книги из ГПНТБ / Электрические подъемные установки учебное пособие для студентов горных вузов проф. В. Б. Уманский ; под редакцией Барамидзе К. М. 1960- 20 Мб
.pdf236 Выбор типа подъемной установки
будет значительно превышать свое минимально допустимое зна чение (80—100). Если бы в этих условиях мы в качестве органа навивки выбрали бицилиндроконический барабан, то такой бара бан не был бы намного тяжелее и более громоздким, чем ци линдрический барабан, выбранный для тех же условий (рис. 140).
Теперь диаметр малого цилиндра может быть выбран (из усло вий благоприятной навивки каната) значительно меньшим, чем.
диаметр цилиндрического барабана. Диаметр же большого ци
Рис. 139. Сравнение га |
Рис. 140. Сравнение га |
|||
баритов цилиндрических |
баритов цилиндрических |
|||
и бицилиндроконических |
и бицилиндроконических |
|||
барабанов. Диаметр пер |
барабанов. Диаметр пер |
|||
вых выбран |
из условия |
вых |
выбран |
из условия |
нормального |
отношения |
получения |
приемлемого |
|
к диаметру каната |
угла |
отклонения каната |
||
линдра может оказаться таким же или не намного большим, чем диаметр цилиндрического барабана. Следовательно, в рассмат риваемом случае переход от цилиндрического барабана к бици
линдроконическому не связан со значительным увеличением га барита, веса и стоимости органа навивки.
Предельный диаметр барабана, который может понадобиться из условий благоприятной навивки каната, составляет 6 м (пре дельный диаметр каната 65 мм). Как раз такой диаметр имеет наибольший габарит стандартных цилиндрических барабанов.
Большие диаметры цилиндрических барабанов могут оказаться необходимыми лишь в связи с нёвозможностью расположить на поверхности барабана необходимую длину каната.
Из сказанного выше следует, что в тех случаях, когда из условий размещения каната на барабане приходится выбирать барабан диаметром, значительно превышающим минимально
Выбор типа подъемной установки |
237 |
допустимое его отношение к диаметру каната, рационально при
менять бицилиндроконический барабан, так как применение по следнего в этом случае не связано со сколько-нибудь существен ным увеличением веса и стоимости органа навивки и в то же время рационально разрешает вопрос уравновешивания подъ ема, без применения хвостового каната, особенно нежелатель
ного при глубоких шахтах. В частности, такое положение, как это совершенно очевидно, должно иметь место в тех случаях,
когда из условий размещения каната на барабане оказывается необходимым при
менить барабан диаметром, превышаю щим 6 м. Очевидно поэтому, что за преде лами этого диаметра шкала стандартных цилиндрических барабанов должна пере ходить в шкалу стандартных бицилиндро конических барабанов.
Выбор системы механиче ской части установки. Вышепри веденные соображения достаточно точно ограничивают область применения бици линдроконических барабанов и уравнове
шивания подъема при помощи хвостового каната. Можно, однако, указать на ряд случаев, когда тот или иной способ урав
новешивания является технически един
ственно приемлемым, независимо от ука занных соображений.
Рис. 141. Схема подъема с хвостовым канатом при нескольких рабочих горизонтах
Пусть, например, имеем подъемную установку, снабженную переставными барабанами и обслуживающую одновременно не
сколько горизонтов. В этом случае, очевидно, применение хво стового каната совершенно неприемлемо, так как при наличии хвостового каната изменение взаимного положения обоих подъ емных сосудов путем перестановки барабанов, применительно к обслуживаемому в данный момент горизонту, невозможно. В са мом деле, при изменении взаимного положения подъемных сосу дов должна перемещаться петля каната, а этому препятствуют
расстрелы, находящиеся между подъемными отделениями
(рис. 141).
