Тарасов Ю.Д. Горно-транспортные машины периодического действия

Подождите немного. Документ загружается.

где 

п.р

, n

п.р

– угловая скорость (c

–1

) и частота вращения (мин

-1

) приводных роликов; η

п.м

– КПД пере-

даточного механизма привода (редуктора, муфт).

Мощность, развиваемая двигателем привода опрокидывателя при его пуске (в киловаттах),

п.р 2 п.р

п.м п.м

М М n

 

 

 

Период ускоренного движения кратковременен, поэтому установленную мощность двигателя

привода опрокидывателя с фрикционным приводом барабана выбирают из соотношения

дв 2

N N N

 

где N

дв

– установленная мощность двигателя, кВт.

В качестве приводных используют обычные асинхронные или крановые двигатели с относи-

тельной продолжительностью включения (ПВ) 35-40 %.

4.2.3. Круговой опрокидыватель с цепным приводом

В последние годы все большее распространение получают круговые опрокидыватели с приво-

дом барабана через цепную передачу, кинематически жестко связывающую барабан с ротором двига-

теля (рис.35).

Приводной двигатель и все элементы привода опрокидывателя работают в повторно-

кратковременном режиме. После каждого цикла разгрузки двигатель отключается и затормаживается.

Поскольку крутящий момент на барабан передается с помощью цепной передачи, все ролики, под-

держивающие барабан, опорные (не приводные), симметрично установлены относительно продоль-

ной оси барабана с отклонением  = 45.



Рис.35. Круговой опрокидыватель на две вагонетки с цепным

приводом барабана: а – вид сбоку; б – поперечный разрез

1 – бандаж; 2, 6 – опорные ролики; 3 – рельсовый путь; 4 – барабан; 5 – вагонетки;

7 – приводная цепь; 8 – приводная звездочка на тихоходном валу редуктора привода

Крутящий (статический) момент (в килоньютон-метрах) на валу ротора электродвигателя при

установившемся движении

ц р п.м б

(2 )

Р k fd D

i i D







, (12)

где D

, D

– диаметры опорных роликов и бандажей барабана, м; i

, i

– передаточные отношения

цепной передачи и редуктора привода; η

п.м

– КПД передаточного механизма; Р – усилие нажатия

бандажей барабана на опорные ролики с одной стороны от оси барабана, кН,

в в б

( )

2cos

g n G G







;

– число одновременно разгружаемых вагонеток;  – угол установки опорных роликов относитель-

но оси барабана, град.

Остальные обозначения в формуле (12) такие же, как и для опрокидывателя с фрикционным

приводом.

При пуске опрокидывателя (разгон барабана и всех элементов, включая ротор электродви-

гателя) двигатель должен преодолеть помимо статического М

динамический момент сопротивле-

ния:

2 2

в в б б б

2 2

ц р п.м p

( )

10 0,4 3

n G R G R

с GD

i i g t

 

 





 

 

 

 



 

 

где R

, R

– радиусы инерции вагонетки и барабана, м; n

– частота вращения ротора электродвигате-

ля, мин

–1

; t

– время разгона барабана до установившейся угловой скорости, с; (GD

)

– маховый мо-

мент быстроходного вала привода, Н·м

; с – коэффициент, учитывающий инерцию тихоходных

звеньев в системе привода, с



1,1.

Величина R

зависит от расстояния центра массы груженой вагонетки до оси барабана (или

превышение центра массы вагонетки над осью сцепного прибора). Значение R

несколько меньше

/2 и определяется конструкцией барабана.

Мощность двигателя привода (в киловаттах) кругового опрокидывателя с цепным приводом

барабана целесообразно выбирать по величине пускового момента М

= М

+ М

п д

дв

М n



 .

4.3. ТОЛКАТЕЛИ И ПОДВАГОННЫЕ ЦЕПИ

4.3.1. Назначение, классификация и устройство толкателей

Толкатели предназначены для проталкивания отдельных вагонеток или нерасцепленных

составов в местах загрузки вагонеток под люком или с головки (головного разгрузочного ба-

рабана) конвейера; для вталкивания вагонеток (по отдельности или нерасцепленных в составе) в

опрокидыватель скипового или конвейерного подъема шахты

или рудника; для подачи отдельных вагонеток в клеть клетево-

го подъема.

