Механическая часть подъёмных установок.

Направляющие (копровые) шкивы, устанавливаемые на подшкивной площадке копра, предназначены для направления подъемных канатов в стволе шахты.

Стандартные копровые шкивы изготовляют без футеровки двух типов: с литым ободом со спицами круглого сечения и со штампованным ободом со спицами из швеллеров.

Шкивы диаметром 2; 2,5 и 3м и выполняют с литым ободом, а диаметром 4; 5 и 6м - со штампованными из высокопроч­ных легированных сталей. При изготовлении литых шкивов стальные круглые спицы заливают в обод и ступицу.

Штампованный обод соединяется со спицами из швелле­ров заклепками, спицы с литой ступицей - бол­тами.

В стандартных направляющих шкивах для уменьшения износа каната желоб обода шкива заполняют деревянной, ре­зиновой или иной футеровкой, которую по мере износа за­меняют.

Расположение направляющих шкивов на копре принимают в зависимости от типа установленной машины. При подъемной машине с одним барабаном или со шкивом трения направляющие шкивы располагают на копре один под другим в одной вертикальной плоскости, с двумя барабанами — рядом, на одной горизонтальной плоскости.

Оси копровых шкивов обычно устанавливают в подшипни­ках скольжения.

Копры подъемных установок предназначены для установки на них копровых шкивов, многоканатных подъемных машин при многоканатном подъеме, крепления проводников и разгру­зочных кривых для скипов и опрокидных клетей, посадочных устройств клетей. Копры воспринимают нагрузку от натяжения подъемных ка­натов, собственной массы, давления ветра, а также от массы многоканатных подъемных машин. Копры бывают металличе­скими, железобетонными и комбинированными. Один копёп может обслуживать одну или несколько подъёмных установок. По конструкции копры разделяются на А-образные, чётырёхстоячные, шатровые, цилиндрические и башенные.

1. А-образные копры (рис. 5.11) представляют собой простран­ственную ферму, у которой основные несущие стойки с фасад­ной стороны имеют А-образную (форму) ферму. Копер воспринимает все нагрузки от копрового шкива 3, подъемной установки 1, соб­ственной массы и давления ветра. Основная конструкция не опирается на ствол, и для закрепления проводников и разгру­зочных направляющих имеется специальный станок 4, установ­ленный независимо от основной фермы с опорой на устье шейки ствола. Недостаток копров этого типа — большое число горизон­тальных связей, погрузку-разгрузку вагонеток в клеть на верхнем приеме площадки.

2. Четырехстоечные копры состоят из расположенного на устье шейки ствола основного вертикального станка, воспри­нимающего нагрузки от подъемных сосудов с канатами, соб­ственной массы и давления ветра, а так же укосины, воспринимаю­щей нагрузку от натяжения канатов.

3. Шатровые копры применяют при двух подъемах в одном стволе, при этом подъёмные машины располагают под углом 180°.

4. Цилиндрические копры состоят из выполненного из отдель­ных металлических секций или железобетона цилиндрического станка, несущего подшкивные площадки и воспринимающего нагрузки от подъемных сосудов и канатов, собственной массы и давления ветра.

Рассмотренные копры предназначены для подъемных уста­новок, оборудованных одноканатными подъемными машинами.

На подъемах, оборудованных многоканатными машинами, применяют железобетонные башенные копры, в верхней части которых устанавливают подъемные машины.

Подъёмные канаты

Подъемные канаты изготовляют из про­волоки высокосортной стали марки В (высший сорт) для люд­ских и грузо-людских установок и марок I и II для грузовых установок. Диаметр проволоки от 0,2 до 4 мм.

Применяется проволока без покрытия или с по­крытием слоем цинка. Оцинкованные проволоки имеют боль­ший срок службы, так как слой цинка уменьшает трение между проволоками.

По форме поперечного сечения подъемные канаты бывают круглые и плоские.

При изготовлении каната определенное число проволок сви­вается вокруг центральной проволоки в некоторых случаях вокруг сердечника из органического материала или из мягкой стали. Такой свитый пучок называется прядью. Если прядь принимается как самостоятельный канат, то она называется канатом простой свивки. Если несколько прядей свиты между собой вокруг пенькового сердечника, пропитанного веществом, предохраняющим канат от ржавления, то получается канат двойной свивки, который применяется в подъемных установ­ках. Канат двойной свивки, входящий как составная часть в ка­нат более сложной конструкции, называется стренгой.

