4.2 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.

Рис. 3 - Подвесные устройства бадей: а – для канатов закрытой конструкции; б – для прядевых канатов

Рис. 4 - Неопрокидная клеть

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:

а — безуравнительное; б - уравнительное балансирное

Металлические проводники бывают рельсовые, коробчатого сечения и канатные. Проводники первых двух типов крепят к расстрелам, а канатные закрепляют на копре и натягивают грузами в зумпфе ствола. При деревянных и канатных проводниках сосуды имеют плавный ход, ремонт деревянных проводников более легок. По сравнению с деревянными металлические проводники занимают меньше места, менее чувствительны к исходящей вентиляционной струе и имеют больший срок службы.

По проводникам движутся направляющие устройства, закрепленные на подъемных сосудах. Эти устройства выполняются в виде башмаков скольжения закрытого (рис. 8, а) или открытого (рис. 8, б) типа. Башмаки скольжения применяют при рельсовых и деревянных проводниках на сосудах, имеющих скорость движения не более 7 м/с. При коробчатых проводниках и большой скорости

Рис. 8 - Направляющие устройства подъемных сосудов

движения сосудов используют направляющие устройства в виде роликоопор (рис. 8, б), где каждый ролик 1 имеет независимую амортизирующую подвеску. Поверхность качения роликов футеруют упругими материалами.

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, безопасный для людей режим торможения. Замедление порожних клетей при улавливании их должно быть не более 50 м/с², а при остановке клетей с максимальным числом людей — не менее 6 м/с².

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

Парашюты своими ловителями могут действовать либо на специальные тормозные канаты, либо на проводники.

Применяют следующие типы парашютов, действующих на тормозные канаты:

а) ПТК с мгновенным захватом ловителями при обрыве подъемного каната двух тормозных канатов, ПТКП для установок с противовесом и ПТКШ для установок с ведущим шкивом трения; эти парашюты предназначены для любых типов металлических проводников при любых схемах их расположения;

б) ПКЛ с мгновенным захватом эксцентриково-клинового ловители за один тормозной канат и ПКЛШ для установок с ведущим шкивом трения, эти парашюты применяют при одностороннем расположении рельсовых проводников.

Рис. 9 - Парашют ПТК

Тормозные канаты прядевой конструкции верхними своими концами соединяются с амортизационными канатами па копре, а нижние концы их крепят к балкам, устанавливаемым в зумпфе. Согласно ПБ запас прочности тормозных и амортизационных канатов при действии динамической нагрузки должен быть не ниже трехкратного.

В парашютах ПТК при обрыве подъемного каната пружина 1 (рис. 9) отжимает вниз шток 2 и с помощью траверсы 3 и серег 4 поворачивает рычаги 5 вокруг осей 6. В связи с этим клинья 7 посредством рычага 5 поднимаются вверх и захватывают тормозные канаты 8, на которых повиснет клеть. На рис. 9 также обозначены: 9 – направляющая втулка, 10 – шток подвески.

Безопасный режим улавливания клети при обрыве подъемного каната обеспечивается амортизаторами, устанавливаемыми на копре. Канатно-винтовые амортизаторы в зависимости от числа протягиваемых в них амортизационных канатов бывают одно-, двух и трехручьевые. Трехручьевые амортизаторы (рис. 10, а), применяемые при большой динамической нагрузке (до 0,6 МН), обеспечивают в комплекте с тройной соединительной муфтой трехступенчатый режим торможения.

Рис. 10 - Устройства для крепления и протяжки амортизационных канатов: а – трехручьевой канато-винтовой амортизатор; 3 – натяжные винты; 4- кайки; 5 – амортизационные канаты; б – тройная соединительная муфта

Т

Рис. 11 - Парашют ПКЛ

Свободные концы амортизационных канатов заливают баббитом в конусную воронку и перебрасывают через круглый брус в верхней части головки копра. Длина амортизационного каната принимается равной двойному расчетному пути торможения и составляет 15-30 м.