Толкатели подразделяются на следующие виды:

 по типу рабочего органа – цепные, канатные, поршне-

вые, тельферные;

 по направлению воздействия на вагонетки – неревер-

сивные и реверсивные;

 по способу захвата вагонеток – с нижним и верхним

расположением толкающего кулака;

 по роду привода – с электрическим, электрогидравличе-

ским и пневматическим приводами;

 по способу установки в рабочей зоне – фундаментные и

бесфундаментные.

Наибольшее распространение получили цепные толкатели

нижнего действия, кулак которых взаимодействует с подвагон-

ными упорами вагонеток.

В качестве тягового органа чаще всего используется втулоч-

но-роликовая цепь, замкнутая в вертикальной плоскости на привод-

ной и натяжной звездочках. Кулак в виде углового рычага (или ку-

лаки) шарнирно закреплен на тяговой цепи, перемещающейся по

специальным рельсовым направляющим с опиранием роликов цепи

на эти направляющие. Привод оборудован турбомуфтой для предо-

Рис.36. Цепной толкатель: а – план;

б – схема взаимодействия кулака

с подвагонным упором вагонетки

1 – двигатель; 2 – турбомуфта; 3 – редуктор;

4, 6 – приводная и натяжная звездочки; 5 –

тяговая цепь; 7 – кулак; 8 – рама вагонетки;

9 – подвагонный упор; 10 – направляющая

для втулочно-роликовой тяговой цепи

хранения элементов толкателя (а также вагонетки) от перегрузок и поломок (рис.36).

4.3.2. Расчет цепного толкателя

При расчете толкателей тяговое усилие необходимо определять, учитывая возможность при-

цепки к уже находящемуся в зоне установки толкателя вновь прибывшего состава. Такая ситуация

часто возникает, например, в околоствольном дворе перед опрокидывателем.

Для исключения простоев локомотивов расчет ведут на случай передвижения толкателем по-

лутора груженых и половины порожнего (уже разгруженного) составов, состоящих из Z вагонеток

каждый (рис.37).

Расчетное усилие Р на кулаке толкателя должно преодолевать сопротивление движению W

двух сцепленных составов, т.е. при условии Р ≥ W

. В зоне разгрузки вагонеток рельсовые пути укла-

дываются с некоторым уклоном в сторону движения разгружаемых вагонеток. Поэтому сопротивле-

ние движению двух сцепленных составов, один из которых уже наполовину разгружен, с учетом ди-

намической составляющей (в ньютонах)

0 0 г.п 0 п.п 0

1,5( )( ) 0,5 ( ) (1,5 2 ) 10

W gZ G G w i G w i G G а

 

       

 

Рис.37. Расчетная схема к определению усилия на кулаке толкателя

1 – бункер; 2 – толкатель; 3 – груженая вагонетка; 4 – опрокидыватель;

5 – порожняя вагонетка

где Z – число вагонеток в составе; i – уклон пути на участке проталкивания составов, ‰; w

г.п

, w

п.п

–

удельное сопротивление движению груженой и порожней вагонеток при трогании с места, Н/кН; а –

0,5Zl

1,5Zl

g(G

+ G)

ускорение движения сцепленных составов при их разгоне толкателем, м/с

; обычно принимают

а = 0,1÷0,2 м/с

Тяговое усилие на приводной звездочке толкателя (см. рис.36) складывается из найденной ве-

личины W

и сопротивлений движению тяговой цепи толкателя на верхней и нижней ветвях с учетом

дополнительных сопротивлений, вызванных прижатием к направляющей тяговой цепи кулака с силой

= Рh/h

, где h, h

– плечи кулака; h

< h

; h

– просвет между подвагонным упором и осью кулака

для обеспечения возможности пропуска вагонеток через толкатель слева направо (рис.36, б). Кроме

того, кулак поворачивается на 90, второе плечо длиной h

поднимается вверх и не препятствует про-

ходу вагонеток, так как h

< h

Тяговое усилие на приводной звездочке

т 0 ц ц т ц

1 2 '

W W K w Kgq L w

 



  

 

 

где K – коэффициент, учитывающий потери на звездочках толкателя, K



1,1÷1,2;



– коэффициент

сопротивления движению тяговой цепи по направляющим,



= 0,06÷0,1; q

– линейная масса тяго-

вой цепи толкателя, кг/м; L

– длина толкателя по осям приводной и натяжной звездочек, м.

