книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов

Заборно-погрузочная часть машины с нагребающими лапами (рис. X III.7) представляет собой наклонную приемную плиту с армированным носком, на которой смонтированы двигатели, ре­ дукторные группы, механизм захвата и приемная часть передаточ­ ного конвейера. Привод механизма захвата может иметь один (см. рис. X III.6, б) или два (рис. X III.7) двигателя. Последняя схема

13- :—Н

Рис. XII 1.7. Компоновка рабочего органа с двумя двигателями:

I — двигатели; 2, з — редукторы правой и левой лапы; 4 — правая и левая лапы; 5 — па­ лец; 6 — ползун; 7 — синхронизирующий вал; 8 — ведущий диск; 9 — щиток; 10 — гребок; 11 — наклонная плита; 12 — носок; 13 — приемная часть конвейера

получает все большее распространение благодаря конструктивной простоте, удобству монтажа и эксплуатации. Для строгой взаимной ориентировки лап редукторы каждой из них связаны между собой синхронизирующим валом 7.

Защита трансмиссий от перегрузок осуществляется с помощью многодисковых фрикционных муфт, величину предельного момента которых можно регулировать. Диски предохранительных муфт целесообразно покрывать металлокерамическим слоем железо-гра­ фитного порошка. В этом случае они имеют почти постоянный коэф­ фициент трения и высокую твердость. В случае применения груп­ пового привода от трансмиссии рабочего органа производится отбор мощности па конвейер, при этом нижняя звездочка конвейера

оказывается ведущей. Это неблагоприятно сказывается на вели­ чине натяжений тяговой цепи.

Форма передней кромки лапы в значительной степени определяет сопротивления внедрению и нагребанию. Зона уплотнения груза имеет наибольшую величину при прямом или заостренном гребке с зубьями, направленными вперед (рис. X III.8, а). Наиболее целесо­ образны лапы, вертикальное ребро которых имеет зубья, направ­ ленные назад (рис. X III.8, б).

Рис. XII 1.8. Конструкция нагребающих лап:

Форма внутренней поверхности лапы должна исключать воз­ можность заклинивания кусков между лапами. Это достигается при выполнении боковой поверхности спиралеобразной формы (рис. X III.8, в). Для погрузки крепкцх абразивных пород на машинах фирмы «Джой» применены лапы, представляющие собой массивную отливку, изготовленную из износостойкой стали (рис. X III.8, г). Крепить лапы к корпусу целесообразно при помощи шарнира, ко­ торый позволяет отклоняться ей в вертикальной плоскости. Это ис­ ключает заклинивание лапы при попадании кусков породы между зубьями носка питателя. Для повышения долговечности механизма захвата продольный паз корпуса лапы целесообразно армировать сменными стальными вкладышами, закрепленными винтами. При этом продольный паз проектируют прямолинейным.

При погрузке крепких пород корпус лапы должен как можно меньше перекрывать приемный лоток конвейера.

Верхнюю часть ведущих дисков футеруют деталями из износо­ стойкой стали, которые могут быть заменены. Ведущий диск, как

правило, не должен выступать над приемной плитой. Это исключает попадание груза между диском и верхним листом и уменьшает износ.

При проектировании рабочего органа необходимо увязать пот­ ребную глубину внедрения с основными размерами механизма {рис. X III.9, а): шириной питателя В, диаметром ведущих дисков d, расстоянием между осями дисков и др. Следует ориентироваться на рекомендации, полученные на основе экспериментальных исследо­ ваний и обобщения опыта проектирования машин [1, 12, 18, 19].

Рис. X III.9. К выбору параметров рабочего органа:

а — конструктивная схема рабочего органа; б — зависимость Q = / (В)

1. Глубина внедрения лапы sn не должна превышать 30—35% ширины захвата лапой В3, поскольку в противном случае при об­ ратном ходе лапы испытывают большие динамические нагрузки, преодолевая сопротивления сбрасываемого с питателя материала.

2. Ширина плиты питателя изменяется от 1,3 до 2,4 м и может выбираться в зависимости от потребной производительности Q

быть согласован со средним а и максимальным атах размерами куска груза

Другие размеры механизма увязывают с диаметром ведущего ДЯ°Ка:

расстояние между осями диска и передаточного конвейера

ai = (1,2-i-1,25) d;

расстояние между осью дисков и передней кромкой плиты плл лапы (рис. X IИ .9, а)

я2 = (1,3-т-1,4) d.

