Статический и динамический расчет клети Текст научной статьи по специальности «Математика»

Проф. С. К. Конюхов.

Стагеш и дйнамическиЁ расчет елбтй.

I. Статический расчет клети.

«Лишний вес столь же бессмыслен в любом предмете, как значек на •кучерской шляпе,—пожалуй, еще бессмысленнее. Значен может в конце кондов служить для опознания, в то время как лишний вес означает только лишнюю трагу силы. Для меня загадка, на чем основано смешение тяжестк я силы. Вес очень хорош в бабе для забивки свай, но к чему приводить в движение лишний вес, когда этим ничего не достигается? К чему ооременять специальным ве- ом машину, предназначенную для транспорта? Почему бы не перенести лишний вес на груз, который транспортируется машиною? "Полные лют и не в состоянии бегать так быстро, как худощавые, а мы придаем большой части наших транспортных машин такую грузность, словно мертвый вес и объем увеличивают скорость? Бедность в значительной степени происходит от перетаскивания мертвых грузов».

Так пишет*Г. Форд в своей книге: «Моя жизнь и достижения».

Эти слова точно специально написаны, как бичующая критика нерационального использования веса в шахтных клетях. Трудно сказать, какими основаниями пользовались при построении подавляющего числа шахтных клетей, но, судя по тому, что литература по построению клетей исчерпывается всего, двумя работами: II. Дессара. Подъемные клети (на французском языке,} и С. А. Заборовского. Динамический расчет двухъэтажной рудничной клети ( (на русском языке), и ч«то больпшнстьо клетей не удовлетворяет экономному использованию материала,—можно, не задумываясь, отметить: темную, мало изведанную область в строительном деле. Строят очевидно на глазок по принципу: «сообразно и соответственно». А межту тем с возрастанием глубины шахт, с нарастающей потребностью увеличивать добычу полезных ископаемых, вопрос о весе клети приобретает большое значение.

Начать с того, что для легкой клети можно изготовить более надежные парашюты, а это тесно связано с безопасностью работы в предприятиях. Калейдоскопические взгляды на парашюты, начиная от потного отрицания их; полезности, переходя к безразличному отношению и, наконец, завершая предписанием устройства парашютов при кле ях, все эго должно смениться на одно воззрение: выгодности и необходимости снабжать клети рационально устроенными парашютами, действие* которых должно проверяться так же часто, как испытываемый канат. Нельзя ни одной минуты забывать, что тут-вопрос идет о человеческой жизни, и, следовательно, грошевые расчеты тут не причем.

Когда приходится говорить о работе'в нормальных условиих, то тут необходимо отметить, что уменьшение мертвого гру«н, каковым является вес клети, неминуемо поведет к облегчению работы машины, и значит, к экономии в приводной силе, к утилизации более легких лвшателей. Если клеть облегченного веса предназначается для замены старой тяжелой клети, то и тут появляются свои выгоды. Не меняя старого каната, на облегченной клети можно поднимать той же самой машиной, в полтора раза больше людей за каждый попъем, и все-таки нагрузка каната будет меньше первоначальной. А ведь это ведет к большему сокращению времени в горном деле, где все работы ведутся в срочном порядке, а спуск и подъем рабочей силы только ртннмает раоочее время. :

Помимо сокращения времени на перемещение рабочей силы облегченная клеть дает возможность поднимать за каждый раз на том же канате больший полезный груз, что тоже дает экономию времени и увеличивает производительность предприятия. Сокращается вррмя на спуск крепления. Наконец, облегченная клеть дает возможность той же машиной и тем же канатом обслуживать более низкие горизонты.

Облегчение клети и возможность болпнего подъема людей за более короткое время имеет особенное значение лля таких экстроординарных случаев в жизни шахты, каковыми являются пожар, взрыв, затопление шахты и т. и.

Какими путями можно идти к осуществлению облегчения веса-клети?

Их можно наметить несколько, но наибольший -эффект должно дать соединение всех приемов в один—комплексный.

1) Установление нормального типа подъемных клетей, стандартизация клетей, что должно дать и легкие и дешевые клети с необходимым числом рационально выбранных и расположенных звеньев.

2) Переход от заклепочных соединений к сварке, что должно дать экономию в весе примерно 3<>°/0.

3) Применении ■ вместо железа, новейших сплавов, обладающих небольшим удельным ,весом и высокими меланико технологическими свойствами*.

К числу такоьых относятся сплавы алюминия.

Таблица 1.

М а т е р и а д.

Немецкий сплав

Силумин . . Дуралюминий

Удельный вес

2,90-2,95

Американский сила к.............; , 2,85 -2,•9"

2,0

2,8

Коф. расширения.

0.0000 255 О.СООО 246 0.0000 222 0.0000 226

Таблица

Механич. обработанный.

М а т е р н а л. Прочность. Удлинение0 0 | Твердость.

1'ворд • Мягк. Тверд! Мягк Тверд. Мягк.

Немецьий сплав ...... 20 30 20 10 55 90

-Американский сплав .... 20 30 20 10 ! 60 90

Силумин .... .... 18 30 30 5 ( 60 __

Дуралюмианй ....... 38 42 20 15 ' ! 60 ' 150

Прочность берется в кгр./мм.2.

Удлинение в °/0 вычислено но формуле Ь —11,3 ]/({. Твердость (Р = 500кгр,, шарик ф —■ 10тт.) в кг|./мм.а.

Форд не задумался применить ванадиевую сталь лля..сюих автомобилей в самом широком масштабе и добился самых поразительных результатов, а-французы раньше его применяли эту сталь только для клапанов двигателей;

конечно, засела глубоко самая закоренелая рутина,: французы' не нашли в себе достаточно здравого смысла для использования только им известной ванадиевой стали, а Форд по обломку шпинделя вентиля (произошло столкновение на гонках французского автомобиля с фор то век им) сразу определил, какой ценный образец материала попал в его руки, и приложил огромные усилия, чтобы наладить дело металлургии ванадиевой стали в Америке.. Действитель.ванадиева• сталь обладает сопротивляемостью на разрыв почти в три раза большей, чем обычная углеродистая сталь, и заслуживает в строительстве большого внимания.

Можно поэтому смело повторить слова Форда: «¡ванадий должен применяться везде, где требуется крепость и легкость».

На ряду с ванадиевой сталыо должны получить большое применение и сплавы алюминия, уже теперь завоевавшие себе обширнее поле применения в самых разнообразных областях промышленной техники, науке и жизнен-том обиходе, но еще стучащиеся в дверь техники горного дела.

Подходя ближе к вопросу о расчете подъемных клетей* зададимся вопросом, что можно ожидать от этого нововведения?

, Лучше в его в смысле показательности остановиться на примере.

1] редставим себе шахту в ЮСГО метров глубины, обслуживаемую канатом с удельным весом 0.0001)4 kg./кyб. ст. Пусть —напряжение каната у кулаков 100 а у клети 80 кд Обозначим далее через Б вес каната, через К максимальны^ радиус навивки, а через г—'минимальный. Пусть нижняя '¿леть сидит на кулаках, а верхняя груженая клеть не д-чпла до кулаков; Этот случай представляет обычное явление при подъеме, вследствие неодинаковой вытяжки обоих канатов. Назовем через М—максимальный момент сопротивления ца валу бобины.

А теперь посмотрим, что произойдет у нас, если на канате будут подвешены -.грузы в 0000—5500 и 5°00 килограммов.

У-

(¿1 - «ООО

-.500.

:5<Ю0.

8 к?. 1 10225

| К ст. 395

1 ! Г е,:ш. 1:28

М Ь?. га!. 10574

«НОГ. Ж

!)181

Я550 371 Ш> 8432

Второй момент сопротивления меньше первого на 10,6%» а третий — на 20,6%. В действительности экономия при работе подъема выразится 4—6%, и только при маневрировании будет подниматься до вышеприведенных норм. ,

"Коли углубить шахту до 1050 метров и подвесить клеть к канату весом в 5000 килограммов, то

8гг- 9255 к§, и Мшах - -8700 к{?тп1.

Полагая же глубину шахты = 1000 метров и = 6000 к£, получим М та 10574 к(1>Г щ(;г.

Разница в величине максимального момента сопротивления на валу бобины составит примерно 17,7%:

Этих ; соображений вполне достаточно для* того, чтобы привлечь - внима* иие конструкторов к рациональному выбору веса клети.

Расчет клети будем вести в двух предположениях:

1. Клеть .подвешена к канату.

2. Клеть посажена на кулаки.

В состав каждой клети входят следующие важнейшие части: а) горизонтальные рамы, б) вертикальные стойки с сетками, в) соединения и г) аксессуары или принадлежности клетей, главным, образом предохранительного характера.

Форма клети и ее размер в значительной степени определяются условиями грунта, в котором проводится ствол шахты, и интенсивностью работы шахты. Таким образом, имеются клети одноэтажные, двухэтажные, трехэтажные и четерыхэтажные. В большее число этажей клетей почти не строят. Каждый этаж вмещает либо одну вагонетку, либе две, при чем в последнем случае вагонетки располагаются либо рядом, т. е. на двух путяк, либо одна за другой, т. е. на олном пути.

Сечение клети г< ризонтальной плоскостью представляет либо прямоугольник, либо прямоугольник со скошенными углами. Это всецело зависит от сечения ствола шахты.

Что касается конструкции клетей, то они довольно разнообразны, но целесообразно было бы установить для конструкции клетей такие же схемы, какие имеются для ферм, предназначенных для крыш. Тогда в значительной степени облегчена бьиа бы ненужная работа раздумывания, какой конструкции отдать предпочтение и почему. Эта задача ждет своего решения и выполнение ее будет не бесполезным.■

Приступая к проектированию клети, нужно заранее знать, но крайней, »мере, поперечное соление шахты, число вагонеток в клети ¿и их вес с грузом, а также расстояние между опорными точками колес вдоль рельсового пути и перпендикулярно ему.

После этого нужно остановиться на какой-либо конструкции, предпочитая постройки клетей известных ¡.авотов и обращая внимание, на то, чтобы подвешивание клети к цепям произведено было не за горизонтальные стержни, а аа стойки. Расчету подвергаются рамы, расположенные горизонтально,, и бока клети, обращенные к проводникам.

I. Клеть подвешена цепями к стойкам.

а. Расчет рамы.

*

Самому большему воздействию при подвешенном состоянии клети подвергается верхняя .рама, от которей идут концы цепей, сходящиеся в узел около нижнего конца каната. В зависимости от того, как зацепляются нижние концы цепей, за стойки или за горизонтальные стержни, и подход к решению задачи будет различным.

Пусть концы цепей схватываются е верхними частями стоек (вертикальных стержней).

В этом случае верхняя рама подвергается сжатию, и можно без труда определить силы, сжимающие отдельные стержни рамы.

Клеть подвешивается либо*па двух, либо на четырех, либо иа" шести цепях. Всегда стараются так урегулировать длину цепей, чтобы в каждой было одинаковое натяжение.

Наиболее часто встречается подвешивание клетей на четырех цепях.

Для этого случая инженером Дессаром предложена простая эпюра.

Строим прямой угол АО В (чер. 1), у которого^О А и О В представляют в. масштабе половины сторон прямоугольника, образуемого четырьмя точками подвеса цепей. Линия А В будет представлять половину диагонали того же прямоугольника. Отложим линию А В на стороне О В, так что А В —ОС.

Из точки С, как из центра, сделаем засечку длиною цепи в принятом нами для прямоугольника А О В масштабе. Таким образом, получим на стороне О А точку В. Прямая I) С будет представлять в масштабе длину каждой

ив четырех подвесных цепей. *

%

Нанесем от точки I) вниз отрезок 1)G на линию 0D и примем его равным общей нагрузке нижнего'конца каната Q кгр. Масштаб для DG выбирается сообразуясь с чертежом, a mm -- 100 кгр. Проводим теперь через точку G горизонтал до встречи с прямой DC в точке 1. Таким образом, получим отрезок G I, представляющий горизонтальную составляющую напряжения в одной цепи, но в масштабе 4 amm = 100 кгр. Или же прямую G1 можно рассматривать, как сумму четырех горизонтальных составляющих напряжения в цепи, во в масштабе amm—100 кгр.

Перенесем теперь (И на А В в положение А Х и проведем XY параллельно С 0.

В таком случае XY = Ht будет действующей силой вдоль бока О В рамы, a A Y — действующей силой влоль бока О А и равной Н2. Масштаб для Н, и Н9 будет 4 amm = 100 кгр. Для уяснения порядка возникновения этой эпюры представим себе верхнюю раму, подвешенной симметрично в 4 точках А — В —-— С — D. {Чер. 2). Пусть точка приложения силы будет Е. Напряжение в нижнем конце каната будет Q. и направлено это напряжение или сопротивление каната вверх. Соединим точку А с С и тачку В с D. Пересечение линий А С и ВТ) обозначим через 0. Не трудно видеть из треугольника 0ED, что #

О Е = ЕI) Sin а

или

Q/^SjSin«,

где S, будет напряжение в каждой цепи.

Направление напряжений в цепях будет идти от точек А — В — С —1> к точке Е. Так как вся система находится в равновесии, то в треугольнике OED силы замыкаются, идя все время в направлении обратном движению часовой стрелки. Таким образом, нáпpяжeниe — сопротивление в стержне El) будет идти от точки Е к точке 0, а в стержне 0D от точки 0 к Т>.

Сопротивление в стержне 01) (щет равняться

Q/4-Cotaiiga

Разложим сопротивление стержня 0D на два напряжения в направлении ОМ и 0N'. Так как и в этом случае вся система находится в равновесии, то в треугольнике OMD силы замыкаются, идя в направлении движения ча< овой стрелки. Итак, вдоль стержня DA сила идет от точки Г) к точке А, а вдоль стержня DC от точки D к точке С.

Совершенно такая же картина получается у нас при рассмотрении узлов А, В и С. Отсюда ясно, что стержни рамы будут сжиматься.

Треугольники OMD и OED на (чер. 2) соответствуют треугольникам А О В и ODC на (чер. 1).

Для подсчета сечения стержней рамы нужно воспользоваться формулой . Эйлера,

] k.H.L2

где I представляет минимальный момент инерции поперечного сечения стержня в kg. mm.

к — запас прочности (к — 20) Н — сжимающая стержень сила в kg.

L — длина стержня в mm.

Е—модель Юнга в kg/mm2.