Расчетная мощность двигателя привода толкателя

з т т

дв

п.м

1000

K W

N 



где K

– коэффициент запаса, K

= 1,1÷1,15; v

– скорость движения тяговой цепи с кулаком, м/с; 

п.м

–

КПД передаточного механизма.

В зависимости от условий работы, места установки и режима нагружения толкателя выбира-

ется скорость v

При установке толкателя в околоствольных дворах из условия обеспечения производительно-

сти v

≤ 0,5÷1 м/с; при установке толкателя на других стационарных пунктах (погрузочных)

≤ 0,15÷0,25 м/с. Двигатель привода выбирают кранового типа при нагружении с ПВ = 35 %.

4.3.3. Подвагонные цепи

Подвагонные цепи служат для продвижения составов или одиночных вагонеток и отличаются

от толкателей режимом работы: толкатель выключается после каждого хода на длину l

(рис.37) од-

ной вагонетки, а подвагонная цепь проталкивает состав на большее расстояние, диктуемое условиями

производства.

В качестве приводных для подвагонных цепей используют обычные короткозамкнутые асин-

хронные двигатели при ПВ = 100 %.

Конструкция подвагонных цепей аналогична конструкции цепных толкателей. Выбор мощно-

сти двигателя привода производится по статической нагрузке (без учета динамической составляю-

щей, как при расчете толкателей).

4.4. КОМПЕНСАТОРЫ ВЫСОТЫ

Компенсаторы высоты служат для подъема расцепленных вагонеток на высоту, необходимую

для обеспечения самокатного движения вагонеток. Высота подъема Н определяется размером «поте-

рянной» высоты, связанной с движением вагонеток под уклон в пределах околоствольного двора.

Компенсаторы высоты могут быть непрерывного и циклического действия.

Компенсаторы высоты непрерывного действия обычно с цепным тяговым органом, замкну-

тым в вертикальной плоскости на приводной и натяжной звездочках. Компенсаторы высоты периоди-

ческого действия выполняются в виде подъемника с кривошипно-шатунным приводом (радиус кри-

вошипа равен половине высоты подъема).

Расчетная производительность цепного компенсатора непрерывного действия (рис.38) опре-

деляется известным (заданным) количеством n

поднимаемых вагонеток за час работы.

Расстояние между вагонетками на компенсаторе (в метрах):

3600



где v

– скорость движения тяговой цепи компенсатора, м/с.



Рис.38. Расчетная схема компенсатора высоты

Число одновременно находящихся на компенсаторе вагонеток Z = L/a, где L = H/sinβ; здесь Н

– требуемая высота подъема вагонеток, м; β – угол наклона компенсатора к горизонту.

Из условия продольной устойчивости вагонеток принимают β ≤ 15÷20º.

Тяговое усилие на валу приводной звездочки компенсатора (в килоньютонах)

в ц ц ц

(sin cos ) 10

W gK ZG w q L w



 

 

    

 

где K – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления движению на звездочках, а так-

же в направляющих от давления кулаков (см. п.4.3.2), K = 1,2÷1,3; q

– линейная масса тяговой цепи,

кг/м; w – коэффициент сопротивления движению вагонеток по рельсовому пути (при G

= G

+ G

w' =



; при G

= G

w =



);



– коэффициент сопротивления движению цепи,

'w = 0,13÷0,15; L

–

длина цепного контура, м, L

 2,25L; L – длина наклонного участка компенсатора, м.

Мощность двигателя привода

дв

п.м

N 



где v



0,3 м/с.

Двигатель привода компенсатора выбирается так же, как и для подвагонных цепей.

5. ПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ

5.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Погрузочные машины относятся к группе самоходных машин и предназначены для погрузки в

транспортные средства непрерывного и периодического действия полезного ископаемого и пустой

породы при проведении главным образом подготовительных выработок, т.е. при ведении горных

работ в узких забоях.

