СНАБЖЕННАЯ БАРАБАННОЙ ЛЕБЕДКОЙ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНАЯ УСТАНОВКА С УСТРОЙСТВОМ КОНТРОЛЯ КАНАТА Российский патент 2020 года по МПК B66C23/88 B66C23/90 B66C13/16 

Изобретение относится к снабженной одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортной установке с приводимым в действие от лебедочного привода канатным барабаном, включающей в себя: устройство контроля каната; транспортировочное средство, свободно подвешенное на подъемном канате, и выполненное для соединения подъемного каната с транспортировочным средством сцепное приспособление. Кроме того, изобретение относится к способу контроля каната для подъемно-транспортной установки с одноканатной барабанной лебедкой.

Подъемно-транспортные установки с одноканатной барабанной лебедкой используются в горнодобывающей промышленности как проходческие установки, вспомогательные установки для транспортировки людей по стволу шахты и установки для аварийного освидетельствования штрека. Независимо от того, используется ли подъемно-транспортная установка с одноканатной барабанной лебедкой как стационарная или передвижная установка, она должна отвечать техническим требованиям (TAS) к подъемно-транспортному оборудованию, обслуживающему шахтные стволы и наклонные горные выработки. В соответствии с этими требованиями подъемно-транспортные установки с барабанной лебедкой должны быть снабжены устройством контроля провисания каната, которое на всей траектории движения отслеживает застревание транспортировочного средства. После срабатывания устройства контроля должна обеспечиваться возможность возобновления движения подъемно-транспортной установки.

Контроль провисания каната во время работы подъемно-транспортной установки с барабанной лебедкой необходим, поскольку во время движения на спуск существует опасность застревания транспортировочного средства в стволе шахты. Если такое застревание останется не замеченным, то подъемный канат будет все больше и больше разматываться с канатного барабана, и наступит образование так называемого провисания каната. При высвобождении транспортировочного средства из застревания оно срывается вниз, и подъемный канат может, вероятно, оборваться. Если в транспортировочном средстве (в подъемной шахтной клети) находятся люди, происходит тяжелый несчастный случай.

Из публикации DE 29715349 U1 известны устройства контроля провисания каната, в случае с которыми на проходящем по наклонной линии участке каната между канатным барабаном и канатным шкивом на надшахтным копером на канат налегает ролик, соединенный с коммутационным аппаратом. Если этот участок провисает вследствие провисания каната, коммутационный аппарат срабатывает с фиксацией нарушения режима эксплуатации. Привод канатного барабана отключается и в действие вводится аварийное торможение. Подобная схема контроля провисания каната реагирует, только если транспортировочное средство уже заклинило. Если транспортировочное средство находится в нижнем ярусе ствола шахты, то вес каната уже настолько большой, что устройство контроля вообще не срабатывает. По этой причине эта схема контроля провисания каната в большинстве случаев дополняется вторым устройством контроля в зоне транспортировочного средства.

Другая возможность контроля провисания каната заключается в том, что на нижней стороне транспортировочного средства устанавливают контактную шину, которая регистрирует момент касания (днищем) клети. При этом контактная шина не срабатывает, если транспортировочное средство зависает, зацепившись боковыми стенками.

Кроме того, известен способ контроля провисания каната посредством измерения нагрузки на лебедочном приводе. Недостаток этого контроля провисания каната заключается в том, что для определения нагрузки со стороны подвешенного груза необходимо учитывать размотанную длину подъемного каната и вес груза, прикрепленного к канату.

В публикации ЕР 0068683 В1 раскрыта сущность подъемно-транспортной установки с одноканатной барабанной лебедкой, включающей в себя схему контроля провисания каната, в случае с которой в одном варианте конструктивного выполнения датчики перемещения для контроля нагрузки на канат расположены так, что воздействие нагрузки измеряется на соединении между концом подъемного каната и подъемной клетью. Сигналы, пропорциональные нагрузке, с помощью средств коммутации сигналов передаются на устройство обработки данных. Если уровни сигналов, пропорциональных нагрузке, падают ниже заданного значения, генерируется сигнал остановки подъемной машины.

Кроме того, в публикации DE 102012111424 А1 раскрыта сущность подъемного устройства для контейнеров. В случае с подъемным устройством речь идет, например, о контейнерном мостовом кране с регулируемым по высоте грузозахватным приспособлением. На всех четырех углах грузозахватное приспособление соединяется с контейнером соответственно с помощью крюка измерения нагрузки. В центровую расточку в каждом крюке измерения нагрузки вкручен динамометрический дюбель с динамометрическим датчиком. Крюки измерения нагрузки подвергаются напряжению растяжения и растягиваются в продольном направлении в зависимости от веса контейнера. Изменение длины крюков измерения нагрузки приводит к соответствующему растяжению центровых расточек, выполненных в крюках измерения нагрузки, а в результате этого - к снятию нагрузки с предварительно напряженного и тем самым деформированного динамометрического датчика. Вследствие снятия нагрузки изменяются измерительные сигналы динамометрического датчика, которые подлежат обработке.

