книги из ГПНТБ / Электрические подъемные установки учебное пособие для студентов горных вузов проф. В. Б. Уманский ; под редакцией Барамидзе К. М. 1960- 20 Мб

Г л а в a XI

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

ЦЕПЬ ЗАЩИТЫ

Функции предохранительных аппаратов. Нор­ мальная работа машины характеризуется рядом показателей (определенная скорость движения, определенная нагрузка подъ­ емного двигателя и т. д.). Функция предохранительных аппара­ тов— наблюдение за показателями, характеризующими нор­ мальную работу машины. При опасном отклонении какого-либо показателя от нормы предохранительный аппарат должен вклю­ чить предохранительный тормоз и этим обеспечить надежную остановку машины.

Из сказанного ясно, что каждый предохранительный аппарат должен состоять из двух элементов: 1) индикатора, наблюдаю­

щего за одним из показателей работы машины (центробежный

регулятор, максимальное релеит. д.) и 2) включающего устрой­

ства, задача которого — производство необходимых операций по

включению предохранительного тормоза.

В современных подъемных установках второй элемент всех предохранительных аппаратов обычно объединяется в тормоз­ ном электромагните. Предохранительные аппараты снабжаются

контактами, которые нормально замкнуты и размыкаются при

опасном отклонении того или иного показателя работы машины от нормы. Размыкание контактов приводит к обесточиванию и

срабатыванию тормозного электромагнита, который уже непо­ средственно производит включение предохранительного тормоза.

Совершенно очевидно, что включение предохранительного’ тормоза должно сопровождаться выключением электрической

системы установки (так называемое аварийное выключение). В подъемной установке с приводом от асинхронного двигателя аварийное выключение производится путем отключения подъем­ ного двигателя от сети. В системе Г—Д возможны различные способы осуществления аварийного выключения. К этому во­ просу мы вернемся ниже.

Способы включения предохранительных ап­ паратов. Контакты предохранительных аппаратов соединя­ ются между собою последовательно, образуя так называемую

Цепь защиты 2SF

цепь защиты; последняя может быть непосредственно питающей

обмотку тормозного электромагнита. Тогда разрыв этой цепи (вследствие срабатывания одного из предохранительных аппара-

Рис. 177. Включение контактов предохранительных аппаратов в цепь катушки контактора ТП (тормоза предохранительного)

тов) приводит непосредственно к отключению обмотки тормоз­

ного электромагнита. Такое соединение возможно лишь при'

условии, что тормозной электромагнит потребляет небольшой'

рата.

Обычно контакты предо­ хранительных аппаратов вклю­ чаются в цепь вспомогательно­ го контактора ТП, который уже

аппаратов включают иногда в цепь минимальной катушки глав­ ного масляника. При обрыве этой цепи масляник выключается и отключает от сети как подъемный двигатель, так и тормозной, электромагнит (рис. 178).

Можно встретить и комбинированные схемы включения пре­ дохранительных аппаратов: часть предохранительных аппаратов

воздействует на промежуточный контактор, другая часть на ми­ нимальную катушку.

Если машина остановлена предохранительным тормозом бла­ годаря действию одного из предохранительных аппаратов или по воле машиниста, то она может быть снова запущена лишь

после восстановления цепи защиты.

Элементарные блокировки. Чрезвычайно важно, чтобы в момент приведения машины в рабочее состояние, после остановки ее предохранительным тормозом, рукоятка рабочего тормоза была в положении «Заторможено», а рукоятка управ­

ления — в нейтральном положении. В противном случае в мо­ мент восстановления цепи защиты машина может оказаться включенной и начать самопроизвольно двигаться.

