ШАХТНАЯ ОДНОКАНАТНАЯ ПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2013 года по МПК B66B15/00 B66B17/02 

Изобретение относится к шахтным вертикальным подъемным установкам и может быть использовано при проектировании канатного подъема на вновь строящихся шахтах и рудниках, а также при его реконструкции.

Известна шахтная одноканатная подъемная установка, содержащая двухбарабанный привод с головными канатами, соединенными с двумя подъемными сосудами, к донной части которых подвешен хвостовой уравновешивающий канат [1].

Данная подъемная установка наиболее распространена в горной практике, так как обеспечивает надежную без опасности проскальзывания передачу тягового усилия канатами и обладает высокой эксплуатационной надежностью. Основным недостатком такой установки являются ограниченные тяговая способность одноканатного барабанного привода и канатоемкость поверхности барабанов подъемных машин, что не позволяет ее использовать при большой грузоподъемности сосудов (скипов и клетей), а также при большой глубине шахтных стволов (высоте подъема).

Известна шахтная одноканатная подъемная установка, содержащая двухбарабанный привод с головными канатами, соединенными с двумя подъемными сосудами, к донной части которых подвешен хвостовой уравновешивающий канат, а также систему разгрузки головных канатов, состоящую из разгружающих (уравнительных) канатов, огибающих уравнительные шкивы с тормозными устройствами и присоединенных к балансирным подвесным устройствам сосудов [2].

Использование систем разгрузки головных канатов в известной подъемной установке позволяет снизить усилия в тяговых канатах, повысить ее надежность и упростить систему улавливания подъемных сосудов при обрыве головных канатов. Однако в данной подъемной установке не решена проблема повышения тяговой способности барабанного привода и увеличения канатоемкости барабанов подъемных машин, так как степень разгрузки канатов от концевого усилия снижается в процессе эксплуатации из-за отсутствия устройств, компенсирующих вытяжку разгружающих канатов.

Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является шахтная одноканатная подъемная установка, содержащая двухбарабанный привод с головными канатами, соединенными с двумя подъемными сосудами, систему разгрузки головных канатов, состоящую из двух или четырех разгружающих канатов, огибающих соответственно два или четыре уравнительных шкива с тормозными устройствами и присоединенных к балансирным подвесным устройствам сосудов, уравнительные шкивы которой имеют пружинное основание на шахтном копре [3]. Данная подъемная установка принята нами в качестве прототипа.

Уравнительные шкивы этой подъемной установки укомплектованы тормозными устройствами, которые обеспечивают автоматическую блокировку шкивов при обрыве головного каната, исключая свободное перемещение (падение) груженого подъемного сосуда, что способствует повышению надежности и безопасности подъемной установки. Однако, обладая этим достоинством, данная подъемная установка имеет существенный недостаток - пружинное основание уравнительных шкивов, как компенсатор вытяжки разгружающих канатов, имеет ограниченные возможности. Пружины основания, будучи полностью сжатыми в начальный момент эксплуатации, с течением времени по мере вытяжки канатов разжимаются и усилие, передаваемое разгружающим канатам через уравнительные шкивы, уменьшается. Следовательно, уменьшается и степень разгрузки головных канатов от действия концевой нагрузки. При значительном удлинении разгружающих канатов, что следует ожидать на подъемных установках глубоких шахт, не исключается полное разжатие пружин и существенное ослабление этих канатов. Поэтому расчет головных канатов для такой подъемной установки следует производить по полной концевой нагрузке без учета уменьшающейся степени их разгрузки, а выбор подъемной машины будет производиться с учетом указанного максимального натяжения каната. Следовательно, система разгрузки головных канатов не обеспечивает увеличения тяговой способности и канатоемкости барабанов шахтной одноканатной подъемной установки с барабанным приводом.

Задачей изобретения является увеличение грузоподъемности и высоты подъема грузов шахтной одноканатной подъемной установкой с барабанным приводом за счет обеспечения постоянной величины натяжения разгружающих канатов.

Это достигается тем, что в шахтной одноканатной подъемной установке, содержащей двухбарабанный привод с головными канатами, соединенными с двумя подъемными сосудами, систему разгрузки головных канатов, состоящую из двух разгружающих канатов, огибающих два уравнительных шкива с тормозными устройствами и присоединенных к балансирным подвесным устройствам сосудов, система разгрузки головных канатов снабжена подвесной несущей рамой уравнительных шкивов, установленной в направляющих шахтного копра и соединенной с противовесами посредством канатов, перекинутых через дополнительные шкивы, которые жестко закреплены на копре. Кроме того, шахтная одноканатная подъемная установка снабжена демпфирующей опорной рамой, расположенной под подвесной несущей рамой и жестко закрепленной на копре.

На фиг.1 дана принципиальная схема шахтной одноканатной подъемной установки, на фиг.2 показано размещение системы разгрузки головных канатов на шахтном копре, на фиг.3 - размещение направляющих для подвесной несущей рамы уравнительных шкивов, а на фиг.4 - размещение дополнительных шкивов на подшкивной площадке копра.

