книги / Стационарные установки шахт

(рис. 4.178, б); 3) с предварительным поджатием упругих элементов при помощи специальных регулируемых упоров, обеспечивающих кон­ тактирование роликов без натяга на проводник (рис. 4.178, в).

Конструкцию роликовых направляющих уст­ ройств со специальными амортизирующими элементами предпочтительно создавать такой, чтобы при необходимости, сообразуясь с кон­ кретными эксплуатационными условиями, можно было бы осуществить установку роликоопор в любом из упомянутых выше вариантов. Допускается создавать конструкцию роликовых направляющих с любым типом амортизирую­ щих и демпфирующих элементов, удовлетво­ ряющих расчетным характеристикам и усло­ виям прочности и долговечности.

Также допускается создавать конструкцию роликовых направляющих устройств, специаль­ но предназначенных для работы согласно только одному из вариантов. При этом целесооб­ разность того или иного типа подвески устанав­ ливается технико-экономическим анализом рас­ считываемых вариантов и опытом эксплуатации.

При установке на сосуде роликовых направ­ ляющих устройств согласно вариантам 1 и 2,

Рис. 4.178. Принципиальные схемы податли­ вых подвесок роликовых направляющих с

амортизаторами при контактировании:

а — без натяга на проводник; б — с натягом на про­ водник; в — без натяга на проводник о поджатием амортизатора; / — проводник; 2 — ролик; 3 — амортизатор; 4 — винт регулировки поджатия амортизатора; 5 — каркас сосуда; 6 — предохра­

нительный башмак /

в случае возможных перекосов сосуда от внеш­ них статических факторов, в конструкции долж­ ны быть предусмотрены регулировочные эле­ менты, обеспечивающие установку наимень­ шего зазора между рабочими поверхностями предохранительных башмаков и проводников не менее чем 8 мм в наиболее неблагоприятном месте по условиям перекоса сосуда в стволе. При этом в случае варианта 1 необходимо ненагруженный ролик устанавливать в контакт с про­ водником без натяга. В случае варианта 2 регу­ лировка минимального зазора 8 мм должна осу­ ществляться одновременным соответствующим поджатием и ослаблением амортизаторов двух противостоящих роликоопор.

Роликоопоры с предварительным запиранием упругих элементов на «передний» упор (ва­ риант 3) обеспечивают компенсацию перекоса сосуда и равенство всех зазоров в кинематиче­ ских парах «предохранительный башмак — проводник» благодаря предварительному поджатию упругих элементов на расчетные уста­ новки.

Конструкция подпружиненного блока роли­ ков должна удовлетворять следующим требо­ ваниям:

оси роликов в блоке (двух боковых и одного лобового) должны быть неподвижно закреп­ лены на общей платформе и иметь индивидуаль­ ные регулировочные устройства для компенса­ ции износов проводника и обода ролика, а также создания при необходимости некоторого натяга на проводник;

амортизационная подвеска должна иметь ре­ гулировочные устройства для обеспечения уста­ новки роликов относительно рабочих поверхно­ стей предохранительных башмаков и настройки блока для работы в варианте 2 или 3 (см. рис. 4.178);

конструкция подвески блока при взаимодей­ ствии сосуда с армировкой должна обеспечивать перемещение платформы на амортизирующих устройствах только в двух взаимноперпендику­ лярных направлениях («в лоб» и «в бок» отно­ сительно проводника).

На чертеже общего вида сборки роликоопоры должны содержаться допуски на монтаж, указа­ ния по настройке и регулировке подвески ро­ лика (блока) согласно расчетным характеристи­ кам, по требованиям к конструктивным особен­ ностям роликоопоры, а также значения пре­ дельных износов рабочей поверхности ролика, исходя из соображений кинематики и регулиро­ вочных возможностей конструкции.

Применение двухребордных стальных роли­ ков в качестве рабочих направляющих уст­ ройств в сочетании с проводниками двусторон­ него расположения (бокового или лобового), независимо от схемы подвески на сосуде (под­ пружиненная или жесткая), не допускается.

Соответствие конкретной конструкции роликооопоры условиям применения прежде всего определяется характеристиками амортизирую­ щих элементов, которые должны проверяться расчетом.