Парашюты ПКЛ (рис.11) улавливают клеть за один тормозной канат. При обрыве подъемного каната пружина 1 отжимает шток 2 вниз. При этом рычаг 3, поворачиваясь, поднимает клин 4 вверх, тормозной канат 5 зажимается клином, а клеть, перемещаясь вниз, воздействует через тягу 6 на эксцентриковый рычаг 7, который давлением на колодку 8 еще больше зажимает тормозной канат клином 4.

Парашют ПКЛ рассчитан на концевые нагрузки до 0,2 МН, а парашют ПТК - до 0,3 МН

При установках с ведущими шкивами трения применяют парашюты ПТКШ и ПКЛШ, которые имеют включающие устройства, обеспечивающие одновременное срабатывание парашютов на обеих клетях при обрыве одной из них.

Парашюты ПДП, улавливающие клеть за деревянные проводники, состоят из пружинного приводного механизма, рычажной передачи и четырех ловителей (по два на каждый проводник). При обрыве каната ловители своими гребнями внедряются в древесину проводников.

Данные о клетях приведены в приложении 7.

Клети на приемных площадках устанавливаются на кулаки или остаются висящими на канате.

При применении кулаков (рис. 12, а) клеть 1 поднимается несколько выше кулаков 2, после чего автоматически или дистанционно управляемый привод при помощи тяги 3 и рычага 4, расположенного на одной оси с кулаком, подводит кулаки под клеть. При спуске клеть несколько приподнимается, после чего кулаки под влиянием противовесов 5 убираются, и клеть уходит в ствол.

Рис. 12 - Посадочное устройства для клетей:

а – кулаки; б – качающиеся площадки

Кулаки строго определяют положение клети и воспринимают удары при загрузке и разгрузке ее, но при этом имеет место ударная нагрузка на канат при трогании клети с места, возможность жесткой посадки клети на кулаки, значительные нагрузки на двигатель во время маневров, добавочное время на установку клети на кулаки и снятие ее с них.

При загрузке клетей применяют также качающиеся площадки - платформы 1 и 2, вращающиеся вокруг осей 3 (рис. 12, б). Площадки располагаются у ствола по обе стороны клети и связаны между собой.

Груженая вагонетка, двигаясь после стопора 4 по самокатному уклону или с помощью толкателя, опускает качающуюся площадку 1 на полок 5 клети и по ней проходит в клеть, выталкивая оттуда порожнюю вагонетку, которая выходит по другой качающейся площадке 2.

Недостатки капающихся площадок: при большегрузных вагонетках происходит расшатывание и поломка шарнирных соединений площадок, неточная остановка клети относительно приемной площадки (из-за вытягивания каната).

Скипы предназначены для транспортирования полезного ископаемого и породы. Скип состоит из рамы, кузова и подвесного устройства. К раме, состоящей из швеллеров, крепят кузов скипа, подвесное и направляющие устройства. Кузов изготавливают сварным или клепаным из листовой стали толщиной 6—10 мм.

Применяют следующие конструкции скипов.

Скип с неподвижным относительно рамы (н е о п р о к й д н ы м) кузовом (рис. 13). В этом скипе кузов 1 жестко связан с рамой 2. К раме прикреплена зонт - площадка 3. Разгрузка скипа осуществляется с помощью секторного затвора 4 и выдвижного рештака 5.

При подходе к верхней приемной площадке ролик 6 затвора 4 входит в разгрузочные кривые, отчего затвор поворачивается по часовой стрелке вокруг шарнира 7, а рештак 5, ранее удерживае­мый в закрытом положении, опираясь на валик 8, выдвигается вперед. Через отверстие, открытое при поднятом затворе, уголь по рештаку высыпается в бункер.

