CC BY
17
| В.М. Тарасов // V.M. Tarasov [email protected]
генеральный директор ООО «Ривальс Современные инновационные технологии», Россия, 650023, г. Кемерово, пр. Московский, 17
General Director of OOO "Rivals Modern innovative technologies", Russia, 650023, Kemerovo, Moskovsky pr., 17
I А.И. Фомин // A.I. Fomin [email protected]
д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник отдела АО "НЦ ВостНИИ", Россия, 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3 doctor of technical sciences, department leading scientific researcher, JSC «ScC VostNII», 3, Institutskaya Str., Kemerovo, 650002, Russia
УДК 622.6;331.461
| Н.И. Тарасова //N.I. Tarasova [email protected]
генеральный директор ООО «ИКЦ «Промышленная безопасность», Россия, 650000, г. Кемерово , ул. 50 лет Октября, д. 12А
General Director of OOO «ICC «Industrial Safety», Russia, 650000, Kemerovo, st. 50 years of October, 12A
| Д.В. Тарасов // D.V. Tarasov [email protected]
специалист ОТиПБ ООО «ИКЦ «Промышленная безопасность», Россия, 650000, г. Кемерово , ул. 50 лет Октября, д. 12А
Labor Safety and Fire Protection Specialist, OOO «ICC « Industrial Safety», Russia, 650000, Kemerovo, st. 50 years of October, 12A
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВ В ШАХТЕ LIFTING DEVICES' SAFE USE RELIABILITY INCREASE IN THE MINE
Рассматриваются гидроподъемники в шахте на подвесном монорельсовом транспорте во взаимодействии с тяговым устройством - дизелевозом и монорельсовой балкой, их работу, включая законы механики для подъемного устройства, сооружения (грузоподъемных машин (устройств)). Гидроподъемники в шахте не должны являться грузовой тележкой, транспортным средством как на автомобильном транспорте, так как груз находится под монорельсовыми каретками и гидроподъемниками. Доказывается, что в действующей схеме подъема и перемещения груза гидроподъемниками на подвесном монорельсовом транспорте в шахтах отсутствует центр тяжести груза, что не влияет положительно на поступательное динамическое плоско-параллельное движение качения, построение плана мгновенного центра скорости на движение качения, где происходит движение волочение плюс плужение, происходит пробуксовка рабочих колес, вулкаланов, обретение тяговой установкой угловой скорости до линии центра тяжести груза, присутствие процесса вспахивания основной плоскости, нерациональные эксплуатационные затраты. В предлагаемом инновационном способе наличие мгновенных центров скоростей и положительное влияние центра тяжести груза и его модулей при предлагаемом способе обвязки, строповки, подъема и перемещении груза более эффективен и безопасен для ведения работ.
Hydraulic lifts in the mine on suspended monorail transport in interaction with the traction device-diesel and monorail beam, their work including the laws of mechanics for lifting devices, structures (lifting machines (devices)) are considered. Hydraulic lifts in the mine should not be a truck, a vehicle as in road transport, as the cargo is under the monorail carriages and hydraulic lifts. It is proved that in the current scheme of load lifting and moving by hydro-lifts on sus-pended monorail transport in the mines there is no load gravity center, which does not positively affect the translational dynamic plane-parallel rolling motion, the plan construction of the speed instantaneous center on the rolling motion, where the movement of dragging plus plowing occurs, there is a slip of the rotor wheels, vulkollans, the traction unit angular velocity acquisition to the line of the load gravity center, the presence of the main plane plowing process, irrational operat-ing costs. In the proposed innovative method, the presence of instantaneous centers of speed and the positive influence of the load gravity center and its modules, with the proposed method of strapping, slinging, lifting and moving the load, is more effective and safe for work.
Ключевые слова: ГИДРОПОДЪЕМНИК, СТРОПОВКА, ПОДЪЕМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГРУЗА, МГНОВЕННЫЙ ЦЕНТР СКОРОСТИ, ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ГРУЗА, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ.
Key words: HYDRAULIC LIFT, SLINGING, LOAD LIFTING AND MOVING, INSTANTANEOUS VELOCITY CENTRE (IVC), LOAD GRAVITY CENTER, EFFICIENCY, SAFETY SYSTEM RELIABIL-ITY.
