Определение области использования подъемных установок с ленточным тяговым органом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ближенно судить о направлениях движения точек сыпучей среды.

Полученная экспериментально картина деформирования груза подтверждает выводы, полученные при теоретическом исследовании, в частности, о том, что в нижней части сечения движущиеся вверх точки сворачиваемой ленты увлекают за собой частицы груза, а в верхней

части сечения частицы груза движутся вниз вдоль поверхности ленты. Причем теоретически характер движения частиц груза изменяется при значении угла заполнения сечения желоба ленты а, характеризуемом соотношением tg а = 2а (а и 670). Это с достаточно высокой точностью подтверждается данными эксперимента.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитриев В.Г., Дьяченко А.В. Методы анализа объемного напряженного состояния сыпучего груза в закрытом желобе трубчатого ленточного конвейера. - ГИАБ, № 12, 2004, с. 241 - 243.

— Коротко об авторах

Дьяченко А.В. - аспирант, кафедра «Горная механика и транспорт», Московский государственный горный университет.

----------------------------------------------------------------------- НОВИНКИ

ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Кутузов Б.Н., Нишпал Г.А. Технология и безопасность изготовления и применения взрывчатых веществ на горных предприятиях: Учебное пособие. — 2-е изд., стер. — 246 с.

КВЫ 5-7418-0057-2 (в пер.)

Приведены классификация и характеристики промышленных ВВ, изготавливаемых на горных предприятиях. Дана характеристика компонентов, изложены технологии приготовления и применения сухих гранулированных и водосодержащих взрывчатых веществ. Описано оборудование для приготовления и применения этих ВВ. Приведены сведения о ВВ, полученных из утилизированных боеприпасов, для использования их в качестве компонентов промышленных ВВ. Показана техническая, экономическая и экологическая эффективность приготовления промышленных ВВ на горных предприятиях. Рассмотрены основные вопросы безопасности приготовления и применения ВВ, условия возникновения и развития аварийных ситуаций, а также методы их предупреждения и локализации.

Для студентов горных вузов и факультетов, обучающихся по специальностям «Открытые горные работы», «Физические процессы горного производства», «Взрывное дело» направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело».

УДК 622.235.2+622.235.4 ------------------------------------------------------------ © В.В. Зотов, 2005

УДК 622.64

В.В. Зотов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК С ЛЕНТОЧНЫМ ТЯГОВЫМ ОРГАНОМ

Семинар № 15

ш ш ервые исследования подъемных установок с ленточными тяговыми органами проводились с целью снижения габаритов и материалоемкости подъемных машин. Проводились работы по применению вместо головных канатов металлических лент [1]. Однако такой серьезный недостаток металлических лент, как мгновенное разрушение ленты при появлении в ней дефекта, приостановил разработки подъемного оборудования с металлическими лентами.

Значительно повысить сроки службы тяговых органов может позволить замена головных канатов подъемных установок резинотросовыми лентами. Преимущества ленты заключаются в защите несущей тросовой основы резиновыми обкладками от внешних воздействий, обусловленных агрессивной шахтной средой, снижении периодических нагрузок в тросах при огибании лентами приводных и отклоняющих шкивов при снижении их диаметра, а, следовательно, динамических нагрузок на привод. Практически исключается раскручивание и скручивание тросов в лентах в отличие от канатов.

Недостаток ленточных тяговых органов по сравнению с канатными - увеличение погонной массы в связи с наличием резиновых обкладок лент и увеличение максимальных статических и динамических нагрузок на них.

В начале 90-х годов украинскими учеными проводились исследования возможности применения резинотросовых канатов в качестве подъемных [2]. Был предложен ряд схем бобинных подъемников для глубин более 1000 м со специально

разработанными резинотросовыми канатами.

Современное развитие бобинные подъемные установки со специально разработанными резинотросовыми канатами типа SAG получают за рубежом [3] для проходки стволов. К недостаткам этих установок можно отнести сложность управления и дополнительные поперечные сжимающие нагрузки на канаты при многослойной навивке на бобину.

Перечисленные недостатки могут быть устранены при замене резинотросовой лентой нескольких канатов многоканатных подъемных установок со шкивами трения.

Эксплуатационные расчеты и выбор подъемных машин со шкивами трения (рис. 1) осуществляются по трем параметрам - диаметру барабана (шкива) D, максимальному натяжению тягового органа Smax и максимальной разнице натяжений груженой и порожней ветвей тягового органа Fmax при максимальной высоте подъема сосудов H [4].