Чтобы исключить такую возможность, в цепи защиты преду­

сматривается обычно специальный контакт ТП (см. рис. 177), который разрывается при срабатывании тормозного электромаг­ нита или нулевой катушки. Этот контакт шунтируется двумя контактами ВР и КК-1. Первый из них механически связан с ру­ кояткой рабочего тормоза и замкнут лишь при условии, что эта рукоятка находится в положении полного торможения. Второй замыкается командоконтроллером, связанным с рукояткой управ­ ления, когда последняя находится в нейтральном (среднем)

положении. Эта электрическая.блокировка вынуждает маши­ ниста перед отпусканием предохранительного тормоза поставить обе рабочие рукоятки в положение «Машина выключена».

При нарушении нормальной работы машинист может вклю­ чить предохранительный тормоз и по своей воле, не ожидая, пока сработает предохранительный аппарат.

Для этой цели предусматривается аварийная кнопка, кон­

такты которой включены в цепь защиты и разрывают ее при на­ жиме.

ПРОСТЕЙШИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

Концевой выключатель. Перейдем теперь к принципу действия и подбору самих предохранительных аппаратов.

Наиболее элементарный предохранительный аппарат, преду­ сматриваемый на каждой подъемной машине,—■ концевой вы­ ключатель. Задача его — оградить машину от переподъема (т. е. поднятия подъемного сосуда значительно выше уровня приемной площадки) и от удара о направляющий шкив.

Из всех аварий, часто встречающихся на практике, перелодъем —самая опасная. Переподъем обычно сопровождается порчей головки копра и подъемного сосуда и надолго выводит

300 Предохранительная аппаратура

при отсутствии металлических предметов вблизи датчиков раз­ ность потенциалов между точками 2 и 4 равна нулю и ток через обмотку реле РП не протекает. При прохождении металлических сосудов вблизи одного из датчиков индуктивное сопротивление увеличивается, равновесие моста нарушается, реле РП. сраба­ тывает и размыкает свой контакт в цепи защиты. Отсутствие

непосредственного механического воздействия на датчик по­ вышает надежность их действия.

Условия надежности концевого выключения.

Концевой выключатель является надежной защитой от аварии переподъема лишь при условии, что скорость движения машины при подходе подъемного сосуда к приемной площадке невелика. В самом деле, предположим, что установка оборудована быстро­

действующим тормозом, который включается практически мгно­

венно вслед за срабатыванием концевого выключателя. Под дей­ ствием этого тормоза машина начинает двигаться с некоторым замедлением j. Если скорость машины в момент включения тор­

обычно не превосходит j = 2 -ь 3 м/сек?.

Подставляя эти цифры в приведенную выше формулу, полу­

чим предельную скорость движения машины, при которой на протяжении свободного участка копра подъемный сосуд может быть доведен до остановки. Скорость эта составляет 4—6 м/сек.

При определении степени безопасности подъемной установки, следует всегда допускать возможность, что машинист, дав пол­

ный ход машине, по какой-либо причине прекратил управление,

и машина остается предоставленной сама себе. Даже в этом случае установка не должна быть подвержена аварии.

Следовательно, мы должны допускать возможность прибли­ жения подъемного сосуда к приемной площадке и к концевому

выключателю с максимальной скоростью. При сопоставлении этого заключения с предыдущим делаем вывод, что концевой

выключатель является вполне надежной защитой от переподъ­ ема лишь для тех подъемных установок, максимальная скорость которых не превышает 4 м/сек.

Но мало того, при спуске груза машина может развить ско­

ского короткозамыкателя) или в случае применения механиче­ ского торможения при выключенном двигателе.

Совершенно очевидно, что для того, чтобы в установках, характеризующихся определенными выше небольшими макси­

мальными скоростями, концевой выключатель являлся надеж­

ной защитой против переподъема, необходимо обеспечить ма­ шину от того, чтобы в процессе эксплуатации расчетные макси­

мальные скорости не были значительно превзойдены.

ОГРАНИЧИТЕЛИ СКОРОСТИ

Если расчетная максимальная скорость машины превышает

4—6 м/сек, то концевой выключатель уже не может предохра­

нить установку от аварии переподъема.