Пряди могут быть свиты из проволок одинакового или раз­личного диаметра, причем сочетание проволок различного диа­метра создает лучшее заполнение поперечного сечения каната (проволоки смежных слоев касаются по всей длине винтовой линии, что способствует увеличению срока службы каната). Такие канаты называются ЛК (с ли­нейным касанием проволок). ТЛК (с точечно-линейным касанием проволок). Помимо канатов ТЛК различают следующие конструкции канатов: ЛК-0, каждый слой пряди состоит из проволок одинакового диаметра; ЛК-Р — каждый слой пряди состоит из проволок двух разных диаметров; ЛК-РО — слои пряди состоят поочередно из проволок разного и одинакового диаметров; ЛК-3 — все слои проволок разного и одинакового диаметра, а пустоты ме­жду слоями заполнены проволокой меньшего диаметра.

По способу свивки раскручивающиеся и нераскручивающиеся. В нераскручивающихся канатах пря­дям придают форму, которую они имеют в свитом канате. Прядь может быть круглой, треугольной и овальной форм.

Канаты, свитые из круглых прядей, называются круглопрядными, а из треугольных и овальных — фасоннопрядными, соответственно трехгранно- и овальнопрядными.

Если свивка проволок в пряди и прядей в канат ведется в одном и том же направлении - канаты называются односторонней свивки, если в противоположных направле­ниях - канат крестовой свивки.

Различают правую и левую свивки прядей.

Плоские канаты изготавливают свивкой в одну ленту несколько Н-уложеных чётырёхрядных стренг, причём стренги укладывают так, чтобы чередовалась правая и левая свивка.

Расположение подъёмной установки относительно ствола шахты

Для подъемов с неопрокидными клетями высота копра (рис. 5.15)

H_K = h_э + h_с + h_п + 1/4D_ш + h_ш,

где h_э — высота эстакады, м; h_с — высота сосуда с прицеп­ным устройством, м; h_п — высота переподъема при скоростях ≤3 м/с; h_п ≥4 м; при скоростях более 3 м/с — h_п ≥6 м; h_m — расстояние по вертикали между осями копровых шкивов (при расположении шкивов на одной горизонтальной оси h_ш = 0).

Длиной струны называется расстояние от точки схода каната со шкива до точки соприкосновения его с барабаном (L_s).

Величина углов отклонения зависит от расположения подъ­емной установки и размещения подъемных сосудов в стволе шахты, а также от размеров барабанов.

При проектировании составляют схему расположения подъ­емной установки в проекции на плоскость струны и определяют углы отклонения канатов.

Органы навивки подъемных машин

Подразделяют на два основных типа — с постоянным и переменным радиусом на­вивки.

Подъемные машины с постоянным радиусом навивки различают по способу передвижения подъемных канатов: либо за счет наматывания и сматывания витков каната, либо за счет сил трения, возникающих между канатом и ведущим шкивом.

На футеровке для равномерной укладки витков каната и обеспечения необходимого зазора между ними нарезаются винтовые канавки.

Концы канатов к барабанам крепят специальным устрой­ством с фиксацией не менее чем в трех точках внутри бара­бана. Щель, через которую канат проходит внутрь барабана, должна иметь закругленные края для исключения деформации каната. Запрещается крепление каната к валу подъемной ма­шины. Размещается дополнительная длина каната (примерно 30 м), необходимая для периодических испытаний, при которых отрубается кусок каната от прицепного устройства.

В двухбарабанных машинах оба барабана расположены на одном валу, причем один из них закреплен наглухо, другой соединен с валом с помощью специальных механизмов переста­новки зубчатого, червячного и фрикционного типов с рычаж­ным или безрычажным приводом.

Механизм перестановки позволяет регулировать взаимное расположение обоих подъемных сосудов изменением длины вет­вей канатов при удлинении (вытяжке) канатов после навески, при работе с разных горизонтов, при перестановке опрокид­ных клетей с разгрузочных участков на нулевую площадку и т. д.

Цилиндрические барабаны целесообразно применять при глубине шахт до 600—650 м.

Подъемные машины с ведущими шкивами трения бывают одно- имногоканатными.

Многоканатная подъемная установка (рис. 5.13) состоит из следующих основных элементов: веду­щий шкив трения 1, подъемный канат 2,подъемные сосу­ды 3и хвостовые канаты 4.