При транспортировке людей и грузов подвесным монорельсовом транспортом в шахтах продолжают происходить аварии, травмы различной степени тяжести в результате падения дизель-гидравлического локомотива на почву горной выработки.
Исследованием установлено, что причина деформирования рамы крепления гидромотора состоит в следующем: груз, подвешенный на два гидроподъемника, не учитывает центр тяжести поднимаемого груза и расположение грузоподъемной силы гидроподъемника. Центр тяжести располагается между двумя гидроподъемниками, а массу груза распределяют равномерно на четыре, а иногда и на восемь монорельсовых кареток гидроподъемников. Угол между тяговыми цепями гидроподъемника и траверсами составляет 180 градусов и более (рис. 1), что категорически запрещено Правилами стропального дела. Критическим считается угол 120 градусов. При организации технологических работ грузоподъемного устройства (гидроподъемников) на подвесном монорельсовом транспорте в шахте Правила стропального дела не учитывают вообще (рис. 1).
Рассматривая движение качения в шахте, можно констатировать факт, что мгновенный центр скорости (МЦС) отсутствует. При плоскопараллельном движении качения обязательным условием является то, что груз и центр груза находятся на днище платформы тележки сверху на верхней параллельной плоскости, которая в свою очередь расположена параллельно основной плоскости. Например, это верхняя плоскость дороги, верхние плоскости головок рельс
или внутренние нижние полки двутавровой монорельсовой балки.
Платформы тележки кузова опираются на оси, а оси на ступицы, ступицы на колеса. Происходит движение качения во взаимодействии с наружным диаметром колеса и основной плоскопараллельной поверхностью - дорогой.
Плоскопараллельное движение качения -это обязательное условие наличия МЦС в точке Р контакта с дорогой, что характеризует само качение 1]. Составим план МЦС (рис. 2).
Рассмотрим плоскопараллельное движение качения роликоопор, отдельно взятой каретки на подвесном монорельсовом транспорте без груза (рис. 3).
Из рис. 3 видно, что в точке Р происходит качение роликоопор, которое характеризуется наличием МЦС в этой точке по монорельсовой балке с плоскопараллельным движением каретки.
На практике встречается еще такое движение, как плоскопараллельное движение волочение плюс плужение.
Рассмотрим основной вопрос по перемещению груза с помощью гидроподъемников и дизелевоза на подвесном монорельсовом транспорте в шахте.
В действующей конструкции гидроподъемников центр тяжести ниже самой монорельсовой балки и ее основных плоскостей. Тяговая сила дизелевоза находится в вертикальной плоскости к основным плоскостям монорельсовой балки. Равнодействующий перпендикулярный вектор VА от точки А соприкосновения силы тяги Е и монорельсовой балки, действующей вдоль балки по направлению движения вектора скоро-
Рисунок 1. Действующая схема (способ) подвески груза грузоподъемным устройством (гидроподъемниками) Figure 1 - The current scheme (method) of cargo suspension by a device (hydro-lifters)
/// /// /// /// ///
/// /// р\/// /// /// мцс
Рисунок 2. Прицеп, груженный углем: 1 - дорога; 2 - колеса; 3 - прицеп; 4 - груз; 5 - центр тяжести груза; план
построения МЦС способом 1. Figure 2 - Trailer loaded with coal: 1 - road; 2 - wheels; 3 - trailer; 4 - cargo; 5 - cargo gravity center; IVC construction
plan, method 1.
сти V с откладыванием вектора VА до линии поступательного движения центра тяжести груза, кото-рый находится под монорельсовой дорогой. Параллельно вектору плужения АВ, который откладывается от точки соприкосновения роли-коопор монорельсовых кареток и внутренней поверхности нижней полки двутавровой монорельсовой балки, где не происходит качение, а происходит движение волочение (рис.4), плане определения МЦС, лежащей в точке Р, стремится к бесконечности, что доказывает отсутствие качения.