Основными операциями, выполняемыми погрузочными машинами, являются захват отбитой

горной массы и ее передача на транспортное средство (вагонетку, конвейер).

Разнообразие горно-технических условий предопределяет многообразие конструкционных

типов погрузочных машин, которые различаются по следующим основным признакам:

 по способу захвата горной массы – черпающие (с ковшовым рабочим органом) и нагребаю-

щие (с рабочим органом в виде нагребающих лап, гребков, гребковых роторов);

 по характеру взаимодействия рабочего органа со штабелем отбитой горной массы – с ниж-

ним, верхним и боковым захватом;

 по принципу действия рабочего органа – циклического и непрерывного действия;

 по способу передачи загружаемой горной массы в транспортное средство – прямой и сту-

пенчатой погрузки (рабочий орган – конвейер или бункер – транспортное средство);

 по оборудованию ходовой части – машины на колесно-рельсовом, гусеничном или пневмо-

колесном ходу;

 по конструкции рабочего органа (рис.39) – одноковшовые (а), многоковшовые или элева-

торные (б), лопастные (в), с нагребающими лапами (г), с цепными барабанами (д), с рифлеными дис-

ками (е), с заборной вибрационной плитой (ж);

 по типу применяемого силового оборудования – электрические, электрогидравлические,

пневматические, с двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Главные отличительные признаки погрузочной машины заложены в ее марку, в которой ука-

зано ее назначение (П – погрузочная), принцип действия (П – периодического действия, Н – непре-

рывного действия) и характер взаимодействия рабочего органа со штабелем горной массы (Н – с

нижним захватом, В – с верхним захватом, Б – с боковым захватом).

Таким образом, все

машины с указанными выше

признаками можно свести к

шести группам: ППН; ППБ;

ППВ; ПНН; ПНБ; ПНВ.

Наибольшее распро-

странение на горных пред-

приятиях получили машины

периодического действия с

ковшовым рабочим органом,

обеспечивающие нижний за-

хват груза из штабеля (ППН),

а также погрузочные машины

непрерывного действия с на-

гребающими лапами, обеспе-

чивающими боковой захват груза из штабеля (ПНБ).

5.2. ОДНОКОВШОВЫЕ ПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ

С НИЖНИМ ЗАХВАТОМ

Одноковшовые погрузочные машины с нижним захватом горной массы (ППН) выпускаются

как прямой, так и ступенчатой погрузки.

Погрузочная машина прямой погрузки (рис.40) чаще всего используется на рельсовом ходу, а

в качестве силового оборудования применяют электрические или пневматические двигатели.

Рис.39. Типы рабочих органов погрузочных машин

Рис.40. Кинематическая схема ковшовой погрузочной машины

с перекатывающейся рукоятью

Погрузочная машина состоит из ковша 3, жестко закрепленного на перекатывающейся руко-

яти – кулисе 4 с возможностью ее перекатывания без скольжения по направляющим (дорожкам ката-

ния) 13 поворотной платформы 9.

Поворотная в горизонтальной плоскости платформа установлена на тележке 2 с ходовыми ко-

лесами 1, кинематически связанными с двигателем привода передвижения погрузочной машины.

На поворотной платформе смонтирована также кинематически связанная со своим приводом

(двигателем, редуктором) бобина 11. Бобина многорядной пластинчатой цепью 7, огибающей откло-

няющие блоки 8 и 12, соединена с кулисой.

Кулиса с поворотной платформой жестко связана двумя парами канатов стабилизации 6 и 14,

при этом один конец каждого каната закреплен на кулисе (два в верхней и два в нижней ее части), а

второй – на платформе (два в передней ее части и два – в задней части). Кулиса 4 дополнительно ры-

чажно-барабанным механизмом 5 автоматического возврата ковша кинематически связана также с

тележкой 2. Этот механизм выполнен в виде ролика, закрепленного на штыре рамы ходовой части,

полого коленчатого барабана, закрепленного на поворотной платформе, и системы рычагов, которы-

ми ось барабана связана с рукоятью.

При подъеме ковша с помощью бобины при любой первоначальной ориентации ковша отно-

сительно оси рельсового пути 15 к моменту разгрузки ковша при его ударе о подпружиненный упор