Шахтная одноканатная подъемная установка (см. фиг.1) включает двухбарабанный привод 1 с двумя головными канатами 2, перекинутыми через направляющие копровые шкивы 3 и присоединенными к подъемным сосудам 4, к донной части которых подвешен уравновешивающий хвостовой канат 5, а также систему разгрузки головных канатов. Эта система состоит из двух уравнительных шкивов 6, закрепленных на подвесной несущей раме 7 и огибаемых двумя разгружающими канатами 8, присоединенными к подъемным сосудам при помощи подвесных устройств 9 балансирного типа. Подвесная несущая рама 7 уравнительных шкивов 6 соединена с противовесами 10 посредством удерживающих канатов 11, перекинутых через дополнительные шкивы 12. Уравнительные шкивы 6 снабжены тормозными устройствами 13. При необходимости количество разгружающих и удерживающих канатов соответственно 8 и 11 может быть увеличено (разгружающих - до четырех, удерживающих - до восьми). Увеличение количества канатов может быть обусловлено необходимостью уменьшения размеров соответственно уравнительных или дополнительных шкивов. При этом все дополнительные шкивы 12 жестко закреплены на шахтном копре 14, а именно - на его подшкивной площадке 15 (см. фиг.2 и 4). Подвесная несущая рама 7 установлена в направляющих проводниках 16 копра, которые фиксируют ее положение в горизонтальной плоскости (см. фиг.2 и 3). Перемещение подвесной несущей рамы 7 вниз ограничено демпфирующей опорной рамой 17, жестко закрепленной в копре. Тормозные устройства 13 установлены на дополнительной опорной раме 18 ниже демпфирующей опорной рамы 17. Противовесы 10, удерживающие подвесную несущую раму 7, размещены у основания копра (см. фиг.2 и 3).

Шахтная подъемная установка работает следующим образом.

При включении двухбарабанного привода 1 головной канат 2, присоединенный к нижнему загруженному в шахте (груженому) подъемному сосуду 4, навивается на поверхность одного из барабанов. Создаваемое путем навивки каната на барабан тяговое усилие передается груженому подъемному сосуду, который этим тяговым усилием приводится в движение снизу вверх. Одновременно другой головной канат 2, присоединенный к верхнему разгруженному на поверхности (порожнему) подъемному сосуду 4, свивается с поверхности другого барабана за счет тягового усилия, создаваемого силой веса движущегося сверху вниз порожнего сосуда. В результате этого компенсируется в приводе нагрузка, обусловленная собственным весом груженого подъемного сосуда. При глубине шахт (высоте подъема) более 600 м для компенсации нагрузки, обусловленной собственным весом головного каната, используют хвостовой уравновешивающий канат 5. В процессе работы подъемной установки разгружающие канаты 8 постоянно находятся в натянутом состоянии, передавая подъемным сосудам через подвесные устройства 9 разгружающие усилия, направленные вверх, уменьшая тяговые усилия в головных канатах. Разгружающие усилия в канатах 8 создают противовесами 10 через канаты 11, огибающие дополнительные шкивы 12 и присоединенные к подвесной несущей раме 7 уравнительных шкивов 6. Равномерное распределение нагрузок на разгружающие канаты обеспечивается балансирными подвесными устройствами 9. Силовой анализ статической устойчивости данной подъемной установки, выполненный по известной методике [2], показал, что величина разгружающего усилия не зависит от глубины шахты и равна весу хвостового каната и не менее 90% собственного веса груженого подъемного сосуда. Статическая концевая нагрузка на головной тяговый канат, являясь одинаковой при любом положении подъемного сосуда в шахтном стволе, равна весу размещаемого в подъемном сосуде полезного груза и 10% собственного веса подъемного сосуда. Динамические нагрузки, возникающие при пуске и останове подъемной установки, практически не уменьшают величину разгружаемого с головного каната тягового усилия, что подтверждено экспериментами на лабораторной модели шахтной подъемной установки.

В процессе эксплуатации подъемной установки разгружающие канаты вытягиваются, что приводит к их существенному удлинению, особенно при большой глубине шахты. Данное изобретение позволяет автоматически компенсировать возникающее удлинение разгружающих канатов за счет перемещения вверх подвесной несущей рамы 7 с уравнительными шкивами 6 под действием противовесов 10, обеспечивая постоянное натяжение разгружающих канатов. Вес каждого из двух противовесов равен 90% собственного веса подъемного сосуда и половине суммарного веса хвоствого каната, разгружающих канатов и подвесной рамы с уравнительными шкивами. При этом возможно выполнение погрузочно-разгрузочных работ с использованием посадочных кулаков и брусьев в пунктах погрузки и разгрузки подъемных сосудов. При аварийном обрыве головного каната на стороне груженого сосуда его вес полностью передается разгружающим канатам 8 и соответственно через уравнительные шкивы 6 на подвесную раму 7, которая автоматически перемещается вниз в направляющих 16, осаживаясь вначале на колодки тормозных устройств 13, а затем на демпфирующую опорную раму 17. Плавное торможение уравнительных шкивов 6 с последующей их блокировкой обеспечено посредством пружинного тормозного устройства 13. При этом существенно снижаются динамические нагрузи по сравнению с улавливанием срывающихся с головных канатов подъемных сосудов шахтными парашютами известных конструкций.