В скипах с клапанным затвором (рис. 14) лобовина 4 (клапан) запирает разгрузочное отверстие скипа. Две боковины 18, соединенные с клапаном, образуют лоток, по которому при открытом затворе содержимое скипа высыпается из него в приемный бункер.

При разгрузке скипа к моменту подхода клапана к приемному бункеру опорные ролики 6 отжимаются разгрузочными кривыми 16, отчего защелка 5 поднимается, освобождаясь от зацепления с боковиной затвора. Одновременно с этим опорные ролики 13 отжимаются разгрузочными кривыми 17 так, что валик 11 выводится из гнезд защелок 10. Движение валика 11 шарнирным механизмом 14 передается валику 12, отчего последний приподнимается, и ролики 8 освобождают боковину затвора.

О

Рис. 13 - Скип с неподвижным кузовом и с секторным затвором

Рис.14 - Клапанный затвор скипа

П ри опускании скипа после разгрузки клапан затвора опор­ными катками 15 постепенно прижимается к скипу. В конце этого процесса освобожденное от воздействия разгрузочных кривых 16 забелки 5 возвращаются в исходное положение пружинами 7, а разгрузочные кривые17, воздействуя на ролики 13, вводят валик 11 в гнезда защелок 10. При этом ролики 8 вступают в зацепление с боковинами затвора. Необходимое усилие в защелках 10 создается пружинами 9.

Достоинством скипов с клапанным затвором по сравнению со скипами с секторным затвором является простота механизма затвора и небольшая величина усилия, необходимого для его открытия.

Недостатками являются сложность запирающих устройств ватвора и наличие в них пружинных элементов, снижающих надежность работы затвора, а также сложная система разгрузочных кривых.

С

Рис. 15 - Скип с опрокидным кузовом

Так как кузов скипа имеет на раме только одну ось опоры, являющуюся осью опрокидывания, для исключения переворачивания кузова в стволе ось опрокидывания несколько смешается от вертикальной оси кузова в сторону опрокидывания при разгрузке, а на раме скипа имеется упор.

Скип с опрокидным кузовом отличается простотой, но имеет недостатки: большие динамические усилия на разгрузочные кривые; нарушение уравновешивания собственных масс скипов при разгрузке из-за того, что кузов одного из них в это время находится на разгрузочных кривых; значительный путь разгрузки (до 6 м), что приводит к увеличению времени на разгрузку и увеличению высоты копра.

Скипы с опрокидным кузовом применяют для транспортирования углей влажностью от 25% и выше, при наличии в углях примесей глины или породы, прилипающих к стенкам кузова.

Подвесное устройство скипов (рис. 16) имеет одинарную подвеску и состоит из коуша 1 (типа КРГ), тяг 2, контрольного жимка 3 и траверсы 4, соединенной с рамой 5 скипа. Широко применяются для скипов безжимковые клиновые коуши.

Загрузочное устройство скипового подъема (рис. 17) действует следующим образом. Когда скип установится в положении загрузки, включается привод 1, открывающий затвор 2. Уголь по желобу 3 высыпается из бункера 4 объемной дозировки в скип. При подъеме груженого скипа привод 1 закрывает секторный затвор 2, а привод 5 открывает затвор 6, который закрывается после заполнения бункера объемной дозировки. Приводы 1 и 5 представляют собой кривошипно-шатунные механизмы, приводимые в действие электродвигателем через редуктор.

Встречаются также загрузочные устройства с дозировкой по массе.

Во избежание попадания в шахту пыли, образующейся при разгрузке в

бункер вагонеток и загрузке скипов, скиповой подъем располагают в стволе с исходящей струей воздуха. Герметичность достигается за счет слоя угля в бункере или специальной заслонкой, установленной в бункере и блокированной с дозатором. При открытом дозаторе заслонка закрыта, при закрытом — открыта.

Р

Рис. 16 - Подвесное устройство скипов

скипов

На шахтах СССР предусмотрено применение скипов емкостью до 50 т; за рубежом находят применение скипы емкостью до 60 т.