Проведенными расчетами установлено, что при подъеме груза на наклонной горной выработке теряется до 55 % мощности двигателя на плужение и волочение. В схеме работы (рис.4) присутствует поступательное прямолинейное движение - происходит волочение четырех монорельсовых кареток, в которых на роликоопорах отсутствует вращение, и двух гидроподъемников, между которыми снизу подвешенный груз (не поднятый и зафиксированный
в пространстве, а подвешенный) в двух точках - это на соединительных пальцах, коромыслах и рабочих траверсах, а траверсы стали одно целое с грузом. Так сегодня подвешивают груз в шахтах.
И к ним же прикладывается тяговая сила дизилевоза, которая приложена в точках соприкосновения рабочих колес (вулколанов) гидродвигателей далеко впереди от груза. При этом груз находится внизу, под дорогой, и МЦС в точке Р отсутствует [1].
Таким образом, при волочении присутствует и плужение, где дизилевоз стремится попасть на одну линию нахождения центра тяжести груза, будто бы груз волочили по почве с помощью любой тяговой установки, где центр тяжести груза и силы тяговой установки находятся на одной линии в одной плоскости 1] или плуг с тяговой установкой в одной плоскости, а сам лемех внизу под этой плоскостью.
Под действием этих сил происходит изгиб балки (рис. 5), отрыв анкерной системы подве-
Рисунок 3. Схема монорельсовой каретки на подвесном монорельсовом транспорте без груза: 1 - монорельсовая балка; 2 - монорельсовая каретка; 3 - роликоопоры; 4 - способ 2 нахождения МЦС на левой роликоопоре; 5 - центр тяжести монорельсовой каретки; 6 - способ 1 нахождения МЦС на правой роликоопоре Figure 3 - Scheme of a monorail carriage on an overhead monorail transport without cargo: 1 - monorail beam; 2 -monorail carriage; 3 - roller supports; 4 - method 2 of finding the IVC on the left roller support; 5 - monorail carriage gravity center; 6 - IVC finding method 1 on the right roller support
Рисунок 4. План определения мгновенного центра скоростей, где МЦС отсутствует, тяговые силы стремятся попасть на линию центра тяжести перевозимого груза: 1 - трасса подвесной монорельсовой балки; 2 - монорельсовые каретки; 3 - груз; 4 - гидроподъемники; 5 - центр тяжести груза; 6 - дизелевоз; 7 - гидродвигатель; 8 - рабочее колесо, вулколан Figure 4 - The plan for determining the instantaneous velocity center, where the IVC is absent, the traction forces tend to fall on the gravity center line of the transported cargo: 1 - track of the suspended monorail beam; 2 - monorail carriages;
3 - cargo; 4 - hydraulic lifters; 5 - the cargo gravity center; 6 - diesel locomotive; 7 - hydraulic motor; 8 - rotor wheel,
vulkollan
са монорельсовый дороги, поломки стрелочных переводов, колоссальный износ роликоопор, приводных колес (вулколанов), создается аварийная ситуация, увеличивается риск травмирования работников.
Учитывая это, предлагается новый инновационный способ строповки и перемещения грузов [2,3,4], где гидроподъемники являются грузоподъемным и несущим органом, а дизеле-воз - это тяговая установка и только.
Рассмотрим предлагаемый способ перевозки груза на подвесном монорельсовом транспорте с учетом положения центра тяжести груза, а также наличием МЦС и плоско-параллельного движения твердого тела.
Предлагаемый способ строповки груза в горных выработках на подвесном монорельсовом транспорте обуславливает один гидроподъемник - одна единица перевозимого груза или два гидроподъемника и две единицы перевозимого груза. Построим план МЦС в точках Р и направления мгновенно поступательного плоскопараллельного движения и рассмотрим воздействие тяговой установки дизелевоза на всю гидроподъемную переме-щающую систему, включая сам груз и его центр тяжести (рис. 6).
В предлагаемом способе грузоподъемную силу располагают над центром тяжести груза, стропуют в 4-х местах с помощью уравнительных блочков и 4-мя спаренными ветвевыми стропами. Груз поднимают одномоментно. Как только груз оторвался от почвы, вся силовая составляющая сконцентрируется в одной точке.