Исходя из этого уровня техники, задача изобретения заключается в создании подъемно-транспортной установки с одноканатной барабанной лебедкой вышеупомянутого типа, в которой устройство контроля каната в нештатных ситуациях независимо от положения транспортировочного средства в стволе шахты и независимо от нагрузки на канат непосредственно и надежно распознает нарушения режима эксплуатации, причем точность измерений увеличивается при равной надежности передачи усилий между подъемным канатом и сцепным приспособлением. Кроме того, должен быть указан способ контроля каната для подъемно-транспортной установки с одноканатной барабанной лебедкой.

В случае с подъемно-транспортной установкой с одноканатной барабанной лебедкой вышеупомянутого типа эта задача решена за счет того, что:

- устройство контроля каната имеет штифт измерения нагрузки в качестве составной части сцепного приспособления и канал передачи зарегистрированных на штифте измерения нагрузки измерительных сигналов на устройство обработки данных,

- причем используемое для анализа измерительных сигналов устройство обработки данных выполнено таким образом, что при возникновении скачка сигнала измерительного сигнала, превышающего определенную величину, распознается нарушение режима эксплуатации,

- на штифт измерения нагрузки на сцепном приспособлении накинут канатный коуш подъемного каната (подканатник),

- между канатным коушем и сцепным приспособлением дополнительно расположен предохранительный штифт, который пронизывает сквозное отверстие в сцепном приспособлении и в канатном коуше,

- причем сквозное отверстие в канатном коуше и/или сквозное отверстие в сцепном приспособлении охватывает предохранительный штифт с образованием кольцевого зазора.

За счет расположения штифта измерения нагрузки в сцепном приспособлении нагрузка непрерывно регистрируется с помощью штифта измерения нагрузки независимо от положения транспортировочного средства в стволе шахты и независимо от нагрузки на канат. Устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов штифта измерения нагрузки выполнено таким образом, что при возникновении скачка сигнала измерительного сигнала распознается нарушение режима эксплуатации. Величина измерительного сигнала коррелирует с величиной нагрузки. В нормальном режиме эксплуатации транспортировочного средства зарегистрированный измерительный сигнал соответствует подвесной нагрузке, то есть массе транспортировочного средства и загрузке транспортировочного средства. Если транспортировочное средство садится днищем или застревает при движении вниз, нагрузка, действующая на штифт измерения нагрузки, резко уменьшается, что выражается в отрицательном скачке сигнала. Если транспортировочное средство застревает при движении вверх, наступает положительный скачок сигнала. Кроме того, устройство контроля каната позволяет непрерывно контролировать загрузку транспортировочного средства для предотвращения его перегруза.

Согласно изобретению между канатным коушем и сцепным приспособлением дополнительно расположен предохранительный штифт, который равным образом пронизывает сквозное отверстие в сцепном приспособлении и в канатном коуше, причем сквозное отверстие в канатном коуше и/или сквозное отверстие в сцепном приспособлении охватывает предохранительный штифт с образованием кольцевого зазора. Кольцевой зазор имеет такие размеры, что при исправном штифте измерения нагрузки предохранительный штифт не воспринимает нагрузку и не сказывается отрицательно на измерении на мерном штифте.

Технический эффект этого отличительного признака заключается в том, что для обеспечения требований техники безопасности, определенных органами горного надзора, может быть использован более слабый штифт измерения нагрузки, надежность которого по пределу прочности на разрыв меньше таковой надежности, требуемой органами горного надзора. При выходе штифта из строя нагрузку воспринимает предохранительный штифт, предпочтительно расположенный ниже штифта измерения нагрузки, с тем запасом по пределу прочности на разрыв, который отвечает требованиям техники безопасности, определенным органами горного надзора. При меньшей конструктивной жесткости штифта измерения нагрузки точность измерений увеличивается при равной (уровню техники) надежности передачи усилий между подъемным канатом и сцепным приспособлением.

Предпочтительно, канал передачи зарегистрированных на штифте измерения нагрузки измерительных сигналов на находящееся на-гора устройство обработки данных осуществляется через интегрированные в подъемный канат сигнальные провода. Альтернативно, измерительные сигналы могут передаваться по линии радиосвязи.

Штифт измерения нагрузки расположен в сцепном приспособлении в расчете на передачу усилий от каната на сцепное приспособление таким образом, что он нагружается, прежде всего, поперечными усилиями. Для получения безупречных результатов измерений штифт измерения нагрузки зафиксирован в сцепном приспособлении от вращения и осевого смещения. Подстраховка осуществляется, прежде всего, с помощью пазов под осевые фиксаторы, в которые заходят прикрученные к сцепному приспособлению соответствующие осевые фиксаторы.

Измерение поперечных усилий, возникающих в штифте измерения нагрузки, осуществляют, предпочтительно, с помощью пленочных тензометрических датчиков, которые установлены в соответствующие кольцевые выточки на штифте измерения нагрузки и выстроены в электрическую схему, прежде всего в мостовую схему. Поскольку изменения сопротивления пленочных тензометрических датчиков относительно небольшие, измерительный сигнал усиливают. Предпочтительно, усилитель для измерительных сигналов интегрирован в штифт измерения нагрузки. С помощью блока управления и индикации характеристики сигналов, непрерывно снимаемых со штифта измерения нагрузки, представляют в виде характеристической кривой, а также дополнительно как цифровые значения для целей последующего анализа. Кроме того, через блок управления и индикации можно вводить граничные значения.

