Научная статья на тему 'Многоканатный подъем с наземным расположением подъемных машин'

Многоканатный подъем с наземным расположением подъемных машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
436
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
MULTIROPE HOISTING GEARS / GROUND SITUATION / ENVELOPE ANGLE / МНОГОКАНАТНЫЕ ПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ / НАЗЕМНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ / УГОЛ ОБХВАТА

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Попов Юрий Владимирович

При наземном расположении подъемной машины в схеме появляется ряд новых элементов, в частности наличие копровых шкивов, наличие струны каната. Эти элементы вносят новые реалии, которые не учитываются в существующих методиках расчета. Появление струны каната заставляет по-новому оценивать угол обхвата канатоведущего шкива.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MULTIPLE-ROPE HOISTING WITH GROUND ARRANGEMENT OF LIFTING MACHINERY

In case of the ground situated multirope hoisting gears a number of the new elements are appears, such as pile driver’s pulleys, rope string. Those elements introduce the new reality, which are not taking into consideration in the rating methodic. The appearance of the rope string force to evaluate the envelope angle in a new fashion.

Текст научной работы на тему «Многоканатный подъем с наземным расположением подъемных машин»

© Ю.В. Попов, 2013

УДК 622.67 Ю.В. Попов

МНОГОКАНАТНЫЙ ПОДЪЕМ С НАЗЕМНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПОДЪЕМНЫХ МАШИН

При наземном расположении подъемной машины в схеме появляется ряд новых элементов, в частности наличие копровых шкивов, наличие струны каната. Эти элементы вносят новые реалии, которые не учитываются в существующих методиках расчета. Появление струны каната заставляет по-новому оценивать угол обхвата канатоведущего шкива.

Ключевые слова: многоканатные подъемные машины, наземное расположение, угол обхвата.

Непрерывное увеличение глубины ведения горных работ, углубление шахт и рудников и прямо связанное с этим проектирование все более мощных комплексов многоканатных подъемных установок (МКПУ) приводит к необходимости сооружения все более громоздких и дорогостоящих башенных копров. Строительство таких сооружений связано с большими капитальными затратами и, кроме того, со снижением уровня безопасности эксплуатации МКПУ, в то время как в мировой практике уже наметилась устойчивая тенденция перехода от башенного к наземному расположению подъемных машин (ка-натоведущих шкивов трения - КВШ). Однако в отечественном шахтном подъеме основные научно-техничес-кие аспекты данной проблемы остаются пока нерешенными, что зачастую сдерживает реализацию этого перспективного во всех отношениях направления развития подземных горных предприятий [1].

При наземном расположении подъемной машины в схеме появляется ряд новых элементов, в частности наличие копровых шкивов, наличие струны каната. Эти элементы вносят новые реалии, которые не учитываются в существующих методиках расчета. Появление струны каната заставляет по-новому оценивать угол обхвата канатоведущего шкива. При этом у копровых шкивов появляется новая функция - формирования угла обхвата канатоведущего шкива.

Во время работы провисание каната происходит не только под действием собственной силы тяжести, но и за счет центробежной силы, которая при наклонном расположении канатов увеличивает натяжение и стрелу провиса [2]. Распределенная равномерно по длине каната центробежная сила направлена по нормали к его оси, а сила тяжести вертикально. Поэтому, распределенную погонную нагрузку целесообразно разложить на тангенциальную (я-эту), направленную по хорде пролета, и нормальную (я-соэу), направленную по нормали к канату (рис. 1). В дальнейших расчетах тангенциальную нагрузку от действия силы тяжести при определении натяжения каната на отрезке между канатоведущим и отклоняющим шкивом можно не учитывать. При расстоянии между осями этих шкивов 20.. .80 м и угле наклона канатов к горизонту 30.85 градусов напряжения в канате вызванные собственным весом составляют 0,8.6 МПа.