4. Скорость вращения ведущих дисков выпускаемых машин составляет 27—40 об/мин; экспериментально проверена возможность повышения скорости до 50 об/мин даже на крупнокусковом грузе без значительного повышения динамических нагрузок. Скорость передней кромки лапы должна быть примерно 0,9—1,5 м/с при внед­ рении и нагребании и до 4 м/с — при обратном ходе.

5. Необходимо стремиться к рациональной форме траектории конца лап, которая достигается при соблюдении следующих условий:

лапа при движении не должна значительно выступать за кромку приемной плиты и на возможно большем участке должна быть приб­ лизительно параллельна ей;

общая длина траектории должна быть наименьшей, для чего приемный бункер конвейера располагают как можно ближе к перед­ ней кромке плиты;

углы между лапой и основанием штабеля р0 во время захвата груза должны быть оптимальными: при внедрении 85—95°, при нагребании 50—85°.

6. Высота лапы кл = (1,2-г 1,4) а.

Методика выбора параметров гребкового исполнительного органа разработана проф. А. А. Соловьевым [32].

§ 3. ДИНАМИКА РАБОЧИХ ОРГАНОВ

Динамические нагрузки в трансмиссии рабочего органа погру­ зочных машин с парными нагребающими лапами возникают по сле­ дующим основным причинам [33]:

элементы рабочего ограна совершают плоское движение со зна­ чительными изменениями скорости за каждый оборот ведущего диска;

при взаимодействии с грузом на лапы действуют резко пере­ менные усилия;

во время погрузки происходят внезапные заклинивания (стопо­ рения) лап из-за встречи с негабаритом, попадания куска между лапами и др.

Принципиально задача расчета максимальных динамических уси­ лий в элементах данного привода не отличается от ранее рассмотрен­ ных для ковшовых погрузочных машин:

составляется эквивалентная динамическая схема и рассчиты­ ваются приведенные массы и жесткости элементов;

составляется и решается система дифференциальных уравнений, описывающих поведение привода и трансмиссии при нагребании материала или внезапном стопорении лап.

Максимальные динамические нагрузки в трансмиссии рабочего органа данного типа соответствуют режиму внезапного стопорения исполнительного органа. Даже при наличии предохранительных муфт в этом режиме возможны опасные нагрузки.

Расчетная схема однодвигательной трансмиссии при заклинива­ нии лап показана на рис. XIII. 10, а. В связи с тем, что приведенный

момент инерции исполнительного органа / 2 намного меньше приве­ денного момента инерции привода Ju в период стопорения система может рассматриваться как имеющая одну степень свободы с приве­ денным валопроводом жесткости с, к которому в аварийном режиме последовательно присоединено звено, имитирующее стопорящее пре­ пятствие жесткостью спр.

Максимальный крутящий момент в валопроводе можно опреде­ лять, пользуясь теоремой об изменении кинетической энергии си­

мст=маmax + МДНН. (XIII.1)

Динамическая составляющая момента М дин» возникающая на втором этапе, находится из равенства кинетической и части потен­ циальной энергии системы

валопровода с и препятствия спр;

GDI — маховой момент ротора, кгс*ма (приводится обычно в каталогах электродвигателей);

g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения;

К р = 1,05 А- 1,15— коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся масс редуктора.

Наибольшее значение момента М дин соответствует встрече лапы с очень жестким препятствием (сп? -> сю), например с выступом почвы. В этом случае наибольший коэффициент динамичности равен

Для двухдвигательных исполнительных органов приведенную жесткость валопроводов трансмиссии рассчитывают как жесткость системы пружин, соединенных последовательно и параллельно (рис. X III.10, б):

§ 4. КОНВЕЙЕРЫ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН

По назначению конвейеры погрузочных машин разделяют на приемные, разгрузочные и приемно-разгрузочные. Приемные и разгрузочные конвейеры имеют всегда прямолинейную трассу; при­ емно-разгрузочные, как правило, изменяют положение в горизон­ тальной и вертикальной плоскостях. На погрузочных машинах применяют ленточные, скребковые, пластинчатые, реже ленточно-цеп­ ные и вибрационные конвейеры. Основными типами прямолинейных конвейеров являются ленточные, изгибающихся — скребковые.

