шахтная подъемная установка
Классы МПК: | B66B17/08 рудничные скиповые подъемники B66B15/00 Основные конструктивные элементы рудничных подъемных устройств |
Автор(ы): | Тарасов Юрий Дмитриевич (RU) |
Патентообладатель(и): | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-02-05 публикация патента:
20.07.2014 |
Шахтная подъемная установка содержит установленный на раме кинематически связанный с приводным блоком и тормозом приводной барабан с закрепленным на нем концом соединенного с поднимаемым сосудом стального проволочного каната, огибающего отклоняющий блок. Между отклоняющим блоком и приводным барабаном размещен двухручьевой шкив трения с реверсивным приводом. Упомянутый шкив трения огибается стальным проволочным канатом при полном угле его обхвата, равном 2 радианов, и при набегании каната на верхнюю кромку шкива трения и сбегании с нее же. Рама с установленными на ней приводным барабаном и приводным блоком выполнена с ходовыми колесами с возможностью их опирания и перемещения по наклонным вниз направляющим рельсам, ориентированным в сторону от шахтного ствола. Длина направляющих рельсов равна разности между высотой подъема сосуда и канатоемкостью приводного барабана. В конце направляющих рельсов установлена вторая барабанная лебедка, кинематически связанная стальным проволочным канатом с рамой приводного барабана. Перед рамой приводного барабана со стороны шахтного ствола с отклоняющим блоком и шкивом трения установлен упор с возможностью взаимодействия с ним рамы. Изобретение обеспечивает увеличение высоты подъема. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Шахтная подъемная установка, содержащая установленный на раме кинематически связанный с приводным блоком и тормозом приводной барабан с закрепленным на нем концом соединенного с поднимаемым сосудом стального проволочного каната, огибающего отклоняющий блок, отличающаяся тем, что между отклоняющим блоком и приводным барабаном размещен двухручьевой шкив трения с реверсивным приводом при огибании стальным проволочным канатом шкива трения при полном угле его обхвата, равном 2 радианов, при набегании каната на верхнюю кромку шкива трения и сбегании с нее же, а рама с установленными на ней приводным барабаном и приводным блоком выполнена с ходовыми колесами с возможностью их опирания и перемещения по наклонным вниз направляющим рельсам, ориентированным в сторону от шахтного ствола, при длине направляющих рельсов, равной разности между высотой подъема сосуда и канатоемкостью приводного барабана, а в конце направляющих рельсов установлена вторая барабанная лебедка, кинематически связанная стальным проволочным канатом с рамой приводного барабана, перед которой со стороны шахтного ствола с отклоняющим блоком и шкивом трения установлен упор с возможностью взаимодействия с ним рамы.
2. Шахтная подъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона направляющих рельсов определяется из уравнения:
(Gпб+g q Lпб)(w cos +sin )+g qк L(fo cos +sin ) Gc е2 f,
где Gпб - вес приводного барабана с приводным блоком и ходовыми колесами, Н; Lпб - канатоемкость приводного барабана, м; w - коэффициент сопротивления его движения по направляющим рельсам; g - ускорение свободного падения, м/с 2; q, qк - линейные массы стальных проволочных канатов, связывающих раму приводного барабана с сосудом и второй лебедкой, кг/м; fo - коэффициент трения второго канта об опорную поверхность, на которой закреплены направляющие рельсы; Gc - вес порожнего сосуда, опускаемого вниз по стволу, Н; f - коэффициент трения стального проволочного каната, на котором подвешен сосуд, о приводной шкив трения; е - основание натуральных логарифмов.
3. Шахтная подъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона направляющих рельсов определяется из уравнения
Gпб(w cos +sin )+g qк L(fo cos +sin ) (Gc+g q L)е2 f.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к шахтным подъемным комплексам, а именно к шахтным подъемным установкам, и может быть использовано при проектировании и реконструкции горных предприятий с увеличенной высотой подъема груженых сосудов при значительной глубине шахтного ствола.