Электропитание штифта измерения нагрузки, то есть запитку электрической схемы и усилителя, происходит с помощью расположенного на транспортировочном средстве электрического аккумулятора энергии, который обеспечивает также электропитание стволовой сигнальной установки (ССУ) на транспортировочном средстве.

Устройство обработки данных анализирует изменение измерительного сигнала во времени, прежде всего с помощью контролирующего программного обеспечения.

Если зависящий от нагрузки измерительный сигнал резко спадает при разматывании подъемного каната (движение подъемного каната вниз в стволе шахты), то в расшифровке сигнала это отражается как отрицательный скачок сигнала. В этом случае устройство обработки данных в качестве нарушения режима эксплуатации распознает провисание каната. В связи с этим защитное устройство инициирует коммутационные операции, прежде всего отключение лебедочного привода, а также срабатывание воздействующего на канатный барабан тормоза. Кроме того, защитное устройство обеспечивает, чтобы повторный запуск отключенного лебедочного привода после распознания нарушения режима эксплуатации (провисание каната) был возможен исключительно в направлении движения транспортировочного средства на подъем.

Если зависящий от нагрузки измерительный сигнал резко возрастает при наматывании подъемного каната (движение подъемного каната вверх в стволе шахты), то в расшифровке сигнала это отражается как положительный скачок сигнала. В этом случае устройство обработки данных в качестве нарушения режима эксплуатации распознает перегрузку, которая вызвана застреванием транспортировочного средства в стволе шахты или на препятствии. В связи с этим защитное устройство инициирует коммутационные операции, прежде всего отключение лебедочного привода, а также срабатывание воздействующего на канатный барабан тормоза. Кроме того, защитное устройство обеспечивает, чтобы повторный запуск отключенного лебедочного привода после распознания нарушения режима эксплуатации (перегрузка) был возможен исключительно в направлении движения транспортировочного средства на спуск.

Нарушение режима эксплуатации должно распознаваться только при скачках нагрузки, превышающих определенную величину. Тем самым предупреждается распознание собственно как нарушение режима эксплуатации незначительных колебаний нагрузки, регистрируемых измерительным штифтом, например в результате вибраций в подъемном канате. Возможность гарантированного использования достаточной величины скачков нагрузки для надежного распознания нарушения режима эксплуатации заключается в том, что нарушение режима эксплуатации распознается только при отрицательном скачке сигнала на значение, которое меньше заданного нижнего граничного значения, и при положительном скачке сигнала на значение, которое больше заданного верхнего граничного значения.

Устройство обработки данных в предпочтительном конструктивном выполнении согласно изобретению выполнено, кроме того, таким образом, что нарушение режима эксплуатации распознается, когда измерительный сигнал превышает заложенное в устройстве обработки данных максимальное граничное значение. Если зависящий от нагрузки измерительный сигнал превышает заданное граничное значение, которое коррелирует с максимально допустимой подвесной нагрузкой, устройство обработки данных в качестве нарушения режима эксплуатации распознает перегруз. В связи с этим после запуска лебедочного привода защитное устройство инициирует коммутационные операции, прежде всего отключение лебедочного привода, а также срабатывание воздействующего на канатный барабан тормоза. Кроме того, защитное устройство обеспечивает, чтобы повторный запуск отключенного лебедочного привода после распознания нарушения режима эксплуатации (перегруз) был возможен исключительно в направлении движения транспортировочного средства на подъем.

Для обеспечения содержащего избыточность способа измерений с использованием устройства контроля каната, зависящий от нагрузки измерительный сигнал снимают непосредственно на частотном преобразователе лебедочного привода и анализируют. Альтернативно, устройство контроля каната включает в себя по меньшей мере один измерительный элемент для регистрации зависящих от нагрузки сигналов на лебедочном приводе. В случае с содержащим избыточность контролем устройство обработки данных выполнено таким образом, что при возникновении скачка сигнала, превышающего определенную величину, распознается нарушение режима эксплуатации. Возможность гарантированного использования достаточной величины скачков нагрузки для надежного распознания нарушения режима эксплуатации также и в этом случае заключается в том, что нарушение режима эксплуатации распознается только при отрицательном скачке сигнала на значение, которое меньше заданного нижнего граничного значения, и при положительном скачке сигнала на значение, которое больше верхнего граничного значения.

Если лебедочный привод включает в себя гидравлический двигатель, регистрацию измеренных значений осуществляют с помощью датчика давления, который выполнен для регистрации рабочего давления гидравлического двигателя. Рабочее давление гидравлического двигателя прямо пропорционально нагрузке на канатном барабане. Полное давление р полн. соответствует суммарной нагрузке, которая получается из величины подвесной нагрузки и тягового усилия каната, которое непрерывно увеличивается во время движения транспортировочного средства на спуск или непрерывно уменьшается во время движения транспортировочного средства на подъем. Если при этом во время движения транспортировочного средства на подъем или на спуск отмечается достаточно большой скачок сигнала по суммарной нагрузке, зависящей от глубины проходки шахтного ствола, это распознается как нарушение режима эксплуатации.

