Подъемные машины
По принципу действия подъемные машины могут быть с барабанными органами навивки и со шкивами трения.
Подъемные машины с барабанными органами навивки выпускаются четырех типов и обозначаются следующим образом: Ц – цилиндрические однобарабанные; ЦР – цилиндрические однобарабанные с разрезным барабаном; 2Ц – цилиндрические двухбарабанные; БЦК – бицилиндроконические с разрезным барабаном.
Машины выпускаются с редукторным и безредукторным (от тихоходного двигателя) приводами органов навивки, с правым или левым (по требованию заказчика) расположением приводов. Редукторы в приводе могут быть цилиндрическими одноступенчатыми (ЦО) и цилиндрическими двухступенчатыми (ЦЦ).
В обозначения редукторов с зацеплением Новикова добавляется буква Н (ЦОН, ЦЦН).
Одинарный барабан (рис. 8.7, а) обслуживает два каната. На место свивающегося с барабана каната опускающегося сосуда навивается канат поднимающегося сосуда (см. рис. 8.2). Поэтому подъемные машины с одинарными барабанами имеют меньшие габариты и массу. Но навивочная поверхность одинарных простых барабанов не имеет приспособлений для регулирования рабочей длины канатов. Поэтому подъемные машины с одинарными барабанами типа Ц применяются главным образом на одноконцевых подъемных установках.
В подъемных машинах с двумя барабанами (рис. 8.7, г) каждый канат навивается на отдельный барабан в противоположных направлениях. При навивке каната на один из барабанов с другого барабана канат свивается.
При этом, например, барабан 1 закреплен на валу неподвижно, а барабан 2 соединяется с валом зубчатым механизмом перестановки с пружинно-гидравлическим или пружинно-пневматическим приводом. Механизм перестановки позволяет по мере надобности отсоединять переставной барабан от коренного вала или затормаживать, что упрощает выполнение операций по навеске и* смене канатов и облегчает регулирование их рабочей длины на всю высоту подъема. Это позволяет обслуживать одной подъемной установкой несколько горизонтов. Подъемные машины с цилиндрическим разрезным барабаном (рис. 8.7, б) имеют переставной барабан 2 небольшой ширины, поэтому они применяются на двухсосудных подъемных установках при обслуживании одного и двух близлежащих горизонтов.
В Советском Союзе выпускались следующие подъемные машины: однобарабанные: Ц 1,2x1 Ц 1,6x1,2, Ц 2x1,5, Ц 2,5x2, Ц 3x2,2, Ц 3,5х х2,4; с разрезным барабаном: ЦР 3,5x3,2/0,8, ЦР 4x3/0,7, ЦР 5x3/0,6, ЦР 6x3/0,6, ЦР 6x3,4/0,6; двухбарабанные: 2Ц 1,2x0,8, 2Ц 1,6x0,8, 2Ц 2хт Х1Д 2Ц 2,5x1,2, 2Ц 3x1,5, 2Ц 3,5х 1,8, 2Ц 4x1,8, 2Ц 4x2,3, 2Ц 5x2,4, 2Ц 5x2,8, 2Ц 6x2,4, 2Ц 6x2,8.
Обозначения машин расшифровываются следующим образом: Ц 2,5x2 — однобарабанная подъемная машина с диаметром барабана 2,5 м и шириной барабана 2 м; 2Ц 6x2,4 — двухбарабанная подъемная машина с диаметрами и шириной барабанов соответственно 6 и 2,4 м; ЦР 5x3/0,6 — однобарабанная подъемная машина с разрезным барабаном диаметром 5 м, общей шириной барабана 3 м и шириной переставного барабана 0,6 м.
Подъемные машины с диаметрами барабанов 1,2; 1,6 и 2 м относят к малым, машины с диаметром 2,5;3 и 3,5 м – к средним. Крупными называются одно- и двухбарабанные машины с диаметрами барабанов 4,5 и 6 м.