Известна принятая за прототип шахтная подъемная установка, содержащая вертикальный ствол, подъемный сосуд, который тяговым канатом, огибающим отклоняющий блок, соединен с барабанным приводом (Пат.РФ № 2025442, МПК B66B 17/08, опубл. 30.12. 1994 г.).
Однако недостатками известной шахтной подъемной установки являются ограниченная высота подъема сосуда из-за ограниченной величины канатоемкости приводных барабанов стандартной конструкции или использование при увеличенной высоте подъема груженых сосудов усложненных и дорогостоящих подъемных установок.
Техническим результатом изобретения является возможность подъема груженых сосудов, скиповых и клетьевых, при увеличенной высоте подъема по стволам увеличенной глубины с использованием стандартных барабанных лебедок.
Технический результат достигается тем, что в шахтной подъемной установке, содержащей установленный на раме кинематически связанный с приводным блоком приводной барабан с закрепленным на нем концом соединенного с поднимаемым сосудом стального проволочного каната, огибающего отклоняющий блок, между отклоняющим блоком и приводным барабаном размещен двухручьевой шкив трения с реверсивным приводом, при огибании стальным проволочным канатом шкива трения при полном угле его обхвата, равном 2 радианов, при набегании каната на верхнюю кромку шкива трения и сбегании с нее же, а рама с установленными на ней приводным барабаном и приводным блоком выполнена с ходовыми колесами с возможностью их опирания и перемещения по наклонным вниз направляющим рельсам, ориентированным в сторону от шахтного ствола, при длине направляющих рельсов, равной разности между высотой подъема сосуда и канатоемкостью приводного барабана, а в конце направляющих рельсов установлена вторая барабанная лебедка, кинематически связанная стальным проволочным канатом с рамой приводного барабана, перед которой со стороны шахтного ствола с отклоняющим блоком и шкивом трения установлен упор с возможностью взаимодействия с ним рамы, величина угла наклона направляющих рельсов к горизонтали принята из условия непревышения статических сопротивлений движению рамы на ходовых колесах с приводным барабаном и приводным блоком, при ее обратном смещении в сторону шахтного ствола вверх по направляющим рельсам, величины тягового усилия, развиваемого приводным шкивом трения после его реверса. При этом возможны два варианта опускания порожнего сосуда: по первому варианту раму смещают вверх по направляющим рельсам с приводным барабаном с навитым на него стальным проволочным канатом, который свивается с приводного барабана после остановки рамы перед упором, по второму варианту стальной проволочный канат свивается с приводного барабана при его размещении перед второй барабанной лебедкой, при исходном уравнении для расчета угла наклона направляющих рельсов по первому варианту
(Gпб+gqLпб)(wcos +sin )+gqкL(f0cos +sin ) Gсe2 f,
а по второму варианту
Gпб(wcos +sin )+gqкL(fоcos +sin ) (Gc+gqL)e2 f,
где Gпб - вес приводного барабана с приводным блоком и ходовыми колесами, Н, Lпб - канатоемкость приводного барабана, м, w - коэффициент сопротивления его движения по направляющим рельсам, g - ускорение свободного падения, м/с2, q, qк - линейные массы стальных проволочных канатов, связывающих раму приводного барабана с сосудом и второй лебедкой, кг/м, fо - коэффициент трения второго каната об опорную поверхность, на которой закреплены направляющие рельсы, Gc - вес порожнего сосуда, опускаемого вниз по стволу, Н, f - коэффициент трения стального проволочного каната, на котором подвешен сосуд, о приводной шкив трения, е - основание натуральных логарифмов.
Шахтная подъемная установка представлена на фиг.1 - вид сбоку при размещении барабана с приводным блоком при подъеме груженого сосуда на высоту, соответствующую канатоемкости приводного барабана, на фиг.2 - то же, при полной высоте подъема груженого сосуда, при смещенной раме с приводным барабаном и приводным блоком в сторону второй барабанной лебедки по наклонным направляющим рельсам.