Выше было показано, что концевой выключатель может обес­

печить остановку машины на протяжении свободного участка копра лишь при условии, что подъемный сосуд приближается к приемной площадке с небольшой скоростью. Легко сообразить, какими свойствами должен отличаться аппарат, который имел

■бы своим назначением защиту от переподъема установки, харак­

теризующейся значительной максимальной скоростью движения.

Этот аппарат должен исключать возможность приближения подъемного сосуда к приемной площадке со скоростью, опасной с точки зрения переподъема.

Аппараты, выполняющие эту функцию, известны в техниче­ ской литературе под названием «Ограничители скорости».

Ограничители скорости, помимо контроля скорости подхода сосуда к приемной площадке, контролируют максимальную ско­ рость в период равномерного хода. Во всех случаях, если дей­ ствительная скорость превышает программную на 10—15%, то

ограничитель скорости срабатывает, разрывая цепь защиты. ■Согласно правилам безопасности ограничитель скорости не дол­

жен допускать подход сосуда к приемной площадке со скоростью, превышающей 2 м/сек. Эти же правила предусматривают необ­ ходимость установки ограничителей скорости на клетевых подъ-

•емах с максимальной скоростью более 4 м/сек, и на скиповых подъемах — с максимальной скоростью более 6 м/сек.

Существует много конструкций ограничителей скорости; они

бывают механические и электрические. В механических ограни­ чителях скорости датчиком, измеряющим скорость машины, служит центробежное реле, а в электрических — тахогенера­

тор.

Опишем некоторые конструкции ограничителей скорости.

302 Предохранительная аппаратура

Механический ограничитель скорости НКМЗ (рис. 180). Балансир 1, насаженный на вал 2, связанный с валом

подъемной машины, при вращении стремится занять горизон­

тальное положение, чему препятствует спиральная пружина 3.

Чем больше скорость вращения вала, тем больше отклоняется

балансир и тем больше приподнимается с ним рычаг 4, послед­ ний соединен с муфтой 5. Муфта 5 через хомут 6, вилку 7, вал 5,

Рис. 180. Принципиальная схема механического ограничителя скорости НКМЗ

рычаги 9, 10 соединяется с рычагом 11, верхний конец которого' имеет скос, а нижний соединяется с рычагом 12. В конечном счете, положение рычага 11 определяется действительной скоро­ стью подъемной машины. С валом подъемной машины связан также диск 14, который совершает только один оборот при одном цикле подъема. На диск насажен профиль 13, длина по окруж­ ности которого соответствует пути замедления машины. Если на участке пути замедления скорость уменьшается по графику, то

верхний конец рычага И постепенно удаляется от диска 14 и

уступает путь приближающимся зубьям профиля 13. Если по

какой-либо причине машинист не сбавляет скорость, то профиль

13 зацепляется за верхний конец рычага 11, заставляя вращаться рычаг 12 по часовой стрелке вокруг вала 15. При этом освобож­

дается защелка 16 и под действием груза 17 рычаг 18 включает предохранительный тормоз (см. гл. X).

Ограничитель скорости ф и р м ы AEG (рис. 181).

Здесь заданная скорость представлена положением пальца 1,

принудительно перемещаемого фасонным диском 2, который вра­ щается от вала органа навивки. Действительная скорость пред­

ставлена положением пальца 3, связанного с центробежным ре­ гулятором 6. При значительном превышении действующей ско-

Рис. 181. Принципиальная схема предохранитель­ ного аппарата против переподъема фирмы AEG

роста сверх заданной контакт К размыкается и разрывает цепь защиты.

При приближении подъемного сосуда к приемной площадке ролик 4, перемещаясь по профилированному диску, опускается,,

а вместе с ним опускается и палец А. Чтобы не произошло раз­ мыкания контакта А, машинист должен непременно снижать ско­ рость машины и опускать палец 3.