Таким образом, в случае применения хвостового каната воз можность перестановки барабанов и быстрого перехода от обслу живания одного горизонта обоими подъемными сосудами к об служиванию другого горизонта теми же сосудами не может быть использована. В этих случаях явное преимущество имеет урав новешивание системы путем применения переменного радиуса
навивки.
238 Выбор типа подъемной установки
Академик М. М. Федоров предложил в случае необходимости частого перехода с одного горизонта на другой применять
систему уравновешивания подъема при помощи хвостового ка ната, подвешенного так, как это показано на рис. 142. Каждая клеть имеет свой хвостовой канат, укрепленный одним концом в середине ствола шахты. Вес 1 м хвостового каната выбирается вдвое большим веса 1 м головного каната. Характер уравнове
шивания получается такой же, как и при обыкновенном равновесном хвостовом ка нате. Зато теперь расстрелы не препят ствуют изменению взаимного расположе
Уровень
поверхнос ти
ния подъемных сосудов. Эта система еще не применялась на практике.
■Расстрелы
I горизонт
(i
11 горизонт
Рассмотрим другой пример. Пусть
имеем |
подъем |
двухэтажными клетями. |
В этом |
случае |
применение переменного |
радиуса навивки нежелательно, так как
оно связано с усложнением маневров и удлинением паузы. При перемещении кле ти, находящейся на уровне рудничного
°А; j/У горизонт двора (соответствующая ветвь каната на вивается на малый цилиндр), на высоту
Рис. 142. Схема подъема по системе академика М. М. Федорова для не скольких рабочих гори зонтов
одного этажа вторая клеть, находящаяся на уровне приемной площадки (ветвь ка
ната навивается на большой цилиндр), переместится на расстояние, равное высо
те этажа, умноженной на отношение ра
диусов навивки большого и малого цилиндров. Поэтому одновре
менная разгрузка и загрузка обеих клетей возможна только для одного этажа. Вторые этажи обеих клетей при переменном ра диусе навивки должны разгружаться и загружаться разновре менно. Очевидно, что при двухэтажных клетях проектировщик всегда будет стараться избежать применения переменного ра диуса навивки и предпочтет уравновешивание при помощи под вески хвостового каната.
Если шахта глубока и цилиндрический барабан в данных условиях получается чрезмерно громоздким, то в этом случае вполне целесообразным окажется применение системы со шки вом трения. Как раз в глубоких шахтах при клетевых подъемах
(мертвые веса относительно велики) и с точки зрения опасности скольжения каната примененйе системы со шкивом трения не встречает никаких возражений. Клетевые подъемные установки, обслуживающие одновременно преимущественно один горизонт в шахтах большой глубины, — вот область применения системы со шкивом трения.
Выбор типа подъемной установки |
239 |
Проходческие подъемы. Несколько |
слов о проход |
ческих подъемах. Уравновешивание этих подъемов при помощи хвостового каната технически неприемлемо, так как хвостовой канат мешал бы работе в забое ствола. Здесь возможно уравно вешивание исключительно путем применения переменного ра диуса навивки. В практике проходческих подъемных машин пр»
проходке глубоких шахт в качестве органа навивки нашли при менение бобины.
Обычный недостаток бобин — применение плоского голов ного каната — превращается в этом случае в их преимущество-,
так как плоский канат, не обладающий тенденцией к скручива нию, в условиях проходческих подъемов бадьями вполне оправ дал себя. Преимуществом бобины в условиях проходческого подъема является еще то обстоятельство, что по мере углубления ствола шахты увеличивается конечный, а следовательно, и сред ний радиус навивки бобины. При неизменной скорости вращения бобин соответственно возрастает максимальная и средняя линей ная скорость движения бадей, что вполне целесообразно.
Подъемами, обслуживающими проходки глубоких шахт, и
ограничивается область применения бобин.
Выбор типа подъемной установки для шахты
переменной глубины. Проектируемые в настоящее время шахты в большинстве случаев рассчитываются на последователь
ное обслуживание ряда горизонтов.