На рудниках средней глубины и глубоких применяют бицилиндроконические барабаны.

Подъемные машины с одним бицилиндроконическим бара­баном обозначаются: БЦК-9/5х2,5 и БЦК-8/5х2,7,

где БЦК — подъемная машина с бицилиндроконическим разрезным бара­баном;

9 и 8 (первая цифра) —диаметр большого барабана, м;

5 (вторая цифра)—диаметр малого цилиндра барабана, м;

2,5 и 2,7 (третья и четвертая цифры) — ширина большого ци­линдра барабана, м.

Машина БЦК-9/5х2,5 может изготовляться с редукторным или безредукторным приводом, машина БЦК-8/5х2,7— только с безредукторным приводом.

Коренная часть машины БЦК (рис. 5.14) представляет со­бой опирающийся на два подшипника скольжения 1трубча­тый вал 9,на котором закреплены заклиненная 5и перестав­ная 6части барабана. На цилиндрических поверхностях барабана нарезана винтовая канавка, на конусах для удержания каната приварены спиральные желобки 4.Заклиненная часть барабана крепится на валу сваркой, переставная — на вращаю­щихся опорах 7 и соединяется с валом при помощи зубчатого механизма перестановки 8.Тормозные ободы 3закреплены по краям малых цилиндров. Внутри каждого из малых цилиндров установлены бобины 2,на которых расположен запас каната для испытаний.

Каждая бобина при регулировании каната вращается через червячный редуктор от электродвигателя или вручную махо­вичком. Нижний канат закреплен на заклиненной части бара­бана, верхний на переставной.

электродвигателя или вручную махо­вичком. Нижний канат закреплен на заклиненной части бара­бана, верхний на переставной.

На грузо-людских и людских установках вертикальных шахт навивка каната на барабан должна быть однослойной, для только грузовых установок на поверхности она может быть двухслойной и в подземных установках — трехслойной. Область применения и условия применения многослойное навивки устанавливается правилами безопасности.

Подъемные сосуды

Клети. На шахт­ных подъемах для вертикаль­ных стволов применяют неоп­рокидные и опрокидные клети. Наиболее распространены не­опрокидные клети, которые могут быть одно- или двух­этажными с одной вагонет­кой в каждом этаже.

Неопрокидная клеть (рис. 5.2) представляет собой кар­кас с вертикальными стой­ками 1 и двумя горизонталь­ными рамами 8 (в двухэтаж­ных клетях три горизонталь­ные рамы). Каркас подвесным устройством 2 прикреплен к канату с помощью коуша 5. Угольники 3, приваренные к балке 4, являются направляющими для коуша 5. При обрыве основной подвески, об­разуемой стойками 2 и бал­кой 4, клеть удерживается на предохранительной подвеске, включающей в себя коуш 5, тяги 2 и шток подвески 6. Нижняя рама одноэтажной клети и нижняя и средняя рамы двухэтажной клети имеют сплошной пол из листовой или рифленой стали. На полу каж­дого этажа смонтированы рельсы и стопорные устройства, удер­живающие вагонетки за колеса.

Направляющие 7, которые охватывают металлические или деревянные проводники, установленные в стволе шахты, пре­дохраняют клеть от поперечных колебаний при движении. На­правляющие могут быть скользящего типа и роликового, у которых к проводнику с каждой сто­роны прикасаются специальные ролики.

Длинные (боковые) стороны клети на полную высоту всплошную обшиваются листами железа. Внутри клети вдоль длинных сторон размещают поручни. С коротких (торцовых) сторон располагают двери с наружным засовом, которые должны открываться только внутрь клети.

Рис. 5.2. Одноэтажная неопрокидная клеть

Достоинства: про­стота конструкции и возможность поднятия различных грузов; простое оборудование околоствольного двора; наименьшее дробление полезного ископаемого; наибольшую бе­зопасность перемещения людей; наименьшие динамические на­грузки на копер при разгрузке.

Недостатки: большая мертвая масса; сложность оборудования по­верхности для разгрузки и загрузки вагонеток; большая по­требность в вагонетках; сложность и продолжительность ма­невров; сложность автоматизации погрузочно-разгрузочных работ; ог­раниченная возможность увеличения полезного груза, так как грузоподъемность вагонеток определяется условиями подзем­ного транспорта, поэтому данная подъемная установка используется как вспо­могательная.