Так как при заклепочном соединении трудно ожидать прочного закрепления концов стержней, то п принимается равным единице, т. е. концы стержней предполагаются просто подпертыми.

Пример. Клеть подвешена на четырех цепях, концы которых образуют прямоугольник 1200X806 миллиметров Длина цепи равна 1200 тт.

Общая нагрузка Q состоит из 1 j веса клети 1800 kg.; 2) веса 4 вагонеток, наполненных пустой породой; емкость вагонетки б гектолитров каждая., а вес с нагрузкой = 1100 kg.

Таким образом.

Q — 1800 •-(- 4.1100 = 6200 kg.

- lía (чер. '¿) дается эгшра Дессара. Яз. этой эпюры можно видеть, что напряжение X Y вдоль длинной стороны рамы = tíj = со 1000 кгр., а напряжение A Y вдоль короткой стороны = Н2 —оо б50.со 7U0.

Если подставить эти величины в формулу Эйлера, то найдем момент инерции .поперечного сечения, а по этому моменту подберем и размеры и форму сечения.

Итак. ^

i,« ***? = щ»ои.

п.~2. Е 1.10.20000

Если остановиться на U — образном профиле, то подхЪдшим профилем будет Г»5 У 43,5 X Для которого

I min — 178250

Также точно найдется 12 и соответствующий профель сечения.

II. Нлеть подвешена на цепях к раме

Этот способ подвешивания не так благоприятен для конструирования 'легкой клети, как первый, и к. такому п »двешпванию-клети прибегают только в тем случае, когда по каким либо соображениям нельзя зацепить подвески за стойки. В этом случае рама будет подвергаться изгибу и сжатию с изгибом или сложному сжатию.

Расчет начинают с того, что определяют сечение на изгиб. Весьма часто оказывается, что вычисленное сечение будет удовлетворять и сложному сопротивлению. В противном случае приходится усиливать сечение. Расчитываемый стержень или брусок рамы рассматривается как балка, на двух опорах, за кон принимаются две ближайшие стойки.

Пусть момент изгиба в опасном сечении- будет М kg. intr. Полагая напряжение R — 4 kg./mmA получим основное у-ние

1_М i '

Пусть далее S кв. мм. будет сечение бруска. Находим графически по эпюре Дессара составляющую П.

Зная эту составляющую, определим дополнительное напряжение

R1 = —kg./mm.8.

S

Общее максимальное напряжение будет представлять сумму 11.К,1 и она не должна превышать 6 kg/mm.2.

Пример. Клеть имеет два этажа, а в каждом три »вагонетки расположенные рядом. Раме клети придана форма прямоугольника со срезанными

углами 2540 X 1400 шт., -что вызывается круглой формой сечения шахты. Вдоль длинных стенок клети располагаются три параллельные стойки. Направляющие размешены на коротких сторонах клети. Клеть под чеши вается на шести цепях, и? коих две внутренние более короткие являются вспомогательными, так что раму подсчитывают для подвешнвшия на четырех цепях. За подвесные точки возьмем вершины прямоугольника 1750 >ч 1460 тт. Это значит, что точки подвеса выступают несколько за пределы-главного контура клети. На сюшенных углах клети располагаются четыре стойки, образуй щнх четыреугольник с сечением 2200 X 1200 тт. Эти стойки являются опорными (чер. 4). Длина цепи 1500 тт.

Предположим вес клети равным 2000 к§; врс шести вагонеток с грузом породы положим равным 6600 kg. Таким образом, общий вес клети составит 8600 kg. При ширине колеи в 450 тт. получим наибольший изгибающий момент рамы ¡5 сечении Р2IV равным

8600 450 Ла.,пелл ---------.---= 4837501щ. шт.

4 2

Полагая допускаемую нагрузку'к = 4 к2/тт.2, получим

..?=■483750 = 120938.

% 4

В исключительных случаях, когда клеть будет висеть только на двух запасных цепях, опасный момент будет

N,=2150X 1100 = — . —= 2.365000.

4 2

Для таких исключительных случаев временного характера можно допустить нагрузку К,< 20kg./mmA

Если взять для рамы коробчатое железо, то легко подобрать размеры, ::ная момент сопротивления Wx = 120938. По германскому нормальному сортаменту можно остановиться на профиле иорытчого железа N 18 с размерами 180 X 70 X 7 тт., у которого \\гх = 150 ст.

Но можно взять две полосы того же коробчатого железа с селением 200 х 8 тт.

Момент сопротивления для такого составного сече ни к. вычислится по формуле

В Н8 — Ь11* , Ь . 11,3 60 . 200* — 44.183* , 44.16* \¥х =--------------4---х- = • - - -------------------------------= 1й8765 шш .

6Н 6Ь, 6.200 6.1С

Таким образом, в обычных условиях напряжение на 1 кв. мм. составит о, 15 kg., а в экстренном случае со 15,4 kg/mítlA

Для подсчета дополнительного напряжения, вызываемого сжатием рамы, нужно пользоваться диаграммой Дессара (чер 5). Строя эту диаграмму для рассматриваемого случая, получим П, =сч> 1500 к^ Это напряжение приходится на площадь сечения рамы, равной 200Х8-|-200Х8-|-44 Х4Х^~ = 4608 кв. мм.

На один кв. мм. это дает

1900 4608

К, — „,?по — ео0,411щ.

Чтобы оказывать должное сопротивление этому воздействию, балка должна обладать минимальным моментом инерции, равным по формуле Эйлера.

к.НЬ2 20.1500.2200® •

Ьшп ---, 4 _.Г-ЛЛ = со 920. ООО.

П. тс 2 Е 1 . т: з 20000

Принятое же сечение для рамы обладает моментом инерции равным о-; 8.500.000. Общее напряжение балки рамы будет равно 3,154-0,32 = 3,47 кщ1 тт2, а в экстренном случае— 15,4-4-0.32 = 15,72 к^пнгЯ

III. Нлеть сидит на куланах.

Рассмотрим вопрос с точки зрения статики, т. е. предполагая отсутствие толчков, сотрясений, ударов.

Пример. Пусть имеется четырехэтажная клеть клеть, вмещающая по одной вагонетке на этаже. Три нижних этаж? имеют вышину по 1200 тт., а самый верхний 1750 тт. Длина клети 1200 тт, а ширина 760 тт Ш длинных стенках распложены три стойки. Диагоналей нет (чер № 6). Разрежем клеть по плоскости симметрии, перпендикулярной к длинным сторонам рамы (чер. 7). Будем рассматривать половину рамы В А Д Д1 А1 В1, как балку, опирающуюся в точках Д и Д1, где располагаются кулаки, расстояние между которыми равно 640 миллиметрам!

Какой груз выдерживает эта балка? Прежде всего обратим внимание на пол клети. Площадь его примерно составляет 1 кв. метр. Практика показывает, что один квадратный метр пола клети составляет около 150 kg. На рассматриваемую половину рамы прийдется таким образом 75 кё'. Пусть этот вес равномерно распределен по балке. Так как балка состоит из звена Д Д' -= 640 миллиметров и двух боковин В Д и В1 Д1, нз коих каждая имеет длину 750 тт., то общая длина балки будет 2140 тт. Разделяя груз в 75 пропорционально длинам отдельных частей балки, получим ва грузку на боковину по 26 1^'., а на среднюю часть 23 Грузы в 26 kg. предположим приложенными в точках А и А1 (чер 8).

Более точно вес пола можно вычислить, когда имеется уже готовая конструкция рамы, поперечин, настила, рельс и т. д. Кроме собственного веса пола на раму, передаются две ршные силы от веса вагонетки с пустой породой. Так как емкость вагонетки принята в 6 гектолитров, то вес груженой вагонетки будет 1100 килограммов. Это вес передается на раму при помощи колес вагонетки при шигине пути в 450 миллиметров. Таким образом каждая сила равна 275 к£. Наконец, на раму будут действовать четыре равные силы, составленные из веса клети, равного 1800 к^, да вес трех вагонеток 3300 kg. без' уже рассмотренного веса пола нижнего этажа. Таким образом, каждая сила будет равна

1800 -<- 3300 —150 * 1Г .

----_------------- 1236 кк.

4

Две таких силы будут действовать на балку, представляющую половину рамы клети. Эти силы приложатся в точках А и А1, расстояние между которыми равно 760 тт.

Мы имеем здесь консольную балку, нагруженную симметрично сосредоточенными грузами, а между опорами несущую равномерно распределенную нагрузку, (чер. 8). Изгибающий момент от сосредоточенной нагрузки будет в опасном сечении.

Мх — 1264 X 155 — 1550,5 X 95 = 48622,5.

А от равномерно-распределений нагрузки

.... 23 X 95® ,

Мх= 640.2 V

Таким обрчзом, суммарный момент изгиба бутет около 48800 ку. ,ши.

{ на ( кв. г

1 48800

Если положит нагрузку на ( кв. mm. ровной 3 kg., то

г/ — 16266

Если взять стальную полосу корытвого сечения «О V 47 X н. то ал л яее

---== 28834

Б таком случае: нагрузка на ] кв. шт. будет

• 18800 . ,,, > , .

Коли положить, что рама разрезана плоскостью симметрии Р3 IV, то яолучим балку Т<; Д А В С Е 0, расположенную на двух опорах Д* и К, расстояние между которыми будет равно 4380 тт.

Рассмотрим те грузы, которые несет эта балка.

Опять здесь нужно у честь вес пола нижнего этажа, как равномерно распределенную нагрузку.

Деля половину веса пола (7-г1 к£.) пропорционально длинам :-1380 и'320,; получим нагрузку на длину Д К приблизительно равной

7о X 1380 _

ТоЪп Г с.п - = к«.

» 1380-)--() 4(>

♦

Ыа долю балок Д V и Е О щшйлетея тогда поровну но 11,5 Ц. Эти последние силы полагаем приложенными сосредоточенно в точках Д и'Е (очер. 9).

Затем нужно взять половииу веса груженой вагонетки (550 кй'Д в положить, что этот вес действует сосредоточенно в тех же точках.

Наконец, нужно взять половину нагрузки, передаваемой на нижнюю раму через посредство стоек от верхних этажей. Эго составит по прежнему 2475 kg.

Усилия, передаваемые стойками нижней раме, не равны между «обой. Эти усилия существенно состоят из таких частей:

• 1). Собственного веса клети, уменьшенного на вес. низшего иола. Это составляет 1800 — 150= 1050 кд. К угловым стойкам прикрепляются двери клети с их принадлежностями. Если положить вес этих дверей 140 кй., то на каждую стойку прийдется нагрузка (1650—140): 6 — 251.6 kg. Таким • образом, средняя стойка будет передавать усилие 251,6 а угловые стойки 251,6 + 35 = 286,6 к-

2). Веса вагонеток, расположенных в трех верхние этажах, что «оставляет ззоо кц.

Пусть клеть разрезана плоскостью симметрии Р3 Р2*. и пусть расстояние между соседними стойками будет 600 тт. В таком случае каждую половину рамы, длиною в 1380 шт.,-можно рассматривать, как балку на трех опорах. Угловые точки стоек будут нести нагрузку, равную четверти веса вагонетки, т. е. 275 Реакции в точках опор будут равны по величине и противоположны по знаку искомым составляющим.

Чтобы не усложнить выводов, воспользуемся определением реакций в точках А, В и С при помощи формул сопротивления материалов (см. Кирпм-чев. Сопротивление материалов часть II 1923 г. стр. 218 — 219).

Подставляй в эти формулы числовые величины, получит

+2Т = 573

3 236, 5.690*. (600 — 230) > • ........600........ .

1> таким случае У, = —127. Реакции в точках А. В и С будут

КА = Ее = — 350 и К,в = + 127

Бе-большая разница получится, если вообще пренебречь собственным весом рамы. Тогда пришлось бы в формулу для У ввести вместо 286,5 груз в 275 к8.

В.таком случае реакции будут

== Ко = — 337 кд. и Ив = 124 ку. .

Принимая во внимание, что нужно ввести в расчеты три вагончика,, расположенные в трех верхних этажах, получим нагрузки.

— 3 Да.— 3 По = + 1011 и — 3 Ев = — 372

Оледоватнлыго, нагрузки, передаваемые на отдельные стойки, будут

286,0-] 1011 =1297,6 *

251,6 — 372 = — 120,4

Нагибающий момент в опасном сечении балки будет равен сч> 85000.

Кс.'нт по прежнему принлть нагрузку на 1 кв. тт. в 4 к?., то

I 85000

Так как. для балки взято коробчатое железо с профилем .80 X -17 X 8, то действительная нагрузка будет

2883 Г -

Коли бы боковина клети имела не три стойки, а две, то изгибающий момент :в опасном месте был бы около 120.000 т. е. более примерно на 41 0. Положим, что стойки расположены не в одной плоскости 'чер 10). Такой случай представляет конструкция клети на руднике Вией—Марие.

Разрежим раму клети плоскостью ?! Р,1 и заменим кривую балку (раму) балкой прямой, представляющей проекцию 'рамы на плоскость наибольшего изгибающего момента, который для данного случая равняется со 634.. 000.bg шш..

Можно взять в этом случае составную балку из коробчатого железа с профилем 100 X 52 X 8. Две наших балки связать полосовым железом 200 X X 8. Для увеличения прочности балки укрепим нижние полки корытного железа четырьмя пластинами 200 X 160X 8, расположенными пол нижними рельсами.

Если разрезать ту же раму по плоскости Р2 IV, то изгибающий момент в опасном «сечении будет = со— 150.000 кр;. шш. В этом случае можно ограничиться балкой с сечением 100X52X8. *

Так как в действительности рама представлет одно целое, - то оба момента будут меньше вычисленных.

Для изготовления рамы берется прокатная мягкая сталь с сопротивлением разрыву 44 kg/mm.2 и 20% удлинения. 4

Для изготовления рамы клети на рулнике Флемаль бралась полоса ко-рытного железа с профилем 80X47X8 mm и длиною в 4,32 метра. Этой полосе придавалась форма прямоугольника с размерами 1380 X 760 mm. Для этого нагревают полосу и в горячем состоянии подвергают ударам молота при посредстве оправок. Потом проверяют, насколько рама сохранила плоскость, . точны ли у нея прямые углы и размеры длины и ширины. Свободные концм такой согнутой .рамы должны быть почти что в притык. Эти концы очищают ото всего, что может мешать сварке. Оба конца рамы нагревают на большем •огне, а на соседнем горне подготовляют из железа лучшего качества клиновую пластину. Когда концы балки я клин доведены до белого каления, переносят быстро раму на наковальню и крепкими ударами молота вгоняют кли-новодную пластину в мепо стыка, сначала вдоль шейки, а сотом и "вдоль полок. Вся сварка прошт одится в три приема. Если кулаки располагаются под короткой стороной ракы, то сварку производят на длин г;оП стороне, несмотря на то, что эта стрропа подвергается наибольшему из1ибу. Делается это в тех соображениях, что оп.: сиьши- являются для балки нагрузки в виде ударов и толчков, а не нагрузки постоянного характера.

