Устройство шахтных подъемных сосудов
7.8. Подъемные сосуды, конструкция, эксплуатационные особенности и области применения
По назначению сосуды разделяются на три группы: для насыпных грузов – скипы, бадьи; для людей, штучных грузов – клети и для обоих видов грузов – комбинированные подъемные сосуды (скипо-клети).
По конструкции подъемные сосуды подразделяются на клети, скипы, скипо-клети и бадьи (рис. 7.8) [1].
Клети предназначены для подъема в вагонетках полезного ископаемого и породы, для спуска и подъема людей, а также оборудования со скоростью не более 8 м/сек.
Скипы служат для подъема полезного ископаемого и породы. Подъем и спуск людей в скипах правилами безопасности запрещен.
Скипо-клети – представляют собой комбинированный сосуд, который может работать как клеть или как скип (обычно при замене кузова).
|
Рис. 7.8. Классификация шахтных подъемных сосудов |
Бадьи применяют при проходке и углубке стволов шахт для транспортирования породы и материалов, а также подъема и спуска людей.
Подъемные сосуды должны удовлетворять следующим требованиям: иметь минимальную собственную массу и достаточную жесткость; центр тяжести груженого сосуда должен располагаться на вертикальной центральной его оси (т. е. сосуд должен быть центрирован); приведенные оси подвесных устройств для головного и хвостового канатов должны совпадать с вертикальной центральной осью.
Выполнение последних двух требований необходимо, чтобы избежать увеличения сил трения между опорами сосудов и проводниками.
Рис. 7.9. Общий вид угольного скипа
с неподвижным кузовом
и секторным затвором:
1 – зонт; 2 – смотровая площадка;
3 – кузов; 4 – рама; 5 – секторный затвор;
6 – разгрузочные ролики;
7 – предохранительные башмаки;
8 – рабочие роликовые направляющие
Конструкция сосудов зависит от углов наклона стволов. При углах наклона более 35° скипы, во избежание просыпания сыпучего груза, выполняются закрытыми, при углах наклона менее 35° сыпучие грузы транспортируются в открытых сверху сосудах – скипах или просто вагонетках.
Скипы и клети для вертикальных стволов вместо колес снабжаются направляющими башмаками и роликами, которые перемещаются по вертикальным проводникам.
Согласно [7] клети для перевозки людей оборудуются специальными ловителями – парашютами, а грузовые и грузолюдские клети – стопорными устройствами. Парашюты не применяются при многоканатном подъеме.
По назначению скипы различают рудные, угольные и породные. Конструктивно они идентичны и различаются между собой в основном прочностью и соотношениями основных, габаритных размеров.
Скип с неподвижным кузовом (рис. 7.9) и секторным затвором представляет собой сварной короб, усиленный горизонтальными ребрами жесткости, к боковым стенкам которого приварены вертикальные стойки рамы, которые вверху и внизу соединены горизонтальными несущими балками. По концам вертикальных стоек рамы крепятся направляющие устройства.
Для шифровки моделей скипов приняты следующие условные обозначения: буквенный индекс «СН» – скип с неподвижным кузовом; буквенный индекс «СО» – скип с опрокидным кузовом; цифра слева от буквенного индекса – порядковый номер типоразмера при одной и той же емкости скипа; цифра справа от буквенного индекса – геометрическая емкость скипа, м3; цифра справа через дефис – порядковый номер модели данного типоразмера в зависимости от типа подъема («1» – одноканатный, «2» – многоканатный).
Все стволы с наклоном оси к горизонту от 3 до 85° считаются наклонными. Угол наклона ствола – один из главных факторов, определяющих область применения и конструктивные особенности подъемного сосуда того или иного вида.
Основная отличительная, конструктивная особенность подъемных сосудов для наклонных стволов заключается в том, что все они перемещаются на колесах по колее рельсового пути, уложенного на почве наклонной выработки ствола (рис. 7.10).
|
Рис. 7.10. Классификация подъемных сосудов наклонных стволов |
Емкость эксплуатируемых скипов преимущественно составляет 7-15 м3 при одноканатных подъемных машинах и 9,5-15 м3 при многоканатных. В отдельных случаях эксплуатируются угольные скипы одноканатного подъема емкостью 20 м3, а многоканатного до 35 м3. Скорость движения скипов вертикального подъема 4-13,5 м/сек.