Для главных установок их применяют только прималых производственных мощно­стях рудников (до 300 тыс. в год) и малых глубинах.

Достоинства: уни­версальность сосуда; простое оборудование околоствольного двора; меньший вагонный парк, чем при неопрокидных клетях, так как на поверхности вагонетки не ис­пользуются; меньшая сложность и продолжительность маневров; автоматическая разгрузка кле­тей.

Опрокидная клеть (рис. 5.3) состоит из основной рамы 1 и поворотной платформы 3,соеди­ненных между собой шарниром 2.

Основная рама присоединяется к подъемному канату так же, как и у неопрокидной клети. На полу поворотной платформы настланы рельсы для вагонеток и установлены стопоры. На боковых стенках платформы на уровне верхней кромки ваго­нетки приварены уголки, удерживающие вагонетку при опроки­дывании платформы. Замена порожних вагонеток гружеными в околоствольном дворе производится так же, как и при не­опрокидных клетях.

Недостатки опрокидных клетей: сложность конструкции; большая мертвая масса, превышающая мертвую массу неопро­кидной клети той же грузоподъемности почти в 2 раза; неурав­новешенность мертвых масс в начале и в конце подъема; боль­шее дробление полезного ископаемого; недостаточная защищенность людей; большие динамические нагрузки, возникающие при опрокидывании клети.

Подъемные канаты к клетям и скипам присоединяются под­весными устройствами, которые могут отсоединяться от грузонесущей конструкции подъемных сосудов.

По ПБ запас прочности подвесного устройства подъемных сосудов, в которых транспортируются люди, должен быть 13-кратным по отношению к максимальной статической на­грузке, а для сосудов исключительно грузовых подъемов — 10-кратным.

К прицепным устройствам относятся безжимковые рычажно-клиновые коуши и клиновые безжимковые коуши с односто­ронним зажатием каната, а также грушевидные жимковые коуши.

В рычажно-клиновом коуше КРГ (рис. 5.4)сосуд своей мас­сой воздействует на рычаги 4,которые с помощью вертикаль­ных 2и горизонтальных 3клиньев передают усилие на обрат­ные клинья 1, удерживающие подъемный канат. Корпус 6при­крыт снизу опорной втулкой 5,не допускающей ослабление за­жима при напуске каната. Втулка позволяет ослабить зажим при перепанцировке каната. Ниже втулки на расстоянии 40мм устанавливают контрольный зажим, который при случайном проскальзывании каната в коуше упрется во втулку.

В описанном коуше сильный пережим каната в жестких клиньях вызывает у входа каната в коуш большие напряжения изгиба и контактные напряжения, в связи с чем снижаются ра­ботоспособность и долговечность канатов.

Согласно ПБ клети, служащие для спуска и подъема лю­дей, за исключением клетей многоканатных установок, снаб­жают парашютами, которые должны обеспечивать автомати­ческую остановку клети при обрыве каната и безопасный для людей режим торможения.

Парашют состоит из ловителей и приводного механизма. Источником энергии для действия парашюта служит масса клети и сила пружины.

Парашюты своими ловителями могут действовать либо на специальные тормозные канаты, либо на проводники: ПТК - с мгновенным захватом ловителями двух тормозных канатов при обрыве подъемного каната; ПТКП - для установок с проти­вовесом; ПКЛ - с мгновенным захватом эксцентриково-клинового ловителя за один тормозной канат; ПДП - улавливающие клеть за деревянные проводники.

В парашютах ПТК при обрыве подъемного каната пружина 7 (рис. 5.5) отжимает вниз шток 6 и с помощью траверсы 1и серег 2 поворачивает рычаги 3 вокруг оси 4. В связи с этим клинья 5 посредством рычага 3 поднимаются вверх и захваты­вают тормозные канаты 8, на которых повисает клеть.

Парашюты ПДП состоят из пружинного механизма, рычаж­ной передачи и четырех ловителей по два на каждый про­водник. При обрыве каната ловители своими гребнями внед­ряются в деревянные проводники.

Бадьи.Применяются на проходческих подъемных установках для транс­портирования породы и материалов, подъема и спуска людей применяют бадьи. Бадья представляет собой сварной или кле­паный бочкообразный сосуд из листовой стали толщиной 6— 8 мм и толщиной дна 8—10 мм. К сосуду в верхней части на цапфах присоединена дужка. Бадья дужкой навешивается на крюк подвесного устройства. На поверхности бадья разгружа­ется с помощью специального кольца, закрепленного на ее днище, за которое цепляется крюк разгрузочного устройства и опрокидывает бадью.БП — бадья проходческая неопрокидная; БСП—бадья проходческая само­опрокидывающаяся для механизированной проходки стволов.

