CC BY
38
© М.С. Ссмакин, 2013
УДК 622.678.532.2 М.С. Семакин
ШАХТНЫЕ СКИПЫ ВЫСОКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ
Приведено описание шахтных скипов с клапанным затвором, механизм запирания и отпирания которого прост по конструкции и абсолютно надежен. Такие скипы не нуждаются в разгрузочных кривых. Это позволяет упростить кинематический режим подъемной установки и снизить продолжительность подъемного цикла. Ключевые слова: скип, скип с клапанным затвором, скиповый подъем, шахтный подъем.
Современные шахтные скипы с клапанным затвором имеют несовершенный чрезвычайно сложный с большим числом подвижных деталей механизм запирания и отпирания, требующий тщательного и постоянного ухода. Подобная конструкция не может обладать высокой надежностью, что подтверждается многолетним опытом использования скипов такого типа в горнодобывающей промышленности. Аварии из-за отказов в работе механизма затвора скипа причиняют ощутимый ущерб, поскольку остановка подъема даже на непродолжительное время приводит к большим потерям добычи. Да и само устранение последствий аварии связано с большими затратами материальных средств. Другой недостаток таких скипов состоит в том, что механизм клапанного затвора приводится в действие от различных по конструктивному выполнению устройств, смонтированных в месте разгрузки. Как правило, это - разгрузочные кривые, с которыми взаимодействуют элементы механизма запирания затвора. Использование этих кривых вынуждает с целью снижения динамических нагрузок, как на элементы самого скипа, так и на станок копра и проводники, существенно ограничивать ускорение и скорость движения скипа во время такого взаимодействия, что обу-
словливает усложнение кинематического и динамического режимов подъемного цикла и сдерживает рост производительности подъемной установки.
Разработанный при участии автора статьи скип [1, 2] не имеет вышеназванных недостатков. Его отличительная особенность состоит в том, что механизм запирания и отпирания клапанного затвора чрезвычайно прост по конструкции и в то же время абсолютно надежен. Основной его частью являются ролики, которые во время подъема или спуска скипа взаимодействуют с проводниками шахтного ствола и удерживают при этом затвор в закрытом состоянии. Такая жесткая кинематическая связь между конструктивным элементом движущегося скипа и неподвижным проводником ствола и обеспечивает полное отсутствие опасности самопроизвольного открывания затвора в процессе установившегося движения. Не нуждается этот скип и в разгрузочных кривых, что также является положительной чертой его конструкции.
На рис. 1 приведены некоторые возможные конструктивные варианты скипа с клапанным затвором. Скип (рис. 1, а) изображен в движении и в положении разгрузки, остальные -только в положении разгрузки. В таком скипе разгрузочные ролики смонтированы непосредственно на бортах за-
Рис. 1. Некоторые конструктивные разновидности скипа: 1 - кузов; 2 рама; 3 -борт затвора; 4 - ролик; 5 - рычаг; 6 - упор; 7 - ригель; 8 - упор в виде ролика; 9 -пружина; 10 - направляющие ролики; 11 - шахтные проводники; 12 - дополнительные направляющие башмаки; 13 - вспомогательные проводники; 14 - копровые направляющие валики; 15 - опорные катки
твора, что делает его конструкцию максимально простой с минимумом деталей. Механизм запирания и отпирания затвора другой разновидности скипа (рис. 1, б) выполнен в виде рычага, соответствующим соотношением плеч которого можно значительно снизить давление роликов на проводники шахтного ствола и существенно их разгрузить. В отличие от вышеописанных скип (рис.1, в) все же имеет собственно механизм отпирания и запирания клапанного затвора, для привода которого использована пружина. Автор располагает еще рядом конструктивных решений выполнения этого механизма, но в нем обязательно присутствуют ролики, взаимодействующие во время движения скипа с проводниками шахтного ствола.
В зоне разгрузки скипа, как и в существующих подъемных системах, оборудованных скипами с клапанным затвором, имеется один или несколько опорных катков. При приближении скипа к этому месту днище затвора своей тыльной стороной накатывается на эти катки и поддерживается ими. На этом же участке трассы подъема проводники шахтного ствола заканчиваются (рис. 1, а) или прерываются (рис. 1, б). Вследствие этого ролики затвора теряют опору, и освобожденный затвор, опираясь на катки при продолжающемся подъеме скипа, под действием собственного веса и веса груза в кузове поворачивается вокруг оси своего крепления к раме или кузову в сторону разгрузки и открывает разгрузочное отверстие. В случае переподъема скипа днище затвора ложится на пред-
назначенный для этой цели упор. Поднятый материал выгружается в последующее транспортное звено, например в бункер.
Для обеспечения направленного движения скипа в период, когда его верхние направляющие ролики или башмаки оказываются в зоне отсутствия шахтных проводников, скип оснащен дополнительными направляющими башмаками, взаимодействующими с короткими вспомогательными проводниками. Или шахтный копер может быть оснащен направляющими валиками (рис. 1, в).
По окончании разгрузки скип начинает опускаться, его затвор, опираясь на верхний опорный каток и обкатывая его, поворачивается в сторону кузова и закрывает разгрузочное отверстие. При продолжающемся опускании скипа ролики затвора приходят в транспортное положение, накатываются на шахтные проводники и надежно запирают затвор. В этом же месте вспомогательные проводники заканчиваются, и дальше работа скипа протекает как обычно.
Отсутствие разгрузочных кривых, а значит и связанных с движением в них ограничений скорости и ускорения дает возможность строить режим управления подъемной машиной не по пятипериодной, а по более простой трехпериодной диаграмме скорости. Сравнительные расчетные диаграммы скорости движения (рис. 2) известного скипа с клапанным затвором (сплошная линия) и описываемого в статье (пунктирная линия) в идеен-
тичных условиях свидетельствуют о снижении продолжительности подъемной операции ТДВ для условий
примера 165 [3] (высота подъема 473 м, ускорение и замедление 0,75 м/с2, максимальная скорость движения скипа 10,6 м/с). Это приводит к росту производительности шахтного подъема на 16 %.
Рис. 2. Сравнительные расчетные диаграммы скорости движения скипов:
- - известного скипа с клапанным
затвором;
------ скипа новой конструкции
К изложенному следует добавить, что в отсутствие разгрузочных кривых уменьшается общая динамическая нагрузка на шахтный копер, вследствие чего его прочностные размеры могут быть уменьшены.
Скипы с новой конструкцией клапанного затвора могут значительно повысить эффективность работы рудничного подъема.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Semakin S.: Skip. Offenlegungsschrift, DE 10 2004 031 979 A1.
2. Semakin S.: Skip. Offenlegungsschrift, DE 10 2005 049 560 A1.
3. Халжиков Р.Н., Бугаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989. - 187 с. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Семакин Михаил Сергеевич - специалист по горным машинам и комплексам, sem.m@mail.ru, ВТШ им. Г. Агриколы, Германия.