Загрузка скипа в шахте, подземном руднике производится из бункера, оборудованного загрузочным устройством с весовым или объемным дозатором. Загрузка или разгрузка по отношению к скипу располагается с одной стороны. Кузов скипа выполняется в форме призматической оболочки, имеющей наибольший размер по вертикальной оси. Закрепляется кузов подвижно или неподвижно на несущей конструкции – раме, к которой присоединяются подвесные устройства.
Разгрузка скипа осуществляется путем выпуска насыпного груза под действием собственного веса через боковое или донное отверстие кузова, оборудованное специальным механизмом затвора. Механизм затвора приводится в действие от разгрузочных кривых, с которыми при движении скипа в зоне разгрузки взаимодействуют разгрузочные ролики.
Клети вертикальных стволов
По конструктивному исполнению различают неопрокидные (обыкновенные) и опрокидные клети, а по технологии изготовления – клепаные и сварные.
По транспортному назначению клети бывают грузо-людские и людские. Последние применяются на инспекторских подъемах и не снабжены устройствами для размещения и фиксирования грузовых вагонеток.
Неопрокидные клети бывают одно – и двухэтажные.
Большинство эксплуатируемых клетей составляют клети неопрокидные для одноканатного подъема. Они применяются на двуклетевых или одноклетевых (с противовесом) подъемах главных и вспомогательных стволов шахт.
Неопрокидные клети (рис. 7.11) для одноканатного подъема представляют собой несущий стальной каркас, обшитый перфорированной листовой сталью и снабженный направляющими устройствами, рельсовой колеёй для вагонетки, стопорным, подвесным и парашютным устройствами.
Недостатки неопрокидных клетей:
– невозможность увеличения полезной нагрузки, из-за типоразмера вагонетки;
– увеличение числа вагонеток в клети ведет к росту сечения ствола или числа этажей клети, что усложняет маневры подъемным сосудом в период погрузочно-разгрузочных операций, и большим затратам времени;
Рис. 7.11. Общий вид неопрокидной двухэтажной клети
для рельсовых проводников двустороннего расположения с парашютом ТК:
1 – подвесное устройство с коушем типа КРГ; 2 – ловитель парашюта;
3 – тормозной канат; 4 – несущий каркас; 5 – направляющий башмак
– по сравнению со скиповым подъемом требуется оборудовать приемные площадки сложной системой откатки и специальным оборудованием обмена вагонеток.
Шифр, принятый типажом для клетей параметрического ряда, обозначает: буквенный индекс «КН» – клеть неопрокидную; цифра слева от буквенного индекса – этажность; цифра справа от буквенного индекса – длина клети, м; цифра справа через дефис – тип подъема («1» – одноканатный, «2» – многоканатный).
Клети для наклонных стволов применяются для выполнения вспомогательных операций, обеспечивающих доставку людей и транспортирование вагонеток и платформ с материалами и оборудованием, а также для доставки вагонеток с полезным ископаемым или породой.
По исполнению клети различают по типу парашюта.
По количеству этажей конструкции клетей бывают одно-, двух- и трехэтажные (последние изготовляются по индивидуальным заказам).
Парашютное устройство включается автоматически при обрыве каната или сцепки и при превышении максимальной скорости на 15-20 %.
Сменное устройство, предназначенное для присоединения канатов к шахтным подъемным сосудам (клетям, людским вагонеткам, скипам, бадьям, противовесам), которое может отсоединяться от грузонесущей конструкции, называется подвесным устройством.
Подвесное устройство подъемного сосуда состоит из прицепного устройства – коуша и элементов конструкции подвески (рис. 7.12).
В качестве подвесных устройств, для вертикальных клетевых подъемов применяют конструкции: с предохранительными цепями и рабочей подвеской нерегулируемой длины; с предохранительными цепями и рабочей подвеской регулируемой длины; трапецеидальные жесткие и шарнирные; П – образные, с грушевидным коушем и металлическими жимками, рычажно-клиновым коушем (КРГ) или клиновым безжимковым коушем с односторонним зажатием каната (ККБ).
Подвесные устройства типа УПК в настоящее время являются наиболее совершенной и перспективной конструкцией присоединения подъемных сосудов к головным канатам (рис. 7.13).
