Подъемные сосуды, канаты и копровые шкивы

Подъемные сосуды подразделяют на клети, скипы и бадьи.

По назначению клети могут быть грузолюдскими и людскими. Последние не снабжаются устройствами для размещения и фиксации вагонеток.

Современные клети выпускаются одно- и двухэтажными с размещением одной вагонетки в этаже. Опрокидные клети – одноэтажные, на одну вагонетку.

Клеть (рис. 8.3, а) представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из несущего каркаса 1, включающего в себя горизонтальные рамы и вертикальные стойки, подвесного устройства 3, устройств 7 (направляющих башмаков или роликов) для направления клети по проводникам, стопорных устройств 8 для удержания вагонеток на рельсовой колее, дверей 9, надеваемых с торцовых сторон клети при транспортировании людей, и предохранительного зонта 4. Для смягчения ударов при посадке клетей на кулаки приемной площадки большинство конструкций клетей снабжено амортизаторами 10.

В соответствии с правилами безопасности клети для спуска и подъема людей, за исключением клетей многоканатного подъема, должны быть снабжены парашютами, предназначенными для плавного торможения и остановки их в случае обрыва подъемных канатов или подвесных устройств.

В настоящее время на шахтах применяют парашюты с захватом за проводники и за специальные тормозные канаты. Более надежны парашюты второго типа. Они состоят из ловителя 6, устанавливаемого на клети, и одного или двух тормозных канатов 2, соединяемых с амортизационными канатами на копре. При обрыве подъемного каната 5 ловитель захватывает тормозные канаты, навешенные на всю длину ствола, и клеть плавно останавливается.

Скипы представляют собой металлическую конструкцию призматической формы, состоящую из рамы и кузова. В зависимости от способа разгрузки скипы подразделяют на скипы с неподвижным кузовом и опрокидные. Кузов опрокидного скипа имеет глухое днище и крепится к раме шарнирно.

Скип разгружается через верх при опрокидывании кузова. Кузов опрокидывается с помощью роликов, установленных на боковых стенках кузова, которые, двигаясь в разгрузочных кривых, поворачивают кузов на угол 135–145° относительно вертикально перемещающейся рамы.

Опрокидные скипы применяют в основном в рудной промышленности. В угольной промышленности наибольшее распространение получили скипы с неподвижным кузовом и с секторным затвором (рис. 8.3, б). Кузов 11 такого скипа жестко крепится к раме 12 и оборудован секторным затвором 17 с выдвижным рештаком 16. Затвор открывается с помощью разгрузочных кривых, по которым перемещаются разгрузочные ролики 14, установленные на боковых стенках затвора. При этом затвор поворачивается по часовой стрелке вокруг оси 13 и открывает разгрузочное отверстие. Одновременно рештак 16, опираясь на ролики 15, выдвигается вперед и образует наклонный желоб, служащий продолжением наклонного днища кузова. По этому желобу горная масса выгружается из скипа в приемный бункер. После разгрузки скип опускается, и заслонка с рештаком принудительно возвращается в исходное положение, при котором скип закрыт.

Основные параметры скипов: вместимость; грузоподъемность, коэффициент тары, равный отношению массы подъемного сосуда к массе транспортируемого груза. Этот коэффициент для скипов находится в пределах 0,75–1,25, причем меньшие значения соответствуют скипам большей грузоподъемности. Вместимость эксплуатируемых скипов составляет в основном 8–15 м³ ив отдельных случаях достигает при одноканатных машинах 20 м³ и при многоканатных 35 м³.

Для направленного движения подъемные сосуды оборудуют направляющими устройствами (опорами), а стволы армируют специальными проводниками. Проводники могут быть двух типов – жесткие и эластичные. Жесткие проводники выполняются металлическими (рельсовые и коробчатые) и деревянными, эластичные проводники – канатными.

Направляющие подъемных сосудов по принципу взаимодействия с проводниками делятся на две группы – скольжения и качения. Направляющие могут устанавливаться на сосуде неподвижно (жестко) и подвижно (упруго подвешенные ролики или башмаки).

Конструкция направляющих опор подъемных сосудов зависит от типа проводников, вместимости сосудов и скорости движения. Для жестких деревянных и металлических рельсовых проводников применяют опоры скольжения со съемными вкладышами.

При использовании опор скольжения и жестких проводников скорость движения сосуда не превышает 10 м/с из-за ударов последнего на стыках проводников.

На подъемных установках с большой грузоподъемностью сосудов и скоростью движения 12–20 м/с применяют деревянные и металлические коробчатые проводники и роликовые направляющие или эластичные проводники и направляющие скольжения. Бадья (рис. 8.4) состоит из сварного кузова 2 и дуги 3. Кузов и днище бадьи изготовляют из листовой стали толщиной 6—12 мм. Самоопрокидывающаяся бадья в нижней части кузова имеет две цапфы 1, вокруг которых она поворачивается при разгрузке. Неопрокидная бадья по конструкции аналогична самоопрокидывающейся.

Подъемные канаты являются наиболее ответственными элементами подъемных установок. Они изготовляются из светлой или оцинкованной проволоки диаметром 1–5 мм. Временное сопротивление разрыву проволоки р_в = 1600–2000 МПа.

Для подъемных установок применяют канаты одинарной и двойной свивки. Канат одинарной свивки имеет сердечник из органического материала или мягкой стали, вокруг которого по винтовой линии свиваются проволоки. Если прядь применяется как самостоятельный канат, то она называется канатом простой свивки. Если несколько прядей свиты между собой вокруг органического сердечника из пеньки или сизаля (манилы), то получается канат двойной свивки.

Канат двойной свивки, являющийся составной частью каната более сложной конструкции, называется стренгой.

