7. Условия безопасности скольжения при шкивах трения

Фрикционный принцип передачи тягового усилия элементам системы является специфической особенностью шахтных подъем- ных машин со шкивами трения, поэтому главным в расчете и конст- руировании этих машин является обеспечение условий, при которых в различных возможных (а также ошибочных) режимах движения исключается общее скольжение канатов по ведущему шкиву.

На основании детальных исследований и накопленного опы- та установлено, что наиболее опасными с точки зрения скольжения канатов являются следующие режимы аварийного торможения: спуск грузапри двухсосудном подъеме; спуск противовеса при сис- теме «сосуд с противовесом».

Оба режима для скиповых подъемных установок являются не технологичными, но должны быть рассчитаны, если в системе управления не предусмотрены специальные блокировочные средства.

Введем понятие о коэффициенте безопасности скольжения . Запишем наиболее общее выражение Л.Эйлера для соотношения натяжений набегающей S_наб и S_сб ветвей гибкого органа на дуге об- хвата с коэффициентом трения f, отвечающее предельному со- стоянию перед проскальзыванием [7]:

S_наб/S_сб = е

f_,

55

где знак «+» соответствует подъемугруза (S_наб S_сб) при возможном проскальзывании против вращения шкива; знак «–» – спуску груза (S_сб S_наб) при возможномпроскальзывании по направлениювраще- ния шкива.

Условие отсутствия скольжения запишется в виде двойного неравенства:

е^{– f }^Sнаб е ^{f }. (34)

^Sсб

После преобразования обеих частей неравенства (34) полу- чим для случая подъема груза

S_наб – S_сб S_сб(е ^{f }– 1),

откуда после превращения в равенство умножением левой части на

_п 1 получим

_п =

^Sсб

(e ^f1)

1. (35)

^Sнаб ^Sсб

Для случая спуска груза

S_наб – S_сб S_сб(е^{– f }– 1),

поскольку S_сб S_наб, меняя знаки на противоположные, найдем

S_сб – S_наб S_сб(1 – е^{– f }).

После превращения в равенство умножением левой части на _с 1

получим

_с =

^Sсб

(1e^{f})

1. (36)

^Sсб ^Sнаб

Коэффициент безопасности скольжения характеризует за- пас сил трения по Эйлеру относительно действующей разности на- тяжений. Различают статический _ст и динамический _д коэффици- енты. Первый рассчитывается по статическим натяжениям, второй – с учетом сил инерции. В соответствии с данными [1] принимается

_ст 1,75; _д 1,25.

56

В тех случаях, когда условие безопасности не выполняется, следует использовать следующие меры: уменьшить массу полезного груза; увеличить массу подъемных сосудов; увеличить массу кана- тов; уменьшить массу противовеса; увеличить натяжение ветвей на- тяжным устройством (в настоящее время в практике нет).

Рассмотрим случай аварийного торможения при спуске гру- за. Заметим, что для клетевого подъема такая операция является нормальной, а для скипового может квалифицироваться как оши- бочная.

Расчетная схема составляется с учетом тяжести хвостовых канатов и с указанием положения груженого опускающегося сосуда: при ТХК – вблизи ВПП; при ЛХК – вблизи НПП; при РХК – в лю- бом положении.

В качестве примера расчета натяжений канатов на органе на- вивки рассмотрим случай с ТХК (см. рис.3).

Натяжение опускающейся ветви

S_сб = S_ст + m_oa_з

о

или

или

S_сб = g[Q + Q' + nph' + n_xp_x(H + h_x) – wQ] +

+ a_з[Q + Q' + nph' + n_xp_x(H + h_x)]. (37)

Натяжение поднимающейся ветви

S_наб = S_ст – m_пa_з

п

S_наб = g[Q'np(h' + H) + n_xp_xh_x + wQ] – a_з[Q' +

+ np(h' + H) + n_xp_xh_x], (38)

где

^Sст ^{, S}ст

и m_o, m_п – соответственно статические натяжения, Н,

и масса, кг, опускающейсяи поднимающейсяветвей; а_з – рекомен- дуемое замедление аварийного торможения при спуске груза, а_з = 1,5 м/с;w – коэффициент, учитывающий шахтные сопротивле- ния одной ветви, для скипов иклетей w равно соответственно 0,075 и 0,1.

п о

Подставляя выражения (37) и (38) в формулу (36), найдем динамический коэффициент безопасности скольжения при спуске груза _дc 1,25.

57

В отечественных многоканатных машинах со шкивами тре- ния применяется футеровка канатоведущих шкивов из пластмассы ПП-45, рецептура которой была разработана в СПГГИ совместно с Охтинским химкомбинатом и НИИ полимеризации пластмасс (ПО «Пластполимер»). Для этой пластмассы принимается расчетный коэффициент трения, равный 0,25 при использовании канатов с круглыми и фасонными прядями и 0,2 – при канатах закрытой кон- струкции [4]. В последнее время появилась футеровка из фенопласта марки Ф7-050-049, ТУ6-05-231-250-83. Для этой пластмассы прини- мается расчетный коэффициент трения, равный 0,30 при пользова- нииканатов скруглыми и фасонными прядями и 0,25–при канатах закрытой конструкции.