В настоящее время сварка и более сложного вида очень удобно и успешно выполняется при помощи пламени газовых горелок, (так называемая автогемная сварка).

Для связи рам между собою служат стенки клетей, форма или конструкция которых зависит главнейшим образом от трех обстоятельств: 1) расположения проводников (пр< в< дтшки мо1 ут распола1 аться с одного или с двух боков); 2) от способа подвешивания клети и степени наклонности ствола шахте. Подходя к вопросу о подвешивании клети, нужно отметить, что наиболее простым и желательным подвешиванием нужно признать такое, в котором цепь 1 направлена по оси клети. В атом случае работа сил трения в шахте сведется к минимуму. '1акого рода подвешивание в направлении центра тяжести клети . или вернее проходящее через нтр тяжести клети м<-жно назвать осевым— центральным. Достаточно воет л» зоваться для этого одной пепыо, проходящей через центр верхней рамы, при пользовании клетью для спуска и подъема людей ради предосторожности нуяшо еще присоединить две симметрично расположенные цепи. Этот способ i одвешивання и применяет«я в вертикальных шахтах. При шахтах наклонных этот способ не применим Здесь применяют четыре, ше ть и даже более цепей. Помимо этого тут иногда является надобность делать остов клети не жестким.

3). От числа вагонеток, расположенных рядом, иначе говоря, от ширины стенки. Пусть стенки клети составлены помимо сторон рам из двух параллельных стоек, во без диагоналей.

Такая упрощенная конструкция применима естественно в том случае, > если стен- а клети имеет небольшую ширину.

Способ подвешивания выберем на четырех цепях, хотя можро применить и другие конструкции. Если ствол ша:;ты располагается наклонно, то надобности в диап на лях у стенок нет, так как при диагоналях неизбежны ' уголки для соединения с рамами и стойками, а это в свою очередь вызывает излишнюю грузность клети и ее жесткость. Если далее принять во внимание, что диагонали подвергаются неииачителпшм усилиям и служат для-поддержания обшивки стенок клети, то смело молено их заменить коробчатым железом с небольшим поперечным сечением (чер. 11). Так^я система стенок удобна для всякого рода upoBi дников, но не так способна выдерживать большие изгибающие моменты..

Применим эти общие соображения к клити ни руднике Флемалль.

Пусть клеть находится в подвешенном состоянии. Какова ом ни была система подвешивания клети к цепям (за стойки или на раму), стойки всегда подвергаются одному и тому же растяжению, составляющему приблизительно четверть общей нагрузки Бри расположении клети на кулаках, наиболее неблагоприятным для сопротивления клети действующим на нее силам будет случай, когда кулаки подхватывают нижний полок.

В этих услових ст< йки подвергаются продольному изгибу под действием силы Дв — Б1!^,, даваемой диаграммой Десс^ра.

При* применении к этому случаю формулы Эйлера, можно рассматривать . каждую слойку между двумя соседними полками, как балку, опирающуюся двумя концами.

По диаграмме Дессара легко получим- действующую силу К со 1600 Л тогда.

кЬМ,2 "20.1600.1200* > г ,

---------------- ----ОО 225.000

п. 712 К 1.10.20000

Такому моменту инерции вполне удовлетворяет кррытное железо с профилем 80 X 47 X 8, вес которого на погонный метр равен 10,11 кд: Можно дополнить стенки диагоналями такого же корытного жблеза с профилем 50X25X6 свесом погонного метра 4,14 ку. или лее. стойками корытного железа с профилем СО X 30 X 6 с весом погонного метра 5,10

После этого лейЕЬ найти приблизительной вес. не принимая во внимание веса узловых связных лист*,в и веса заклепок.

4. стойки длиною 5 пи X 10,11 .......... 202 к^.

16 диагоналей длиною 1,7 т1Х 4,14 к^г. ...... |

или 4 стойки длиною 4ч8т1Х5,10 .......)

Итого ........'...... 305

Иногда применяются стойки не вертикальные, а наклонимые или сходящиеся в одной точке. Такой тип стенок клетей применяется в том случае, когда клеть небольшой высоты, имеет один этаж и предназначена, напр., для обслуживания у глубин, откачивания Здесь удобно применить центральную подвеску клети. Направляющие здесь можно пометить либо сбоку, либо лобовые.

Подобного рода клеть была построена в Бельгии для углубления шахты с большим притоком воды. Клеть была одноэтажная и весила всего 195 к^, несмотря на то, что расчитана она была с большим запасом прочности.

Переходя к клетям многоэтажным, нужно заметить, что применение стоек, сходящихся в одной точке, тут имеет свои невыгодные стороны.

Многоэтажные клеги, как длинные поезда, не так гибки в ходу, их оснащивание вспомогательными приспособлениями обычно сложно, тяжело, а все это вызывает в отдельных частях клети дополнительные напряжения, не настолько незначительные, чтобы можно было ими пренебрегать.

В особенности трудно соединить в одно целое нижнюю площадку с верхним покровом клети, так чтобы тялселая крыша клети не вызывала значительного изгиба в верхней раме.

Предположим, что рамы клети прикреплены к узлам стоек, сходящихся в одной точке. Таким образом, стойки эти принимают на себя большую часть груза клети, а вертикальные стойки являются в достаточной мере разгруженными.

Пусть клеть подвешена к канату. Схема клети дана (на чер. 12). Клеть весит 1800 и 4 вагонетки весят с грузом 4400 gk. Таким образом, полный вес клеги составляет 6200 к§ Распределим этот груз в точках скрепления рам с наклонными стойками. Таких точек бу 1ет шестн >дцать, так что » каждой точке сосредоточена будет нагрузка 6200:16 = 388 kg. Если наЧер-

чана в масштабе схема клети, а это сделать не трудно, зная размеры вагонетки, то становится известным направление наклонных стоек,, а значит, и угол около точки А (< IIА Л).

Проектируя силу, приложенную в каждом узле на направление наклонной стоики, получим силу, дейслвун тую вдоль стойки.

Ни пряжения в горизонтальных брусках и в наклонных стойках нанесены (на чер. 12) справа и сверху каждого бруска. Итак, можно написать такую таблицу.

Брусок. | НР РД д В В А Н 3 ¥ С ДК в и

Напряжение . . . + 390 + 790 1180 4-1570 — 60 — 60 - 60 -»1

Пусть клеть посажена кулаки и вполне нагружена. Тогда в точках Ни А возникают реакции такие же, как и для клети бе« наклонных стоек. Они вычислены были ранее и каждая реакция равнялась 1238 В точках В, С. Д и Е будут сосредоточенные грузы и кажшй равен 388 Что. касается точек Ъ1 и (т, то в них будут действовать те же силы по 388 а кроме того стойки несут часть груза нижней площадки, и именно ту часть, которая, непосредственно рамой не воспринимается Таким образом, рама несет вес вагонетки в 1100 плюс свой собственный вес, составляй щий 150 что

б 0 00

составляет 1250 Ьф. Для стоек остается —-----1250 — 300 к^, а на каждую стойку 75 kg. Эти 75 и распределяются по длине ЕбибН Наиболее неблагоприятный случай для расчета будет тот, когда груз в 75 кд. будет сосредоточен в узлах Гиб. Таким образом, сосредоточенная нагрузка в каждом из узлов Гиб будет равна 463 килограмма.

Теперь уже можно составить таблицу напряжений в стержнях. Эти напряжения выписаны (на чер. 12; слева и внизу каждого стержня.

- Брусок. Е¥ РД 1 | дв 1 В А н л Е 0 ДЕ 1вс |

' -' ....... Напряжение , . • - 1250 — 795 — 400 0 1 - 185 — 65 60 г! | - 60 | I

Наибольшему возтействию потвергаготся бруски НРиВыбирая для этих стержней и—образное железо стечением 80X45X6, вполне обеспечиваем сопротивление, так как Зтт = 194000, а сечение = 1100 тшЛ Вес погонного мефа этого железа будет 8,6 кд.

Следует отдельно сказать несколько слов по вопросу о стойклх верхней чаюти клети.

Для этих стоек выбрано то же самое сортовое железо, что я дтя стоек -НАи1А т. е. 80 X 45X6, несмотря на то. чго и в тивешенном (-остоянии клети и при нахождении ¡пета на кулаках нергикалыше стойки как бы разгружены от усилий. У этик стоек имеется своя определенная задача: воспринимать толчки при посадки на кулаки.

Что касается диагоналей, го они теоретически безполезньт, но практически необходимы для большой жесткости стоек клети Их размер в поперечном сечении берется меньше, чем у наклонных стоек, но такой, чтобы можно было выполнить работу клепки. Можно по этому остановиться на профиле 40 X 40 X 5 с весом погонного метра ъ 3 kg.

Для горизонтальных брусьев профиль подсчитан ранее и его придерживаются и для коротких сторон и для длинных сторон рамы т. е. 80 X 47 X 8.

Итак, можно теперь подсчитать вес нашей клети

4 стойкц длиною по 5 mir X 8 6 kg. =.....172 kg.

4 стойки длиною по 4.8 X 8,6 kg. =.....165 »

Диагонали длиною ll,4mtX3kg —.....35 »

Итого ......... 372 kg.

Можно несколько водоизменить вид или конструкцию клети, сохранив стойки наклонными, но не давая им возможности сходиться на протяжении высоты влети в одну точку. Это будет только вариация прежней конструкции. Предположим, напр., что концы наклонных стоек образуют на уровне точки, А (черт. 12) Евфрат. За выступающие концы этих наклонных стоек можно ¡¡подвесить клеть Такого рода клеть устроена на шахте Дальбуш. Она вмещает четыре вагонетки, расположенных по две в одном отаче одна за другой.

(См Die Entwickelüng des Niederrheinisch Westfälischen Steinkohlen Bergbaües, Bd. Y. S. 302 Fig 210). Уклонение точек подвеса клети в сторону от линии сняметрии (вертикальной,) вызывает необходимость усилить профиль наклонных стоек. Если напр., точки привеса образуют квадрат со стороной 600 тт., ю, составляя эскиз подвеса, не трудно будет подсчитать из число геометрических соображений новый профиль наклонной стойки. Выберем профиль железа (корытного) fc'O X 47 X 8 с тесом погонного метра 10,11 kg.

Что кас ется стоек, вертикальных, то их профиль можно уменьшить, ибо наклонные стойки будут теперь воспринимать более значительную долю нагрузки от сотрясений и толчков. Для вертикальных стоек можно взять профиль Еорытного железа с размером 50X25X0 с весом погонного метра 4,14 kg. (чер. 13).

Для большой жесткости корпус;!, клети, можно поставить диагонали, если направляющие помещены с боку; если лее направляющие помещены фронтально, то лучше заменить диагонали сплошным осевым бруском, как это и сделано на эскизе (чер. 1»). Для этого бруска можно взять корытное железо с тем же профилем, что и у вертикальных стоек, т. е. 50 X 25 X 6 с весом погонного метра 4,14 kg.

В таком случае основной вес каркаса клети будет такой.

4 стойки наклонных длиною по 5 mtr X 10,11 kg. . . . . 202 kg.

6'вертикальных брусков длиною по 4,8 mtr X 4,! 4 . . . .120 »

Итого........ . . 322 kg.

Разберем еще случай, когда стенка клети имеет осевую столку и диагонали.

Этот тип клети очень удобен ад я осуществления всех систем направляющих, и устройства центрального подвешивания клети. Клети выходят достаточно прочными и эла< тичными, так как в-я дополнительная арматура слети располагается вдоль он стойки. Угловые стойки играют только второстепенную роль и теоретически являются излишними. ,

Пусть опять клеть подвешена ни канате, и весит она 6200 kg. Клеть имеет четыре этажа, как это видно на схеме (черт :14). В точке А будет действовать cn.ia. равная половине веса груженой клети т. е. 3100 kg. Распределим эту силу равномерно по узлам, расположенным не тол!ко по внешнему контуру (Н, Е. Н, К, М, J; G и Д), но и на внутреннее узлы (С, F, J и L). Тогда в каждом из этих двенадцати узлов будет девствовать сила 3100: 12 = = 258. Вее эти силы будут действовать вертикально вниз, а так как вся система находится в равновесии, то в точке А должна быть приложена сила, равная по велечине <умме у лоных сил, но направленная вертикально вверх. Эта сила будет представлять сопротивление каната.

Обозначим напряженке стержня А В через а, напряжение стержня А С через Ъ, у стержня В С через (1 и т. д., как это изображено (на черт. 14). Затем где-нибудь на стороне п( оведем вертикаль (на чертеж, справа от черт. 14) от точки 1 и нанесем на ней в каком либо масштабе усилия, действующие в -узлах. Тогда получим двенадцать отрезков, дающих в сумме 3100 Если через конец-первого отрезка провести горизонталь (параллельно ВС), а через точку 1 линию, параллельную А В, то получим заткнутый треугольник, стороны которого на чертеже обозначены через а, с1 и 2.

Через точку пересечения а и с1 проводим вертикаль, а через точку О линию, параллельную стержню АД. Тогда получим равнобокую трапецию, у которой нижним основанием бует линия 1 — 0, а боками линия а и с. Верхнее меньшее основание будет представлять в принятом масштабе напряжение стержня АС, обозначенное через Ь — 2584 или округленно 2600 кд.

' В точке А сходятся четыре .силы. На диаграмме справа эти силы образуют замкнутый четыреуголъиик. В точке В сходятся три силы. На диаграмме справа эти силы образуют замкнутый треугольник и т. д. Все напряжения выписаны над каждым стержнем, С соответствующим знаком, показывающим растяжение или сжатие бруска. ,

Пусть клеть посажена на кулаки, расположенные под нижним полодг

клети.

