Статьи
Футеровки шкивов трения шахтных подъемных машин
Для обеспечения высокопроизводительной работы шахт, особенно разрабатывающих глубокие горизонты, в настоящее время используются многоканатные подъемные машины, характеризуемые повышенной грузоподъемностью и скоростью подъема. Безопасность подъема и надежность работы шахтной подъемной машины (ШПМ) во многом зависят от конструктивного исполнения и материала футеровок движущих шкивов, в задачу которых входит обеспечение продолжительной (2—3 года) работы подъема при заданном давлении и температуре без пробуксовывания канатов.
В настоящее время в качестве футеровки приводных и отклоняющих шкивов ШПМ используют преимущественно пластикат ПП-45, представляющий собой полихлорвинил, пластифицированный диоктилфталатом. Обладая рядом достоинств, этот материал не удовлетворяет некоторым техническим требованиям к футеровкам (в том числе по сроку службы и коэффициенту трения с канатом закрытой конструкции), что снижает эффективность использования многоканатных подъемных машин.
Определены основные технические требования к ним. В число этих требований входят:
- ограничение по коэффициенту трения (сцепления) футеровки движущих шкивов с канатом закрытой конструкции
fз ≥ 0,25,
с трехграннопрядным канатом
fтг ≥ 0,3;
- допустимое отклонение по коэффициенту трения при смачивании каната водой или появлении следов канатной смазки не более 15%;
- предельно допустимое рабочее длительное удельное давление на футеровку
pт ≥ 2,94 МН/м2
и кратковременное удельное давление
pt ≥ 19,61 МН/м2;
- срок службы не менее двух лет;
- рабочая температура от -5 до +35° С.
1. Коэффициент сцепления каната с образцами футеровки (на основании уравнения Эйлера)
f = (ln Q — lnS)/α,
где Q — показание динамометра, Н; S — вес груза, Н; α —величина угла охвата канатом образца, рад.
2. Среднее удельное давление (с учетом геометрического сложения усилий Q и S)
q = (Q + S)/dl,
где d — диаметр каната, см; l — проекция дуги охвата на диаметр образца, см.
3. Удельный износ футеровки i (как отношение потери веса образца ΔG к работе трения А)
i = ΔG/A = 571,43 ΔG/ (Q—S).
Для подбора футеровки определялась сравнительная износостойкость следующих материалов: пластиката ПП-45, резин 59, 60, 557, 557а, 1528, 1529, El, Е1л, E1c (разработки ВНИИСК), 1293, 1294а (разработки НИИРП). Результаты испытаний лучших из этих резин в виде зависимостей динамического коэффициента трения от удельного давления, показывают, что наиболее высокими фрикционными свойствами в пределах относительно малых удельных давлений обладает резина 1528, которая рекомендована в качестве футеровки движущих шкивов.
Резина марки 1293 имеет меньший коэффициент трения, но обладает наиболее высокой износостойкостью. Она рекомендована в качестве футеровки для отклоняющих шкивов. Стоимость этих футеровок ниже широко применяемого материала ПП-45. Проведенные исследования показали, что в одних случаях материалы имеют достаточно высокий коэффициент трения, но обладают низкой износостойкостью, в других — наоборот.
Тормозные системы для шахтных подъемных машин
NJ
Все шахтные подъемные машины снабжаются тормозными системами, предназначенными для стопорения канатоведущих органов во время пауз между подъемами, аварийного торможения при нарушении нормальной работы подъемной машины, а также управления подъемной установкой в период замедления. Поэтому тормоза подъемных машин в отличие от лебедок выполнены регулируемыми. С помощью тормозных систем осуществляется рабочее регулируемое или нерегулируемое подтормаживание для выполнения заданной диаграммы скорости и предохранительное торможение для быстрой и надежной остановки подъемной машины при нарушении нормального режима работы.
В отечественных подъемных машинах предохранительное торможение двухступенчатое: вначале тормозное усилие достигает величины рабочего торможения, а затем увеличивается до величины предохранительного торможения.
От совершенства тормозных систем зависят надежность и безопасность эксплуатации подъемных установок.
Правилами ПБ [7] и ПТЭ к тормозным устройствам установок для вертикальных и наклонных подъемов предъявляются следующие требования:
1. Тормозной момент Мт во время предохранительного торможения должен быть не менее 3-кратного максимального статического момента вращения при подъеме и спуске расчетного для машины груза (Мт ≥ 3Мст mах). Значения Мст mах определяются для установок с уравновешивающими канатами при m’к< m’к:
(7.50)
при двухсосудном подъеме;
, (7.51)
при однососудном подъеме с противовесом,
где rб – радиус барабана канатоведущего органа, м; nк – число канатов, для одноканатного подъема nк = 1.
2. При перестановке барабанов тормозное устройство должно развивать на одном ободе тормозной момент, равный не менее 1,2 статического момента, создаваемого силой весом подъемного сосуда и одной ветви каната.
3. При включении предохранительного торможения замедление системы соответственно при спуске и подъеме расчетного груза должно быть не менее ат ≥1,5 м/с2 и не более ат ≤ 5 м/с2.