Центробежный регулятор 6 обладает высокой степенью чув­

ствительности, когда он вращается со скоростью, близкой к мак­ симальной. По мере уменьшения скорости вращения быстро воз­ растает нечувствительность регулятора. Чтобы сохранить доста­ точную степень чувствительности предохранительного аппарата

на всем диапазоне изменения скорости движения подъемной ма­ шины (от максимальной скорости до нуля), фирма AEG приме­ няет следующее приспособление.

304 Предохранительная аппаратура

Центробежный регулятор 6 приводится во вращение от диф­

ференциала 7, одно звено которого вращается от вала барабана, другое — от непрерывно вращающегося вспомогательного ко­

роткозамкнутого двигателя 5. Третье звено, связанное с центро­

бежным регулятором, суммирует скорости вращения первых двух звеньев. При неподвижной подъемной машине вспомогательный двигатель вращает центробежный регулятор с основной скоро-

Рис. 182. Схема дифференциального привода центро­ бежного регулятора в предохранительном аппарате фирмы AEG

стью, составляющей 50% максимальной. При изменении скоро­ сти машины от нуля до максимума скорость вращения центро­ бежного регулятора изменяется в пределах 50-ь-100% от нор­ мальной, т. е. в тех пределах, в которых чувствительность регу­ лятора наиболее высока.

Схема дифференциала показана на рис. 182.

От вала барабана приводится во вращение коробка диффе­ ренциала 1. При этом конические шестерни, расположенные на горизонтальной оси а—а, катятся по колесу 2, приводимому во

■коробки 1. С колесом 3 связан центробежный регулятор.

Чтобы при изменении направления вращения подъемной ма­ шины не приходилось менять направление вращения вспомога­

тельного двигателя в схеме соединения вала барабана с короб­ кой дифференциала, предусмотрена реверсивная передача 8 (см.

рис. 181).

Коническая шестерня 4 (см. рис. 182) приводит во вращение две шестерни 5 и 6, свободно насаженные на валу б—б. На этом валу насажена также муфта 7. Последняя может двигаться вдоль оси вала (на шпонке), но вращаться может только вместе

с валом. Муфта 7 несет на себе два кулачка 8 и 8'. Конические же шестерни 5 и 6 имеют зубчатые венцы.

Пусть вал г—г вращается по стрелке. Направление враще­ ния шестерен 5 и 6 в этом случае также указано стрелками.

шестерен. Из схемы ясно, что теперь зубчатый венец шестерни 5 не будет захватывать ку­

лачок 8 муфты 7. Наоборот, он нажмет скошенной частью зубца на скошенную часть кулачка и передвинет этим муфту 7 вдоль вала б—б в направлении, указанном пунктирной стрелкой. Те­ перь войдут в зацепление кулачок 8' и зубчатый венец ше­ стерни 6, и направление вращения вала б—б будет совпадать

с направлением вращения шестерни 6, т. е. останется таким же,

каким оно было до изменения направления вращения вала г—г. Таким образом, независимо от направления вращения вала, бла­ годаря описанной реверсивной передаче, направление вращения вала б—б неизменно1.

Электрический ограничитель скорости ХЭМЗ

(рис. 183). Действительную скорость машины фиксирует связан­ ный с валом машины тахогенератор ТГ с независимым возбуж­ дением. В цепь якоря тахогенератора включен реостат ограни­

1 На рис. 182 для большей простоты изображения реверсера и дифферен­ циала на общей принципиальной схеме вал б—б показан как вертикальный. В действительности шестерни 5 и 6, конечно, расположены на горизонтальном

.валу, в противном случае муфта 7 всегда стремилась бы занять нижнее по­ ложение и при направлении вращения, указанном на рис. 182 стрелками, давала бы непрерывное тарахтение кулачка 8' о зубчатый венец шестерни 6.

20 В. Б. Уманский