книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов

Лебедки стандартного ряда (рис. XV.4) имеют блочную конструк­ цию. Такая компоновка дает возможность в значительной степени унифицировать лебедки в двух- и трехбарабанном исполнениях, улучшает технологию сборки и ремонта.

Редуктор привода лебедок 2С (рис. XV.4, а) — двухступенчатый цилиндрический крепят к блоку рабочего барабана через диафрагму. Зубчатые передачи первой и второй ступеней редуктора — косо­ зубые коррегированные. Редуктор привода лебедки 2П (рис. XV.4, б) отличается от редуктора лебедок 2С конфигурацией корпуса и на­ личием паразитной шестерни.

Блоки рабочего и холостого барабанов имеют одинаковую конст­ рукцию и отличаются диаметрами подшипников и числом зубьев солнечной шестерни и сателлитов, что обеспечивает повышенную скорость движения холостого каната. Блок рабочего барабана (рис. XV.4, а) состоит из корпуса 3 с диафрагмами 8 и 9, внутри которого смонтирован барабан 10 и одноступенчатый планетарный редуктор 11 с внутренним зацеплением.

Конструкция стандартных лебедок обладает рядом преимуществ: планетарный редуктор имеет три сателлита, что дает возможность значительно повысить их нагрузочную способность при одновре­

менном снижении требования к точности изготовления; нагрузка от натяжения канатов воспринимается через подшип­

ники и диафрагмы жестким — стальным корпусом, а центральный вал, на котором сидят солнечные шестерни, разгружен от изгиба­ ющих усилий;

центральный вал, связывающий редуктор лебедки с блоками барабанов, выполнен «плавающим». Благодаря большой длине только одной жесткой опоры вала в редукторе привода становится возмож­ ным за счет упругих деформаций радиальное смещение солнечных шестерен, что обеспечивает равномерное распределение крутящего момента среди трех сателлитов и значительное увеличение нагрузоч­ ной способности и долговечности планетарных редукторов;

зубчатые венцы и оси сателлитов планетарных редукторов уста­ новлены на двух опорах;

уплотнения в планетарных редукторах выполнены из резинового шнура марки ИРП, выдерживающего высокую температуру.

В стандартных скреперных лебедках большое внимание уделено выбору материалов, технологии изготовления и сборки основных узлов и деталей. Большинство деталей (корпуса редукторов и бара­ нов, диафрагмы) отливаются из стали 35Л-1. Для зубчатых колес всех передач принят единый материал —■сталь 40Х, термообработка — улучшение (НВ 240 -i- 270), рабочие поверхности зубьев колес закалены ТВЧ до твердости HRC 45 50.

Зарубежные фирмы выпускают большое количество скреперных лебедок различной мощности и разнообразного конструктивного исполнения. Достоинством большинства зарубежных лебедок яв­ ляется высокое качество изготовления, обеспечивающее повышенный срок службы узлов и деталей.

Е=ЗЛ>

Рис. XV .4. Стандартные скреперные лебедки:

мой; 8,9 — диафрагмы блока

планетарный редуктор

С И

7

По^сравнению с конструкцией отечественных стандартных лебе­ док в конструкциях зарубежных дебедок имеется ряд недостатков: двухсателлитная схема планетарных редукторов, консольная уста­ новка сателлитов и восприятие центральным валом тяговых усилий (фирмы «Вулкан-Денвер», «Сала»)» отсутствие плавающего звена в трехсателлитном планетарном реДУКТ0Ре (фирма «Ингерсол-Ренд»), отсутствие блочной компоновки (лебедки всех фирм).

Аппаратура и схемы управления лебедками

За последние годы проведена большая работа по созданию ап­ паратуры дистанционного управления отечественных скреперных лебедок. В этой аппаратуре применяют пневматические, электри­ ческие и механические приводыУправление с электрическим

приводом подразделяют на электропневматическое, электромеха­ ническое, электрогидравлическое и электромагнитное.