При осуществлении подъема на поверхности от этой точки располагали бы четыре стропы одинаковой длины в виде пирамиды и в эту точку приложили подъемную силу подъемного крана, расположенную над центром тяжести, но в шахте невозможно пользоваться подъемным краном.
Благодаря модернизации способа строповки груза гидроподъемников с навесным оборудованием по технологии патента [2] осуществляется подъем и перемещение груза в стесненных условиях горной выработки. Переход на высокие критерии надежности системы безопасности и повышения производительности труда позволяет:
1. Снизить уровень аварийности и травматизма при доставке людей и транспортировке грузов подвесным монорельсовым транспортом в шахтах;
2. За счет снижения нагрузки в три раза на монорельсовую балку возможно избежать прогибов монорельсовой балки, отрыва анкеров, анкерного крепления, разрушение крепления горной выработки и негативных последствий динамических ударов;
3. Монорельсовые грузовые каретки гидроподъемников - основное оборудование подъемного сооружения. Разгрузив в три раза монорельсовые каретки каждого гидроподъемника, исключается интенсивный износ роликоо-пор;
4. Гидроподъемники при использовании и эксплуатации способа строповки и перемеще-
Рисунок 5. Отрыв анкерной крепи подвески монорельсовой балки, прогиб, деформация монорельсовой балки,
аварийное положение
Figure 5 - Monorail beam suspension anchor support breakaway, deflection, monorail beam deformation, emergency
position
ния груза в горных выработках по патенту [2] с учетом центра тяжести груза и одномоментного подъема грузов дают возможность:
- в 12 раз снизить нагрузку на все механизмы и устройства самих гидроподъемников, строп, траверс, коромысел, крюков;
- увеличить в три раза грузоподъемность и в два раза грузопоток.
Использовать гидроподъемники как грузоподъемное гидравлическое устройство, грузоподъемное устройство, а не как транспортную
тележку.
5. Технология позволяет избавиться от вектора плужения;
6. Дизель-гидравлический локомотив - тяговый орган такой же, как лебедка подъемного сооружения: обеспечивает увеличение мощности дизель-гидравлического локомотива на 41,4 % на горизонтальных выработках по прямо-линейному движению горной выработки и на 55,2 % при подъеме по горной выработке 15 град; позволит избежать перегрузок, перегрева и колос-
Vm
Млпу.эь iii'irr. Г ;■ Г MUC
Рисунок 6. Определение плана МЦС предлагаемого инновационного способа перевозки груза на подвесном монорельсовом транспорте в шахте, в роликоопорах качение присутствует, МЦС схемы существует, где 1 -груз; 2 - гидроподъемник; 3 - монорельсовая каретка с роликоопорами; 4 - спаренный шарнир; 5 - монорельсовая балка; 6 - модуль груза; 7 - дизелевоз; 8 - гидродвигатель; 9- рабочее колесо, вулколан; 10 - уравнительные блочки на вспомогательных и рабочей траверсах; 11 - модуль груза; вид А- левая монорельсовая карет-ка;
вид Б - правая монорельсовая каретка Figure 6 - IVC plan determination of the proposed innovative method of transporting cargo on suspended monorail transport in the mine, there is rolling in the carrying rollers, the scheme IVC exists, where 1 is the load; 2 - hydraulic lift; 3 - monorail carriage with carrying roll-ers; 4 - coupled hinge; 5 - monorail beam; 6 - cargo module; 7 - diesel locomotive; 8 - hydraulic motor; 9- rotor wheel, vulcollan; 10 - leveling blocks on auxiliary and working traverses; 11 - cargo module;
view A - left monorail carriage; view B - right monorail carriage
сального износа поршневой группы двигателя, динамических ударов, повышенного износа приводных колес (вулколанов), всей гидросистемы дизель-гидравлических локомотивов; увеличится эффективность работы монорельсовой балки (дороги) с грузоподъемными устройствами (гидроподъемниками);
7. Технология позволит произвести плавный поворот по радиусу изгиба монорельса, в результате исключается поломка стрелочных переводов;
8. Экономить средства и время. Годовой экономический эффект на один дизель-гидравлический локомотив и два гидроподъемника по эксплуатационным затратам без учета стоимости монтажа/демонтажа комплексов механизированной крепи и забойного оборудования и стоимости дизель-гидравлического локомотива составит 19 млн. 660 тыс. руб. (эксплуатационные затраты, материальные ресурсы, ГСМ, затраты на СИЗ). Для Кузбасских шахт в год 5,5 млрд. руб. - экономия по запчастям, ГСМ. Прибавьте к этому экономию финансовых средств
от остановок производственных работ, убытки от аварий, травм, простоев, стоимости дизелей, которые приходится закупать гораздо чаще из-за нерационального использования, стоимости монорельсовой балки, которую чаще необходимо ремонтировать, усиливать, а также сумма штрафов, выписываемых контрольно-надзорными органами и т.п.