Шахтная подъемная установка содержит установленный на раме 1 кинематически связанный с приводным блоком и тормозом (не показаны) приводной барабан 2 с закрепленным на нем концом соединенного с поднимаемым сосудом 3 стального проволочного каната 4, огибающего отклоняющий блок 5, и размещенный между отклоняющим блоком 5 и приводным барабаном 2 двухручьевой шкив трения 6 с реверсивным приводом (не показан). При этом стальной проволочный канат 4 огибает шкив трения 6 при полном угле обхвата, равном 2 радианов, при набегании на верхнюю кромку шкива трения 6 и сбегании с нее же. Рама 1 с установленными на ней приводным барабаном 2 и приводным блоком выполнена с ходовыми колесами 7 с возможностью их опирания и перемещения по наклонным под углом направляющим рельсам 8, ориентированным в сторону от шахтного ствола. При этом длина L направляющих рельсов 8 принята равной разности между высотой Н подъема сосуда 3 и канатоемкостью L пб приводного барабана 2. В конце направляющих рельсов 8 установлена вторая барабанная лебедка 9, кинематически связанная стальным проволочным канатом 10 с рамой 1 приводного барабана 2. Перед рамой 1 со стороны шахтного ствола с отклоняющим блоком 5 и шкивом трения 6 установлен упор 11 с возможностью взаимодействия с ним рамы 1 при исходном расположении приводного барабана 2. Рама 1 с приводным барабаном 2 и ходовыми колесами 7 в своем исходном положении размещена на горизонтальном участке 12 направляющих рельсов 8. Величина угла наклона направляющих рельсов 8 к горизонтали принята из условия непревышения статических сопротивлений движению рамы 1 на ходовых колесах 7 с приводным барабаном 2, при ее обратном смещении в сторону шахтного ствола вверх по направляющим рельсам 8, величины тягового усилия, развиваемого приводным шкивом трения 6 после его реверса. При этом возможны два варианта опускания порожнего сосуда 3. По первому варианту раму 1 смещают вверх по направляющим рельсам 8 с приводным барабаном 2 с навитым на него стальным проволочным канатом 4, который свивается с барабана 2 после остановки рамы 1 перед упором 11. По второму варианту стальной проволочный канат 4 свивается с приводного барабана 2 при его размещении перед второй барабанной лебедкой 9. Исходное уравнение для расчета угла р наклона направляющих рельсов по первому варианту:
(Gпб+gqLпб )(wcos +sin )+gqкL(fоcos +sin ) Gce2 f,
где Gпб - вес приводного барабана 2 с приводным блоком и ходовыми колесами 7, Lпб - канатоемкость приводного барабана, м, w - коэффициент сопротивления его движения по направляющим рельсам 8, g - ускорение свободного падения, м/с2, q, qк - линейные массы стальных проволочных канатов, связывающих раму приводного барабана с сосудом и второй лебедкой, кг/м, fо - коэффициент трения второго каната 10 об опорную поверхность, на которой закреплены направляющие рельсы 8, Gc - вес порожнего сосуда 3, опускаемого вниз по стволу, Н, f - коэффициент трения стального проволочного каната 4, на котором подвешен сосуд 3, о приводной шкив трения 6, е - основание натуральных логарифмов.
По второму варианту уравнение для выбора угла наклона направляющих рельсов 8 следующее:
Gпб(wcos +sin )+gqкL(fоcos +sin ) (Gс+gqL)e2 f. Поэтому угол наклона направляющих рельсов 8 по второму варианту может быть принят еще более увеличенным.
В приведенных уравнениях величина е2 f - тяговый фактор, определяющий величину тягового усилия, развиваемого шкивом трения 6 при спуске порожнего сосуда
3, которое обеспечивает с помощью смещаемого в сторону ствола стального проволочного каната 4 подъем рамы 1 с приводным барабаном 2 и приводным блоком, с навитым на барабан канатом 4 и освобожденным от него, по наклонным рельсовым направляющим 8 от лебедки 9 до упора 11.