Принципиально возможно такое конструктивное выполнение устройства контроля каната, при котором нагрузка со стороны транспортировочного средства передается на подъемный канат исключительно через штифт измерения нагрузки. Подъемный канат на своем обращенном к транспортировочному средству конце обычно снабжен канатным коушем. Штифт измерения нагрузки пронизывает в сцепном приспособлении и в канатном коуше сквозное отверстие, выполненное по существу без зазора и, следовательно, воспринимает суммарную нагрузку. При этом подобное решение обеспечивает измерения с меньшей точностью.

Кроме того, принципиально возможно такое конструктивное выполнение устройства контроля каната, при котором предусмотрена установка двух пленочных тензометрических датчиков - по одному с каждой стороны канатного коуша, ниже отметки опорного штифта, выполняющего всего лишь опорную функцию. Благодаря установке двух пленочных тензометрических датчиков - полумостовых схем с обеих сторон канатного коуша обеспечивается компенсация температурных и изгибных воздействий. Обе полумостовые схемы объединяются в схему моста Уитстона. При этом пленочные тензометрические датчики заливаются компаундом после крепления по месту и вместе с соединительными кабелями предохраняются листовыми металлическими накладками от механических повреждений.

Если лебедочный привод включает в себя электродвигатель, непрерывно контролируют потребление тока электродвигателем. Потребление тока электродвигателем прямо пропорционально суммарной нагрузке, которая получается из величины подвесной нагрузки и тягового усилия каната, которое непрерывно увеличивается во время движения транспортировочного средства на спуск или непрерывно уменьшается во время движения транспортировочного средства на подъем. Если при этом во время движения транспортировочного средства на подъем или на спуск отмечается достаточно большой скачок сигнала по суммарной нагрузке, зависящей от глубины проходки шахтного ствола, это распознается как нарушение режима эксплуатации.

Далее приведено подробное разъяснение способа контроля каната на подъемно-транспортной установке с одноканатной барабанной лебедкой, а также разъяснение подъемно-транспортной установки с барабанной лебедкой. На фигурах показаны:

Фиг. 1 схематичное представление подъемно-транспортной установки с одноканатной барабанной лебедкой, выполненной как передвижная лебедка для аварийных работ,

Фиг. 2А не относящееся к предмету изобретения сцепное приспособление подъемно-транспортной установки с одноканатной барабанной лебедкой согласно фиг. 1, в виде спереди, для разъяснения конструкции штифта измерения нагрузки

Фиг. 2Б сцепное приспособление согласно фиг. 2А, в виде сбоку,

Фиг. 2В представление штифта измерения нагрузки в составе сцепного приспособления согласно фиг. 2А и 2Б,

Фиг. 2Г пример конструктивного выполнения согласно изобретению частично представленного сцепного приспособления подъемно-транспортной установки с одноканатной барабанной лебедкой согласно фиг. 1, в виде спереди,

Фиг. 2Д сцепное приспособление согласно фиг. 2Г, в виде сбоку,

Фиг. 2Е сцепное приспособление согласно фиг. 2Г, в разрезе, в виде сбоку,

Фиг. 3А схематичное представление случая с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка транспортировочного средства при движении на спуск и на подъем» и характеристика зарегистрированного измерительным штифтом сигнала,

Фиг. 3Б схематичное представление случая с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка при движении транспортировочного средства на подъем» и характеристика зарегистрированного измерительным штифтом сигнала,

Фиг. 3В схематичное представление случая с нарушением режима эксплуатации «Провисание каната при движении транспортировочного средства на спуск» и характеристика зарегистрированного измерительным штифтом сигнала

Фиг. 4 характеристика сигналов, зависящих от нагрузки на лебедочном приводе в случае с содержащим избыточность контролем при нарушении режима эксплуатации «Перегрузка транспортировочного средства при движении на подъем и на спуск»,

Фиг. 5 характеристика сигналов, зависящих от нагрузки на лебедочном приводе в случае с содержащим избыточность контролем при нарушении режима эксплуатации «Перегрузка при движении транспортировочного средства на подъем»,

Фиг. 6 характеристика сигналов, зависящих от нагрузки на лебедочном приводе в случае с содержащим избыточность контролем при нарушении режима эксплуатации «Провисание каната при движении транспортировочного средства на спуск»,

На фиг. 1 показана передвижная шахтная лебедка (1) с грузовым автомобилем в качестве самоходного транспортного средства (2). На самоходном транспортном средстве (2) расположена снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) с приводимым в действие от лебедочного привода (4) канатным барабаном (5). Через укосину (6) или установленный на надшахтном копере канатный шкив (7) подъемный канат (8), наматываемый на и разматываемый с канатного барабана (5), перемещается в стволе шахты (9) с изменением направления. Подъемный канат (8) через схематично представленное на фиг. 1 сцепное приспособление (10) соединен со свободно висящим на подъемном канате (8) транспортировочным средством (11). В случае с транспортировочным средством (11) речь идет, прежде всего, о подъемной шахтной клети для аварийной проходки в стволе шахты (9).

На изображении сцепного приспособления (10) на фиг. 2А, 2Б можно видеть, что на штифт (12) измерения нагрузки на сцепном приспособлении (10) накинут канатный коуш (10а) подъемного каната. На нижнем конце сцепного приспособления (10) закреплено транспортировочное средство (11). Между ними находится вертлюг, который обеспечивает вращение транспортировочного средства вокруг оси каната.