9. Не требуются дополнительные конструктивные изменения внутренней конструкции гидравлических подъемников (гидроподъемников, грузоподъемных устройств), дизель-гидравлических локомотивов и монорельсовой балки.
Таким образом, необходимо кардинально менять организационно-технологическую систему по подъему и перевозке груза в горных выработках на подвесном монорельсовом транспорте, исходя из уменьшения сопротивления при транспортировке груза, используя законы физики, теоретической механики, стропольного дела, законов качения и плоскопараллельного движения, инновационные технологии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Клебанов Я. М., Черняховская Л. Б., Шабанов Л. А. Плоскопараллельное движение твер-дого тела. / Самара, - 2008. - 26. - С. 1-10.
2. Тарасов В. М., Тарасова А. В., Тарасов Д. В. Пат. 2333880 РФ. МПК В66С 1/12 (2006.01). Способ строповки грузов в горной выработке. Патентообладатель Тарасов В. М. № 2007130250/11; заявл. 07.08.2007; опубл. 20.09.2008, бюллетень № 26. - 10 с.
3. Тарасов В. М., Тарасова А. В., Тарасов Д. В. Тарасова Н. И. Пат. 2480396 РФ. МПК В66С 1/12 (2006.01). Мон-тажно-демонтажный способ строповки и транспортировки лавного конвейера в горной выработке. Патентообладатели Тарасов В. М., Общество с ограни-ченной ответственностью «Ривальс Современные Инновационные Технологии» (ООО «РивальСИТ»). № 2011148728/11; заявл. 29.11.2011; опубл. 27.04.2013, бюллетень № 12. - 10 с.
4. Модернизация гидроподъемников на подвесном монорельсовом транспорте / В. М. Тара-сов [и др.] //Биржа интеллектуальной собственности. - 2015. - № 5. - С. 57-64.
REFERENCES
1. Klebanov, Ya. M., Chernyakhovskaya, L. B., & Shabanov, L. A. (2008). Ploskoparallelnoie dvizhenie tverdogo tela [Plane-parallel motion of a solid body]. Samara [in Russian].
2. Tarasov, V. M., Tarasova, A.V., & Tarasov, D. V. Pat. 2333880 of the Russian Federa-tion. IASC B66C 1/12 (2006.01). Method of slinging loads in mines. Patent holder Tarasov V. M. № 2007130250/11; application. 07.08.2007; publ. 20.09.2008, Bulletin No. 26. - 10 PP. [in Russian].
3. Tarasov, V. M., Tarasov, A.V., Tarasov, D. V. Tarasov, N. I. Pat. 2480396 of the Russian Federation. IASC B66C 1/12 (2006.01). As-sembling and disassembling method of sling-ing and transportation of a longwall conveyor in a mine opening. Patent Tarasov V. M., OOO "Rivals Modern Innovative Technolo-gy" (OOO "Rivulet"). No. 2011148728/11; application. 29.11.2011; publ. 27.04.2013, Bulletin No. 12. - 10 PP.[in Russian].
4. V.M., et al. (2015) Modernizatsia gidro-pod'emnikov na podvesnon monorelsovom transporte [Modernization of hydraulic lifts on suspended monorail transport]. Birzha in-tellektualnoi sobstvennosti -Intellectual prop-erty Exchange, 5, 57-64 [in Russian].