Шахтная подъемная установка действует следующим образом. Для подъема груженого сосуда 3 в шахтном стволе увеличенной глубины включают приводной шкив трения 6 и приводной блок, обеспечивающий вращение приводного барабана 2 шахтной подъемной установки с навивкой на приводной барабан 2 стального проволочного каната 4. При этом шкив трения 6 реализует часть суммарного тягового усилия W, которая равна
W=W(1-1/e2 ). Это позволяет существенно уменьшить потребную величину тягового усилия, реализуемого приводным барабаном 2. Наличие упора 11 обеспечивает удержание рамы 1 с ходовыми колесами 7 от их смещения в сторону шахтного ствола при подъеме груженого сосуда 3. После полного использования канатоемкости Lпб приводного барабана 2 его приводной блок отключается и затормаживается приводной барабан 2, после чего одновременно автоматически включается привод второй барабанной лебедки 9, которая с помощью навиваемого на ее приводной барабан стального проволочного каната 10 смещает раму 1 с ходовыми колесами 7 при заторможенном приводном барабане 2 по наклонным направляющим рельсам 8 до полной высоты подъема сосуда 3, который на втором этапе его подъема перемещается с помощью приводного шкива трения 6 и второй лебедки 9 с помощью закрепленного на заторможенном приводном барабане 2 стального проволочного каната 4 за счет смещения рамы 1 с ходовыми колесами 7 и размещенными на раме 1 приводным барабаном 2 и приводным блоком по направляющим рельсам 8 до их нижней кромки (фиг.2). При этом при подъеме груженого сосуда 3 потребное тяговое усилие, реализуемое второй барабанной лебедкой 9, и мощность двигателя ее привода также уменьшены, как и мощность двигателя привода приводного барабана 2, благодаря тяговому усилию W, реализуемому шкивом трения 6. При спуске порожнего сосуда 3 по стволу по первому варианту привод шкива трения 6 и привод лебедки 9 реверсируются. Шкив трения 6 обеспечивает подъем рамы 1 вверх по направляющим рельсам 8 до упора 11, после чего включается после реверса приводной блок приводного барабана 2, обеспечивающий сматывание стального проволочного каната 4 с приводного барабана 2 при опускании вниз сосуда 3. По второму варианту при опускании вниз сосуда 3 стальной проволочный канат 4 свивается с приводного барабана 2 при его размещении перед второй барабанной лебедкой 9 при включенном приводном шкиве трения 6, после чего рама 1 с заторможенным порожним приводным барабаном 2 с помощью шкива трения 6 смещается вверх до упора 11, что соответствует окончательному спуску порожнего сосуда 3. Наличие в системе привода шахтой подъемной установки двухручьевого шкива трения 6 с максимальным углом его обхвата стальным проволочным канатом 4 позволяет не только уменьшить тяговые усилия приводного барабана 2 и второй лебедки 9, но и увеличить угол наклона направляющих рельсов 8, особенно при втором варианте спуска порожнего сосуда 3, что дополнительно позволяет уменьшить потребное тяговое усилие, реализуемое второй лебедкой 9. Наклонное расположение направляющих рельсов 8 для перемещения рамы 1 с ходовыми колесами 7 с размещенным на раме 1 приводным барабаном 2 и его приводным блоком позволяет уменьшить суммарную энергоемкость шахтной подъемной установки и ее металлоемкость и стоимость.
Таким образом, отличительные признаки изобретения обеспечивают возможность подъема груженых сосудов, скиповых и клетьевых, при увеличенной высоте подъема по стволам увеличенной глубины с использованием стандартных барабанных лебедок при их уменьшенных металлоемкостях и энергоемкостях.
Класс B66B17/08 рудничные скиповые подъемники
Класс B66B15/00 Основные конструктивные элементы рудничных подъемных устройств