Представленный на фиг. 2В штифт (12) измерения нагрузки имеет средний участок (12а), на который через канатный коуш (10а) подъемного каната направляются поперечные усилия. В выполненных рядом со средним участком (12а) кольцевых выточках (12b) расположены встроенные в электрическую схему пленочные тензометрические датчики для съема зависящих от нагрузки измерительных сигналов, которые усиливают в усилителе, встроенном в штифт (12) измерения нагрузки. Электропитание усилителя, а также электрической схемы и передачу сигналов осуществляют через штепсельный контакт (12с) на одной из торцовых сторон штифта (12) измерения нагрузки. Осевому смещению и вращению штифта (12) измерения нагрузки в сцепном приспособлении (10) препятствуют два паза (12d) под осевые фиксаторы, в которые заходят крепежные пластинки осевых фиксаторов, выполненных с возможностью прикручивания к сцепному приспособлению.

Электропитание штифта (12) измерения нагрузки осуществляют с помощью здесь не показанного, расположенного на транспортировочном средстве (11) электрического аккумулятора энергии, который предусмотрен также для электропитания стволовой сигнальной установки (ССУ), или же непосредственно через электрический проводник в подъемном канате. Измерительные сигналы через интегрированные в подъемный канат (8) электрические провода передают в центральную систему управления в передвижной шахтной лебедке (1), которая включает в себя также устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов. Устройство обработки данных способно распознавать перегруз(-ку), а также провисание каната как нарушение режима эксплуатации. В случае распознанного нарушения режима эксплуатации защитное устройство в составе центральной системы управления выполняет коммутационные операции, прежде всего отключение лебедочного привода и/или срабатывание тормоза канатного барабана.

На фиг. 2Г, 2Д и 2Е представлено соединение между подъемным канатом (8) и сцепным приспособлением (10), в котором между канатным коушем (10а) подъемного каната и сцепным приспособлением (10) дополнительно расположен предохранительный штифт (13). Мерный штифт (12) в плане конструкции и принципа работы соответствует таковому штифту на фиг. 2В, так что для предотвращения повторений делается ссылка на разъяснения к этой фигуре.

Сцепное приспособление (10) имеет накладку (10с) в форме вилки с двумя параллельно расположенными и разнесенными между собой буртиками (10d). В буртиках (10d) задано сквозное отверстие (10е) для приема штифта (12) измерения нагрузки, а также другое сквозное отверстие (10f) для приема предохранительного штифта (13). Сквозное отверстие (10f) для приема предохранительного штифта (13) расположено ниже сквозного отверстия (10е) для приема штифта (12) измерения нагрузки. В канатном коуше (10а) подъемного каната имеется верхнее сквозное отверстие (10g), которое расположено соосно со сквозным отверстием (10е) в буртиках (10d). Кроме того, в канатном коуше (10а) подъемного каната имеется нижнее сквозное отверстие (10h), которое расположено соосно со сквозными отверстиями (10f) в буртиках (10d). Сквозное отверстие (10f) в накладке (10с) сцепного приспособления (10) охватывает предохранительный штифт (13) с образованием кольцевого зазора (14), который имеет такие размеры, что предохранительный штифт (13) при исправном штифте измерения нагрузки не имеет функции восприятия нагрузки. Кроме того, кольцевой зазор (14) имеет такие размеры, что предохранительный штифт не сказывается отрицательно на деформации, необходимой для срабатывания пленочных тензометрических датчиков на штифте (12) измерения нагрузки. Предохранительный штифт (13) выполнен в форме цилиндра с гладкой поверхностью. При выходе штифта из строя предохранительный штифт (13), расположенный ниже мерного штифта (12), может воспринимать номинальную нагрузку, имея, к примеру, десятикратный запас по пределу прочности на разрыв. Штифт (12) измерения нагрузки имеет при этом явно меньший запас по пределу прочности на разрыв, например, четырехкратный запас. При разрушении штифта измерения нагрузки накладка (10с) соскальзывает вниз, и предохранительный штифт (13) перенимает у штифта (12) измерения нагрузки несущую нагрузку функцию.

На фиг. 3 схематично показаны различные ситуации с нарушением режима эксплуатации, распознаваемые системой контроля каната.

На фиг. 3А показан случай с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка транспортировочного средства при движении на спуск или на подъем», то есть при разматывании или наматывании подъемного каната (8) с/на канатный барабан (5). Если зависящий от нагрузки измерительный сигнал превышает заданное верхнее граничное значение m _{ГРАНИЧН. BEPXH.}, которое коррелирует с максимально допустимой подвесной нагрузкой, устройство обработки данных в качестве нарушения режима эксплуатации распознает перегруз.

На фиг. 3Б показан случай с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка при движении транспортировочного средства на подъем», то есть при наматывании подъемного каната (8) на канатный барабан (5). Если транспортировочное средство (11) застревает, к примеру, на препятствии (9а) в стволе шахты (9) во время движения на подъем, возникает коррелирующий со скачком нагрузки скачок сигнала измерительного сигнала на значение свыше заданного верхнего граничного значения m _{ГРАНИЧН. ВЕРХН}, который распознается устройством обработки данных как нарушение режима эксплуатации.