Опять распределяем полбвину веса клети на двенадцать узлов, как это показано (на черт. 15). Диагонали, которые всегда растянуты, и горизонтальные бруски подвергаются тем же напряжениям, которые найдены были при подвешивании клети на 'канате. Что касается центрально^ стойки, то она испытывает инее напряжение.

В узле 1 будет действовать сила 3100 — 258 — 2842 или округленно 2840 к,§\ Этому усилию подвергается стержень г (сжатый стержень). На брус 1 будет действовать сжимающая сила 2840 — 3.260 = 2060 на брус g будет действовать сила 2<?60 — 258.4 = 1028 = сю 1030

На брус Ь прийлется сжимающее усилие 515 к^.

Применяя метод Риттера, рассекания решетчатой системы на части, получаем тот же результат. Так как центральная стойка подвергается во втором случае (клеть сидит на кулаках) большему воздействию, равному 2840 то на него и нужно вести рассчст поперечного сечения.

По формуле Эйлера напишем.

г . 20.2840 X 1200*

20000 ~ = 414-87а

Если взять корытнсе железо с профилем 120Х^>Х 7, то у него минимальный момент инерции будет

1тщ = 432.000

Сечение этого железа составляет .1504 инпА Вес погонного метра 18,3

Если теперь допустить нагрузку на кв. миллиметр диагоналей в 3 kg,r то сечение диагоналей будет

300:3 = 100 кв. мм.

Из чисто конструктивных и сборочных соображений приходится брать корытное железо с профилем 50 X 25 X у которого площадь сечения равна 528 шт.2, а вей погонного метра 4,14 kg.

Для рамы берем корытное железо с профилем 80 X 47 X в. Роль внешних стоек сводятся к тому, чтобы поддержать дополнительные части клещ, •как напр., двери и т. д. Для этих стси-к берется ю же самое корытное- железо, что взято для диаюналей, т. е. с профилем 5.0 X 25. X & : . , . л

Таким образом, стенки без рам, дадут такой вес: 2 осевых стойки длиною по 5 метров >< 13.3 = . . . .• . 1ВЗ

4 угловых стойки длиною по 4.8 X 4.14 =.....80 »

16 диагоналей по 1,3 метрах 4,14 = . . . . 86 »

Итого.............. 299

Особого внимания заслуживает по простоте своей конструкции, прочности я легкости клеть, изображенная (на черт. 6 —7) (вид сбоку, с фронта, и с плана). Эга конструкция имеет пар алельные стойки но не имеет диагоналей. Клеть м' жЬо подвесить либо на четырех цепях, либо на шести, либо на дчух При этой конструкции можно применить любой тит направляющих. В глубоких шахтах вертикального типа, когда клеть имеет большие размеры, ставят для большей жесткости конструкции диагонали. При шахтах наклонных диагоналей не ставят. Не ставят диагоналей и тогда, коп в каждом этаже устанавливается только одна вагонетка, хотя бы клеть и была многоэтажной.

Наличие осевой стойки в значительной степени уменьшает пр' гиб рамы. Таким образом, когда на каждом этаже помещена только одна вагонетка, нет надобности укладывать под рельсами поперечных балок

Если этаж клети способен вместить две вагонетки, расположенных одна за другой, по поперечную балку под рельсы устанавливают как раз в плоскости средних стоек^

Пусть клеть потвешена на канате за концы четырех инешчих стоек. Если вес к.те1 н по прежнему б\'дет 6200 , то каждая стойка подвергнется силе в 1550 Когда клетт. приработается, можно заменить- систему подвешивания клети на четырех цепях централ1 ным подвешиванием за концы двух оееных сто*к, а прежнюю систему оставить качестве з.шасной. Нагрузку каждой центральной стойки составит 3100 к^.

Еоли клеть си л ит на кулаках. Для такого случая найдены были такие напряжения: внешние стоики сзьатьт усилием 1298 kg., а средняя стойка подвергается растяжению силой в 120 к^.

Выбор профиля для стоек не пр-\дставлет труда.

Возьмем внешние стойки. Для них можно воспользоваться формулой • Эйлера и определить таким образом минимальный момент инерции.

1.^,= 20 X '298 189389

1.я». 20.ООО

Если взять корытное железо с профилем 80 X 47 X 8, то для неге 1шт— 255079 т. е. вполне достаточен. Вес погонного метра такого железа составляет 10,11 kg

Для выпора профиля осевых стоек положим нагрузку в 3 к§. на кв. мм. Так как наибольшее воздействие, которому подвергается эта стойка, с.< стаи-ляет 3100 kg то плошать поперечного сечении должна бьпь 3100:3 = 1033 кв. мм. Если взять корытное железо с профилем 80 X 45 X 6, то у него площадь поперечною сечения будет*' 1100' кв. мм., а вес ■ погонного метра составляет Я.с» kg.

Таким образом, основной вес стоек слагается из

4 стоек по 5 ш-гг X 10,11 = 202 kg. 2 стоек по 5 пПгХ- 8.6 kg— 86_

Итого 288 к^

Чрезвычайно важной стороной в конструкции клетей является ус!аночк% •стоек. В самом деле, эти части погвергаются ботыним сжимающим усилиям не только статического характера, но и динамического. Помимо этого, стойки подвергаются продольному изгибу. »

Большинство клетей на руднике Флемаль были сделаны из полосового железа. И вот на стойках утих клетей очень ярко проявлены были следы деформаций. В плоскости наиболее слабого сопротивления стоек продольному изгибу совершенно отчетливо можно было видеть синусоидальную форму изгиба.

Кроме этого, во время работы связь между стойками и рамой постоянно ослаблялась, так что приходилось часто производить подтяжку ослабевших связей.

Связь стоек клети с рамой производится либо болтовым соединением, либо заклепочным. В обоих случаях тут надобпо применять скрепляющие части таких размеров, чтобы их поперечное сечение- оказывало должное сопротивление срезыванию.

Наибольшая срезающая сила является в данном случае в виде реакции влети на стойку, когда клеть посажена на кулаки. Для клети с вертикальными стойками без диагоналей эта реакция была равна 1297,6 kg. мм. или 1298 kg. Если допустить на квадратный миллиметр нагрузку в 2,4 kg. то необходимое сечение, сопротивляющееся срезающим силам, будет.

1298 : 2,4 = 541 кв. мм.

Соединение заклепками произведено так, как показано на чер. 16. Одна заклепка, помещенная в центре, имеет диаметр, в 20 мм. и соединяет прямо стлйку с рамой. Четыре заклепки с диаметром в 16 мм. предназначены для соединения скобы, охватывающей раму, со стойкой. Площадь срезывания таким образом будет равна оо i i i о кв. мм.

Q == -1. (202 -{- 4 >< 1 б2) = оо 1110 кв. мм.

4

Наружные стойки изгибаются у нижней рамы так, что составляют опор-иу» поверхность для рамы.

Что касается верхней рамы, то она не рспытывает резких толчков при л осадке рамы на кулаки. Только при спуске материала большой длины: деревянные бруски, .рельсы эта рама испытывает небольшое сравнительно давление от этого груза, помещаемого на крыше клети, привязанного к канату. Для скрепления рамы со стойками здесь берутся заклепки диаметром в 18 мм, и числом 2; сохраняется диаметр в 20 миллиметров только у центральной части скрепления.

Срезающая сила у центральной стойки равна 120 килограммам. Здесь было бы достаточно поместить одну заклепку диаметром в 20 миллиметров, но скрепление тут производится аналогично с соседними скреплениями.

Итак, мы имеем

ВО заклепок диаметром в 20 миллиметров.

12 заклепок диаметром в 18 миллиметров.

84 заклепки диаметром в 16 миллиметров.

' Вес. заклепок'. . 15 kg. 30 накладок весом........ 70 kg.

А всего . . 85 kg.

Для хорошей сборки клети необходимо озаботиться устройством процесса хорошего клепания. Не рекомендуется пробивать отверстий для заклепок, а высверливать: не пользоваться заклепками большей длины, иначе не достигнуть прочного заклепывания. Отверстия высверливают на один миллиметр меньшего диаметра, чем стебель заклепки. Когда части клети готовы к сборке, точно размечены и пригнаны, то предварительную сборку частей производят ври помощи балтов, помещая основание клети на прочной площадке, установленной по уровню. При помощи отвеса проверяют положения вертикальных

стоек, а уровнем контролируют 'параллельность горизонтальных плещадса прикрепленных к стойкам.

Когда все это сделано, отверстия для заклепок, досверливают на писана месте до точного диаметра, при этом исправляются не точности центрирования заклепок.

Так как стойки располагаются на периферии рам, то скрепление ilx с последними удобно произвести кованными подкосами 80 X 80Х 8, для чего берется самая лучшая литая сталь. Эти подкосы обращены внутренним углом в глубь клети, горизонтальной полкой стоят на верхней полке рамы а вертикальной полкой прилегают к наиболее широкой стороне стойки, спинка к спинке. Сделав описание наиболее главных частей клети с конструктивной точки зрения, показав, как можно эти части приблизительно подсчитать »•. точки зрения статики, положив в основу гипотезу распределения статических сил по узлам, нужно теперь показать, как завершить построРку клети и в каких дополнениях эта клеть нуждается, для того, чтобы можно было пустить эту клеть в работу.

К числу таких дополнений или аксессуаров нужно отнести такие ча»!.ти:

1. Листовое железо,для полков.

2. ! ельсы для вагонеток.

И. Задержки .для предупреждения катания вагонеток в клети.

4. Рель'-ы.

5. Двери.

0. Отделку.

7. Опорные поверхности клети для лосадки ее на кулаки.

8. Проушины для подвешивания клети.

9. Направляющие скобы.

10. Парашюты.

Все эти дополнительные части являются необходимыми для завершения постройки клети, и отсутствие каждой из них отразилось бы-на работе клети и удобства пользования ею, а также и на долговечности ее службы.

Вопросу о парашютах предполагается посвятить отдельную статью, а поэтому займемся только огтальньп и частями.

Целки у клети устраиваются из листовой рифленой стали толщиною в 6 мм. л весом квадратною мечра около 42 килограммов. Такая сталь является вполне достаточной для сопротивления нагрузке клети и служит столько лее, сколько и сама клегь. Крыша клети обычно делается в виде свода с небольшой стрелкой, а для жесткости к листам свода прикрепляют тонкие и высокие уголки, располагаемые по краям крыши. Если на крыше предполагается делать спуск материала, то ее покрывают пластинами плоского алойного каната, что в' значительней мере защищает клеть от сотрясения при нагрузке материалов. Такая алойная покрышка удобна еще и для помещения рабочего персонала, когда производится на тихом ходу осмотр ствола шахты.

Листы площадок» скрепляются с рамой клети либо наглухо, либо их вставляют в пазы. Такого рода выдвижные полки являются необходимыми при спуске высоких и длинных предметов, не помещающихся в одном этаже.

В качестве рельс для удобного вкатывания вагонеток в клеть могут служить рельсы рудничного типа, угловое или квадратное железо. Если ваго-гонетка одна homi щается в этаже, то рельс можно рассматривать, как балку покои щуюся на двух опорах и с закрепленными концами: Вполне достаточным профилем является, напр. 75 X -г>0 X 14 км. Во всяком случае подсчитать такую балку не пределавляет никакого труда.

Если в этаже п< мешается дне вагонетки, расположенные одна за другой, если смотреть на них с места вкатывания, топа приходится посредине'клети, перпендикулярно к направлению пути, укладывать поперечную балку. В такой

случае каждый рельс должно рассматривать, как балку на трех опорах и при расчете ее пользоваться формулой Кляпейрона.

Расчет таких балок имеется в моей статье о балке на трех опорах и ее приложении к решению практических задач.

Переходя к вопросу об установке в клети приспособленой для удерживания вагонеток на поставленном месте, нужно заметить, что неподвижность вагонеток в клети во время хода благоприятно отражается и на целости клети и на прочности рабочего кавата. Массивная вагонетка, не удерживаема» ничем на месте, может легко покатиться в бок, выпучить сравнительно ■'¡егко устраиваемую дверь и тем заклевить клеть; если проводнику устроены на фронте клети, при таком ударе -они могут пострадать. Но всякие приспособления для задерживания вагонеток на месте должны так конструироваться, чтобы, выполняя отчетливо и надежно свою роль, они ни в каком случае не вызывали задержки в работе клети, не служили препятствием при спуске рабочих. Различают затворы, ручные, ножные и автоматические. По конструкции же затворов их можно разделить на такие два класса: затворы со скобами и затворы с задвижками (бугельная система и ригельная система). Понятие об этих затворах можно получить из схематических чертежей, помещенных в коллективном труде, выхотящем под редакцией Н. Bansen'u и К. Teiwes'a под названием «Die Bergwerks-Maschinen» (издание Springer i ierlm). На черт. 17 дана конструкция затвора рительного типа. Здесь имеется поворотный рычажок а, вращающийся около точки О и одним концем входящий в отверстие, пробитое в стержне б. Стержень б направляется в своем движении подшипниками с-—с. На левом юнце стержня б имеется головка д, •свободно входящая в прорез, углового железа, служащего рельсом в клети. Плоская головка д выступает значительно над вертикальной стенкой уголка л, таким образом, служит препоной для перекатывания вагонных колес. Ударяя ногой в длинное плечо рычага, достигают перемещеная головки д стержня в .ту или другую сторону. Уголок с кривым очертанием вертикальном стенки служит задержкой для перемещения рычажка а по часовой стрелве:

При интенсивной работе выдачи полезного ископаемого применяются более сложные системы вкатывания и вскатывания вагонеток чисто автоматического характера, а полки у клетей деваются наклонными. Для ускорения спуска и подъема рабочих можно было бы с удобством пользоваться готовыми платформами, при помощи которых за один, раз может подаваться партия рабочих, способных вместиться в клеть. Разгрузку клети можно было производить попеременно то с одной стороны то. с другой. Таковой же должна быть и посадка рабочего персонала.

Для у стройства дверки применяется либо сетка, либо листовая сталь в 4 мм. толщиною. Двери ни в каком случае не должны стеснять рабочую площадь пола клети. При применении дверей из листовой стали на листах высверливаются отверстия диаметром в 20 мм. Таким образом, клеть является открытой для воздуха.

Листовая же .сталь в 3 мм. толщиною применяется и для облицовки остальных сторон клети. М в этой облиновке просверливаются отверстия диаметром в 20 мм. для доступа воздуха и для облегчения веса клети Расстояние между центрами отверстий делается равным 30 мм. Вес таких листов уменьшается примерно на половину.