К приводам аппаратуры дистанционного управления предъяв­ ляют следующие требования: простота и надежность эксплуатации; быстрота переключения барабанов; плавность зажатия тормозных лент; незначительные размеры и вес блока управления привода; возможность быстрого перехода с дистанционного управления на ручное и обратно; блокировка, исключающая возможность одновре­

водом затяжка тормозных лент осуществляется пневматическими цилиндрами или диафрагмами (рис. XV.5), а управление — золот­ никами или клапанами, регулирующими подачу воздуха. Достоин­ ство привода этого типа: простота конструкции и надежность. Недо­ статки: необходимость подвода сжатого воздуха, его высокая стои­ мость и влияние колебаний давления в сети на работу тормозов.

Электропневматическое дистанционное управление отличается от пневматического тем, что для подачи сжатого воздуха в цилиндры или диафрагмы используется соленоидный привод.

При электрическом дистанционном управлении воздействие на рычаги управления для включения барабанов производится элек­ тромагнитными или электровинтовыми (механическими) толкате­ лями. При использовании электромагнитов и электрогидравлических толкателей выключение тормозной системы производится сжатой пружиной или замыкающим грузом. Наиболее широко при­ меняются системы дистанционного управления с одноштоковыми электрогидравлическими или электровинтовыми толкателями, ко­ торые требуют минимальной переделки скреперной лебедки с ручным управлением и обеспечивают плавное включение, использование одного внда энергии, регулирование хода штока. Указанные приводы надежны в работе, так как изготовляются серийно на специализи­ рованных заводах.

При механическом дистанционном управлении включение бара­ банов скреперной лебедки осуществляют с помощыо грузов и кана­ тов. Большая затрата времени на монтаж устройства, недостаточное облегчение труда скрепериста вследствие ручного выключения обус­ ловили весьма ограниченное применение данного типа дистанцион­ ного управления, несмотря на его простоту и надежность.

Автоматическая скреперная лебедка должна обеспечивать повтор­ ные челноковые движения скрепера, быстрое изменение длины скре­ перования, остановку при обрыве каната, повторные заходы скре­ пера или отключение двигателя с выдержкой времени при встрече скрепером препятствий и перегрузке, точность фиксации конечных положений скрепера (± 0 , 5 м).

Для переключения хода скрепера применяют фотоэлектрические, индуктивные, емкостные, электромеханические ц другие датчики. К пим предъявляют жесткие требования: надежность в работе, проч­ ность, простота управления. Датчики получают имцудьсы либо

вращающегося зубчатого колеса 2 (на рис. XV.6 показано положе­ ние шпонок при выключенной муфте). Вращающийся кривошип связан при помощи рычажной системы 11 с тормозами лебедки. При повороте кривошипа на полоборота произойдет затяжка одного тормозного диска и освобождение другого. При следующем повороте кривошипа на полоборота вал механизма переключения тормозов повернется в обратном направлении, заторможенный барабан растормозится, а расторможенный затормозится, вследствие чего изменится направление движения скрепера.

Дистанционным винтом 6 можно установить необходимую длину, в пределах которой скреперная лебедка будет работать автомати­ чески. При вращении дистанционного винта 6 расстояние между упорами уменьшается или увеличивается, соответственно изменяя продолжительность переключения барабанов, а следовательно, и длину, на которую скрепер может удаляться от лебедки.

Дистанционное управления этой лебедкой состоит из электромаг­ нита 12, якорь которого при помощи рычага 13 соединен с винтом 6. При нажатии кнопки «Вперед» или «Назад» якорь электромагнита перемещает дистанционный винт 6, который поворачивает запорный

Тормоза лебедки можно переключать нажатием на кнопки или непосредственно на дистанционный винт 6, конец которого выходит из корпуса автомата.