Главными особенностями конвейеров погрузочных машин, обус­ лавливающих спецификуконструкцииивыборапараметров, являются: малая длина и связанная с этим частая оборачиваемость тягового органа; минимальная высота и, следовательно, небольшой диаметр приводного барабана или звездочки; необходимость изгиба в плане цепных конвейеров при малых радиусах изгиба; большие динами­ ческие нагрузки.

Ленточные конвейеры, используемые в основном на машинах с колесно-рельсовой ходовой частью, имеют те же основные узлы, что и рудничные конвейеры общего назначения. При работе конвейера в качестве разгрузочного имеется поворотное устройство.

Ленты работают в весьма неблагоприятных условиях: ударные нагрузки, абразивный износ рабочей обкладки, загрязнение нижней ветви. Толщина рабочих обкладок составляет 10—12 мм. Применяют ленты с основой из бельтинговой и синтетической тканей. Необхо­ димо стремиться к уменьшению числа прокладок за счет использо­ вания высокопрочной основы. Это повышает эластичность ленты, что очень важно при характерных для погрузочных машин малых диаметрах барабанов. Угол наклона коротких ленточных конвейеров может достигать 20—23°, а при непрерывном поступлении груза

до 25°. Для удержания груза при больших углах наклона при­ меняют ленты с привулканизированными выступами, с приклепан­ ными угольниками и т. д.

Конструкция приемного устройства существенно влияет на дол­ говечность ленты. Целесообразно применять амортизирующие роликоопоры и устройства, защищающие ленту от прямого попадания крупных кусков.

Форма ленты — плоская или желобчатая. Рабочая ветвь опи­ рается на металлический настил или ролики, холостая ветвь под­ держивается роликами. Стыки ленты, как правило, шарнирные.

Приводные устройства могут располагаться как на приемном, так и на разгрузочном конце конвейера, последний вариант пред­ почтительнее. Обычно применяют однобарабанный привод, реже двухбарабанный. Примеры конструктивного решения приводов да­ ются в литературе [4].

Целесообразно использовать электробарабаны со встроенным электродвигателем и планетарным редуктором.

Скребковые конвейеры широко применяют на погрузочных ма­ шинах непрерывного действия, в особенности на машинах бокового захвата. В большинстве случаев отечественные и зарубежные ма­ шины оборудуют одним скребковым изгибающимся конвейером, который может иметь угол подъема до 35°, изгибаться в горизон­ тальной и вертикальной плоскостях. У эксплуатируемых конвейеров скорость движения цепи при погрузке угля достигает 1,5—2 м/с, при погрузке крепких абразивных пород не превышает 1 м/с; рас­ стояние между скребками в зависимости от ширины конвейера

чатые, втулочные, с прямыми или реже с изогнутыми пластинами; особенностью цепей является наличие универсального шарнира (рис. X III.И . а), который допускает изгиб цепи в двух плоскостях. При транспортировке крепких пород возникает опасность заклини­ вания и «всплывания» цепи. Для борьбы с этими явлениями опорную поверхность скребков выполняют цилиндрической или плоской, малой ширины. В последнее время применяют сварные круглозвен­ ные цепи.

П р и в о д скребкового конвейера может быть размещен на нижнем валу, если рабочий орган и конвейер имеют общий привод (см. рис. X III.4), или на разгрузочном конце, если привод конвейера индивидуальный (рис. X III.11, б). В последнем случае обычно двумя симметрично расположенными двигателями через редукторы и кар­ данные валы передается вращение ведущей звездочке. Для защиты

вые, гидравлические и другие. Часто для тяжелых цепей натяжение осуществляется собственным весом провисающей холостой ветви. Существенным недостатком пружинно-винтовых натяжных устройств при их установке на изгибающихся конвейерах является изменение

такие перемещения разгрузочного вала, чтобы натяжение тяговой цепи не изменялось.

Гидравлическое натяжное устройство состоит, как правило, из двух натяжных гидроцилиндров и двух гидравлически связанных с ними задающих гидроцилиндров, корпуса которых закреплены на неподвижной части конвейера, а штоки связаны с поворачивающейся частью. Аналогичная связь может быть предусмотрена с гидроци­ линдрами подъема стрелы конвейера. При изменении положения стрелы конвейера относительно исходного положения масло вытал­ кивается из задающих цилиндров в натяжные, в результате чего натяжение цепи увеличивается. Таким образом автоматически из­ меняется натяжение тягового органа в зависимости от положения стрелы конвейера.