4. В подъемных установках со шкивами трения замедление, создаваемое рабочим или предохранительным торможением, не должно превышать величины, обусловленной проскальзыванием каната на шкиве, т. е. ак.
5. Время холостого хода тормоза при предохранительном торможении не должно превышать в новых машинах 0,3 с.
Тормозные системы включают тормоза, состоящие из исполнительных органов и их приводов, и системы управления тормозами.
Исполнительные органы тормозов выполняются двух видов: с радиальным и осевым приложениями усилий к тормозному ободу.
Тормоза с радиальным приложением усилия могут иметь поступательное, угловое и комбинированное перемещения тормозных колодок. Тормоза с осевым приложением усилия выполняются с поступательным перемещением колодок при торможении. Эти тормоза называют дисковыми.
Исполнительные органы с радиальным поступательным перемещением колодок (рис. 7.20) обладают рядом преимуществ перед исполнительными органами с радиальным угловым перемещением: развивают в 1,5-1,7 раза больший тормозной момент и имеют примерно в 2 раза больший срок службы, что объясняется большим углом охвата и более равномерным распределением давления по дуге охвата. Недостатками тормоза с поступательным движением колодок являются сложность конструкции и большое число шарниров, затрудняющих монтаж и наладку тормозной системы. Тормозами с поступательным движением колодок снабжается большинство отечественных машин; тормозами с угловым перемещением колодок – машины со шкивами трения [1].
Исполнительные органы тормозных устройств имеют однотипную схему (см. рис. 7.20, а).
|
Рис. 7.20. Схемы тормозов подъемных машин Донецкого завода |
Каждый исполнительный орган состоит из двух колодок 1, охватывающих обод канатоведущего органа, двух вертикальных рычагов 2, к которым шарнирно крепятся колодки, треугольного рычага 3, регулируемой тяги 4, соединяющей одну из колодок с треугольным рычагом, и тяги 5, с помощью которой регулируется положение тормозных колодок. К концу треугольного рычага 3 крепится шток 6 привода.
Вертикальные рычаги 2 и тяги 5 образуют шарнирный параллелограмм, который обеспечивает поступательное перемещение тормозных колодок.
При растормаживании, когда шток 6 движется вверх, рычаг 3 поворачивается по часовой стрелке, рычаги 2 отклоняются и колодки отходят от обода канатоведущего органа. При торможении под действием штока 6 рычаг поворачивается в обратном направлении, и тормозные колодки прижимаются к ободу, затормаживая его. У исполнительных органов тормозов (см. рис. 7.20, б) машин НКМЗ тормозные колодки 1, подвешенные шарнирно на рычагах 2, прижимаются к ободу органа навивки усилием, которое передается через систему треугольных рычагов и тяг от рычага 3 пневматического тормозного привода.
Тормозные колодки футеруются пресс-массовыми фрикционными накладками.
Исполнительный орган дискового тормоза (рис. 7.21) представляет собой набор тормозных элементов 1, расположенных с двух сторон тормозного диска 2.
|
Рис. 7.21. Схема дискового тормоза (а) |
Каждый элемент состоит из тормозной колодки 3, предварительно сжатой пружины 5 гидродомкрата 4. Два противолежащих элемента образуют одну тормозную единицу. При торможении и растормаживании колодки перемещаются в осевом направлении. Передача тормозных усилий на них производится от гидродомкратов через предварительно сжатые пружины.
Дисковый исполнительный орган, имеющий осевое перемещение колодок, обладает по сравнению с тормозами с радиальным перемещением колодок рядом преимуществ: большим быстродействием (до 0,1 с) вследствие уменьшения движущихся масс; более высокой надежностью вследствие разделения исполнительного органа на несколько элементов (от 6 до 12); более простой конструкцией и меньшими габаритами.
Отечественные подъемные машины оборудуются тормозами с радиальным перемещением колодок. Тормоза с осевым перемещением (дисковые) находятся в стадии испытаний.
Привод тормозов служит для создания усилий при торможении и растормаживании подъемной машины. Усилия от привода на колодки передаются через рычажную систему тормоза.
В нерабочем состоянии машина нормально заторможена, колодки тормозов прижаты к тормозным ободьям усилиями пружин или груза, или пружин и груза одновременно. Источником сил при растормаживании машины является давление рабочей жидкости (воздуха или масла), поднимающей груз или сжимающей пружину.
Рис. 7.22. Схема
пружинно-пневмогрузового
тормозного привода
Применяются следующие типы тормозных приводов:
1) гидрогрузовые;
2) пневмогрузовые;
3) пружинно-пневмогрузовые;
4) пружинно-гидрогрузовые;
5) пружинно-гидравлические.
Пружинно-пневмогрузовой привод (рис. 7.22) состоит из телескопического двойного домкрата 1 со штоком 2 и блока предварительно сжатых цилиндрических пружин 3. Внутренний цилиндр 4 является одновременно поршнем предохранительного торможения и к нему снизу подвешивается тормозной груз 5.