По мере углубления шахты, при неизменной производитель
ности, увеличивается напряженность подъема, повышается сте пень статической неуравновешенности (если принята неуравно вешенная система), требуются большие скорости, оказывается необходимой большая мощность подъемного двигателя.
Выбирая для такого случая подъемную установку, можно» поступить двояко:
1. Запроектировать всю подъемную установку для последнего горизонта с тем, чтобы на всех вышележащих горизонтах уста новка работала с неполным использованием. При системе Г—Д на вышележащих горизонтах подъем может производиться с по ниженными скоростями; при асинхронном двигателе это эконо мически и технически неприемлемо (см. выше); поэтому в таком случае на верхних горизонтах подъем может производиться
стеми же скоростями, что и на нижних, но при больших паузах.
2.Если срок службы шахты достаточно велик (обычно он со
ставляет от 15 до 25 лет), можно разбить его на две части и предусмотреть заказ электрической части установки на первый период с тем, чтобы затем она была заменена другой, более мощ ной, а освобождаемый привод был бы использован на другой установке.
240 |
Выбор типа подъемной установки |
Единственным существенным недостатком последнего реше ния является то, что оно требует через некоторый период вре мени хотя бы кратковременной остановки шахты с целью демон тажа старой и установки новой электрической части. Предусмот рев заранее эту замену, можно свести продолжительность такой остановки к минимуму.
В пользу такого решения говорят: лучшее использование ма шин в течение первого периода эксплуатации, лучшие эксплу атационные показатели, уменьшение капитальных затрат первой очереди. При таком решении для первого периода эксплуатации можно, как правило, принять асинхронный двигатель, что, учи тывая приведенные выше соображения, также должно быть вклю чено в число положительных сторон этого решения вопроса.
Наоборот, при выборе электрической части установки сразу для последнего горизонта определенные преимущества получает ■система Г—Д, так как при обслуживании ею вышележащих го ризонтов неудовлетворительное ее использование будет меньше сказываться на экономичности работы подъемной машины, чем в случае применения асинхронного двигателя. Подъемная ма шина с приводом от асинхронного двигателя, рассчитанным на
последний горизонт, будет, как правило, на вышележащих гори зонтах работать с увеличенным значением множителя скорости
,/а= Vma-| и с соответственно увеличенными потерями в рео- |
|
Л |
^СР / |
<тате. |
|
В настоящее время действует дифференциальный тариф, согласно которому оплата электроэнергии взимается в основном с установленной мощности и лишь частично за фактически израс ходованную энергию. Это обстоятельство дает лишний довод против установки электропривода подъемной установки сразу для обслуживания последнего горизонта, особенно в том случае,
если для обслуживания промежуточных горизонтов требуется
.строительная мощность двигателя, значительно меньшая, чем
.для последнего горизонта.
Здесь говорилось о замене электрической части установки
в предположении, что механическая часть проектируется сразу на весь срок службы шахты (на последний горизонт). На шахтах,
•отличающихся весьма длительным сроком существования (25— 35 лет), можно ставить вопрос шире: о проектировании всей
установки лишь на первый период эксплуатации. Таксе решение вопроса дает весьма значительное снижение затрат первой оче
реди, намного улучшает эксплуатационные показатели в течение
первого периода работы подъема, наконец, в большинстве слу чаев оно дает возможность на первый период выбрать простой
.цилиндрический барабан стандартных размеров. Естественно,
Выбор типа подъемной установки |
241 |
что к этому решению можно прибегать лишь в том случае, если поверхность шахты позволяет расположить подъемную установку первой очереди таким образом, чтобы монтаж машины для вто рого периода эксплуатации мог быть полностью произведен без остановки работы подъема первой очереди (например, сзади него), так как при полной замене машины, с установкой новой на месте старой, необходима длительная остановка шахты (не сколько месяцев); Копер должен быть спроектирован с учетом последующей реконструкции.