Один из вариантов описанной схемы реализован на типажной погрузочной машине 1ПНБ-2, имеющей гидроцилиндры подъема натяжной секции и натяжения цепи. Шарнирное соединение рамы натяжной секции с промежуточной позволяет получать различные положения натяжной секции в вертикальной плоскости, а значит, и регулировать в широких пределах высоту разгрузки конвейера. Скребковую цепь натягивают двумя гидроцилиндрами, рабочая полость которых соединена с гидроцилиндрами подъема конвейера. Натяжение цепи в таком устройстве меняется в зависимости от дав­ ления масла в цилиндрах подъема стрелы, что, в свою очередь, зависит от положения стрелы конвейера (расположение гидроцилин­ дров см. на рис. X III.2).

Тяговый расчет конвейеров производят приближенным методом

сиспользованием коэффициента сопротивлений со. Необходимая мощность двигателей

N = 0,0027Q {H+L(o\ (XIII.8)

где Q — производительность, т/ч; Н — высота подъема груза, м; L — длина конвейера, м.

По опытным данным, величина ш составляет для ленточных кон­ вейеров 0,95—1,10, для пластинчатых 1,45—1,50, для скребковых 1,85—2,10.

Коэффициент заполнения желоба скребкового конвейера состав­ ляет 0,9—1,3 (возрастает с увеличением крупности кусков груза).

§5. УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

И. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Машины непрерывного действия снабжают, как правило, элек­ трическим приводом, так как для работы важнейших узлов (заборнопогрузочной части конвейера) не требуются частые пуски.

Управление электродвигателями — местное, силовые цепи (на­ пряжением 380 или 660 В) включают при помощи цепей управления

(напряжением 36 В). Силовые контакторы, аппаратуру управления и защиты размещают в корпусе станции управления (магнитной станции), которая может иметь исполнение PH или РВ. От станции управления разводку распределительной сети выполняют гибкими кабелями, защищенными от механических повреждений стальными пружинными оболочками.

Электрическая схема погрузочной машины должна обеспечивать: возможность дистанционного включения и отключения штреко­

вого магнитного пускателя; защиту электродвигателей и кабелей от токов короткого замыка­

ния и перегрузки, автоматическое отключение в аварийных режимах; нулевую защиту; защиту цепей освещения от коротких замыканий;

блокировку от включения привода рабочего органа при отсут­ ствии давления воды в системе орошения.

Включение и отключение электродвигателей должно осущест­ вляться с любой стороны машины. На машине устраивают допол­ нительные выводы для подключения электросверл.

Станция управления представляет собой сварной корпус, в ко­ тором имеются камеры вводов и аппаратов. В соответствии с пра­ вилами безопасности в конструкции станции управления предус­ матривают механическую блокировку, которая обеспечивает:

разрыв штепсельного разъединителя только при выключенном положении аварийного выключателя;

открывание крышки станции управления только при рассоеди­ ненном штепсельном разъединителе и отключенном положении аварийного выключателя.

На рис. X III.12 для примера показана электрическая схема маши­ ны 1ПНБ-2. Цепи управления контакторов, электродвигателей и цепи освещения питаются от трансформатора Тр2, расположенного в стан­ ции управления. Для включения со станции управления штрекового пускателя необходимо включить аварийный разъединитель АВ и на­ жать кнопку «Пуск». Отключение пускателя производится нажатием кнопки «Стоп». Переключатель ставится в нужное положение в за­ висимости от места управления машиной. Включение двигателя за­ борно-погрузочной части осуществляется нажатием кнопки КУ7, отключение — нажатием кнопок КУЗ или КУ4. При необходимости реверсировать двигатель используется кнопка КУ8. При управле­ нии с другой стороны используют соответственно кнопки КУ5 и КУ6.

В цепи управления двигателем нагребающей части предусмот­ рена блокировка с системой орошения (блок-контакт реле РД замк­ нут только при наличии давления воды в системе орошения).

Защита от перегрузок осуществляется тепловыми реле РТ, от токов короткого замыкания — токовыми реле Р М , встроенными в штрековый пускатель. Нулевая защита производится замыкающим блок-контактом К-2. Цепи освещения от коротких замыканий защи­ щаются предохранителями ПрЗ, Пр4. Подача напряжения на допол­ нительный вывод ВС для включения электросверл производится