Механизм отключения двигателя при обрыве каната работает следующим образом. На водиле холостого барабана закреплена шестерня 14, которая постоянно находится в зацеплении с шестер­ ней 15, расположенной на корпусе центральной муфты. При работе лебедки холостой барабан вращается и грузики 16 под действием центробежных сил расходятся. В случае обрыва каната холостой барабан останавливается, грузики под действием пружины поджима­ ются к контакту, замыкая его и отключая двигатель. Для того чтобы двигатель не отключался при изменении направления вращения ба­ рабана, в электрической схеме предусмотрено реле времени, которое отключает двигатель только по истечении 3 с.

Вслучае наезда скрепера на непреодолимое препятствие, вызы­ вающее перегрузку двигателя, срабатывает максимальное реле, которое включает электромагнит, реверсирующий скрепер. Если перегрузка не исчезает, то двигатель с выдержкой времени отклю­ чается.

Втех случаях, когда по различным производственным причинам нельзя пользоваться автоматическим или дистанционным управле­ нием, а также когда автомат выходит из строя, лебедка может быть переведена на ручное управление. Для этого тормозные ленты отключают от механизма переключения и наращивают рычаги для ручного управления.

Расчет скреперных лебедок

Кинематический расчет скреперной лебедки сводится к опреде­ лению передаточного отношения редукторов рабочего ip и холостого

ix барабанов лебедки. Средними скоростями движения рабочего ур

ихолостого их канатов задаются, исходя из необходимой произво­ дительности скреперной установки.

Минимальная скорость движения на первом витке рабочего барабана

(XV.1)

где/) — диаметр рабочего и холостого барабанов, м; Ир — скорость вращения рабочего барабана, об/мин.

На основании опытных данных принимают минимальную скорость движения груженого скрепера равной 75% средней скорости. Тогда

*Р = 0,75; Г СР , об/мин. (XV.2)

Скорость вращения холостого барабана рекомендуется прини­ мать на 35% больше скорости вращения рабочего. Таким образом,

пх = 1,35тгр, об/мин. (XV.3)

Передаточное отношение редукторов рабочего и холостого ба­

По этим значениям гр и ix в зависимости от кинематической схемы лебедки (2С или 2П) подбирают числа зубьев колес редуктора привода и планетарных редукторов.

В стандартных скреперных лебедках передаточное отношение первой ступени редуктора колеблется в пределах от 1,25 до 2,89, второй — от 1,89 до 2,89 в зависимости от типоразмера редуктора.

Передаточное отношение одноступенчатого планетарного редук­ тора, выполненного по схеме 2К-Н (внутреннее зацепление при неподвижном колесе), равно

Передаточное отношение планетарных редукторов рабочего и холостого барабанов стандартных скреперных лебедок соответст­ венно равны 4,636 и 3,353.

Диаметр барабана скреперных лебедок определяется по мини­ мальному допустимому соотношению

где d— диаметр рабочего каната (определяется из тягового расчета), м. Длину барабана В и его диаметр по ребордам Dp определяют

из условия обеспечения необходимой канатоемкости. Расчетное число рядов навивки каната

Предельное число слоев навивки каната

Расчетная канатоемкость барабана

При максимальной длине скреперования на барабане должно оставаться не менее 1,5—2,0 витков трения.

Среднее тяговое усилие на рабочем и холостом барабанах:

Расчет на прочность узлов и деталей скреперных лебедок произ­ водят на основании обобщенных ступенчатых графиков нагрузки, полученных в результате обработки диаграмм мощности, снятых во время промышленных испытаний скреперных лебедок различной мощности и исполнений в разнообразных горнотехнических условиях.

Возникающие при эксплуатации скреперных лебедок статиче­ ские и динамические нагрузки носят случайный характер и опреде­ ляются чередованием рабочих и холостых ходов скрепера, а также постоянно меняющимися сопротивлениями его движению при взаи­ модействии со штабелем горной массы и почвой выработки.

Графики нагрузки (рис. XV.7) составлены для полного цикла

относительное число циклов tt действия нагрузок, равных и больших нагрузке mL. Значения абсцисс и ординат графиков для указанных на рисунке точек графика, а также значения dti — относительного

соответствует: для полного цикла работы лебедки и рабочих ходов

скрепера.