При растормаживании сжатый воздух (масло) одновременно подается во внутренний и во внешний цилиндры домкрата, благодаря чему пружины сжимаются, и шток 2 растормаживает колодки тормоза. Рабочее торможение осуществляется выпуском воздуха из внутреннего цилиндра и действием на тормоз разжимающихся пружин. Воздух во внешнем цилиндре удерживает цилиндр 4 рабочего торможения в верхнем положении. В случае предохранительного торможения воздух одновременно выпускается из обоих цилиндров и из-за разной инерционности действий пружин и груза тормозное усилие увеличивается ступенчато. Вначале создается усилие рабочего торможения действием разжимающихся пружин, а затем добавляется усилие от тормозного груза, которое передается штоку через пружины. Под действием груза внутренний цилиндр опускается, пружины сжимаются дополнительно и тормозное усилие возрастает. Тормозной груз вызывает торможение машины и при заклинивании поршня рабочего цилиндра, а также при поломке пружин.
Каждый тормоз подъемной машины снабжается индивидуальным тормозным приводом. Каждый канатоведущий орган оборудуется двумя тормозами, которые воздействуют на тормозные ободья, выполненные как одно целое с органом навивки.
Системы управления тормозами подъемных машин выполняются пневматическими и гидравлическими. Они включают распределительную и регулирующую аппаратуру, воздухо- или маслопроводы, компрессоры или насосы.
Однако наибольшее распространение получили пневматические системы управления тормозами в связи с тем, что они обеспечивают большую плавность приложения тормозных усилий.
Канатоведущие шкивы многоканатных подъемных машин
Канатоведущие шкивы многоканатных подъемных машин передают движение от подъемной машины и воспринимают усилия, возникающие в канатах.
Основные преимущества данной конструкции - бесшпоночное соединение шкивов с главным валом благодаря использованию горячей посадки и применению сварной конструкции шкивов. Наиболее тяжелыми авариями на машинах со шкивами трения являются проворот канатоведущего шкива на главном валу и проскальзывание канатов на канатоведущем шкиве. Проворот канатоведущего шкива, происходит в том случае, если сопряжение ступиц шкива с валом выполнено на заводе-изготовителе с отступлением от чертежей. Качество бесшпоночного соединения ступицы и главного вала после установки проверить очень трудно. Это необходимо выполнять перед установкой ступиц на вал специальным мерительным инструментом со всей тщательностью. Малейшая неточность измерений сопрягаемых деталей может быть причиной проворачивания канатоведущего шкива на валу, особенно в момент значительных динамических нагрузок. В последнее время после выбора и обеспечения необходимых натягов в посадке шкива на вал это бесшпоночное соединение работает достаточно надежно.
Для обеспечения необходимого сцепления подъемных канатов с канатоведущим шкивом, увеличения срока службы каната и выравнивания нагрузки между ними шкивы футеруют. В процессе изготовления и эксплуатации совершенствовались материалы футеровки для канатоведущих и отклоняющих шкивов - от футеровки из натуральной древесины до современных футеровочных материалов типа ПП 45-25 с высокими техническими характеристиками.
Эксплуатационное обслуживание подъемных канатов
Контроль состояния шахтных подъемных канатов проводиться в соответствии с Правилами безопасности. Учет работы и расхода канатов является обязательным и рекомендуется вести в журнале, где отмечают: даты навески и снятия, периодичность смазки каната, результаты ежедневного и ежемесячного осмотров каната, данные по инструментальному контролю, а также концевую нагрузку, количество спусков-подъемов в сутки, скорость подъема. Копровые шкивы подлежат осмотру не реже 1 раза в квартал. Результаты осмотра заносятся в «Журнал записи результатов осмотра подъемной установки». Эксплуатация подъемного каната с выработанной поверхностью копрового шкива может привести к защемлению каната и образованию таких дефектов как «волна» или «штопор». При выработке поверхности ручья копрового шкива, приводящей к уменьшению диаметра ручья до размера ниже требуемого, производить восстановление его поверхности наплавкой и дальнейшей проточкой. Можно осуществить наплавку шкива за 0,5-1 месяца до замены каната. При работе шкива со старым канатом происходит обработка наплавленной поверхности, таким образом, новый канат будет навешан на восстановленный копровый шкив с обработанной поверхностью.
Во время эксплуатации подъемной установки необходимо исключить ослабление и напуск каната. Не допускается трение каната о неподвижные ролики, шкивы или другие металлические детали. При резком торможении, струна каната между барабаном подъемной машины и копровым шкивом совершает большие поперечные колебания, и канат может удариться об элементы конструкции копра, раму окна здания подъемных машин и другие конструкции. Даже незначительные поперечные удары каната могут привести к выходу его из строя, поэтому необходимо удалить строительные конструкции из зоны колебаний струны каната. Там, где это невозможно, установить отбойники из дерева или другого мягкого материала. Радиус изгиба каната при соприкосновении с отбойниками должен быть не менее 15 диаметров каната. По окончании эксплуатации каната заполняется анкета, прилагаемая к сертификату, и высылается в адрес завода-изготовителя.
СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ТЯГОВОЙ СПОСОБНОСТИ КАНАТОВЕДУЩЕГО ШКИВА.pdf