Рис. 1. Схема подъемной установки: 1 - приводной барабан; 2, 2’ - груженый и порожний подъемные сосуды соответственно; 3 - головные тяговые органы; 4 - уравновешивающие канаты; 5 - подвесное устройство скипа

а)

б)

Рис. 2. Зависимости диаметров приводных барабанов от диаметров тросов лент

Для ограничения изгибных напряжений в канатах расчетный диаметр барабана (шкива) подъемной машины принимается равным:

о = К•а, (1)

где а - диаметр каната, мм; кд - коэффициент соотношения между диаметрами канатоведущего шкива и каната. Правилами безопасности рекомендуется принимать: для многоканатных подъемных машин с отклоняющим шкивом кд>95, для одноканатных со шкивом трения - кд>120.

На рис. 2 показаны графики минимальных диаметров канатоведущих органов при кд = 95 (линия 1) и кд = 120 (линия 2) при использовании резинотросовых лент с различными диаметрами их армирующих тросов.

Для сравнения на том же рисунке приведены диаметры барабанов, рекомендуемые производителями конвейерных лент, в зависимости от диаметров ат тросов лент. Из графиков видно, что практически все диаметры барабанов рекомендуются больше минимально допустимых. В таблице приведены диапазоны значений коэффициента кд, исходя из рекомендаций фирм по выбору диа-

СопйТесЬ 130-175

ЕЬЕХ8ТЕЕЬ 150-175

Ленты кд

КУРСКРЕЗИНОТЕХНИКА 105-155

Максимальное натяжение тягового органа 8тах в верхней точке груженой ветви подъемной установки

^шах = (Р • Н + 2ск + 2гр )8 , (2)

где р - погонная масса ленты, кг/м; 8 - ускорение свободного падения, м/с2; 2ск, 2Р - массы скипа и груза соответственно, кг. Для подъемных установок со шкивами трения со стандартными скипами примерно 2гр ~ 2ск ~ 0,5 • 20; 2о - масса концевого груза, кг.

В то же время при выборе резинотросовой ленты:

В

^шах =----^ , (3)

т

где В - ширина ленты, м; ор - разрывная прочность ленты, Н/мм; п - коэффициент запаса прочности на разрыв; в наиболее тяжелых условиях эксплуатации лент принимается равным п = 8-10.

Решая выражения (2) и (3) совместно получим

(1000 • В ап

2гр = 0’5 'I----р • Н • 8 I. (4)

На рис. 3, а показаны зависимости грузоподъемности от высоты подъема подъемных установок с резинотросовыми лентами РТЛ (КУРСКРЕЗИНОТЕХНИКА) шириной 1000 мм. На рис. 3, б приведено сравнение

Рис. 3. Зависимости грузоподъемности от высоты подъема при использовании резинотросовых лент

грузоподъемности подъемных установок при замене канатов резинотросовыми лентами, выпускаемыми для ленточных конвейеров, РТЛ5000 и наиболее мощными лентами зарубежного производства -ТКАШРОЯТСЦММ!, 8ТОМ1Ь WOL-

БЯОМ, СопОТесИ и STEELCORD.

По сравнению с канатными тяговыми органами ленточные из изготавливаемых конвейерных резинотросовых лент будут иметь до 30 % более высокую погонную массу [5]. Это приводит к уменьшению грузоподъемности подъемных установок с ленточным тяговым органом. При одинаковых разрывных усилиях канатов и лент сохранение прежней максимальной грузоподъемности возможно путем применения лент с более высоким разрывным усилием или уменьшением высоты подъема.

Следует также отметить, что в расчетах использовалась завышенная погонная масса конвейерных лент, имеющих повышенную толщину резиновых обкладок в связи с их износом перемещаемым грузом. При работе подъемных установок такой износ вообще исключен и, кроме того, ленты будут работать в более благоприятных условиях (отсутствие продольных изгибов лент при образовании желобчатости и поперечных изгибов на роликах).

С учетом прочностных характеристик в случае использования ленточных тяговых органов шириной В = 1000 мм на подъемных установках при высоте подъема 400 м грузоподъемность находится в диапазоне 12-32 т. Для 200 м диапазон грузоподъемности составляет 18-40 т в зависимости от типа лент.

При применении в качестве тягового органа резинотросовой ленты важным вопросом является работоспособность обкладок ленты. Удельное давление тросов

/^4 У У ^•і

у У •^1 !