К. п. д. подъемной установки и расход элек трической энергии. За один цикл подъема выполненная полезная работа составляет QH, а работа, выполненная подъем ной машиной за цикл, равняется kQH.
Если для совершения одного цикла подъема расходуется из сети электрическая энергия, равная А, то к. п. д. подъемной уста новки будет
_ QH
’iycT ^4 I
а к. п. д. подъемной машины
^маш |
_ kQH |
! |
^4 |
таким образом,
*1усмаш> |
т И |
= |
|
Луст |
|
При асинхронном приводе |
т |
|
|
|
|
4 = ©max J’ Fdt, |
||
|
О |
|
где F— движущее усилие с |
учетом |
к. п. д. редуктора и но |
минального значения |
к. п. д. |
двигателя. |
Этот интеграл численно равняется площади диаграммы, окон туренной графиком F—t и координатными осями. Если период
замедления тормозной, при котором приводной двигатель отклю чен от сети, то при подсчете А период замедления исклю чается.
Безусловно, что, принципиально, для точного определения
к. п. д. установки должны быть учтены расходы энергии на дина мическое торможение, на питание магнитной станции, на работу механического тормоза и другие, но все они не существенны и кроме того трудно поддаются учету.
16 В. Б. Уманский
242 Выбор типа подъемной установки
При системе Г—Д расход энергии определяется по формуле
т
А=\Р- dt,
о
где Р — мощность, забираемая из сети приводным двигателем умформерного агрегата.
Величины к. п. д. подъемных установок с асинхронным приво дом и приводом по системе Г—Д имеют примерно одинаковые значения, порядка 0,5 -ь0,6.
При асинхронном приводе имеются значительные потери в реостате, таких потерь нет в системе Г—Д, но в то же время при последнем в периоды пауз расходуется энергия в умформер-
ном агрегате и кроме того — собственные потери в трех маши нах. Все это делает эти две системы, в смысле потерь энергии,
почти равноценными.
При малых значениях множителя скорости, в некоторых слу чаях, при асинхронном приводе к. п. д. может оказаться больше, чем при Г—Д; наоборот, при относительно малых паузах боль ший к. п. д. окажется при системе Г—Д.
Если А выражена в килограммометрах, то расход энергии
на один цикл в киловатт-часах составит
А
^=тогабб>
Глава X
ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА
Как было сказано в главе IV, в процессе управления подъем ной машиной часто (главным образом, в период замедления) на валу органа навивки приходится развивать тормозной момент..
При асинхронном двигателе это рационально делать при помощи механического тормоза. Независимо от системы электропривода, после окончания подъема, в момент, когда подъемный сосуд останавливается у приемной площадки, машина должна быть застопорена механическим тормозом и удерживаться им в непо движном положении на время паузы. В обоих случаях механиче ский тормоз выступает как один из органов управления маши ной.
Подъемная машина снабжена значительным количеством пре
дохранительной аппаратуры (см. ниже), реагирующей на откло нение условий работы машины от нормальных. Если это отклонение достигает опасных для машины пределов, соот ветствующий предохранительный аппарат должен включить
механический тормоз и этим |
остановить движение |
машины. |
В этом случае механический |
тормоз выступает как |
элемент |
защиты. |
|
|
Соответственно двум основным функциям механического тор моза различают: а) рабочий (или маневровый) и б) предохра нительный (или аварийный) тормоза.
Ккаждому из этих тормозов предъявляются, соответственно
сих функциями, специфические требования. Рабочий тормоз должен обеспечить возможность дозировки тормозного момента
всоответствии с заданным режимом управления машины. Пре
дохранительный тормоз должен обеспечить быструю и надежную
остановку машины при нарушениях нормального режима ее ра
боты. Он должен включаться автоматически при действии пре дохранительных аппаратов.