Для предохранения той части рамы, которая непосредственно соприкоснется с канатами, от неизбежного износа, к раме приклепываются куски из угжового железа. Не бесполезно было бы применить прокладку между рамой и этим уголком из таких материалов, как каучук, кожа. Удары при посадке клети в значительной мере оказались бы заглушёнными Чер. 18 показывает часть торчащего справа кулака и угол клети в той части, в которой она.садится на кулаки. Очень ответственной частью клети являются места, кото-

рыми клеть подвешивается к подвесным цепям. В концах стоек высверливаются отверстия, через которые должны быть пропущен штырь или болт, служащий для соединения гибкой части подвеса с клетыо. Для предохранения этого места стоек от скорого изнашивания в этих местах применяют массивные Литые или кованные накладки с уширенной головкой, такой же толщины, как внутреняя, высота стенки коробочатого железа. От круглой головки со срезанными вертикальными боками идет вниз сходящая почти на нет хвостовая часть накладки. Для скрепления накладки, показанной в разрезе справа около черт. 6 служат, 4 заклепки меньшего диаметра в 18 мм. и одна заклепка в 20 мм. диаметром. Штырь накладки расчитывается !та срез с большим запасом прочности.

Направляющие клети имеют более или менее установившиеся размеры, определяемые отчасти размерами охватываемого ими проводника и условием надежного скрепления их при помощи заклепки с рамой клети. Непременным условием целесообразной конструкции таких направляющих является отсутствие выступов, при помощи которых эти направляющие могли бы врезатьея в тело проводника, будет ли он деревянным или металлическим. На черт. показаны такие направляющие, применяемые на бельгийских шахтах.

Что может дать в результате целесообразная конструкция клети, каждой части которой уделено проектирующим рациональвое внимание т. о. расчет, принимая во внимание все невыгодные условия работы, это можно видеть из нижеследующего. №

Если положить, что нормальный вес угля, помещающегося в рудничной вагонетке будет N—550 если в ¿¡г. будет клети, то, по данным, имеющимся в обширной монографии о вестфальской каменноугольной промышленности, можно составить такую таблицу.

О

О 3 Н А

Е Н

и

Л.

К я о т ь.

Ш а х т а.

1

Ч

; { : > г ........... |Г "" н

Одна вагонетка. Средпия вес. 1 G50 ! IIS

Две вагонетки. » » 1 — i 2000 ! 181

т> » Более легкая. ; Мюллсн- Семсрбек i ] 400 127

4 вагонетки. Общий средний. I _ : í 3000 13«

2 вагонетки рядом. Средний. 2600 117

5' • S Более легкой. Дальбут III, Норм ей I. j 2000 tu

2 вагонетки одна ! i

за одной. Константин II. i 2250 102

> Самый тяжелый. Бринц регент. -3250 ■■ 140

4 этажа. Более леший. Цолльрероип III. : 2Ш 105

> Более тяжелой Кайзертул. 3658 166

6 вагонеток. Более легкой. Вильгельмиь Ннкторип 1| 3500 106

» Колее тяжелой. Дейтшер Кайзер. j 5610 170

8 вагонеток. Более легкой. Копсолндатион. 3980 90

< реднвй. I 4500 102

* Более тяжелый. Шжегель и Эм.чен. : j (¡030 i w

1 вагонетка. > & По Десеару. | Марш. , 195 _ 36

4 вагонетки. — — : 1440 66

4 вагонетки.' í . t ; 1640 75 i !

Примерно двадцать лет прошло со времени появления коллективного и рула немецких инженеров о вестфальской каменноугольной п. омышленности. Интересно по этому взять более свежие данные о весе построенных клетей немецкими машиностроительными заводами и сравнить с прежними данными.

Белу более позднее сведения завода «Maschenen-вай, Aktien—üesei-Ischatf TigJer (Duisburg—^Vleidericli Rhein;. Этим заводом выпущено боль-.тное число клетей для нужд горного дела.

. Число клотгй. Число этажей. Вес. Q kg. 1 Вес. И kg. --®/0 . N

32 1 25500 1 550 1 125

30 0 .j 85600 2800 130

. 47 3 235000 3300 150

4(3 ■ 4 239000 4400 1*>0 *

Как видно, никакого уклона в сторону облегчения клети в ее весе не производится. Отношение Q: N по прежнему далеко превышает результаты, полученные инженером Дессаром. Тот же самый вывод получится, если обращаться к данным К. Teiwes'a, помещенным в третьем томе труда: «Die Bergwerksmaschinen» (Die Schaetfördermaschinen стр. II).

Здесь дана интересная таблица, в которой более детально рассматриваются отдельные веса клети, вагонеток, полезного груза, общего мертвого груза, отношение веса клети к полезному грузу, отношение веса мертвого груза к полезному и число зараз поднимаемых клетью людей'

! | Чисто вагонеток. Число этажей и расположение вагонеток. к н 0> «ч И О О м О М « ьз ® о ® 8 * ® вз & о Г* 1- N полезный груз. £ + о ¡1 нЗ о о Й Число зараз спус каемых людей.

1 _ 650 300 550 950 120 170 __

2 — 2000 600 1100 2600 180 240

4 2: вагонетки рядом. 2500 1200 2200 3700 110 170 —

4 2; вагонетки одна за одной. 3000 1200 2200 4200 150 100 —

1 4 3000 1200 2200 -1200 150 190 -

6 3 4500 1800 3300 <3300 140 190 30

8 ! 4 6000 2400 4100 R400 140 190 -50

Здесь отношение 6: N еще неблагоприятнее, чем дает завод ^1ег.

Таким образом, конструкция клети, расчитанной по методу Дессара, является заслуживающей самого серьезного внимания.

Если далее (братить внимание на то, как распределяется вес в клети Дессара по отдельным статьям, то уви им следующее: при весе клети в 1440 на допол нительные принадлежности идет 827, а рама, стойки и т. д. весит всего в 613 к^., что составляет 47% общего веса клети. Задача дальнейшего уменьшения веса клета как за счет уменьшения веса ее принадлежности, так и за счет веса рам', стоек и т. д. стоит на очереди и удачное выполнение ее только можно бы приветствовать. 4

> . Тут необходимо обратить внимание на возможность применения к клети материалов хотя и более дорогих, но • зато обладающих большими сопротивлениями механическим воздействиям. .

Дессар осторожно подходит к атому вопросу, указывая на никелевую ста ль, обладающую сопротивлением разрыву в 85 kg 'mm2 и удлинением в 14°/о. Подсчет подсказывает, что применяя такую сталь, можно для шахты глубиною в 1500 rnt. изготовить клеть весом всего в 1000 kg. Вес каната составит тогда, только 6750, а момент сопротивления только 23000 kg. mt.

Мы смело присоединяемся к этому вывозу. Уже в течение целого ряда лет мы указывали кадру будущих работников в горном деле на крайнюю необходимость заняться вопросом о замене прежних строительных материалов для клети новыми. 1С числу таких материалов мы относим сплавы аллюминя, о которых вскользь упоминалось в начале статьи.

Практику воздухолетйния показывает, что применение этих новых материалов до всяком строительном деле может дать в высшей степени благоприятные результаты. ,

Сто лет тому назад химик Ведер впервые помучил аллюмииий; семьдесят пять лет как Сен-Клер-Л/*виллъ получил аллюминий в достаточном количестве, для лабораторных исследований.

Если в 1860 году цена одного килограмма аллюммния доходила до -300 франков, то уже .в 1908 году она уменьшалась в 150 раз. *

,Кще недавно в ддехнической литературе проводилась бодрая мысль, что мы должны вступить в 'аллюминиевый век. Горный инженер Альфред Видьм, подаривший человечеству после долголетних опытов, дуралюмин, практически осуществил чаяния техников. Обладая значительным сопротивлением .разрыву, достаточной твердостью я тягучестью, дуралюмин хорошо сопротивляется влиянию атмосферы, сырости, действию азотной и серной кислоты и их паров, паров : ртути, и только поддается заметя ому воздействию соляной кислотй и щелочей.

Пугаться того, что дуралюмин еще дорог, нечего. Будет больше спроса, будет понижена и цена на него.

В заключение вопроса о построении клети и ее принадлежностей, мы долгим указать, ,что но какому то странному недоразумению до сих пор влет спускаются и .поднимаются не освещенными. А между тем можно было бы готовить подъемный канат с проводом внутри и пользоваться этим проводом для подвода световой энергии.

Эта задача стоит на очереди и должна быть решена человечеством.

Осветим путь' нашей трудовой жизни во всех отношениях, чем мы только выполняли наш технический долг.

2. Динамический расчет одноэтажной клети

Динамические подходы к решению задач практического характера приобретают все больше и больше число сторонников, несмотря па то, что пользование динамикой значительно усложняет решение вопросов. Причина этому повороту кроется в том, что мы перестали довольствоваться малыми скоростями и малыми массами,- а в "таком случае статика не в силах дать удовлетворительных результатов, и приходится вводить в расчеты поправочные кооэффициенш, что в конце концов умаляет ценность научных выводов до границ «расчета на глаз», и совершенно естественно выдвигает вперед «практику», а не науку. Практики с гордостью любят повторять: «я строил то-то'и то-то», а если разобрать по существу, то вся постройка сводится к повторению того, что уже было и что несомненно обладает недостатками. На "недостатках надо учиться, а не повторять их. В этом и состоит прогресс.

Вопросом о динамическом расчете клети впервые занимался профессор Екате-ринославского Горного Института С. А. Заборовский* написавший дне-

сертацию под названием:- Динамический расчет двухэтажной рудничной клети». В основу расчета он положил так, называемый потенциальный метод строительной механнике. Согласно этой теории, потенциальная энергия, которой обладает упругая система при наибольшей деформации, равна кинетической энергии содержащихся масс, сложенной с работой всех действующих сил на протяжении деформации.

Пример: Пусть подъемное устройство представляет стержень А В, подве-

Р

-.пенным,верхним концем к канату, а снизу несущий массу = —. В конце

спуска верхний конец стержня ударяется о кулак, подвешенный при помощи стержня ВС, при чем точка С совершенно неподвижна (чер. 1).

Обозначим через.

К — поперечное сечение стержней А В я В С.

I — длина стержня А В.

*» — вес этого стержная.

п — длина стержня ВС.

Уп — скорость удара клети о кулак,

У\г — ускорение при ударе.

Сосредоточим массу (Р О): ¡ц 'в точке А.

В момент удара на точку В будет действовать сила.

(Р +Гт)(рг-у) ^ . .

Эта сила <ч>' вызовет определенное натяжение каната. Но такая же точно сила будет действовать и со стороны каната на клеть только в противоположном направлении. Для того чтобы изменить величину действия каната яа клеть, нужно изменить вытяжку каната,- напр., путем свивания каната с барабана.

Можно вычислить это изменение вытяжки каната для промежутка времени от момента удара до момента наибольшей деформации.

Пусть глубина шахты —400 метров, разрывающее усилие 60 \tglmm2, а напряжение каната 8 кд/шш2. В таком случае вытяжка будет.

£ = 8: 20000 — 0.000^.

Удлинение каната будет.

Д Н = 400.1000.0.0004 = 3 60 пшт =16 ст.

Если самая клеть весит 800 кд., вес двух вагонеток 2200 а длина АВ-^ВС = 1-4-п = 400 ст., то принимая наибольшее напряжение в стержне с равным трем четвертям предела упругости, можно найти вытяжку.

о 3/4.2000 ЛЛЛЛ„.

К = — = —---гг- 0.0007а

Е 2000.000

Удлинение, стержня АС будет.

л = (] -I-11) г == 400.0,00075 = 0,30 сш.

Напишем теперь уравнение для прямолинейного движения тяжелой тичви,. колеблющейся под влиянвем центральной упругой силы.

В общем виде это уравйеиие напишется так

<12х

П1--= — к

(1V

Здесь К является силой упругости, которая заставляет массу ш притягиваться к центру колебания.

Пользуясь известной формулой сопротивления материалов.

, _ l'I

Eco ,

можно написать, что

Р = —Е© 1

В нашем случае это выражение перепишется в гаком виде. dts 1 —j— л

Отсюда имеем

d2x ___EE.g.À__ __к }

dt2 ~ (1 -f - n (Р -,{-■ G)

Это дифференциальное уравнение вполне аналогично дифференциальному уравнению движения математического маятника, совершающего малы« колебания. Для такого маятника время одного колебания будет.

В применении к рассматриваемому случаю время колебания будет

t = тс"

г ;

к

Рассмотрим теперь стержень—-вдеть, как систему, состоящую' из двух частей: А В и ВС.

Под влиянием действующих сил стержень А В растянется на л,, а второй на л2. Эти растяжении будут происходить под влиянием сил К, я К,.

Не трудно усмотреть, что

В, =~ а шах- I'

а удлинение

R, 1 зшах. ошах

л. — 1 — —

1" К. V ~ Е. Р В ' с другой стороны.

».....,, ,, - 'V.'

к2 — 1— = зщах г-------------------------

и соответствующее удлинение будут

} _ зшах .11 —

" Е Е.Р.к

Теперь без труда найдется выражение для потенциальной энергии примитивной кледи и оно будет равно

^ гт> 1 | п п 1 зтах. Р. Зтах 1 ,

2 2 Е

сШах 11 (Р -]- G) (g — w)

1 i . г (P + G)(g~w)

- — ■( зтах. г------

2 1 g

Е EFie

__amax.2 F 1 , 0max'2F n ощах (P 4~ G) (g—w)ll

~ 2 E Tk 2gE

зщxa. (P -f- (j) (g — w) П . (P -j- G)2 (g — w) П2 _ amax 2 F

------------------- - ; _ --l ] П )--

2 g E 2EF.g2 2 E

am ал- (P + G). ( g — w ) П (P -f- G)2 (g — w)2 il

о-К

Эта потенциальная энергия равна численно кинетический энергии к работе всех действующих сил во время деформации.

Если скорость посадки клети на кулаки обозначить через V"... то кинетическая энергия и работа сил получит такой вид

В этом выражении л0 означает удлинение, которое брусок Л В имеет перед ударом, будучи подвержен силе (Р-¡- О) —-

о '

»ля заменить Р-[ (1 через а массу т через —, то получим та«ое

с

уравнение.