Р а с ч е т х а р а к т е р и с т и к а м о р ­ т и з и р у ю щ и х э л е м е н т о в роликовых направляющих устройств достаточно сложен. Он может производиться по методике, разрабо­ танной в Институте горной механики и техни­ ческой кибернетики им. М. М. Федорова и со­ держащейся в «Указаниях по конструированию и расчету направляющих устройств шахтных подъемных сосудов для вертикальных стволов с жесткими армировками».

Исходными данными для расчета являются: заданная максимальная скорость равномерного хода; данные сосуда (масса, конструкция, жесткостные и инерциальные характеристики); данные расчета армировки в соответствии

с«Временными указаниями по проектированию

ирасчету жестких армировок вертикальных стволов шахт».

Последнее обстоятельство следует отметить особо: приведенный здесь расчет роликовых направляющих предполагает полное соответ­ ствие конструкции армировки ствола, рассчи­ танной по методике упомянутых выше указа­ ний, параметрам подъемной установки.

Ограниченный объем и назначение настоящего издания позволяют изложить лишь сокращен­ ные сведения по расчету жесткостных характе­ ристик амортизаторов.

При установке на роликоопоре амортизатора с линейной характеристикой жесткости, у которого при сжатии на величину развивается восстанавливающая сила

приведенная к точке контакта с проводником, жесткость упругих элементов лобового ролика должна составлять

т — масса груженого сосуда; v — макси­ мальная скорость движения сосуда; h — шаг

армировки; рл — обобщенный мультипликатор частот лобовых колебаний; Спр — поперечная жесткость проводника в середине пролета между расстрелами.

Роликовые направляющие с линейными ха­ рактеристиками амортизаторов обеспечивают несколько заниженные режимы работы подъем­ ной установки.

Более благоприятными и весьма эффектив­ ными в использовании технического ресурса системы «сосуд—армировка» являются аморти­ заторы с нелинейной жесткой характеристикой жесткости, у которых при сжатии на величину х

характеристики; Д„ — номинальный зазор на одну сторону между предохранительными баш­ маком и проводником.

Приведенная к проводнику жесткость всех упругих элементов роликоопоры в окрестности нулевых перемещений сосуда для лобового

ролика с предварительным натягом на провод­ ник должна составлять

Формула расчета приведенной жесткости бо­ ковой роликоопоры для этого же случая анало­ гична формуле (4.53), с той лишь разницей, что соответствующие величины в ней должны отра­ жать параметры бокового направления.

Кроме расчетов характеристик амортизиру­ ющих элементов роликоопор, в методике упомя­ нутых указаний содержатся сведения по рас­ четам силовых факторов, действующих нагру­ зок, а также расчет резиновой футеровки ро­ лика на износ.

Направляющие устройства сосудов в стволах с канатными проводниками

Применяемые в стволах с канатной армировкой подъемные сосуды — скипы с неподвижным кузовом и неопрокидные клети — в общей ком­ поновке и исполнении аналогичны сосудам для стволов с жесткими армировками. Различие заключается лишь в направляющих устройст­ вах, что связано с установкой в стволе основных проводников (канатных), вспомогательных про­ водников (жестких) и отбойных канатов.

В связи с такой конструкцией армировки ствола подъемные сосуды снабжают тремя ви­ дами направляющих устройств: рабочими, вспомогательными и предохранительными.

В качестве рабочих направляющих устройств нашли практическое применение только разрез­ ные цилиндрические втулки скольжения со сменными вкладышами.

Направляющие втулки (рис. 4.179) состоят из разъемного стального корпуса, сменных вкла­ дышей и узла смазки.

Выполняя свою основную функцию (стабили­ зацию направленности движения подъемного сосуда в стволе), втулочные направляющие должны обеспечивать нормальную работу подъ­ емной установки как с проводниковыми кана­ тами закрытой конструкции диаметром 32 мм (ГОСТ 3090—73), диаметрами 38,5 и 45 мм (ГОСТ 7675—73), так и с проводниковыми ка­ натными прядевой конструкции (ГОСТ 7667—69

иГОСТ 7669—69) диаметром 41 мм и больше.

Кконструкции втулочных рабочих направ­ ляющих устройств предъявляются следующие основные требования.