Стрела провиса каната может быть определена после интегрирования дифференциального уравнения его изогнутой оси.

f (x)_

_ q - cosy- x - (1 - x)

25

(1)

где q-cosy - погонный вес каната (q=p-g), S - натяжение набегающей ветви каната^ const).

Максимальная стрела провиса каната (статическая стрела провиса)

_ q-cosrt 1 8 ■ 5 При подъеме скипа (клети) на канат начинает действовать центробежная сила, которая за счет его растяжения увеличивает

стрелу провиса.

Стрелу провиса каната от действия нормальной составляющей распределенной силы тяжести и центробежной силы (динамическую стрелу прогиба) с достаточной степенью точности можно определить из уравнения

Рис. 1. Расчетная схема для вычисления значения провисания струны каната

I ■

1 + 8 ■ f 3 ■ 12

2 Л

I ■

'1 + 8У12 Л 3 ■ 12

+

5 - I - Рст - g

q ■ E

(3)

где - стрела провиса каната от действия силы тяжести и центробежной силы; П - стрела провиса каната от действия силы тяжести (статическая стрела провиса); рст - плотность материала канатов; Е - модуль упругости каната; Б - натяжение каната длиной < =г-<<а; г - радиус кривизны каната. После преобразования уравнения (3) получим

( /-2 , 12 „ Л0'5

4 _

f;

+3V2 -12-pa

8 - E

(4)

Подставим значение статической стрелы провиса в уравнение (4) получим максимальную (динамическую) стрелу прогиба

2 2 п0,5

3-\г ■

L _ 0,5-1

V

4-5

+ •

у

_Рс

2-E

(5)

Уравнение (5) позволяет связать основные параметры подъемной машины: максимальное статическое натяжение канатов, расстояние между канатоведущим и отклоняющим шкивами, углом наклона канатов, их сечением (погонной массой) и скоростью подъема. Знание динамической стрелы прогиба позволяет определить координаты осей шкивов, обеспечивающих безопасную работу канатов.

Провисание каната оказывает влияние на угол обхвата канатоведущего шкива, кроме того, такое провисание в статическом положении подъемной

машины, может вызывать колебания струны каната при различных режимах работы подъемной установки с соответствующим изменением тяговой способности подъемных машин, определяемой по известному выражению с учетом фактических значений угла обхвата канатоведущего шкива а.

Анализ схем МКПНУ показывает, что провисание верхней струны каната вызывает увеличение угла обхвата ка-натоведущего шкива, а провисание нижней струны - его уменьшение. Общее изменение угла обхвата Д а будет равно разности углов провисания струн канатов

± Да = Дав - Дан , (6)

где ав и ан - углы провисания верхней

и нижней струн канатов.

Увеличение тяговой способности канатоведущего шкива (при положительном значении Да):

Рис. 2. Схема сил действующих на элемент каната (силы тяжести не показаны)

АЕ

Рсб. ^

нб сб ^ (7)

Аналогично может быть определено и уменьшение тяговой способности шкива (при отрицательном значении Да), а также увеличенное значение динамического коэффициента безопасности против скольжения

Есб (^(а^а)

(8)

а

Ув

дин

^нб ^сб

Полученные зависимости показывают, что провисание нижней струны канатов уменьшает угол обхвата КВШ.

Анализ полученных зависимостей показывает, что для реальных расстояний между осями шкивов, провисание верхней и нижней струн канатов несущественно изменяет угол обхвата КВШ (не более чем 0,02 рад.). Такое изменение угла обхвата не приведет к существенному изменению тяговой способности канатоведущего шкива и динамического коэффициента безопасности против скольжения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Попов Ю.В., Тимухин С.А., Садыков Е.Л. Проблемы повышения эффективности шахтных многоканатных подъемных установок с наземным расположением подъемных машин. Известия Уральского государствен-

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

ного горного университета. Вып. 24. с.51-59

2. Дукельский А.И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны. - М.: Машиностроение, 1966. - 348 е.. ШЗ

Попов Юрий Владимирович - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой горной механики, [email protected], Уральский государственный горный университет.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.