Р(] 4 Ю 2 —, О2 (8 — ЧУ о2 ,

- "шах ---------- ------------- •+■ ------ ---------- -------- "' "

2 Е £ Е 2 Е К 2 8" '

-f Q

am ах 1 ащ ах !1 Q (g — w) 11

К 1 Е Е F g

Qfg — w)

отах П Q (g— W) 11

E EF.tr

2 g ' и ' К I/

Если принять во внимание, что скорость посадки клети на дудаки вообще не значительна; то и преращение ее в единицу времени т. е. ускорение тоже будет не велико по сравнению с ускорением от силы тяжести. Это соображение дает возможность, ради упрощения выводов, отбросить в

_ (£—\П2 „ \У2

дроои --- член содержащий - - .. А тогда получим такое квадратное

g2 . u-

vравнение относительно атах.

F(l-fn) , Q(l + n) QW , Q2

---- -----атах"" —...........-.........-атах — -------................

2 Е Е 2 g ' 2 Е . F

Разрешая это уравнение, получим величину am ах

И — 1 ( 1 —А^п-п

V

. _ Q , , / Q,2 ' 21 / w \ . Qv0»K

->тах — — - I / ----------- j -1 ------I -U --

F f F« ] fn V g / g F (1 -j- n)

Для практики имеет большое значение вопрос о том, чтобы не доходило до предела упругости материала. Поэтому полагаем, что ?юаг == 3!й . 2000 = 1500 kg/cm2.

Останавливаясь на этой норме, воспользуемся тем же самым квадратным уравнением и разрешим его относительно F.

Итак, имеем

(I - | и)

2 К

->шах

5 (.'2

м

(1 -4- и) от ах , \'о3

Е

-И1

а —1 ( 1

2 'Л'

'азрет&я это уравнение, получим

Ч

V, 2 К * 0 1 '

о'тах 12 Ц'(1-|-н)атал

-----г 1

Уо2Е

_2 g ошах (1 4- 11

т- 1

11—1 1

з]\

1+11

Если подкоренное выраженное больше нуля, то оба корня действительны' и положительны. Таким образом, должно быть

У/Е

2 §'{!-{--11) аШа

/

П

11-

2 иг ^

ах

1+11

Ъ подкоренном 'выражении второй плен мал по своей численном . величине но сравнению с первым, а потому без большой погрешности можно этим членом принебречь. г&>гда получим значительно упрошенное выражение для площади

Г

и

;г«ах

VI

2] ]

g зц|;,х П -4-- п)

.'♦то! формулой и будем пользоваться для определения ]•". Для нашего простейшего примера найдем

3000 1500

2500 . 2.000.000

981 . 1500.400

2 (8, о-|-2) с.-- 21 сш2

4ная Р. можно определить время полного колебания

1

к

,м ,/

400;, (зооо .

2.000.000 х 21 х '-'81

0.0165 сек

Половина этого времени, т.-е. 0,00825 секунды, соответствует времен.!! размаха от центра колебаний до наибольшей деформации. Так. как скорость посадки клети на кулаки допускается небольшая (У0=0,5 метра), то :$а гремя 0.00825 секунды с барабана совьется лишь около 4,1 миллиметра. Это составляет-лишь 0,0250 удлинения каната. В виду ¿»того практически можно принять, что удлинение Д II и сила за время в 0,00825 сек. остаются неизменными.

В свою очередь это положение имеет следствием то допущение, что кинетическая энергия клети к моменту удара уравновешивается натянутостью каната, а.-следовательно, клеть свободно падает со скоростью \'0 на кулаки.

Представим себе одноэтажную клеть, состоящую из двух горизонтальных < прямоугольных рам, связанных четырьмя стойками. В клети помещается всего одна вагонетка. Перекладины нижней рамы расположены как раз под осями вагонетки. Четыре кулака (мер. 2) к опираются на две балки а, уложенные концами на абсолютно твердых опорах.

Предположим массу падающей клети сосредоточенной поровну в точках касания колес вагонетки с рельсами. ' »

А теперь решим такую задачу: какие силы Е необходимо приложить в тех же точках, чтобы вызвать деформацию клети, одинаковую с той, какую испытывает клеть, падающая на кулаки со скоростью У0?

Короткие поперечины нижней рельсы хотя и подвергаются изгибу* но этим изгибом можно принебречь. А тогда останется прогиб о1 длинной стороны нижней рамы и прогиб 6а балки а, которая поддерживает кулаки.

Определим эти прогибы.

Для балки А В длиною ], (чер 3), свободно лежащей на двух опорах и нагруженной сосредоточенной силой К, = 1 в расстоянии С от левой опоры, имеем такое уравнение для стрелы прогиба

1 С2 (1— С>-

Е3\

3

Если та же балка подвержена действию силы К, = 1 в расстоянии С от правой опоры, то стрела прогиба в опасном сечении будет

А,

1 С2 иг — С)2 ЕЛ, "

6],

2 С

-С

+1 +

С2 • (1, — С)2

где

Если обе силы действует одновременно, прогиб будет

= Е (X, + .

Таким же точно способом найдем прогиб балки а.

о2 —Е (н-1 + ^Х

где [а,

>12 (12 — (I)2 3 К ,Га !•> '

И р.

(12(12 —^ 6Е«Г,]а

<1*

2<1 1_1 , _

Точка приложения каждой из четырех сил К; пройдет путь

3-Е (X, -\~}2 Рч Н'г; — Е с А работа силы 4 К будет равна

4. —. Е2 р = 2 р Е2 2

С другой стороны, эта работа будет измеряться суммой

; с№

2g

'ё

Н-дрЦ

И.так, получим квадратное уравнение

О V 2

:2 Е2 р — р Е — — 0

О

Е2— -0 = О 2 ■ 2gp

Разрешая это уравнение относительно Е, получим

Останавливаемся, конечно, на большем корче.

Можно далее из того же квадратного уравнения определить значение Ув т -е. ту предельную величину скорости, при наличии которой напряжения

» частях клети не перейдут за предел упругости

уо = -^у/ 2р§КГ2И —д)

Так как оба значения У0 одинаковы по абсолютной величине, то вопрос, о знаке перед корнем не играет роли.

Если обозначить через а наибольнюе напряжение в раме, допускаемое при статическом расчете клети на кулаках, если клегь по прежнему находится под нагрузкой (), то можно написать пропорцию

4 К: = ощах : а —а

*

Пользуясь расчетным уравнением сопротивления материалов, напишем

к, с дс

зшах —:- и о-— - —

Определяя из этих соотношений Е и (} и подставляя в выражение жмя Уг, получим

У.---■/ 4(2а — 1) о»»ах

* V с"

Коли известно Ув, то можно определить а. а значит, и а т.-е. то напряжение, ш.>торое может быть допущено при статическом расчете с тем условием, чтобы и ударное действие со скоростью Д'и не было опасно для целости клети.

Пример. Нужно раечитать одноэтажную клеть, предназначенную для подъема двух вагонеток. Так как велкая клеть предназначается для обслуживания шахты определенного сечения, то опорную площадь клети тоже можно считать известкой. Теоретический минимум внутренней площади пола клети вполне определяется размерами вагонеток, помещающихся в от;иом этаже, но обычно между боками вагонеток и боками клети остается небольшой зазор, шириною окол > 10 сентиметров. Что касается вышины клети, то она выбирается с таким расчетом, чтобы даже рослый человек мог стоять в клети, не сгибаясь (около двух метров).

Этих данных вполне достаточно для определения каркаса клети, который будет состоять из верхней и нижней рам, шести вертикальных стоек и четырех диагоналей (чер. 4). Расчету подвергают длинные стенки клети, представляющие простые сквозные фермы. Эти фермы совершенно одинаковы и на них действуют одинаковые силы, по лучающиеся от сложения веса самой клети и нагрузки. Назрузку клети можно считать величиной известной, потому что вагонетка определенных размеров имеет определенный вес и вмещает определенный полезный груз, вес которого известен. Допустим, что вагонетка е грузом весит 1600 Вес двух вагонеток будет 3200 кд.

Собственный вес клети величина неотределенная. Ррактика дает указание, что железное клети со всеми принадлежностями весят от 0,8 до 1,5 поднимаемого груза, а стальные 0,6—0 7 веса железных. Одноэтажные клети дм одиош вагончика весят от 400 до 80и kg, а для двух от 10.'0 до 2400 kg.

Машиностроительный завод акционерного общества Тиглер (Дуйсбург Мейдерих на Рейне) дает такие сведения о весе построенных им клетей:

26 клетей в 1 этаж весят........15600

;5 » »

8 » » о » »

5700 » 12800 » 4800 »

Средний вес одной кяети....... 1425 к^

Первые 20 клетей представляют, очевидно, мети для одной вагонетка, а последние 14 для двух вагонеток. Правильнее поэтому считать средний вес в 1700 к£.

Таким образом,«на одну ферму придется нагрузка в 2450 к^.

Пусть эта нагрузка действует сосредоточенно в точках к—к балки АВ, яр и чем точки к—к приходятся как раз на линиях, проходящих по вертикали через центры тяжестей.

Следующее упрощение в расчете сводится к тому, что кулаки располагаются как раз под угловыми стойками. На самом деле рама немного длиннее расстояния между крайними стойками.

Определим аналитически усилие X1, действующее в средней, стойке СК ж усилие Xй, действующее в каждой диагонали.

Пусть поперечное сечение каждой стойки будет а поперечное сече-1ше диагоналей Г2 Обозначим через .Т момент инерции поперечного сечения рам. Усилие^ сжимающее каждую угловую стойку, пусть будет N.

Наконец. Ъусть обозначают:

'М^—изгибающий момент для балки АВ для промежутка Ак:

Н2—изгибающий момент для б>л'ш АВ для промежутся КС

М,—изгибающий момент в какой угодно точке верхней рамы.

Сила N. сжимающая любую из крайних стоек, определится без труда.

где угол наклона диагонали к балке АВ.

Также просто найдутся и моменты

X1

М, =» К — ^--X" Бт<*] х

/X1 \ X1 х

М2 = Мх — К (х — а) = Ка — ( —X11 ЭтИх;

Применим к нашей ферме положение Строительной Механики о «начале наименьшей рабош».

В силу этого положения «частные производные работы деформаций всякой системы по каяцнй отыскиваемой силе должны быть равны нулю*. Так как искомыми силами являются X' и Xм, то нужно написать два уравнения такою типа

л( 1 га ам, , . 1 г1 г ам2' , 1 <ш. , \ ( % | / М, 1 <1x4- / М9---<1x4---/ М.—а-<1 х ] 4-

\EJJ о ^Хп EJJX '¿Хп Е^ о <1Хп

" <1Х' , 2 <1Х" _ . 2 АТ <11* , п -X-----Xм- - <Н--— Я-11 = 0

ЕГ1 <1Хп ЕЕа (1Хп ' ЕГ, <1ХП

В этом уравнении 1г—означает высоту фермы, 21—длину балки АВ,

<1—длина диа!опали, а—расстояние от точек А и В до точки приложения

тял К, Хп —каждая отыскиваемая сила, т.-е. Х'...Х". ♦ '

Беря частные производные от моментов по X' и X", получим

ом, __ х^. а_м2 _ х .1м, . х "(IX' ~ 2 ' , 2 ' <1Х' 2 ''

(1М, (1М2 с <1М, '

■-- х 8тос;--- — X Эта ; ------ 0 :

¿X" ЛХ" <1Х"

Частные производные от N по X' и X" будут *

¿Ж 1 сШ _ ^ - '

(IX' ~2 ' '.IX" "

Наконец, частные производные от X' и X" по- X' и X" дадут

• Л — ! • _ о • с1Х" _ о

Тх' ~~ 5 (IX" ' с1Х" ^1' ЛХ'

Вводя эти значежш частных производных и величины моментов, ¡фиво-дем интегральные \равнения к такому виду

а/ кх2 , Х'х2 , X" &пах«\ , , СЧ К а \ , X'х*

<и Л------------

2 4 2 / ./ Д 2 I

Г'апахЧ, , Л'-Х'х2 . , ,Т „ ,|/Х' Г1

(1 х I —— <1 х -;--------- V й -¡- - - - X Ми % ! к О

о 4 2 К, К, \ 4

После интегрирования и приведения подобных членов этому уравнении можно предать такой вид

\3 ,Т 2Ъ\) Чз-Т Ъ\) 6.Т

Точно таким же получим и второе уравнение

2 П ) 2 Р,

После интегрирования и приведения получим

\6.1 2Р1/ \3,Т Р, ¥2$та ) 6 ,1

Эти два уравнения являются основными для расчета клети.-В них известными являются величины 1, Ь, (1. угол а и величина силы К. Таким образом, неизвестными остаются следующие величины: <1, Р,, Еа, X'; и X".

Если дана конструкция клети, работающей на какой либо шахте, то леко можно проверить, насколько эта конструкция выполнена удовлетворительно в смысле прочности при динамическом действии сил. Надобно только задаться скоростью посадки клети на кулаки. *

Если .ate имеется только схема клети, и размеры сечения рамы, стоек и диагоналей неизвестны, то нужно отыскать пути для определения этих величин.

Сразу решить задачу нельзя, а нужно постепенно подходить к удовлетворительному результату.

Решим сначало первую задачу.

Пусть дана клеть в один этаж, предназначенная для подъема двух вагонеток. Нагрузку клети положим равной = 1600 X 2 ~ 3200 килограммов. Собственный вес клети можно определить путем подсчета. За основные данные примем такие величины:

1 ~ J 24 ст.; а — 58 ст.; h = 176 ст.; d 215,3 ст.;

J = 925 ст.1; F, = 9 ст.2; F3 = 5,6 cm А

Скорость посадки клети на кулаки положим равной — V0 = 40 cm./sec.

В состав клети входят такие части.

1 Ч А гч. 'Г П К Л К Т И. I ! Количество в метрах. Вес одного мегра kg. Общий вес в kg.

