К вопросу повышения надежности и долговечности элементов шахтной подъемной машины Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© Я.А. Сидаш, 2014

УЛК 622.67 Я.А. Сидаш

К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ

Рассмотрены вопросы о повышении долговечности обечайки барабана подъемной машины и предохранительного тормоза и их влияния на оценку остаточного ресурса. Проведенные исследования режима одновременного действия электрического и механического тормозов при аварийной остановке шахтной подъемной машины позволили снизить нагрузки на обечайки подъемного барабана и на тормозные колодки и увеличить их ресурс.

Ключевые слова: подъемная машина, обечайка, остаточный ресурс, электрический тормоз, предохранительный тормоз.

Длительная эксплуатация шахтных подъемных установок (ШПУ) требует, в соответствии с действующими положениями, периодически проходить экспертизу промышленной безопасности, по результатам которой принимается решение о возможности их дальнейшей эксплуатации. Важным этапом при проведении экспертизы технического устройства является оценка остаточного ресурса элемента и устройства в целом.

Анализ нарушений и выхода из строя шахтной подъемной машины (ШПМ), как отмечается в работе [1], однозначно свидетельствует об их усталостной природе. Касается это в первую очередь базовых структурных единиц ШПМ: коренных валов, оболочек и лобовин барабанов подъемных машин, тормозных систем и др.

В работе [1] также был выполнен расчет остаточного ресурса обечайки органа навивки ШПМ при предохранительном торможении, который показал о превышении амплитуды напряже-

С = Кс.н -(1 - 'Тт."), К, = 3, = 0,5 Таблица 1

ний в рабочем режиме эксплуатации ШПУ на величину до 20% и уменьшают оценку ресурса обечайки барабана.

Таким образом, установлено, что динамические процессы при предохранительных торможениях оказывают существенное влияние на долговечность элементов ШПУ и учет этих процессов при оценке остаточного ресурса обязателен.

Рассмотрим процесс аварийной остановки шахтной подъемной машины в современных условиях. Согласно Правилам безопасности предохранительный (механический) тормоз должен обеспечивать: время холостого хода = 0,5 с и коэффициент статической надежности К = 3. Ос-

с.н.

циллограммы скорости торможения V = ОД, замедления а = и усилия в канате, действующего на обечайку подъемного барабана ИК = ¡(1), при аварийной остановке ШПМ представлены кривыми 1 и приведены на рис. 1. Результаты обработки осциллограмм сведены в табл. 1.

с, Т = 0,65 с.

1 т.м. 1

V , м/с нач' ' t , с т7 И , м т' а , м/с2 со' ' Р , кН т.м

10 2,756 15,73 3,628 377 2,78

V, м/с; 5,, кН

10

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Рис. 1. Осциллограммы перехолиого процесса при аварийной остановке ШПМ

Анализ табл. 1 показывает, что величина замедления ниже предельно допустимой величины адоп = 0,5 м/с2. Отсюда повышенный путь торможения. Для снижения пути торможения в новых Правилах безопасности предусматривается снижение времени холостого хода до величины = 0,2 с и одновременно допускается повышение коэффициента статической надежности до К = 4,5.

Осциллограммы аварийной остановки подъемной машины V, а, РК = с такими параметрами показаны кривыми 2 и приведены на рис. 1. Результаты обработки этих осциллограмм сведены в табл. 2

В результате этого увеличивается замедление на 24,8%, снижается путь торможения на 20%, но одновременно с этим возрастает усилие в подъемном канате, воздействуюшее на обечайку барабана на 14%. Что, в свою очередь, снижает долговечность обечайки. Необходимо также отметить значительное увеличение тормозного усилия, воздействуюшего на обод барабана, что увеличивает износ тормозных колодок и снижает их ресурс.

Аналогичные результаты можно достичь, применяя в период аварийной остановки ШПМ режим одновременного действия (РОД) механического и электрического тормозов. В качестве электрического тормоза используется асинхронный двигатель, работаюший в режиме динамического торможения [2].

Осциллограммы аварийной остановки подъемных сосудов в РОД двух тормозов представлены кривыми 3 и приведены на рис. 1. Режим работы предохранительного тормоза оставался прежним, т.е. с t = 0,5 с и К = 3.

1 1 х.х 1 с.н.

Результаты обработки осциллограмм этого режима сведены в табл. 3, из ко-

К. = «с Таблица 2

(1 - */ г'.")

, К = 4,5, t = 0,2 с, Т = 0,65 с.

' Г 1-1 '' V V ' ' т \л '

V , м/с нач' ' t , с тт И , м т' а , м/с2 ср' ' Р , кН тахт т.м

10 2,207 12,59 4,53 431 4,29

F* - К • ( - et/Tjm I K = 3, t = 0,5 c, T = 0,65 c,

Гт.м - Кс.н ^ e ) c■"■ X.X T.M.

F - F' -(l-e 7Тэ), F = 2,2, TЭ = 0,15 c.

т. д т.д.тах \ I т.д.тах 1 1 Э 1

Таблица 3

V , м/с нач7 ' t , c m' h , м m ас„, м/с2 F , кН max7 F* T.M

10 2,205 13,16 4,535 397 2,78

торых следует, что замедление остается практически постоянной величиной, но на 8% снижается усилие, воздействующее на обечайку барабана и, тем самым, повышается ресурс ее работы [3].

Что касается тормозного усилия, воздействующего на колодки предохранительного тормоза, то оно остается таким же, как и при торможении только предохранительным тормозом при условии: t = 0,5 с и К = 3.

х.х с.н.

1. Стрелков М.А. Оценка состояния шахтных подъемных установок по данным системы постоянного контроля параметров // Горное электрооборудование и электромеханика. - 2011. - № 2. - С. 34-38.

2. Малиновский А.К. Исследование режима одновременного действия электрического и предохранительного тормозов при аварийной остановке шахтной подъемной

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_

Выводы

Режим одновременного действия двух тормоза при аварийной остановке ШПМ позволяет:

• повысить ресурс одного из базовых структурных единиц шахтной подъемной машины (обечайки подъемного барабана);

• сохранить минимальное усилие, воздействующее на тормозные колодки предохранительного тормоза.

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

машины // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. Отдельный выпуск. ОВ4. - С. 121-131.

3. Малиновский А.К., Сидаш Я.А., Воронко Е.А., Устинова А.С. Динамика предохранительного торможения шахтных подъемных установок // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2013. - № 5. - С. 269-275. ЕШ

Сидаш Ярослав Александрович - аспирант,

Московский государственный горный университет, e-mail: [email protected].

UDC 622.67

THE QUESTION OF IMPRUVED RELIABILITY AND LONGEVITY ELEMENT MINE WINDERS

Sidash Y.A., Graduate Student, Moscow State Mining University, e-mail: [email protected].

The question on improving durability shell drum hoist and its impact on the assessment of residual life. The research mode at the same time the electric and mechanical brakes for an emergency stop mining hoisting machine will reduce the load on the hoist drum shell, brake pads and extend its life.

Key words: lifting machine, shell, remaining life, electric brake, safety brake.

REFERENCES

1. Strelkov M.A. Gornoe jelektrooborudovanie i jelektromehanika, 2011, no 2, pp. 34-38.

2. Malinovskij A.K. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten'. 2011. Otdel'nyj vypusk. OV4, pp. 121-131.

3. Malinovskij A.K., Sidash Ja.A., Voronko E.A., Ustinova A.S. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2013, no 5, pp. 269-275.