На фиг. 3В показан случай с нарушением режима эксплуатации «Провисание каната при движении транспортировочного средства на спуск», то есть при разматывании подъемного каната (8) с канатного барабана (5). При посадке транспортировочного средства днищем на препятствие (9а) в стволе шахты (9) возникает отрицательный скачок сигнала, который при выходе за предел заданного нижнего граничного значения m _{ГРАНИЧН. НИЖН.} распознается устройством обработки данных как нарушение режима эксплуатации.

Во всех случаях с нарушением режима эксплуатации осуществляется отключение лебедочного привода. В случае с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка транспортировочного средства» при движении на спуск или на подъем повторный запуск отключенного лебедочного привода возможен исключительно в противоположном направлении, и/или же транспортировочное средство необходимо разгрузить до достижения допустимой подвесной нагрузки. В случае с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка при движении транспортировочного средства на подъем» (подъемная клеть застряла) повторный запуск отключенного лебедочного привода возможен исключительно для размотки подъемного каната. В случае с нарушением режима эксплуатации «Провисание каната при движении транспортировочного средства на спуск» повторный запуск отключенного лебедочного привода возможен исключительно для намотки подъемного каната. Благодаря задаче этой конфигурации защитного устройства гарантируется, что опасность, вызванная нарушением режима эксплуатации, не будет возрастать в результате повторного включения лебедочного привода.

Для обеспечения содержащего избыточность контроля каната подъемно-транспортной установки (3) с одноканатной барабанной лебедкой, устройство контроля каната может дополнительно включать в себя схему регистрации зависящих от нагрузки сигналов на частотном преобразователе лебедочного привода (4) и другое устройство обработки данных для анализа зарегистрированных, зависящих от нагрузки сигналов, которое выполнено таким образом, что при возникновении скачка сигнала распознается нарушение режима эксплуатации. Сигнал, коррелирующий в нормальном режиме эксплуатации с суммарной нагрузкой m _{СУММ. НАГРУЗКА}, компонуется из значения, коррелирующего с подвесной нагрузкой m _{ОСНОВНАЯ НАГРУЗКА} и значения, коррелирующего с тяговым усилием каната m _КАНАТ, зависящим от глубины проходки шахтного ствола.

На фиг. 4 представлен случай с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка транспортировочного средства», то есть при наматывании или разматывании подъемного каната на канатный барабан /с канатного барабана. При превышении заданного граничного значения m _{ГРАНИЧН.} распознается нарушение режима эксплуатации. На этот момент времени подвесная нагрузка m _{ОСНОВНАЯ НАГРУЗКА ПЛЮС} тяговое усилие каната m _КАНАТ, то есть суммарная нагрузка m _{СУММ. НАГРУЗКА} оказывается больше, чем граничное значение m _{ГРАНИЧН.}

На фиг. 5 представлен случай с нарушением режима эксплуатации «Перегрузка при движении транспортировочного средства на подъем». Можно видеть, как во время движения на подъем суммарная нагрузка m _{СУММ. НАГРУЗКА} непрерывно уменьшается вследствие уменьшения тягового усилия каната m _КАНАТ. Если транспортировочное средство (11) застревает на препятствии (9а), возникает положительный скачок сигнала, который превышает заданное граничное значение m _{ГРАНИЧН}, так что устройство обработки данных распознает нарушение режима эксплуатации.

На фиг. 6 представлен случай с нарушением режима эксплуатации «Провисание каната при движении транспортировочного средства на спуск». Можно видеть, как во время движения на спуск суммарная нагрузка m _{СУММ. НАГРУЗКА} непрерывно увеличивается вследствие увеличения тягового усилия каната m _КАНАТ. Если при этом транспортировочное средство садится днищем на препятствие (9а), возникает отрицательный скачок сигнала, который устройство обработки данных распознает как нарушение режима эксплуатации «Провисание каната», если скачок сигнала выходит за предел нижнего граничного значения. После стабилизации переходного процесса нагрузка, измеренная в этом случае нарушения режима эксплуатации, соответствует всего лишь действующему на этот момент тяговому усилию каната m _КАНАТ. Для этого случая нарушения режима эксплуатации нижнее граничное значение определяют на основе контрольных измерений или экспериментальных данных, полученных на натурном объекте. Допустимые скачки сигналов, возникающие в нормальном режиме эксплуатации, не должны приводить к ошибочному распознанию нарушений режима эксплуатации. Нижнее граничное значение может быть установлено на основе экспериментальных данных по определению скачков сигналов в нормальном режиме эксплуатации.