Б ольшое внимание сейчас уделяется уменьшению собственной массы скипов. За рубежом в стволах, не подверженных особенной деформации, применяют безрамные скипы с разгрузкой через дно с несколько утолщенными стенками. Для изготовления скипов изыскиваются более легкие материалы; считают, что легкие скипы даже при меньшем сроке службы их экономичнее более прочных и тяжелых скипов с большим сроком службы.

Данные о скипах с неподвижным кузовом приведены в приложении 8.

Рис. 17 - Загрузочное устройство скипового подъема

На верхней приемной площадке ролики 4 запорного устройства входят в кривые 5, отчего оно размыкается, а ролик 12 - в разгрузочные кривые 9, закрепленные на копре, в связи с чем платформа 2 поворачивается на 135° и содержимое вагонетки высыпается в бункер.

Для большей устойчивости платформы центр тяжести ее смещается в сторону, противоположную опрокидыванию.

Опрокидные клети, так же как и неопрокидные, загружаются вагонетки в околоствольном дворе. На верхней приемной площадке вследствие поворота платформы вагонетка, не выходя из клети, разгружается в бункер. Опрокидные клети бывают только одноэтажные на одну вагонетку. Подъем людей в опрокидных клетях можно производить только до устья шахты, отсюда же в шахту спускаются люди и материалы.

Противовес, применяемый при одноклетьевых и односкиповых подъемах для уравновешивания подъемного сосуда и части полезного груза, представляет собой стальной клепаный каркас, заполненный чугунными грузами.

Рис. 18 - Опрокидная клеть

Противовес подвешивается к одной ветви подъемного каната (к другой подвешивается подъемный сосуд) и перемещается в стволе шахты по проводникам.

Преимущества установок с неопрокидными клетями: в околоствольном дворе отсутствует перегрузка полезного ископаемого, вызывающая необходимость в более сложном и дорогом околоствольном дворе, который нужен при скиповых установках; можно выполнять все функций подъема; удобен осмотр и ремонт ствола, спуск громоздкого оборудования и материалов; удобно разделение полезного ископаемого по сортам. Недостатки: ограниченная производительность по транспорту полезного ископаемого; необходимость откатки вагонеток на поверхности; сложность маневров и длительность их при многоэтажных клетях.

Преимущества установки со скипами: большая производительность, простое оборудование поверхности шахты благодаря отсутствию откатки вагонеток в надшахтном здании. Недостатки: более сложный околоствольный двор; неудобство разделения полезного ископаемого по сортам.

Преимущества установки с опрокидными клетями: простой околоствольный двор, как при установке с неопрокидными клетями; простое оборудование поверхности, как при скиповой установке. Недостатки: большая собственная масса клети, отнесенная к единице массы полезного груза; ограниченная производительность; сложный кинематический и динамический режим установки.

Опрокидные клети, имеющие, некоторое распространение на неглубоких и небольших по производительности шахтах, в настоящее время теряют свое практическое значение.

Следует указать, что коэффициент тары — отношение собственной массы сосуда к массе полезного груза, для неопрокидных клетей и скипов в настоящее время составляет соответственно 0,85... 1,3 и 0,65... 1,2, т. е. мало отличается для указанных типов сосудов.

Разгрузочные кривые для скипов и опрокидных клетей, сточки зрения надежности эксплуатации подъемных установок, являются уязвимым местом и приводят к сложным диаграммам скорости, тяжелым динамическим режимам работы установок и увеличению продолжительности цикла подъема.

Если при опрокидных скипах и клетях в настоящее время обойтись без разгрузочных кривых нельзя, то при наиболее распространенных скипах с неподвижным кузовом разгрузочные кривые могут не применяться. Как показывают исследований в этой области, для управления затвором скипа можно применить автономный гидравлический или пневматический привод, расположенный на скипе.