Рис. 4.179. Общий вид конструкции направляющей втулки подъемного сосуда для канатных проводников:

/ — фиксирующие винта; 2 — разъемный корпус; 3 — сменные разъемные вкладыши; 4 болты крепления

Вертикальные оси вкладышей должны совпа­ дать с проектным положением осей проводни­ ковых канатов (допускаемое отклонение ± 3 мм).

Корпус направляющей втулки должен обес­ печить заводку проводниковых канатов при

их навеске и смене без его снятия, поворот вкладышей вокруг оси на 120° и их фиксацию, удержание вкладышей из различных материа­ лов (чугун, пластмасса, модифицированная дре­ весина, резина и др.).

Направляющие втулки должны крепиться к несущим элементам конструкции на расстоя­ нии не более 1/20 длины сосуда от верхних и нижних несущих балок.

Вкладыши направляющих устройств должны состоять из двух половин и иметь длину 250— 300 мм. При необходимости применения вкла­ дышей большей длины оси должны выпол­ няться составными. Внутренний диаметр новых вкладышей должен быть на 10 мм больше диа­ метра проводникового каната. Износ вкла­ дышей не должен превышать 10 мм по диа­ метру.

Для надежного фиксирования подъемных сосудов в местах загрузки дополнительно к ра­ бочим направляющим устройствам (втулкам) устанавливаются вспомогательные направляю­ щие (жестко или ограниченно-податливо закре­ пленные башмаки), взаимодействующие со вспо­ могательными жесткими проводниками (рель­ совыми, деревянными, коробчатыми), которые смонтированы в нижней части ствола у загрузки и в станке копра.

Конструкция вспомогательных направляю­ щих устройств определяется расположением и видом вспомогательных проводников, что более подробно рассматривается ниже.

В качестве предохранительных направляю­ щих устройств на сосудах при канатных провод­ никах вдоль сосуда (как правило, по всей его длине) со стороны отбойных канатов устанавли­ ваются отбойные лыжи или брусья. Они предо­ храняют конструкцию подъемного сосуда от износа при возможном соприкасании его с от­ бойными канатами при движении в стволе.

Вспомогательные направляющие устройства

Конструкция и расположение вспомогательных направляющих устройств определяется типом, расположением и числом вспомогательных про­ водников (рельсовые, одноили двусторонние, прямоугольные из дерева или стального про­ ката). Некоторые примеры возможных схем расположения вспомогательных направляю­ щих устройств на подъемных сосудах с лобо­ выми рабочими проводниками жесткой армировки показаны на рис. 4.180.

При канатных армировках стволов конструк­ ции системы вспомогательных проводников как по виду, так и по расположению аналогичны приведенным выше.

В качестве вспомогательных направляющих устройств сосудов в принципе могут приме­ няться все виды направляющих: жестко или ограниченно-податливо закрепленные (на упру­ гих подкладках с предельными упорами) баш­ маки скольжения различных конструкций, не­ прерывные корытообразные направляющие или ролики с жесткой подвеской.

На сосудах стволов с канатными рабочими проводниками вспомогательные направляющие устройства укрепляют жестко, так как вспомо­ гательные проводники расположены на край­ них участках ствола, где скорость движения невелика и где обеспечивается безударный вход в фиксирующее устройство.

На клетях в стволах с лобовыми жесткими проводниками вспомогательные направляющие устройства, как правило, должны иметь демпфи­ рующее ограниченно-податливое крепление, так как они взаимодействуют со вспомогательными проводниками переходных устройств промежу­ точных горизонтов на полной рабочей скорости. Жесткое крепление приемлемо лишь на подъем­ ных установках с небольшими клетями при ра­ бочей скорости до 7 м/с.

На рис. 4.181 приведен общий вид вспомога­ тельного башмака конструкции института Донгипрошахт, который устанавливается на клетях при коробчатых рабочих проводниках лобового расположения в сочетании с четырьмя вспомо­ гательными проводниками коробчатого сечения (см. рис. 4.180, б).

В случае деревянных вспомогательных про­ водников в качестве вспомогательных направля­ ющих наиболее рационально применять непре­ рывные корытообразные направляющие, ис­ пользуя их одновременно и как несущие эле­ менты каркаса сосуда.

Специфика назначения и условий применения вспомогательных направляющих устройств определяет ряд требований к ним, обеспечиваю­ щих надежное функционирование системы в целом.

Вспомогательные направляющие устройства устанавливаются на элементах несущей конст­ рукции по краям сосуда на уровне рабочих направляющих по два на каждый вспомогатель­ ный проводник.