Скипы. Основной тип подъемных со­судов главных подъемов — это скипы, которые по способу разгрузки разделяют на опрокидывающиеся и с донной раз­грузкой. Скипы с донной разгрузкой бы­вают с отклоняющимся или неподвиж­ным кузовом.

Скипы всех типов загружаются через верх специальными загрузочными уст­ройствами.

Конструктивно скип с неподвижным кузовом и донной раз­грузкой (рис. 5.6) представляет собой коробчатый кузов 1, жестко соединенный с рамой 4, которая подвешена на канате с помощью коуша 2. Для исключения поперечных колебаний скипа при движении на раме установлены роликовые направ­ляющие опоры 3, которые соприкасаются с проводниками. Дно кузова наклонено в сторону выгрузки под углом 45°. В нижней части передней стенки имеется отверстие для разгрузки, кото­рое закрывается секторным затвором 9. На боковых стенках затвора установлены разгрузочные ролики 6. При подходе скипа к разгрузке ролики входят в разгрузочные кривые и по­ворачивают секторный затвор вокруг оси 5 вверх, при этом вы­движной лоток 8 выдвигается вперед, скользя по опорному ро­лику 7, вследствие чего образуется течка, направляющая руду из скипа в приемный бункер.

Опрокидной скип разгружается поворотом кузова 3 относи­тельно рамы на угол 135—145° (рис. 5.7, а). Кузов скипа с помощью шарнира 4 связан с рамой 2. Кузов у бункера 6 (рис. 5.7, б) опрокидывается с помощью роликов перемещающимся по разгрузочным кривым 5.

Опрокидной скип отличается простотой, но имеет недо­статки: большие динамические усилия при разгрузке на раз­грузочные кривые; нарушение уравновешивания мертвых (соб­ственных) масс скипов при разгрузке из-за того, что кузов в это время находится на разгрузочных кривых; значительный путь разгрузки (до 5—6 м), что вызывает длительный цикл опрокидывания и увеличение высоты копра.

Недостатки скипов — невозможность подъема и спуска в них людей и оборудования; необходимость оборудования за­грузочного устройства; большое дробление руды.

Скипами оборудуют главные подъемные установки рудни­ков средней и большой производительности.

В скиповых подъемных установках вагонетки разгружа­ются в опрокидывателе околоствольного двора в приемный бун­кер, откуда руда самотеком по специальным течкам поступает в скип.

Загрузочные устройства могут обеспечивать дозировку: массовую, объемную и вагонетками.

Загрузочные устройства бывают трёх типов загрузки: на нижнем горизонте; для загрузки па промежуточном гори­зонте; для загрузки скипов навесу.

На рис. 5.8 показано загрузочное устройство для нижнего горизонта (в момент полного открывания затвора). В нижней части каждого загрузочного рукава 3 установлен секторный затвор 2, соединенный рычагами 4 и канатами 6 с кареткой 9, которая может перемещаться по направляющим 8. При подходе к месту загрузки скип садится на каретку 9 и опускает ее вниз, при этом секторный затвор открывается и выдвижнорештак 1 направляет руду в скип. По окончании загрузки и подъема скипа система возвращается в исходное положение противовесом 5.

Для снижения динамических нагрузок в за­грузочном устройстве при посадке на каретку скипа в привод­ную систему введены пружинные амортизаторы 7.

Загрузочное устройство для промежуточного горизонта имеет аналогичную конструкцию, кроме каретки 9, которая не позволяет пропускать скип ниже ее.

Аппаратура управления тормозных устройств подъёмных установок.

Тормозные устройства шахтных подъёмных машин – основные средства защиты и управления от совершенства которых зависит надёжность и безопасность эксплуатации подъёмных установок.

Тормозное устройство ШПУ должно обеспечивать: 1) управление скоростью движения, когда для этого требуются тормозные мо­менты, а система электропривода не может их реализовать; 2) фи­ксацию подвижных элементов установки в требуемом положении, а также во время пауз при работе; 3) остановку подъемной машины на возможно коротком пути при нарушениях нормального режима работы. 1-я и 2-я функции относятся к рабочему торможению, а 3-я — к предохранительному.