Малые подъемные машины применяют главным образом для подземных установок. Средние машины используют для подземных установок и установок на поверхности, крупные - только для установок на поверхности.
Подъемные машины с бицилиндроконическими барабанами (см. рис. 8.7, в) выпускаются двух типоразмеров: БЦК-8/5х2,7 и БЦК-9/5Х х2,5 (числитель дроби – диаметр большого цилиндра (м), знаменатель — малого цилиндра (м); далее – ширина большого цилиндра (м)). Ширина конической части 3 барабанов в обоих случаях составляет 1000 мм. Бицилиндроконический барабан является разрезным. Переставная часть барабана включает цилиндр малого диаметра и примыкающий к нему конус и соединяется с валом механизмом перестановки зубчатого типа с пружинно-пневматическим приводом.
Подъемные машины с барабанными органами навивки состоят из следующих основных сборочных единиц: органа навивки, главного вала, редуктора, электродвигателя, тормозного устройства и пульта управления.
Барабаны выполняются обычно сварной конструкции и комбинированными – со сварной оболочкой и литыми лобовинами. На оболочке барабанов нарезаются по винтовой линии желоба для направленной навивки каната и предохранения витков от трения между собой. Органы навивки малых машин могут футероваться деревом.
Кинематическая схема двухбарабанной подъемной машины приведена на рис. 8.8. На главном валу 12, опирающемся на подшипники 11, монтируются барабанные 3, 4 органы навивки каната и механизм перестановки 1 барабана 3.
На барабанах предусматриваются реборды 2 для предотвращения схода каната с барабана. За одно целое с барабанами выполняют тормозные шкивы 13, которые могут быть частью оболочки или лобовинами барабанов.
Вращение от двигателя 7 редуктору 9 и от редуктора (или тихоходного двигателя) на главный вал 12 передается с помощью муфт 6, допускающих некоторый перекос соединяемых валов.
Внутри органов навивки могут располагаться специальные барабаны (бобины) для регулирования длины канатов и намотки их запасной части. Бобины свободно сидят на валу и снабжаются самостоятельным электроприводом с червячным редуктором.
Концы канатов для закрепления пропускаются через отверстия внутрь барабанных органов навивки и крепятся там на барабанах, дисках или спицах лобовин барабанов болтами и специальными жимками.
Редукторы 9 современных подъемных машин выполняются одно- и двухступенчатыми в виде самостоятельных сборочных единиц и могут устанавливаться с одной или другой стороны подъемной машины. Корпус редуктора крепится жестко к фундаменту анкерными болтами или опирается на специальные пружины с демпфером.
От редуктора 9 осуществляется привод тахометра 5 и реле оборотов 10. Тихоходный вал редуктора имеет механическую связь 8 с аппаратом задания и контроля хода (АЗК).
Управление машинами осуществляется кнопками с пульта управления, на котором устанавливается контрольно-измерительная и предохранительная аппаратура, а также с помощью рукояти управления. С подъемной машиной пульт управления имеет только электрическую связь и устанавливается, как правило, в машинном зале. Дистанционное или автоматическое управление подъемной машиной производится аппаратом АЗК.
Машины со шкивами трения серии ЦШ (цилиндрические шкивы) выпускаются в настоящее время многоканатными: ЦШ 2,1x4, ЦШ 2,25x4, ЦШ 2,25x6, ЦШ 2,8x6, ЦШ 3,25x4, ЦШ 4x4, ЦШ 5x4, ЦШ 5x6, ЦШ 5x8, где первые цифры обозначают диаметр канатоведуших шкивов по оси каната, а вторые – число подъемных канатов. Например, машина ЦШ 5x8 имеет диаметр шкивов 5 м и восемь подъемных канатов. Подъемные машины со шкивами трения имеют редукторный (ЦШ 2,8x6, ЦШ 3,25x4, ЦШ 4x4) или безредукторный привод. Машины монтируются на копрах башенного типа. Для увеличения угла обхвата канатами канатоведуших шкивов и соблюдения необходимого расстояния между осями подъемных сосудов независимо от диаметра приводного шкива в многоканатных подъемных машинах предусмотрены отклоняющие шкивы (см. рис. 8.2, в) При наличии отклоняющих шкивов угол обхвата канатом приводного шкива составляет 200–220°. Отклоняющие шкивы устанавливаются для каждого каната и имеют такой же диаметр, что и приводные (канатоведушие шкивы).