По условиям прочности к ним предъявляются такие же требования, как и к рабочим направ­ ляющим. v

Первоначальные зазоры между контактными поверхностями вспомогательных направляющих и рабочими поверхностями металлических про­ водников на одну сторону в лобовом и боковом направлениях должны находиться в пределах 7+2 мм, а при деревянных 10+2 мм. Увеличение

указанных зазоров за счет износа допускается соответственно до 13 и 18 мм.

Величина возможного упругого хода демпфи­ рующих элементов (на башмаках — резиновых подкладок, на роликах — упругой футеровки) вспомогательных направляющих в лобовом и боковом направлениях должна составлять 5 мм, а для ограничения указанного хода сверх 5 мм следует предусматривать предельные ограничи­ тели.

Жесткость упругого крепления вспомогатель­ ных башмаков или футеровки роликов должна быть 80— 100 кгс/мм.

Для обеспечения безударного входа в про­ водники вспомогательные башмаки скольжения на всех рабочих поверхностях (с обеих сторон по ходу сосуда) должны иметь такие же заходные скосы, как и рабочие башмаки сколь­ жения.

В случае применения на сосудах в качестве рабочих направляющих устройств роликов на упругой подвеске (при лобовых проводниках прямоугольного сечения) необходимо их снаб­ жать регулируемыми упорными устройствами, предотвращающими западание роликов при

Рис. 4.181. Общий вид конструкции вспомогательного башмака с ограниченно-податливым креплением:

/ — болт крепления; 2 — резиновый амортизатор; 3 — эле­ менты конструкции сосуда; 4 — боковой упор; 5 — цельносвар­ ной башмак

разрыве основного проводника на переходном участке. Рабочая настройка выполняется так, чтобы в нормально подвешенном груженом со­ суде ролики были выставлены по номинальным (проектным) размерам ширины колеи (лобовые) и ширины проводника (боковые) и не оказы­ вали на проводники давления за счет упругого сжатия амортизатора (контакт без натяга).

Во время эксплуатации по мере износа прЬводников или рабочих поверхностей роликов последние должны периодически перенастраи­ ваться.

Для армировок стволов используют металл, дерево, железобетон (весьма редко), а также применяют смешанные конструкции (например, металлические расстрелы и деревянные про­ водники, железобетонные расстрелы и метал­ лические проводники).

Проводники, обеспечивающие направленное движение подъемных сосудов, представляют собой непрерывные плети, состоящие из от­ дельных звеньев, вертикально укрепленных на горизонтальных балках-расстрелах.

Расстрелы, лежащие в одной горизонтальной плоскости, образуют ярус, представляющий собой плоскую стержневую систему.

На рис. 4.182 приведены характерные схемы сечений стволов с жесткими армировками. Этими схемами не исчерпывается все много­ образие существующих конструкций армиро­ вок, по тем или иным причинам оказывающихся предпочтительными для каждого конкретного случая.

Вкачестве проводников жестких армировок применяются деревянные прямоугольного се­ чения брусья, железнодорожные рельсы, раз­ личные профили стального проката прямоуголь­ ного очертания рабочих граней (преимуще­ ственно коробчатого).

Вкачестве расстрелов применяются дере­ вянные балки (в основном в сочетании с дере­ вянными проводниками), различные профили стального проката и специальные железобетон­ ные балки.

Расстрельные балки, являющиеся основным несущим элементом армировки ствола, в зави­ симости от схемы яруса, заделываются одним или обоими концами в крепь ствола на опре­ деленную расчетную глубину.

Существуют также другие способы соедине­ ния расстрелов с крепью ствола; известно, например, анкерное крепление в разнообраз­ ных конструктивных исполнениях.

Плоскости ярусов армировки располагаются друг от друга по вертикали на некотором одинаковом расстоянии, называемом шагом ар­ мировки.

Расстрелы изготовляют в основном из дву­ таврового проката, швеллеров и сварных пря­ моугольных коробчатых балок, составленных из уголков или швеллеров.

Проводники в стволе расположены соответ­ ственно подъемным сосудам и крепятся к рас­ стрельным балкам вертикально («по отвесу») специальными зажимными скобами (рельсовые проводники) или болтовыми соединениями (де­

ревянные или металлические коробчатые).