Подвеска сосуда может осуществляться прямым присоединением каждого каната (безуравнительные) или посредством специальных уравнительных устройств (уравнительные), предназначенных для равномерного распределения концевой нагрузки по канатам.
|
Рис. 7.12. Классификация подвесных устройств шахтных подъемных сосудов |
Согласно ПБ [7] все подъемные сосуды одноканатных подъемов, предназначенные для перемещения людей в вертикальных и наклонных выработках шахт, оборудуются устройствами (парашютами) для плавной остановки и удержания в аварийной ситуации (обрыв подъемного каната или выход из строя подвесного устройства, а также напуск подъемного каната при заклинивании подъемного сосуда в стволе) (рис. 7.14).
В настоящее время серийно выпускаются парашюты типов ПТК и их модификации применительно к подъемам со шкивами трения (ПТКШ) и противовесам (ПТКП) – с клиновым ловителем, осуществляющим мгновенный захват за два тормозных каната при любом типе и любой схеме расположения металлических проводников; ПКЛ и их модификации применительно к подъемам со шкивами трения (ПКЛШ) – с эксцентриково-клиновым ловителем, осуществляющим мгновенный захват за один тормозной канат при одностороннем расположении рельсовых проводников; ПДП для деревянных проводников.
|
Рис. 7.13. Подвесное устройство типа УПК |
|
Рис. 7.14. Классификация шахтных парашютов |
В качестве тормозных канатов при парашютах типа ПТК применяются нераскручивающиеся канаты крестовой свивки, имеющие наружные проволоки диаметром не менее 2 мм, а также канаты закрытого типа различных диаметров в зависимости от расчетной динамической нагрузки, действующей на тормозные канаты при срабатывании ловителя парашюта.
В транспортном положении приводная пружина сжата натяжением подъемного каната, ловитель лежит на опорах, и клинья его не соприкасаются с тормозными канатами (рис. 7.15).
|
Рис. 7.15. Схема устройства ловителя парашюта ПТК: |
При нормальной работе некоторая часть веса клети передается предохранительной подвеске, а остальной вес воспринимается приводной пружиной, сжатой штоком ловителя.
В случае обрыва головного каната или подвесного устройства приводная пружина разжимается и через шток, связанный с рычажной системой, перемещает клинья и тем самым вводит их в соприкосновение с тормозными канатами. Ловитель продолжает лежать на нижних опорах до тех пор, пока силы взаимодействия между клиновыми зажимами и тормозными канатами не станут больше веса ловителя, после чего он останавливается, удерживаясь на тормозных канатах.
Начальное заклинивание ловителя на тормозных канатах происходит за счет упругой силы пружины. Продолжая двигаться вниз, клеть сжимает пружину и садится на шток, воздействуя через него на плечи рычагов еще больше заклинивая ловитель на тормозных канатах. С момента, когда нагрузка в тормозных канатах и сопротивление в направляющих устройствах сосуда достигают веса клети, начинается торможение последней. При этом клинья ловителя практически не проскальзывают относительно тормозных канатов.
Источник
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК
Общие сведения о подъемных установках
Подъемные установки классифицируют по:
высоте подъема для шахт: неглубоких — до 500 м; средней глубины — от 500 до 1000 м; глубоких от 1000 до 1500 м; сверхглубоких — более 1500 м;
назначению: главные — для подъема полезного ископаемого; вспомогательные — для спуска-подъема людей и транспортирования различных грузов (породы, оборудования, материалов), причем они могут быть людские, грузовые и грузолюдские; проходческие — для транспортирования грузов и людей при проходке и углубке стволов шахт;
ориентировке пути транспорта: вертикальные, наклонные (последние изучаются в курсе шахтного транспорта);
типу подъемных сосудов: с бадьями, с неопрокидными клетями, со скипами, с опрокидными клетями;
типу органов для навивки подъемного каната: с органами навивки постоянного радиуса (цилиндрические барабаны, ведущие шкивы трения), с органами навивки переменного радиуса (бицилиндроконические барабаны и др.);
числу подъемных канатов: одноканатные, многоканатные;
уравновешиванию: неуравновешенные системы, уравновешенные системы (с уравновешивающим подвесным канатом при органах навивки постоянного радиуса, с органами навивки переменного радиуса); типу электропривода: с асинхронным электроприводом, с приводом постоянного тока. Подъемные установки с двухэтажными неопрокидными клетями и со скипами показаны на рис. 1.
При клетевом подъеме (рис. 1, а) разгрузочно-погрузочные операции производятся одновременно в клети 1 на нижнем I или промежуточном II горизонтах шахты (соответственно нижняя и промежуточная приемные площадки) и в клети 2 в надшахтном здании III (верхняя приемная площадка).
