузки на 45-55°, в нижней его части имеется разгрузочное отверстие, закрываемое секторным затвором (рис. 3).

При разгрузке скипа секторный затвор от взаимодействия разгрузочных роликов c разгрузочными кривыми вращается вокруг своей оси и поднимается вверх, открывая разгрузочное отверстие. При этом шарнирно связанный c затвором рештак катится вниз по наклонным направляющим на раме скипа и устанавливается под углом 45-55°. Tипы затворов скипов c неподвижным кузовом: секторный, шиберный, клапанный, рычажный, крюковый и др. Первые три – наиболее надёжны в эксплуатации. Применение данного типа скипов исключает недостатки, присущие первым двум типам и ограничивающие их использование; неуравновешенность подъёма из-за передачи части веса скипа на разгрузочные кривые, повышенную мощность привода подъёмной машины, высоту копра, его прочность, увеличенное время на разгрузку [1, 2].

На действующих шахтах Украины в основном применяются скипы отклоняющиеся и с неподвижным кузовом. Для них произведен расчет зависимости статического усилия на барабане от угла наклона пути и коэффициента сопротивления движению в направляющих. Расчет статического усилия на барабане заключается в определении производительности установки и объема и количества скипов в стволе. Формула для расчета имеет следующий вид [3]:

где G – вес груза в скипе; G_s – вес скипа; α – угол наклона пути; ω=0,005…0,01 – коэффициент сопротивления движения скипа; k_p – коэффициент, учитывающий трение в ребордах ходовых колес.

Из формулы для определения производительности подъемной установки, определяется вместимость скипа:

где: V – вместимость скипа; ρ – насыпная плотность материала; z – количество скипов; ψ=0,9 – коэффициент заполнения скипа; Т_ц – продолжительность цикла.

где: L – длина пути скипа от места загрузки до разгрузки; V_c – средняя скорость движения скипа; t_п – время пауз.

Вес скипа определяется по формуле:

Данную модель можно использовать для предварительных расчётов включая различный угол наклона пути, скорость движения скипа, длину пути, вес груженной клети и др. Результаты, полученные с помощью математической модели делают её пригодной для дальнейшего исследования скиповой подъемной установки различной производительности.

Проведены исследования зависимости между статического усилия на барабане от угла наклона пути при различных значениях коэффициента сопротивления движению скипа.

Вывод

Из построенных графиков видно, что при использовании скипов с секторным затвором статическое окружное усилие на барабане при различных коэффициентах сопротивления уменьшается примерно в полтора раза, чем при использовании отклоняющихся скипов. Применение данного типа скипов исключает недостатки, присущие опрокидным скипам, главные из которых – неуравновешенность подъёма из-за передачи части веса скипа на разгрузочные кривые. Следовательно, в построении дальнейшей математической модели будет использоваться скип неподвижный с секторным затвором.

Список использованной литературы

1. Бежок В. Р., Дворников В. И., Манец И. Г., Пристром В. А. Шахтный подъем / В. Р. Бежок, В. И. Дворников, И. Г. Манец, В. А. Пристром. – Донецк: Юго–Восток, ЛТД, 2007.
2. В. Н. Потураев, А. Г. Червоненко, Л. В. Колосов и др. Вертикальныйтранспорт на горных предприятиях / В. Н. Потураев, А. Г. Червоненко, Л. В. Колосов и др. – М.: Недра, 1975.
3. Иванченко Ф. К. Конструкция и расчет подъемно-транспортных машин / Ф. К. Иванченко. – Киев: Вища школа, 1988.