У і ' У

✓ Ґ>/ ^ '

Лонты:

* + у ✓ СопИТ РІ-ЕХЄ есЬ | ТЕЕІ. | РЕЗИНОТЕХНИКА |

-*—КУРСК

|__| 1 ;

4 6 8 10 12 14 16

Диаметры тросов ленты, мм

ленты на обкладку определяется по известной формуле:

2 • я

Т =-

Пт • dm • Б

(5)

где пт - число тросов в тросовой основе ленты.

Приближенно число тросов (без учета бортов ленты) можно найти из выражения:

в - г (6)

Пт =—Т , (6)

I + йт

здесь t - шаг тросов в ленте. С учетом выражений (1), (2) и (6) формула (5) приобретает вид

Т _ 2^ + йт ) • (р • Н + (2ск + ^гр )# (7)

(В - 0 • кд • й2т ' и

Зависимости удельного давления от высоты подъема и грузоподъемности подъемной установки приведены на рис. 4. Нижняя и верхняя границы зон давления соответствуют значениям ширины лент -1000 и 1200 мм. Зависимости определялись для подъема на высоту до 1000 м груза массой Ргр = 10-50 т при помощи установки с резинотросовой лентой РТЛ5000.

Для резинотросовых лент допустимое значение тдоп принимается не выше 3000 кПа [5]. Из графика видно, что за пределы допустимого удельного давления попадает подъем груза массой 50 тонн начиная с 400 м лентой меньше 1,2 м. В этом случае удельное давление тросов на обкладку можно уменьшить

200 400 600 800 1000

Высота подъема Н, м

при помощи увеличения диаметра барабана (коэффициент кд). Изменения других параметров приведут к ухудшению характеристик подъема. Например, увеличение ширины ленты повысит массу перемещаемой ленты и уменьшит удельный вес полезного груза.

Работа резинотросовой ленты в области допустимых давлений тросов на обкладку позволяет предположить, что при использовании конвейерных резинотросовых лент на шахтном подъеме выдавливание тросов из ленты будет наблюдаться не больше, чем на конвейерном транспорте.

Анализ полученных данных показывает, что подъемные установки с изготавливаемыми конвейерными резинотросовыми лентами шириной до 1 м могут быть применены при высоте подъема И<600 м и грузо-

1. А.с. № 631428 (СССР) Многоканатная подъемная установка./ С.Н.Дьяченко, В.А. Пивин, Д.А. Дударев и др.- Опубл. в Б.И. 1978 г. №41.

2. О создании подъемных установок большой грузоподъемности с несущими резинотросовыми лентами/В.И. Онищенко, Л.В. Колосов, К.С. Заболотный и др.//Горный журнал - 198G г. №З, с. 36-39.

3. Carbogno A. Bobbin drum hoists with flat steel rubber-coated ropes/LOADO2GG1. Logistics &

Рис. 4. Изменение удельного давления тросов на обкладку лент от высоты подъема при В=1000-1200 мм и грузоподъемности: 1 - 10 т; 2 - 20 т; 3

- 30 т; 4 - 50 т

подъемности до 2З т. Влияние на грузоподъемность увеличивается с ростом высоты подъема, поэтому подъемные установки с ленточным тяговым органом исходя из статического разрывного усилия лент возможно применять при глубине подъема до 500-6GG м.

Давление тросов лент на их обкладки на барабанах практически не лимитируют высоту подъема и грузоподъемность подъемных установок. Более точные верхняя и нижняя границы высот подъема должны устанавливаться с учетом ряда факторов: динамических нагрузок в ленточном тяговом органе и его приводе, удобства эксплуатации и т.п.

В качестве тягового ленточного органа подъемных установок целесообразно применять резинотросовые ленты с уменьшенной толщиной резиновых обкладок. Изготовление таких лент не представляет трудностей, и фирмы, например GOODYEAR, предлагают изготавливать ленты с заданной заказчиком толщиной обкладок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Transport/ Zbornik - ADS Graphic, Koshice 2GG1, p. 218-221.

4. Гришко А.П., Шелоганов В.И. Стационарные машины и установки: Учебное пособие для вузов. - М.: Издательство МГГУ, 2GG4 г. - 328 с.

З. Колосов Л.В. Рациональные параметры высокопрочных резинотросовых канатов//Изв. Вузов. Горный журнал. - 1989 г. №2, с. ШЗ-Ш9.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------

Зотов В.В. - ассистент, кафедра «Горная механика и транспорт», Московский государственный горный университет.