1. Верхняя и нижняя рама из коробчатого железа 160 X 65 пнп. : всего погонных метров 2 (¿.800 X 2 4 0.У00 X 2) г-........... 15 18,7 285

2. Поя клотн в 5 перекладин коробчатого железа 120 X 5л тт ; иогонпых метров 0.900 X 5 = . . . 4.5 13,3 60

3. Вмеичч) рельс угловое железо 75 X X 12 тт ; общая длина 2.800 X 2.—............ 5.6 18.1 74

4. Шесть стоек коробчатого железа 65 X 42 шш ; общая длина 1.920 X 6 —............. 11.5 7.05 81

5. Четыре диагоналя полосового железа 70X8 тт ; (бщая длина — 1.950 X'4—........... 7.8 4.37 34

6. Ноя, крыша я обшянва клети с двух боков из дырчатого листового желе<а толщиною в 4 тт. площадь = — (2.800 X 0.900 + 2,81)0X1,200)2—...... 11.76 25 294

7. Десять узловых косынок толщиною в 8 тт..... 0.6 6В 38

8. Рессора, парашют, дверцы, направляющие, прикрепления поперечин к рамам в т. д.......... > > 300

ИТОГО....... 1166 1

Округлим это число до 1200 килограммов.

Таким образом, на ферму придется нагрузка в 2200 (а по приблизительному подсчету эта нагрузка была определена в 2450 kg., т.-е. тга 11,4°/о более).

Разрешим проинтегрированные уравнения относительно X' и X" в зависимости от величины К.

(Л + «ь-Ь++ а X"=К

\ñ J ' 2 FJ \3 J F, F2 Sin2«/ 6 J

Так как правые части у этих уравнений равны, то проще вычесть первое уравнение и-з второго. Тогда получим возможность найги отношение между 1' и X".

Вычитание дает такой результат

Ра вша Р1!.

Или, подставляя числовые величины.

46,9 X" = 363,09 Г

Откуда

Х" = 7,74Г

•

Подставляя это значение X" в уравнение первое, получим после подсчета коэффициентов

716,36 X' +5146,21 X' = 446,9о К

Откуда

Г = 0,087 К

и

X" — 0,673 К

Займемся теперь вопросом о деформациях клети и деревянных балок "лод кулаками.

В точка приложения к силы К клрть получит перемещение 81? а перемещение деревянной опоры под кулаками пусть будет о2. Таким образом, общее перемещение точки к будет равно йз=о,+о2.

Опорные деревянные бруски им< ют п пер-чное сечение 26Х26лш. и 20 X 20ст. и уложены один йог другим (чер. о). Связью меж'у этими брусками являются чугунные кон< оли. Схематическое расположение кулаков й деревянных опор видно на чер. 6.

Моменты инерции деревянных брусков будут

3' = 38081 ст.4 и «Г'== 13333 ст.*

РХли бы был только один брусок под кулаками с моментом инерции <Г, то точка к получит бы перемещение.

6 Е J lt

Ol с,3 N

о

с сх2с i 1

с/ (-L+.

с с, С /

6ЕJlj V с сх2с / 6ЕЛ 1, V « CjC 1

К'2",2 U ,

6EJ1, \ Q <V J

(см. Hütte т. I. Сопротивление материалов. Валки по тоянног» сечения)

При двух брусках под действием тех же сил прогпб верхнего бруска будет

У = 8 —™ ' . J'

А прогиб нижнего бруска

У, = (1 — 9) К 9 J"

так как оба бруска связаны между собою, то У, = У2.

Следовательно,

е i—e .г

или 0 —

Л'

38081

Г J'4-J'

. Если бруски из сосны, для которой 1С

51414

0,745

100000 то

cm.z

0,745 К С43,5)8(91.5)2 6.100000.38081.135

3

43,5 91.5

43 91

Ш'1

O.OOOÖ12346 К

По такому же приему определим прогиб 6, железной балки коробчатого сечения с размерами 160 X 65 тт., свободно лежащей на двух опорах и имеющей пролет 21 248 ст.

Эта балка подвергается действию сил К в точках к, а затем действию силы X' -f- 2 X" Sin а по средине по направлению снизу вверх.

Прогиб балки от первой системы сил будет

Ка2(2 1 — а)2

6EJ.21

3

3 -f 2 .

2 а /

21 —а

58 f 58 '

190 \ 190

К.582 1902

6.2.000.000.925.248 = 0.000156 К

Прогиб от силы Х! -f- 2 X" Sin а будет

ох

1.18 к.(2 I)3 16 EJ В итоге получаем

■ 3 = 8к

Ох

а 21

-L .

3 V 21

0,0001318

0,0000365 К ст.

Для изучения динамического действия нагрузки по сравнению со статическим, напишем по теореме Кляпей она уравнение работ.

Груз 4 Q = 4400 kg. предположим сосредоточенным в 4 точках к и пусть этот груз падает на кулаки со скоростью V0 — 40 cm./sec.

Путь, пройденной каждой точкой приложения силы К (или фиктивной силой R) будет, согласно подсчету, 0,0000365 R.

Тогда

V Н- 4 Q (0,0000365 R) = 4 . - R (0.0000365 R)

2 g 2

Подставляя сюда числовые величины и производя сокращения, получим

R2 — 2200 R — 50. ООО. ООО = О Отсюда R = csd 8 2 56

Следовательно, отношение R:Q ==oo7,5, г.-е. динамическое действие в 7.5 раза больше статического

Для поверки угловых стоек нужно воспользоваться формулой Эйлера.

Р _ 7t2EJ*min

n п Ь2

где Р раздавливающая стойку сила, а п запас прочности. Подставляя в это выражение числовые величины:

п = 5, Е — 2.000.000, Jmiu = 14,1 cm.4;h = 1?6ст., > '

t

получим

P 9,86.2.000.000.14.1

— - -------------------------------— = со 1800kg.

5 5 . 30976

Л вся сила P = 9000kg.

Я не зияю, почему профессор С. А. Заборовский подсчитывает эту оилу Р равной 37000 kg.

Для того чтобы подойти к этому числу, необходимо рассматривать стойку, как балку с двумя закрепленными концами, т.-е. пользоваться формулой

p=JL^Jmin„ _3б000 b

Тогда безопасная нагрузка будет 7200 kg.

Сила, действующая на стойку, будет вычисляться по формуле

— (X' + 2X'Sina) = 0.59R = 4871 kg.

2

Так как сечение коробчатого железа (см. b'ütte. изд. 9-е 1916 г, сл'р„ 712 т. I) =9.03, то«иа кв. сайт, придется нагрузка

4871 -,nlü

со о40 ka.

9.03

Сечение диагонали за вычетом заклепочных отверстей будет

(7 — 2) 0.8 — 4 кв. ст.

Растягивающая сила X" = оо5556, а на квад. сант. 1386 kg.

Далее нужно проверить на прочность раму клети. В этом случае достаточно ограничиться проверкой только длинной стороны рамы.

Расположение сил, действующих на раму, и их величина схематически изображены на чер. 7.

Соответствующие изгибающие моменты в точках приложенная сил: 1 -— 2 — 3 — 4 будут такие.

Мг = 8256 X 16 = 132096 к^ ст.

М, = 8256 X 60 — 4871 X 34 = 247186

М3 — 8256 . 98 — 4458 . 82 — 4128 . 48 = 245388

М4 = 8256 X 140 — 4458 .124 — 4128 X 90 — 4 .128X42 = 581.52

Таким образом, напряжение в сечении (2) будет

М2 247186 Л101 . . . атах = -■ =2131 к^/сп^

Если напряжение на 1 кв. сант. в стойках и диагоналях не превосходило 2000, то здесь оно превышает 2000 на 6,55°/о, но опасаться такого напряжения не следует, ибо расчет велся в предпол* жении сосредоточенных нагрузок от полного вн:а клети, а на деле это не так.

Для расчета прочности заклепочных соединений принимают, что безопасное срезающее напряжение не превосходит 1800 кд/ст2, а сминающее кромку отверстия напряжение =-- 480о kg ст2. Диаметр стержня заклепок принят равным 1,8 ст.. так что олошадь стержня соетайлает 2,5 кв. сант. Наименьшая толщина железа в заклепочных соединениях клети составляет

ö,55 cm. На срезание заклепка выдержит 1800 X 2,5 = 4500 kg; кромка отверстия выдержит на смятие около 0. 90 X 4800 = со 4750 kg. Таким образом, число заклепок взято с избытком.

Нужно еще проверить прочность деревянных брусьев под кулаками.

Обращаясь к чер. О, можно видеть, что изгибающий момент в точке к

будет

Мк = О, 745R с, = 0, 745 . 8256 . 43,5 — 267557 kg cm Момент сопротивления бруса

38061

--- --- - — г. г со 2928 cor 1 о

Поэтому

267557 fV1 ( , , 'им - " "2928" 9 кё7«'111-

Л можно допустить asuax до 200 kg,с;и-.

Готовую клеть необходимо надежно скрепить с подъемным канатом, ибо, лак показал опыт, недостаточное внимание к этому скреплению служило неоднократно причиною разрыва каната со всеми вытекающими отсюда последствиями. Место скрепления каната с клетью представляет самую слабую сторону каната, вследствие местного избыточного напряжения проволок и истирания их. Применение коушей парализует до известной степени вредное дей-стгие подвешенного груза, но слабое скрепление свободного конца каната с всшым канатом остается. Чтобы избежать передвижения этого своболного конца, приходится прибегать к применению болтовых зажимов, чем обеспечивается возникновение значительного трения межлу проволаками и, следовательно, ущемление свободного конца. Однако непрерывное колебание каната расстраивает эту связь.

К числу отрицательных сторон сцепного устройства относится нарушение равномерности поперечного сечения. На это изменение поперечного сечения влияют следующие обстоятельства: ■

1) Канат изготовляется часто из тигельной стали, у которой сопротивление разрыву часто составляет 120—160 kg/mm2, между тем как для литого железа Сименс-Мартеновской печи kz — 45, а для стали С.-Мартевовской печи кг 55, а эти последние материалы и применяются для упряжного устройства каната.

2) Канат работает главным образом на растяжение, а в сцепном устройстве. выступает на сцену значительный изгиб по дуге малого радиуса.

3) Горные прав и на предписывают для каната брать 7—8 — он запас прочности, а для сцепного устройства по меньшей мере десятерной, (при подъеме грузов). Во время подъема непрерывные колебания каната не успевают передаваться сцепному устройству, вследствие чего при нецелесообразном устройстве этого приспособления в отдельных проволоках сцепки возникают дополнительные напряжения, из коих напряжения от ускорения сцепного приспособления в горизонтальном направлении являются наиболее вредными.

Вполне естественно поэтому стремление конструкторов по возможности уменьшить эти колебания.

Хорошие результаты в этом отношении дают зажимы «Демаг».

Зажим представляет (чер. 7) коробку m из литой стали, в котирую входят два клиновидных бруска С из очень прочного материала. Бруски имеют ао оси отверстие, соответствующее диаметр^ каната. Снаружа у брусков имеются выемки а, в которые входят короткие плечи рычагов е, оси вращения которых имеют опорные точки в стенках коробки. К длинным концам рычагов прилаживаются цепи (обычно три с каждой стороны), идущие вниз к клети

(два к центру клети и четыре к наружным стойкам), а кверху наклонные усыновительные бодты О, центральные гайки которых снабжены для возможности вращения цапфами.

Действие сцепного прибора сводится к следующему: при начале подъема канат, поднимаясь кверху, натягивает подвесные цени, верхние звенья которых поворачивают длиннее плечи рычагов вниз- В это время короткие илечи рычагов подают нижний клин кверху, а этот клин в свою передвигает верхний клин, и таким образом защемляет канат. Не трудно понять, что та-Есое защемление каната возможно только в том случае, копа внутренние конусы будут составными, так что части их будут сближаться при подъеме кверху и расходиться при обратном движении. Ущемляющей силой :;десь является трение между канатом и внутренней поверхностью конусов. Пусть конусность клина выражается углом а. Необходимо выбрать такое отношение

плечей рычага -р, чтопц сила трения К в состоянии была удерживать гру-2

яеенную клеть с нижним уравновешивающим канатом и в тоже время не производить избыточного давления на канат.

Обозначим вес клети с грузом и нижним уравновешивающим канатом через Р, угол трения межау конусами и коробкой прибора назовем через р = tg $< 0 .15. Пусть далее нормальное давление клина на внутреннюю стенку коробки будет N, нормальное давление внутренних стенок, клияа да. канат будет Ps. Наконец, допустим, что в точке А действует сила Q и прямо

Р

противоположная ей реакция — Q, а в точке С прилагается сила 1\ .

л

Обращаясь к схеме (черт. 8), не трудно написать следующие условия равновесия сил. приложенных к нашему телу '

Pt + Q = NSma + NtiCesa

\\ ]Sf COS a-N U SJíl Oí

«Здесь ^ N означает силу трения, идущую вниз вдоль образующей конуса, как это показывает стрелка.

Угол р<8°30\

Деля одно у-ние на другое, получим

Р, 4-Q SÍH ae-Utga.Cosot / , л Р3 Cos a — ig u.Sm a 1 ГУ

Отсюда можно написать

* tff (« 4- О)

Ксли С В = ], и В А — L . то

HtJt = Qls: Q=Pt После атих дополнений можно написать

U

2 12

Эта сила К производит при коэффициенте трения и, на поверхности каната трение « К, при чем

аК > Р

Таким образом, избегается скольжение каната.

Далее важно отметить еще следующее. Сила К находится в определенном заранее отношении к грузу Р, а потому избегается избыточное сдавливание каната, что могло бы произойти при неумелом управлении подъемом.

При рудничных подъемах приходится часто приподнимать клеть яад кулаками. В начале этой операции груз Р равен нулю, а, следовательно, и сила К. В этом случае канит должен только перемещаться в конусе, не про-изв <дя должного подъема. Во избежание этого на болтах О устраивают гайрс g с контргайками, обеспечивающими постоянное прижимание клина к канату. Далее свободный конец каната защемляется в зажиме к и снабжается внизу бабкой i.

При отрезании конца каната для пробы, приходится зажим перестанавливать. Эта перестановка производится просто. Установивши клеть на кулаки отвертывают гайку g и. повертывая гайку h, заставляют рычаг поворачиваться. После этого легко вытолкнуть из коробки прибора конус С. Стоит теперь отвернуть гайки зажима к и тогда перемещение каната через зажимное устройство производится без труда. Отрубив конец каната должной длины, возвращают гайки h и g в прежнее положение.

Как видно из этого описания, перемещение клети но прямому канату отдирается большим удобством. Между тем эта операция не такая простая, в особенности, если канат толстый и его приходится изгибать вокруг коуша. Во избежание налегания различных напряжений в канате в одном и том лее месте каната, внутренняя полость конического зажима делается кверху немного конической. Этим достигается равномерное распределение давления по мере того, как увеличивается в самом канате растягивающая сила.