Характерная особенность машин серии ЦШ – это размещение основных узлов на общей раме, что упрощает фундамент и еще на заводе позволяет выполнять монтаж, регулировку и фиксацию узлов.
Основные эксплуатационные параметры подъемных установок.
Полная высота (м) подъема:
где Hгп – глубина расположения откаточного горизонта, м; h0 – глубина опускания подъемного сосуда ниже откаточного горизонта (для клетевого подъема h0 = 0), м; hп – высота подъема сосуда над поверхностью в целях разгрузки, м.
Наклонные установки характеризуются наклонной длиной (м) подъема L = H/ sin aп, где ап — угол наклона трассы подъемной установки, градус. Производительность подъемной установки измеряется массой груза, перемещенного за 1 ч. Необходимая производительность Q (т/ч) определяется годовым грузопотоком Qг, т.е. массой груза, перемещаемого подъемной установкой за год:
где kp = 1,15 – 1,5 – коэффициент резерва производительности, учитывающий неравномерность работы подъема и транспорта; z – число рабочих дней в году; tч – число часов работы подъема в сутки.
Грузоподъемность установки Q представляет собой массу груза, поднимаемого за один рабочий цикл. Производительность и грузоподъемность связаны между собой следующим образом:
где nц – число подъемов за 1ч; Тц – продолжительность одного цикла подъема, с.
Средняя полезная мощность, развиваемая подъемной установкой в процессе движения, называется идеальной мощностью, кВт. Так как полезная работа подъемной установки за цикл численно равна произведению массы поднимаемого груза на полную высоту подъема, то:
где H – ускорение свободного падения, м/с2; Tд –продолжительность движения подъемного сосуда за цикл, с.
К.п.д. подъемной установки ηу определяется отношением энергии, расходуемой на полезную работу, Wп (кВт*ч) к расходу электроэнергии приводом подъемной установки Wy (кВт*ч) за цикл подъема.
Полезный расход энергии:
поэтому:
Для привода органов навивки подъемных машин используются в основном два типа электродвигателей: асинхронные с фазным ротором и постоянного тока с независимым возбуждением.
Для привода подъемных машин малой и средней мощности до 1200 кВт при однодвигательном приводе и до 2000 кВт при двухдвигательном применяются асинхронные электродвигатели типов АК, АКН и другие с фазным ротором и синхронной частотой вращения 4,16–12,5 с-1.
Двигатели постоянного тока серии П используются при мощности привода более 1000 кВт. Быстроходные двигатели этой серии имеют частоту вращения 5,83–12,5 с-1, а тихоходные 0,42–1,67 с-1.
Для управления асинхронным электродвигателем в цепь ротора включается реостат с металлическими или жидкостными сопротивлениями. При пуске двигателя сопротивление выводится из цепи ротора в первом случае ступенчато, во втором – плавно. Двигатель при пуске переходит с одной механической характеристики, соответствующей большему добавочному сопротивлению, на другую, соответствующую меньшему сопротивлению.
Для питания двигателей постоянного тока наибольшее распространение получили преобразователи по системе Г – Д (генератор – двигатель), которые дают возможность регулировать частоту вращения двигателя, а, следовательно, и скорость подъема в достаточно широких пределах.
Для питания обмоток возбуждения генератора в настоящее время применяют реверсивные тиристорные выпрямители. Расширяется применение силовых тиристорных преобразователей.