В зависимости от расположения относительно сосуда проводники разделяются на двусторон-

14 1433

Рис. 4.182. Характерные схемы сечений стволов с жест­ кими армировками:

ковые (см. рис. 4.182, схемы 3, 7) и односторон­ ние (см. рис. 4.182, схемы 1, 2).

Проводники, оппозитно расположенные на одном расстреле и скрепленные на ярусе кон­ структивно общим узлом, называются парными.

Рис. 4.183. Схема системы «сосуд-—армировка» и кар­ тины периодического изменения лобовой и боковой жест­ костей проводника

Одинарные рельсовые проводники крайних ниток (у стенок крепи) крепятся к расстрелам односторонними скобами типа СОЛ или дву­ сторонними скобами при помощи контррель- сов-коротышей, называемых ложными провод­ никами, которые в отдельных случаях могут быть и сплошными. Для этого можно исполь­ зовать старые проводники при замене изношен­ ных проводников новыми.

Геометрические и конструктивные особен­ ности яруса и шаг при определенном профиле проводника характеризуют основные данные армировки.

В табл. 4.78 приведены характеристики про­ филей проката, рекомендуемых к применению для расстрелов и проводников.

Конструктивное исполнение армировки и осо­ бенности контактирования направляющих уст­ ройств движущегося подъемного сосуда с про­ водниками определяют важнейшие характери­ стики динамической системы «сосуд—армиров­ ка». Эта особенность, прежде всего, заклю­ чается в периодическом изменении поперечной жесткости проводника от яруса к ярусу вслед­ ствие постоянного шага армировки (рис. 4.183). Это предопределяет периодический характер действия восстанавливающих сил со стороны проводника с регулярно чередующимися опо­

рами-расстрелами на вертикально движущийся с постоянной скоростью тяжелый сосуд.

Детальный научный анализ причин частых выходов из строя армировок новых стволов глубоких шахт Донбасса в 60-х годах и при­ мененные способы реконструкций системы для обеспечения эксплуатации подъемов на проект­ ных параметрах показали, что работоспособ­ ность жестких армировок, прежде всего, опре­ деляется проектными параметрами динамиче­ ской системы «сосуд—армировка».

Горизонтальные нагрузки на армировку обус­ ловлены взаимодействием движущегося подъем­ ного сосуда с проводниками и по своей природе являются динамическими, возникающими вслед­ ствие: строительно-монтажных несовершенств конструкции, заключающихся в основном в непрямолинейности рабочих профилей проводни­ ков из-за сдвигов и изломов на стыках, местных и общих искривлений; проявления в системе параметрических колебаний сосуда в армировке при движении его с постоянной ско­ ростью по проводникам с периодически изме­ няющейся поперечной жесткостью.

Первая причина может быть устранена соблю­ дением требуемых нормативов и улучшением качества, технологии и организации строи­ тельно-монтажных работ в стволе.

Физическая сущность проявления в системе нагрузок, обусловленных второй причиной, значительно сложнее, чем это может показаться на первый взгляд, так как сложный колебатель­ ный процесс, развивающийся в пространствен­ ной упругой системе, зависит от инерциальных свойств и конструкции сосуда, закона изме­ нения поперечной жесткости проводников вдоль ствола, рабочей скорости подъема и т. д. Сле­ довательно, вторая причина не может быть ликвидирована путем несложных организаци­ онных мероприятий, а требует рационального проектирования системы в целом, хорошо «от­ строенной» заранее от резонансных режимов.

Таким образом, для обеспечения нормальной эксплуатации системы «сосуд—армировка» прежде всего необходимо при проектировании позаботиться о правильном сочетании ее кон­ структивных параметров с рабочими режимами, а затем уже обеспечивать должное качество строительства.

Проведенные исследования и опыт эксплуа­ тации показали, что амплитуды поперечных колебаний подъемного сосуда возрастают с уве­ личением скорости движения. При этом в про­ цессе динамического взаимодействия сосуда

сармировкой можно различать три стадии. При малых скоростях движения силы взаимо­

действия сосуда с армировкой практически не

Таблица 4.78

Сечение профиля

5>

) Г 3

•*5

4 . z

'

jpxbxji'

а\

Наиме­

нование

профиля

Двутав­

ровые

балки

Швел­

леры

Рельсы