Движение клетей производится подъемной машиной 3 при помощи подъемных канатов 4, переброшенных через направляющие шкивы 5 на копре 6. При вращении двигателем органов навивки канатов один канат навивается, а другой свивается с них, благодаря чему происходит одновременный подъем одной клети и спуск другой.
При скиповой установке (рис. 1, б) груженая вагонетка 1 разгружается при помощи опрокидывателя 2 в бункер 3, откуда через дозатор 4 загружается скип 5. Одновременно загрузкой скипа 5 разгружается скип 6 в бункер 7 на поверхности.
При установке с опрокидными клетями загрузка их полезным ископаемым аналогична загрузке обыкновенных клетей, разгрузка в бункер на поверхности осуществляется поворотом платформы клети вместе с вагонеткой на угол 135°.
Иногда вместо двухклетевой и двухскиповой установок применяется одноклетьевая или односкиповая установка с подъемным сосудом на одной ветви каната и противовесом на другой.
Подъемная машина состоит из органов навивки подъемных канатов, редуктора, подъемного двигателя, аппаратуры управления и защиты и располагается либо в здании на уровне земли, как показано на рис. 1, либо на копре при многоканатных установках.
Подъемные сосуды
Бадьи применяют при проходке и углубке стволов шахт для спуска – подъема людей и транспортирования породы, материалов и оборудования.
Бадья (рис. 2, а) состоит из сварного кузова 1 и дуги 2. Кузов и днище бадьи изготовляют из листовой стали толщиной соответственно 6…8 и 10… 12 мм.
Бадьи делятся на самоопрокидывающиеся (БСП) и неопрокидные (БП).
Самоопрокидывающаяся бадья в нижней части кузова имеет две цапфы 3, вокруг которых она поворачивается при разгрузке. Цапфы входят в гнезда 4 направляющей рамки (рис. 2, б), которая перемещается в проводниках, обеспечивая устойчивое положение бадьи при движении ее по стволу. Для предохранения людей, находящихся в бадье, от случайно падающих предметов направляющая рамка имеет зонт 5.
Неопрокидная бадья по конструкции аналогична самоопрокидывающейся.
Для разгрузки ее на днище закреплены два кольца.
Концевая нагрузка на канат складывается из массы бадьи, подвесного устройства, направляющей рамки и содержимого бадьи.
Бадью подвешивают к канату с помощью подвесного устройства (рис. 3). Дуга бадьи входит в зев крюка 1 (рис. 3, а) с защелкой 2. Крюк опирается на упорный подшипник 3,
Рис. 2 – Самоопрокидывающаяся бадья: а – общий вид; б – направляющая рамка
вмонтированный в нижнюю траверсу 4. Верхняя траверса 5 соединяется с нижней щеками 6. Канат закрытой конструкции закрепляется в основной клиновой муфте 7 и страхующей игольчатой муфте 8. Обе муфты рассчитаны на полную нагрузку, действующую на прицепное устройство. В клиновой муфте канат удерживается тремя запрессованными секторными клиньями. В игольчатой муфте распущенный конец каната расклинен секторными и игольчатыми клиньями.
Подвесное устройство для прядевых канатов (рис. 3, б) аналогично описанному, причем канат закрепляется в клиновой муфте 9. В этом устройстве применены контрольные жимки 10, упорный жимок 11 и шайба-амортизатор 12.
Данные о бадьях приведены в приложении 6. Неопрокидные клети применяют для спуска — подъема людей и различных грузов.
На шахтах в настоящее время применяют одноэтажные и двухэтажные клети на одну, реже — две вагонетки в этаже.
Клеть (рис. 4) состоит из каркаса 1, образуемого горизонтальными рамами с вертикальными стойками, подвесного устройства 2, парашюта 3, направляющих башмаков или роликов 4 для направления клети по проводникам ствола, стопоров 5 для удержания вагонетки в клети, направляющих муфт 6 (при применении парашютов, действующих на тормозные канаты 7), дверей 8, надеваемых при спуске — подъеме людей с торцевых сторон клети и крыши 9. Стенки клети изготавливают из листовой перфорированной стали толщиной 2 — 3 мм.
Вкатывание вагонеток в клеть производится их самокатным движением или толкателем. Вкатываемая вагонетка выталкивает вагонетку, находящуюся, в клети.
Присоединение подъемных канатов к клетям и скипам производится при помощи подвесных устройств, 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.
Подвесное устройство состоит из прицепного устройства, к которому присоединяется подъемный канат, и элементов подвески, соединяющей прицепное устройство с грузоподъемной конструкцией подъемного сосуда.