Существуют еще так называемые стопорные тормоза, назна чение которых — обеспечить неподвижное положение машины: или ее части (например, отсоединенного от вала переставного барабана) во время производства каких-либо особых операций, (например, ремонт машины, навеска клети, поворот одного бара-, бана относительно другого и т. д.). Мы уже упоминали , об этих
16*
244 |
Тормозные устройства |
тормозах в главе III. Чтобы больше к ним не возвращаться, при
водим две схемы стопорных тормозов. В первой (рис. 143) засто поривание машины производится грузом G, прижимающим своим весом колодку К к тормозному
шкиву Ш. Отпуск тормоза произ
водится при помощи маховичка М, при вращении которого груз G поднимается. Во второй схеме
Рис. 143. Схема колодочного сто порного тормоза
(рис. 144) застопоривание ма шины производится при помощи тяг (якорей) Т, связывающих обод органа навивки, в котором для этой цели предусмотрены
специальные отверстия, с фундаментом; этот стопорный тормоз применяется на подъемных машинах отечественного производ ства.
Рис. 144. Тормоз с угловым перемещением колодок
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ТОРМОЗА
В тормозной системе различают два основные элемента: ис полнительный орган и привод тормоза.
Расположение тормозных шкивов. В старых кон струкциях подъемных машин рабочий и предохранительный тор моза представляли собой две совершенно самостоятельные си
стемы, действующие часто даже на различные валы. Рабочий
Исполнительный орган тормоза |
245 |
тормоз устанавливался обычно на валу двигателя, а предохра нительный — на валу органа навивки.
Такое расположение тормозов имеет одно преимущество: воз
можность создавать рабочим тормозом необходимый тормозной момент при помощи сравнительно небольшого усилия, приложен ного к колодкам. Благодаря этому рабочий тормоз может приво диться в действие мускульной силой машиниста от рукоятки или ножной педали. С другой стороны, на быстроходном валу двига теля из условия получения приемлемых окружных скоростей и ограничения приведенной массы системы тормозной шкив может быть установлен лишь небольшого диаметра. Это создает небла гоприятные условия его охлаждения; тормозной шкив при часто повторяющемся торможении сильно нагревается; наблюдается значительное подгорание колодок. Это обстоятельство привело к тому, что теперь рабочий тормоз устанавливается на валу дви гателя лишь на небольших подъемных машинах (лебедках),
в которых применение механической энергии для приведения в действие тормоза явно нежелательно. Такое устройство мы мо
жем встретить и на советских лебедках Сталинского завода с диаметром барабана до 3 я и с мускульным приводом рабо
чего тормоза.
В современных крупных подъемных установках, как правило, рабочий и предохранительный тормоза имеют общий исполни тельный орган, непосредственно связанный с органом навивки. Но этот исполнительный орган часто приводится в действие двумя приводами. В этом смысле иногда говорят о наличии на подъем ной машине двух тормозов: рабочего и предохранительного.
Исполнительный орган тормозной системы в современных подъемных установках выполняется в виде колодочного тормоза. Орган навивки обычно снабжается двумя тормозными ободами
(при двойных барабанах — по одному на каждом барабане,шри одинарном барабане — с обеих сторон его). На каждый тормоз ной обод действует пара колодок.
Тормозные колодки изготовляются из вязкого дерева (верба, тополь). В последнее время начали внедрять тормозные колодки,
изготовленные из различных прессмасс (прессованный асбест, ферродо, пропитанная фибра, асбест—графит и др.).
Конструкции исполнительного органа тор моза. Исполнительный орган тормоза (колодки и рычажная си стема) в зависимости от перемещения тормозных колодок выпол няется с угловым (рис. 144) или с поступательным перемещением
(рис. 145 и 146).
В тормозе с угловым перемещением колодок (см. рис. 144) тормозные стойки 3, на которых крепятся колодки 2, соединены между собой тягой 7. Последняя соединяется через угловой