Через внутрисистемное объединение шин устройства обработки данных, анализирующие измерительные сигналы от штифта (12) измерения нагрузки и измерительные сигналы от измерительного элемента на лебедочном приводе, непрерывно обмениваются между собой результатами своих анализов. Предпочтительно, защитное устройство запрограммировано таким образом, что коммутационная операция инициируется только в случае подачи обоими устройствами обработки данных сигнализации о нарушении режима эксплуатации.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Передвижная шахтная лебедка

2 Самоходное транспортное средство

3 Подъемно-транспортная установка с одноканатной барабанной лебедкой

4 Лебедочный привод

5 Канатный барабан

6 Укосина

7 Канатный шкив

8 Подъемный канат

9 Ствол шахты

9а Препятствие

10 Сцепное приспособление

10а Канатный коуш

10b Вертлюг

10с Накладка

10d Буртик

10е Сквозное отверстие под штифт измерения нагрузки

10f Сквозное отверстие под предохранительный штифт

10g Сквозное отверстие под штифт измерения нагрузки

10h Сквозное отверстие под предохранительный штифт

11 Транспортировочное средство

12 Штифт измерения нагрузки

12а Средний участок

12b Кольцевая выточка

12с Штепсельный контакт

13 Предохранительный штифт

14 Кольцевой зазор

Предложена снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) с приводимым в действие от лебедочного привода (4) канатным барабаном (5). Подъемно-транспортная установка (3) содержит устройство контроля каната, свободно подвешенное на подъемном канате (8) транспортировочное средство (11), и выполненное для соединения подъемного каната (8) с транспортировочным средством (11) сцепное приспособление (10). Устройство контроля каната содержит штифт измерения нагрузки в качестве составной части сцепного приспособления (10) и канал передачи зарегистрированных штифтом измерения нагрузки измерительных сигналов на устройство обработки данных. Устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов штифта измерения нагрузки выполнено таким образом, что при возникновении скачка сигнала измерительного сигнала распознается нарушение режима эксплуатации. На штифт измерения нагрузки на сцепном приспособлении (10) накинут канатный коуш подъемного каната (8). Между канатным коушем и сцепным приспособлением (10) дополнительно расположен предохранительный штифт, который пронизывает сквозное отверстие в сцепном приспособлении и в канатном коуше. Сквозное отверстие в канатном коуше и/или сквозное отверстие в сцепном приспособлении охватывает предохранительный штифт с образованием кольцевого зазора. Предложен также способ контроля каната. Достигается надежное распознавание нарушения режима эксплуатации, увеличение точности измерений. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) с приводимым в действие от лебедочного привода (4) канатным барабаном (5), включающая в себя устройство контроля каната, свободно подвешенное на подъемном канате (8) транспортировочное средство (11), и выполненное для соединения подъемного каната (8) с транспортировочным средством (11) сцепное приспособление (10), отличающаяся тем, что:

- устройство контроля каната имеет штифт (12) измерения нагрузки в качестве составной части сцепного приспособления (10) и канал передачи зарегистрированных штифтом (12) измерения нагрузки измерительных сигналов на устройство обработки данных,

- устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов штифта (12) измерения нагрузки выполнено таким образом, что при возникновении скачка сигнала измерительного сигнала распознается нарушение режима эксплуатации,

- на штифт (12) измерения нагрузки на сцепном приспособлении (10) накинут канатный коуш (10а) подъемного каната (8),

- между канатным коушем (10а) и сцепным приспособлением (10) дополнительно расположен предохранительный штифт (13), который пронизывает сквозное отверстие (1 Of, 1 Oh) в сцепном приспособлении (10) и в канатном коуше (10а),

- причем сквозное отверстие (10h) в канатном коуше (10а) и/или сквозное отверстие (10f) в сцепном приспособлении (10) охватывает предохранительный штифт (13) с образованием кольцевого зазора (14).

2. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов штифта (12) измерения нагрузки выполнено, кроме того, таким образом, что нарушение режима эксплуатации распознается при отрицательном скачке сигнала на значение, которое меньше заданного нижнего граничного значения, и при положительном скачке сигнала на значение, которое больше верхнего граничного значения.

3. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что канал передачи снабжен интегрированными в подъемный канат (8) сигнальными проводами.

4. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что штифт (12) измерения нагрузки зафиксирован в сцепном приспособлении от вращения и осевого смещения.

5. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что на штифте (12) измерения нагрузки расположены встроенные в электрическую схему пленочные тензометрические датчики для съема измерительных сигналов.

6. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что в штифт (12) измерения нагрузки встроен усилитель для измерительных сигналов.

7. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что электропитание штифта (12) измерения нагрузки происходит с помощью расположенного на транспортировочном средстве (11) электрического аккумулятора энергии или через интегрированный в подъемный канат (8) электрический провод.

8. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 1-7, отличающаяся тем, что устройство обработки данных выполнено, кроме того, таким образом, что нарушение режима эксплуатации распознают, когда измерительный сигнал превышает заложенное в устройстве обработки данных верхнее граничное значение.

9. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 1-8, отличающаяся тем, что устройство контроля каната включает в себя защитное устройство, которое выполнено таким образом, что распознанное устройством обработки данных нарушение режима эксплуатации инициирует отключение лебедочного привода и/или срабатывание тормоза канатного барабана.

10. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 2-9, отличающаяся тем, что защитное устройство, кроме того, выполнено таким образом, что в случае нарушения режима эксплуатации, распознанного на основе отрицательного скачка сигнала при разматывании подъемного каната (8) с канатного барабана (5), повторный запуск отключенного лебедочного привода (4) возможен исключительно для намотки подъемного каната (8).

11. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 2-10, отличающаяся тем, что защитное устройство, кроме того, выполнено таким образом, что в случае нарушения режима эксплуатации, распознанного на основе положительного скачка сигнала при наматывании подъемного каната (8) на канатный барабан (5), повторный запуск отключенного лебедочного привода (4) возможен исключительно для размотки подъемного каната (8).

12. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по одному из пп. 1-11, отличающаяся тем, что устройство контроля каната включает в себя, кроме того, по меньшей мере один измерительный элемент для регистрации зависящих от нагрузки сигналов на лебедочном приводе (4), и что другое устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов от измерительного элемента выполнено таким образом, что при возникновении скачка сигнала зависящих от нагрузки сигналов распознают нарушение режима эксплуатации.

13. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по п. 12, отличающаяся тем, что лебедочный привод (4) включает в себя гидравлический двигатель, и что каждый измерительный элемент представляет собой датчик давления, который выполнен для регистрации рабочего давления гидравлического двигателя.

14. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка (3) по п. 12, отличающаяся тем, что лебедочный привод (4) включает в себя электродвигатель, и что каждый измерительный элемент представляет собой измеритель тока, который выполнен для регистрации потребления тока электродвигателем.

15. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка по одному из пп. 1-14, отличающаяся тем, что кольцевой зазор (14) имеет такие размеры, что предохранительный штифт (13) при исправном штифте (12) измерения нагрузки не имеет функции восприятия нагрузки.

16. Снабженная одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортная установка по одному из пп. 1-15, отличающаяся тем, что штифт (12) измерения нагрузки выполнен с меньшим запасом по пределу прочности на разрыв, чем предохранительный штифт (13).

17. Способ контроля каната на снабженной одноканатной барабанной лебедкой подъемно-транспортной установке (3) с приводимым в действие от лебедочного привода (4) канатным барабаном (5), свободно подвешенным на подъемном канате (8) транспортировочным средством (11) и выполненным для соединения подъемного каната с транспортировочным средством сцепным приспособлением (10), отличающийся тем, что:

- контроль осуществляют с помощью штифта (12) измерения нагрузки в качестве составной части сцепного приспособления (10), причем на штифт (12) измерения нагрузки на сцепном приспособлении (10) накинут канатный коуш (10а) подъемного каната (8),

- зарегистрированные штифтом (12) измерения нагрузки измерительные сигналы передают на устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов,

- с помощью устройства обработки данных распознают нарушение режима эксплуатации, если имеет место скачок сигнала измерительного сигнала,

- при выходе из строя штифта (12) измерения нагрузки нагрузку передают на расположенный дополнительно между канатным коушем (10а) и сцепным приспособлением (10) предохранительный штифт (13), который пронизывает сквозное отверстие (10f, 10h) в сцепном приспособлении (10) и в канатном коуше (10а), причем сквозное отверстие (10h) в канатном коуше (10а) и/или сквозное отверстие (10f) в сцепном приспособлении (10) охватывает предохранительный штифт (13) с образованием кольцевого зазора (14).

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что нарушение режима эксплуатации распознают при отрицательном скачке сигнала на значение, которое меньше заданного нижнего граничного значения, и при положительном скачке сигнала на значение, которое больше верхнего граничного значения.

19. Способ по п. 17 или 18, отличающийся тем, что нарушение режима эксплуатации распознают посредством устройства обработки данных, кроме того, тогда, когда измерительный сигнал превышает заложенное в устройстве обработки данных максимальное граничное значение.

20. Способ по одному из пп. 17, 19, отличающийся тем, что по распознанному нарушению режима эксплуатации инициируют отключение лебедочного привода (4) и/или срабатывание тормоза канатного барабана (5).

21. Способ по одному из пп. 18-20, отличающийся тем, что в случае нарушения режима эксплуатации, распознанного на основе отрицательного скачка сигнала при разматывании подъемного каната (8) с канатного барабана (5), возможность повторного включения отключенного лебедочного привода (4) обеспечивают исключительно для намотки подъемного каната (8).

22. Способ по одному из пп. 18-21, отличающийся тем, что в случае нарушения режима эксплуатации, распознанного на основе положительного скачка сигнала при наматывании подъемного каната (8) на канатный барабан (5), возможность повторного включения отключенного лебедочного привода (4) обеспечивают исключительно для размотки подъемного каната (8).

23. Способ по одному из пп. 17-22, отличающийся тем, что:

- дополнительно регистрируют нагрузку на лебедочном приводе (4),

- зарегистрированные на лебедочном приводе (4) измерительные сигналы передают на другое устройство обработки данных для анализа измерительных сигналов, и

- нарушение режима эксплуатации распознают с помощью устройства обработки данных, если имеет место скачок сигнала измерительного сигнала.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что нарушение режима эксплуатации распознают при отрицательном скачке сигнала на значение, которое меньше заданного нижнего граничного значения, и при положительном скачке сигнала на значение, которое больше верхнего граничного значения.

25. Способ по п. 23 или 24, отличающийся тем, что отключение лебедочного привода и/или срабатывание тормоза канатного барабана инициируют только тогда, когда одним из двух устройств обработки данных или обоими устройствами обработки данных было распознано нарушение режима эксплуатации.