Как показывают расчеты, для двухсосудной подъемной установки, оборудованной подъемной машиной 2Ц-6×2,8у и угольными скипами с неподвижным кузовом СН грузоподъемностью 21 т (β_с=1 - относительная масса скипа), предельная глубина шахты по допустимому статическому натяжению канатов составляет 720 м с реализацией тягового усилия канатом ТЛК-О ГОСТ 3079-80 с линейной массой 19,2 кг/м и диаметром 71 мм (σ_в=1770 МПа - временное сопротивление разрыву проволок каната). Если на аналогичной подъемной установке использовать систему разгрузки в соответствии со схемой, представленной на фиг.1, линейная масса тягового каната той же марки составит 13,95 кг/м при диаметре 62 мм. Предельная глубина шахты по допустимому статическому натяжению каната в этом случае составит 1790 м. Канатоемкость барабанов подъемной машины 2Ц-6×2,8у с двухслойной навивкой обеспечивает предельную глубину 1450 м. Таким образом, использование системы разгрузки в рассмотренном примере позволяет увеличить предельную глубину шахты для подъемных машин 2Ц не менее чем в 2 раза с сохранением грузоподъемности подъемной установки.

Предельная грузоподъемность шахтной одноканатной двухскиповой установки с подъемной машиной 2Ц-6×2,8у при глубине шахтного ствола 720 м составляет 21.1 т. Данное изобретение позволяет при такой же глубине шахтного ствола увеличить грузоподъемность установки до 31,5 т, т.е. на 50%.

Возможно также одновременное увеличение грузоподъемности с увеличением глубины шахтного ствола. Так, при увеличении глубины шахтного ствола с 720 до 900 и 1000 м предельная грузоподъемность двухскиповой установки с подъемной машиной 2Ц-6×2,8у увеличивается с 21,1 т соответственно до 29,1 и 27,8 т.

Источники информации

1. Бежок В.Р., Дворников В.И., Манец И.Г., Пристром В.А. Шахтный подъем. / Общ. ред. Грядущий Б.А., Корсун В.А. - Донецк: ООО «Юго-Восток Лтд), 2007. - С.12-15.

2. Гришко А.П. Стационарные машины. Том 1. Рудничные подъемные установки. - М.: Горная книга, 2008. - С.272-278.

3. Патент CN 101723219 А - 2010-06-09. XIN GE, XIAOFENG KONG, СНАОВО LI, JIANLONG LI, ZHONGHAI WU, HUIPENGZHANG, CHENG-TIAN ZHANG, WENFEI ZHAO. Mine sinle-rope hoisting balance wheel brake rope anti-case-crashing device - (прототип). Устройство предотвращения падения подъемных сосудов шахтных одноканатных подъемных установок с уравнительными шкивами.

Изобретение может быть использовано при проектировании канатного подъема на вновь строящихся шахтах и рудниках, а также при его реконструкции. Шахтная одноканатная подъемная установка включает двухбарабанный привод с головными канатами, соединенными с двумя подъемными сосудами, к донной части которых подвешен хвостовой уравновешивающий канат, а также систему разгрузки головных канатов. Эта система состоит из двух разгружающих канатов, огибающих два уравнительных шкива с тормозными устройствами и присоединенных к балансирным подвесным устройствам сосудов, несущей рамы уравнительных шкивов, установленной в направляющих шахтного копра и соединенной с противовесами посредством канатов, перекинутых через дополнительные шкивы, которые жестко закреплены на копре. Изобретение позволяет увеличить грузоподъемность и высоту подъема грузов шахтной одноканатной подъемной установкой за счет обеспечения постоянной величины натяжения разгружающих канатов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шахтная одноканатная подъемная установка, содержащая двухбарабанный привод с головными канатами, соединенными с двумя подъемными сосудами, систему разгрузки головных канатов, состоящую из двух разгружающих канатов, огибающих два уравнительных шкива с тормозными устройствами и присоединенных к балансирным подвесным устройствам сосудов, отличающаяся тем, что система разгрузки головных канатов снабжена подвесной несущей рамой уравнительных шкивов, установленной в направляющих шахтного копра и соединенной с противовесами посредством канатов, перекинутых через дополнительные шкивы, которые жестко закреплены на копре.

2. Шахтная одноканатная подъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена демпфирующей опорной рамой, расположенной под подвесной несущей рамой и жестко закрепленной на копре.