Наконец, сверху у всего зажимного устройства имеется длинная горловина, назначение которой заключается в том, чтобы удалить место зажима каната от области колебаний каната.

Многолетние опыты с большим числом зажимных устройств этой сиотомы показывают, что повреждения внутри зажима каната очень редки. Еще реже случается вытягивание каната из зажима.

Та же фирма Demag (Дуйсбург) патентовала канатную поцвеску (чер. 9) системы Eigen. Здесь также имеется коуш, около которого обвивается-канат, но, в отличие от прежних систем подвесок, тут свободный конец каната не связывается вверху с рабочим канатом, а прилегает непосредственно к верхней части подвески, где схватывается целым рядом болтов. Таким образом, рабочий канат свободно выходит из литой горловины подвески, чем избегается большое сдавливание проволок каната. Незначительное напряжение от надавливания проволоки каната испытывают в нижней части горловины подвески, где имеется перегиб каната. Однако, вследствие большой высоты горловины, колебаяиа каната не отражаются нн этом месте закетным образом.

К числу преимущества этой подвески нужно отвести то, что канат может быть обследуем в наиболее напряженных своих частях. Горловина коуша' и примыкающая к ней устрс енная часть подвески имеет откидные щитки гп г болтами п.

Канатные подвески строятся с переставными накладками или шпинделем, что позволяет изменять ъысоту установки клети на весу.

Канатные подвески поддерживают при помощи пластин 0, связанных между собою болтом р, подвесную пюушину г и скобу. Наличие этих частей дает возможность избегать резких ударов скобы о клеть. Небольшие перемещения клети производятся вращением шпинделя С, муфта которого % имеет две цапфы f, проходящие через ушики пластин 0. Это устройство позволяет перемещать подвес, а, следовательно, и клеть. При разрыве шпинделя С клеть не падает, так как гайка f подхватывается в нижней части U канатного зажима.

Для прикрепления к клети нижнего уравновеишбающего каната применяются упрощенные конструкции подвесок, показанные на чер. 10. В этих конструкциях свободный конец каната тоже прижимается болтами к удлиненной горловине, а самый канат свободно выходит из соответствующего каната в коуше.

Со времени своего появления в горном деле и зажим и подвеска «De-mag» непрерывно усовершенствуются; кажщй год фирма дает новые модификации, но основные идеи в этих конструкциях остаются не тронутыми, что свидетельствует о рациональности принципов построения. Несколько таких типов даны на чер. 7а и 7Ь.

Почти "то неизбежную часть каждой клети, обслуживающей подъем и спуск людей, является парашют или приспособление, назначением которого является задержание клети при обрыве каната, на котором подвешена клеть.

На чер. II, Па дан один из таких парашютов системы машиностроительной фабрики А. Б crien, Герне в Вестфалии. Парашют принадлежит к типу эксцентриковых.

В основу построения этого парашюта положена такая мысль. Статистика показывает, что наиболее часто канат обрывается при подъеме клети. Что касается обрыва каната при спуске, то это явление наблюдается ре^се и причиной его служит чрезмерно быстрое сматывание каната с барабана в начале спуска клети, Тогда скорость ее падения еще мала. Клеть в это время падает, как свободное тело, под влиянием силы тяжести. Приобретая все большую скорость, она опережает канат и производит порывистый толчек, иногда вполне достаточный для разрыва каната или надрывания его.

Расчет на такое напряжение каната может быть произведен только при обеспечении большого запаса прочности, когда канат выходит очень грузным. Более рациональным является возможное уменьшение веса клети, веса вагонеток и самого каната.

Если клеть обрывается с каната при подъеме, то некоторое время под влиянием инерции она будет продолжать движение вверх, доведет свою скорость до нуля и только после этого изменит направление своего движения к будет падать, как свободное тело или в условиях, близко подходящих к та кому движению.

Все парашюты, расчитанные на мгновенное действие своих органов, проектируются на улавливание клети в наиболее легких условиях. Насколько различны условия для улавливания клети при восходящем и нисходящем движениях, можно видеть из таких соображений.

Допустим, что после того, как оборвавшаяся клеть приобрела при восходящем движении скорость, равную нулю, она прошла путь S = 5 стп или 0,05 метра. В этом случае она будет обладать скоростью

IJ = \/ 2 g . s = У279,81 X 0Т05 = счэ 1 int

Падающую же. клеть при обрыве каната при нисходящем движении приходится улавливать при скорости 15 mtr и более.

Если клеть обрывается с каната при скорости 10 метров направленной вниз (клеть опускается), то это все равно, что клеть свободна надает с высоты 5 метров

и2 100' _ .

2 g = 2.9,81 = °° ° mt .

Если вес клети G = 12000 kg, jro она в момент обрыва способна произвести работу

,, . G U2 12000 100 с.. h = . --- = ——— . —— = со 60000» kg. mtr g 2 9,81 2 ь

или г» ООО. ООО emt.

Если подействовать на эту клеть с силой G, равном весу клети, то ♦ глеть будет падать с равномерной скоростью 10 mt/sec.

Если действующую на клеть силу увеличить до 2 G, то клеть приобретет равно зам едл и те л ь н ое движение с замедлением, равным w = — 9,81 rat/sec. Это значит, что через 5 mtr хода она остановятся. Таким образом весь путь, пройденный клетыо, будет 10 метров, а работа, которою обладает клеть, будет

2 (тh -2.12000.5 = 120000 kg.шt.

Увеличивая действующую силу до Я G, получим силу, работающую на замедление. равной 2 G, и клеть остановится, пройдя путь 2,5 метра

(i (b b,) = 3 6 b, ; li 4- hj = 3 h, : b, = 2,5 метр.

Эти соображения приводят к таким принципам построения парашютов:

1. Прилагаемая к клети сила должна носить характер тормозящей силы, по величине по меньшей мере равной двойному весу клети.

2. Тормозящая или улавливающая падающую кисть сила должна действовать длительно, пока не остановится кисть,

3. У всех частей клети и проводников, участвующих в работе улавливания, должен быть по меньшей мере четверной запас прочности на отпор действующим силам.

4. Улавливающие части должны быть в состоянии вынести без прогиба .и разрушения даже такие удары, которые могут быть вызваны клетью, обладающей скоростью 15 mt/sec

5. Простота и удобство в обслуживании.

Эти соображения и положены в основу построения парашютов системы Нейон, принадлежащей к типу эксцентриковых.

Поверхность эксцентриков, соприкасающаяся с проводниками, делается либо гладкой, либо с небольшими зазубринами.

В качестве проводников могут быть болты деревянные брусья или рельсы.

На черт. II показан эксцентриковый парашют в применении к деревянным проводникам.

• >десь видны положения эксцентриков в разобщении с проводником и в действии, когда кривые поверхности вдавливаются в тело проводника с двух еторэн.

Поворот эксцентриков из положения бездействия в рабочее положение производится сильными пружинами.

Пусть клеть весит 12000 kg. '.Тогда расчетным весом нужно принять 24000 kg, так что на каждый эксцентрик придется нагрузка в 6000 kg.

Работа улавливания клети будет слагаться из работы торможения и работы сдавливания проводника.

Если ширина эксцентрика в наттавлёнии, перпендикулярном к плоскости чертежа, будет равна 7 cm, а длина дуги а—Ъ тоже будет 7 cm, то, допуская для дуба временное сопротивление на сжатие равным 350 kg/cm2 (см. 11 iitte. часть I стр. 54?, издание 1915 г.), получим сдавливающую силу

350 Х 7 X 7 = 17150 kg

Так как суммарная сила трения будет действовать но касательной к поверхности трения, примерно где-то между точками а и Ъ и будет иметь направление мало отличающиеся от вертикального, то коэффициент трения f будег равен

Если торможение происходит на пути в 5 метров, то работа деформации будет равига при вдавливании эксцентрика на глубину 2 ст.

350.7.2.500 = 2.450.000 кд сш = 24500 к8'щи

На четыре эксцентрика это составляет 98000 \щ тп!г. Тормозящее действие на пути в 5 метров дает работу

6000 у 4.5 = 120 ООО к? щ1г

Следовательно, общая механическая работа будет равна

98000 4-120000 = 218. ООО kg тгг.

Но работа улавливания клети на пути в 5 метров должна составлять тоц»ко 120000 kg га1г, что составляет около 60°/о от 218000. Значит, клеть должна остановиться, пройдя путь в 3 метра.

Если поперечное сечение проводника будет 12,5 XI6 кв. сайт., адц допускаемое временное сопротивление его сжимающему с двух сторон усилию будет 660 кд-'ст2, а должен выдерживать напряжение с двух сторон, равное только 12000 кя, то запас прочности в нем будет

600 X 200

12000

со Ю

При начале работы улавливания* клети эксцентрики энергично новараадва-ЮТС-я около ¿рейх осей под влияьием распрямления пружин и с силой, до-врльно значительной, садятся своими плоскими полочками на направляющие. Чтобы этот тол чек не был слитком чувствительным для людей, находящихся в клети и не вызвал нежелательных »азрушений в ударяющихся частях, устраивают между направляющими и полкой эксцентрика мягкую прокладку: каучуковую или деревянную, предназначенную для глушения удара.

На черт. И а показана конструкция того же парашюта для того случая^ когда, направляющими служат рельсы.

На черт. 12 дана конструкция парашюта системы Вейдих по германскому патенту за № 210869. (Машинная фабрика Эмилия Вольфа в Эссене),

Этот парашют принадлежит к типу эксцентриковых тормозящих.

С двух сторон клети, где имеются проводники, располагается по несколько пар конических валков (7), насаженных эксцентрично на оси (5). Наружная поверхность этих конических катков снабжена мелкими зубцами для увеличения сцепления при нажатии на направляющие (10). Конические катки голые и снабжены внутри винтовой нарезкой. Свя.-'Ь между кониче< ким катком и осью (5) достигается не непосредственно, а при помощи эксцентрика (6). снабженного длинной втулкой. На боковой поверхности цилиндрического экцен-трика имеется виптовая нарезка, нитка которой входит, как в гайку, в углубление нарезки катка. Когда обрывается канат, пружина, рессорного типа, заставляет повертываться эксцентрично расположенные на осях катки и последнее сг.ннчизаются с осей, приходя в более тесное соприкосновение с направляющими.

Такова идея конструкции парашюта Вейдих. При опытах с этим парашютом была выбрана клеть весом в 1800 kg с нагрузкой в 1000 kg. При пуске клети из состояния покоя, путь торможения составил 1,4 метра, а эксцентрик вывернулся на 25 тт.; в другом опыте при тех асе условиях путь торможения оказался равным 3 метрам, а эксцентрик вывернулся на 55 эдщ. В другом случае та же клеть пускалась со скоростью 4 п^г/вес. Путь тор-мажения составил 4 метра, а эксцентрик, вывернулся на 55 тт.

Всех систем парашютов чрезвычайно много, их теория очень интересна, но излагать ее мы не будем, надеясь осуществить эту мысль в последующих нздшр: работах по рудничной механике. Тогда же» мы расчитываем коснуться более подробно расчета всех частей парашютов.

11.5

■'.[»г и-;

Черт- Но1.

1

I

I I

.и.

ж

I

п -■■ ' Н

I

I

Теперь же дополним сведения о том. каким способом иногда доетигаетил скрепление свободного конца каната после образования им петли с самим канатом.

Ба фиг. 13 и 13Ь дана конструкция американского зажима, при те-« на черт. 13 а этот зажим изображен отдельно, а на черт. 13 Ъ видно, как оя применяется в деле. Конструкция зажима настолько проста, что не нуждается в пополнении. Эти залей мы отливаются из ковкого чугуна и их обычно берется от 4 до 6 штук.

На черт. .14 (а и Ь) показаны коуши: слева железный, а справа чугунный.

Для определения их размеров и очертаний можно пользоваться гляцу-ющишт таблицами.

Железный коуш для проволочных канатов

Лнамв/Тр 1 каната шш. г А ! » 1 » 1 1 С 1 1) \ 11 ¥ 1 С ! и . 1 ! 1 К ■ 1.

32 21 ! 13 1 ! I 3 \ \ 11 1 : Г» 4 ! н 11 ! < ; 1 о ^ " 5

38 :1 1 5 7 г 91 \ 17 1 14 VI ! 1

44. ;> 17 1 ; . •) \ ? ■> 59 Я5 I » 20 »1 10 2 |

. 51 83 ■ 19 1 1 1 0 1 1 5 и 110 1 | 'ч и 1 ' 2 к

57 — с>3.5 ¿57 1 21 1 ! 5 > [ 76 130 1 30 "25 ! 1 1 371 13 !

70-76 ♦ 1 ! 22 ! <) 5 152 ) 32 | 1К [ ? 16 *

82. 5 - 89 ■18 1 -7 ! а 5 | 108 { 1 т ) 1 41 35 • < 1 21 ! { 17 8

, 95-101.5 г ! -.¿о | 8 1 .•) | 127 | 1327 ; 4» 41 25. 1 « 20 ! " !

: 108-114.5 . 37 1 ю 5 ; 14« 1 | 259 54 и ! Я: 22 з!

120.5—127 73 1 ! и 1 11 1 1НГ) 1 ' 287 1 1 ; 57 <ь | 20; ! 1 24 з! !

Чугунный коуш. :

| Диаметр | каната шш. 1> 1 ^ 1 1 1) к ; ] \ н 1 1 1 ! \ 1 К ; 1

; •29 21 19 44 > 73 \ ! 22 | 1« | 1*» ' ' ■ ■ ; 8 !

и 1Б 23 22 з ! 51 м; 25 19 | 10 1

м 38 27 27 5 1 60 1 И9 | г .22 | .и !

1 ' 70- -гН- 4:; 54 ВО 33 80 38 ! _ 1 70 89 '113 | 1 118 ; 32 ! 1 25 | 32 \ 25 : ло | 1 V '. 1 ■> п; !:■ н

83- 1 -89 59 40 41 ! #8 157 | 44 | 35 ; " ! 17 ;;

! ; 1 -102 70 4в ■ '' 1 ! 8 314 184 | 1 51 " 41 и \ 21 5

| 108 1 7« . 52 ! 54 | ! 8 124 200 54 | 14. 14 ; 1 ол ■!

| 131- -127 81 75 ) • 1 •>1 ! * 1 1 ' 10 130 I 214 | 57 | 48 | 1 48 | 1 II 4