Прядь может быть круглой и треугольной формы. Канаты, свитые из круглых прядей, называются круглопрядными (рис. 8.5, а, б), а из треугольных – трехгранопрядными (рис. 8.5, д). В трехгранопрядных канатах лучше используется площадь их поперечного сечения, они меньше изнашиваются на направляющем шкиве и органе навивки подъемной машины, но конструктивно они сложнее. По способу свивки канаты могут быть: раскручивающимися (Р); нераскручивающимися (Н) и малокрутящимися (МК).

Канаты типа Н получают в результате применения при свивке прядей и канатов пластического обжатия, в результате чего готовый канат не испытывает внутренних сил, способствующих самопроизвольному его расплетанию. Малокрутящиеся канаты имеют два или несколько противоположно свитых слоев прядей, благодаря чему крутящие моменты прядей смежных слоев взаимно уравновешиваются.

Если свивка проволок в пряди и прядей в канат ведется в одном и том же направлении, то получают канаты односторонней свивки, если в противоположных направлениях – канаты крестовой свивки. В канатах комбинированной свивки пряди имеют попеременно одностороннюю и крестовую свивки.

Канаты односторонней свивки более гибки, проволоки меньше подвержены деформации при огибании канатом направляющего шкива и органа навивки.

Недостаток канатов односторонней свивки – опасность их раскручивания. Канаты крестовой свивки менее гибки, но они менее подвержены раскручиванию. Канаты комбинированной свивки сочетают преимущества канатов односторонней и крестовой свивок.

По форме сечения канаты могут быть круглыми (см. рис. 8.5, а, б, в, д) и плоскими (см. рис. 8.5, г). Круглые канаты применяют в качестве подъемных, амортизирующих, тормозных и проводниковых канатов.

Плоские канаты гибки и не раскручиваются, но дороги в изготовлении. Срок службы этих канатов из-за неравномерного вытягивания стренг и перетирания металлических ушивальников меньше срока службы круглых канатов, и поэтому их применяют только в качестве уравновешивающих канатов. По конструкции проволок наружного слоя канаты одинарной свивки бывают открытыми и закрытыми (см. рис. 8.5, в).

Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) в качестве подъемных канатов применяются и рекомендуются к применению кругло- и трехгранопрядные канаты, а также канаты закрытой конструкции. На подъемных установках используют канаты с пеньковым сердечником, который выполняет две функции – служит опорой для прядей и удерживает в себе смазку, способствующую уменьшению истирания проволок, а также их коррозии.

Подъемные канаты рассчитывают на разрывающую статическую нагрузку. Другие виды нагрузок – от изгиба на направляющих шкивах и органах навивки, от действия сил инерции и упругих колебаний – учитываются увеличением запаса прочности каната.

Статическая нагрузка на подъемный канат рассматривается в виде суммы: собственной массы подъемного сосуда с подвесным устройством (массы клети и вагонеток, скипа), полезной массы (угля, породы и др.) и массы каната длиной от точки схода его с направляющего шкива до нижней приемной площадки. В установках с тяжелым уравновешивающим канатом при определении статической нагрузки, действующей на подъемный канат, принимают массу уравновешивающего каната для случая нахождения подъемного сосуда на верхней приемной площадке.

Запас прочности выбранного стандартного каната проверяют по следующим формулам:

– для установок без уравновешивающего каната и с равновесным уравновешивающим канатом

– для установок с тяжелым уравновешивающим канатом

где n_з – запас прочности каната; Q_р – разрывная нагрузка каната (суммарное разрывное усилие всех проволок каната), Н; g = 9,8 – ускорение свободного падения, м/с²; Q_п – масса поднимаемого полезного груза, кг; Q_с – собственная масса сосуда, кг; H_к – расстояние шкива, м; p, q – масса 1 м длины соответственно подъемного и уравновешивающего канатов, кг/м.

Запас прочности n_з регламентируется ПБ в зависимости от назначения и типа подъемной установки и составляет: 9 – для одноканатных подъемных установок людских, 7,5 – грузолюдских, 6,5 – грузовых, 8 –для одноканатных со шкивами трения и многоканатных подъемных установок людских и грузолюдских и 7 – многоканатных.

Направляющие и отклоняющие шкивы. Направляющие (копровые) шкивы одноканатных подъемных установок располагаются на площадке вверху копра и служат для поддержания подъемных канатов и направления их в стволе.

Основные элементы направляющих шкивов (рис. 8.6): обод 1, спицы 2, ступица 3, ось 5, подшипники 4. Ступица крепится на оси шкива неподвижно с помощью шпонки. Для предотвращения осевого сдвига шкива на его ось 5 насаживают кольца 6. Подъемный канат движется в канавке (ручье) обода шкива.

Шкивы диаметром до 3 м имеют стальной литой обод и круглые стальные спицы. Шкивы диаметром 4–6 м выполняются со стальным штампованным ободом и спицами из швеллеров. Последние соединяются болтами со ступицей шкива и заклепками с ободом. Шкивы устанавливаются на осях на подшипниках качения.

Диаметры направляющих шкивов как органов навивки определяются в соответствии с требованиями ПБ.

Отклоняющие шкивы многоканатных подъемных установок располагают на копре ниже подъемной машины. Эти шкивы предназначены для того, чтобы установить необходимое расстояние между осями подъемных сосудов в стволе независимо от диаметра ведущего шкива.

Угол отклонения канатов шкивами для уменьшения износа канатов должен быть не более 15°, угол охвата канатом ведущего шкива будет составлять при этом 190–195°.

Диаметры отклоняющих шкивов для многоканатных машин с диаметром ведущего шкива до 3,25 м включительно составляют 2 м, при больших диаметрах ведущих шкивов — 3 м.