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, а) сосуд своей массой воздействует на рычаги 1, которые с помощью вертикальных 2 и горизонтальных 3 клиньев передают усилие на обратные клинья 4, удерживающие подъемный канат. Корпус 5 прикрыт снизу опорной втулкой 6, не допускающей ослабления зажима при напуске каната. Втулка позволяет ослабить зажим при перепанцировке каната. Ниже втулки на расстоянии 40 мм устанавливают контрольный зажим, который при случайном проскальзывании каната в коуше упрется во втулку.
Рис. 5 – Прицепные устройства подъемных сосудов – коуши: а – рычажно-клиновой; б – клиновой; в – грушевидный
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 снижается работоспособность и долговечность канатов.
Этого недостатка нет в безжимковом клиновом коуше ККБ с односторонним зажимом каната (рис. 5, б). В корпус такого коуша входит подвижный клин 1. Щеки корпуса 2 соединены между собой болтами 3. На клине 1 имеется футерованная вставка 4. Канат 5 охватывает ручей клина, проходит через опорный вкладыш 6 и кренится к скобе 7. На канате имеется контрольный зажим 8, со стороны входа каната установлен гаситель поперечных колебаний 9 — цилиндрическая втулка, закрепленная на коуше, с набором резиновых колец различной жесткости. Винтовое натяжное устройство 10 необходимо для фиксации клина в зажатом положении. С подъемным сосудом коуш соединяется пальцем 11.
Грушевидный коуш 1 (рис. 5, в) охватывается канатом, уложенным в его ручей. Свободный конец каната крепится к рабочей части его шестью—восьмью жимками или хомутами 2, расположенными на расстоянии 200 — 300 мм друг от друга. Подъемный сосуд подвешен к тяге 3, предохранительные цепи 4 приспущены. Такое прицепное устройство применяют на устаревших конструкциях подъемных сосудов.
Шарнирное П-образное подвесное устройство (см. рис. 4) для клетей с рычажно-клиновым коушем может отклоняться по длине и ширине клети, что улучшает условия работы подъемного каната. В этом устройстве стойки 10 шарнирно соединены с балкой 11 и с проушинами 12 клети. Поворот стоек ограничивается кронштейнами 13 и швеллерами, соединяющими балку. Нагрузка от коуша 14 передается на балку через опоры 15. Угольники 16, приваренные к балке, являются направляющими для коуша 14 при напуске подъемного каната. При обрыве основной подвески, образуемой стойками 10 и балкой 11, клеть удерживается на предохранительной подвеске, включающей в себя коуш 14, тяги 17, траверсу 18 и шток подвески 19.
Подвесное устройство типа УПК с клиновым коушем (рис. 6) является наиболее совершенным.
Подвесные устройства многоканатных установок бывают безуравнительные и уравнительные.
Основными деталями безуравнительного подвесного устройства являются (рис. 7, а) коуши 1 и винтовые устройства 2 регулирования натяжения канатов. Эти устройства присоединены к траверсе 3 или непосредственно к несущей балке сосуда. Равномерное натяжение канатов достигается периодической их перепанцировкой и, помимо этого, — изменением длины подвески при помощи винтовых устройств 2.
Рис. 6 – Подвесное устройство УПК с клиновым коушем: 1 – коуш; 2 – верхняя балка; 3 — стойки; 4 — шток подвески
Безуравнительные устройства обладают сравнительно малой массой, конструктивно просты, но не обеспечивают постоянного равенства натяжения каната, что вызывает повышенный износ футеровки канатоведущего шкива.
Уравнительные подвесные устройства, будучи более тяжелыми, обеспечивают автоматическое равномерное распределение нагрузок на канаты. В одном из них — балансирном уравнительном устройстве (рис. 7, б) — канаты прикрепляются к коушам 1, которые при помощи штанг 2 присоединяются к балансирам 3, каждый из которых выравнивает натяжение между двумя канатами.
Натяжение между парами канатов выравнивается нижним балансиром 4, соединенным штангой 5 с несущей балкой 6 подъемного сосуда.
Для плавного движения подъемных сосудов параллельно оси ствола шахты применяют металлические или деревянные проводники, закрепленные вдоль ствола. Для каждой клети имеется по два проводника, расположенных по отношению к клети с одной или двух длинных ее сторон.
Рис. 7 – Подвесные устройства сосудов многоканатных подъемных установок:
Источник