CC BY
36
ВНУТРИКЛЕТЕВОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО
ВЭНЬЧЖЕ ЯН, д. т. н., проф. Сианьского научно-технического института КНР
В Гипрорудмаше разработано автоматическое внутриклетевое стопорное устройство, прошедшее испытания на шахте им. В.И. Ленина.
Устройство обеспечивает:
- надежное стопорение вагонетки в клети во время движения последней в шахтном стволе;
- автоматическую работу его при обмене вагонеток в клети без установки специальных приводов на приемных площадках горизонтов;
- гашение энергии удара входящей в клеть вагонетки только амортизаторами без воздействия на рычажно-тяговую систему;
- автоматическую остановку подъема при незастопоренной вагонетке;
- стопорение различных вспомогательных транспортных средств на колесном ходу (вагонетки для перевозки взрывчатых веществ, лесовозы и др.).
Стопорное устройство (рис. 1) состоит из валов стопоров 1, на которых закреплены двуплечие рычаги и звенья, обеспечивающие утапливание и возвращение кулаков 2, стопорящих вагонетку в клети. Кулаки, соприкасаясь с роликами двуплечих рычагов, шарнирно посажены на оси, которые штоками опираются на амортизаторы 3, поглощающие кинетическую энергию от удара входящей вагонетки.
Вал стопоров через систему тяг и звеньев соединен с башмаком 4, который, опираясь на установленный между посадочными кулаками упор 5, открывает связанную с ним тягой, звеном и двуплечим рычагом пару кулаков и освобождает путь для выхода вагонетки из клети.
Входящая в клеть вагонетка, нажимая на первую пару кулаков, двуплечим рычагом и тягами сдергивает башмак с упора. В ре-
зультате этого утопленная пара кулаков возвращается в исходное положение и закрывает выход из клети входящей вагонетке.
Первая пара кулаков, пропустив вагонетку, также возвращается в исходное положение под действием грузового момента.
Стопорное устройство оборудовано приводом для ручного управления 6 и электромагнитной блокировкой 7, исключающей возможность подъема клети с утопленными кулаками и незастопоренной вагонеткой.
Абсолютные значения усилий, возникающих при стопорения входящей в клеть вагонетки, и, следовательно, надежность работы стопорного устройства в значительной степени зависят от его геометрических параметров (рис. 2).
Кинетическая энергия движущейся вагонетки при ударе переходит в потенциальную энергию деформации системы:
С, 5
(1)
2Я 2 2 где () - вес груженой вагонетки; g - ускорение силы тяжести; V - скорость подхода вагонетки к кулакам; с, и с2 - жесткость амортизирующих систем в точках и <32; 8, И 62 - линейные перемещения точек 0[ и О2 при действии силы .
Величины ^=с,5, и = с282 , а
О
масса груженой вагонетки т —, тогда
Я
ту2 - Г151 +^6б2
(2)
Для установления функциональной зависимости между усилиями и параметрами стопорного кулака из уравнения сил на вертикальную ось и уравнения моментов относительно точки Ох определим:
Рис. 1. Автоматическое стопорное устройство
tga-(ga2 l + ftga
6 1 1 , Г*
1 + / Ща
после преобразования получим:
*1 =
ту
51 + 82&п
^7=^6/,
(3)
(4)
(5)
(6) (7)
где £п - параметрический коэффициент, tga - tga2
равный
-р, учитывая, что ах ~ а2;
l + ftga
^ - горизонтальная составляющая результирующей силы действующей на кулак; •^4 5 Р6 - реакции опор в точках О, и 02; >Р3,
- силы трения от реакции и Р6; а -угол наклона кулака; аг - угол между горизонталью и радиусом, проведенным через
точку контакта; / - коэффициент трения между кулаком и опорой в точке 02; /х - коэффициент сопротивления перемещению кулака в точке О,.
В результате анализа усилий и экспериментальных данных, а также расчетов, произведенных кафедрой рудничного транспорта Днепропетровского горного института, определены оптимальные параметры, при которых величины сил, действующих в элементах стопорных устройств, имеют минимальные значения. Так, для вагонеток типов ВГ-4,Оу и ВГ-2,2 угол наклона стопорного кулака должен быть а = 34-38° при соотношении плеч кулака р— = 0,5-1. В данном
12
случае продольное усилие (^) в основном воспринимается амортизатором (при этом = 0,8-0,9).
При углах а > 50° значительно возрастают усилия і7], и ^6, а усилие пружин
амортизатора Р^ -> 0 при р > 1, т.е. произойдет заклинивание пружины амортизатора, и стопорный кулак будет работать как жесткий элемент.
Рис. 2. Схема приложения сил на стопорные кулаки: ^ , К, - горизонтальная и вертикальная составляющие результирующей силы Р, действующей на кулак; Р, - усилие пружины амортизатора; Рі, - реакция опор в точках и Р,, /Г, - силы трения от реакции /-'4 и Р(і
С точки зрения устойчивости вагонетки в момент стопорения должны выполняться следующие условия:
я
откуда
б
2Й
(8)
(9)
где - вертикальная составляющая результирующей силы действующей на кулак; 5’в - жесткая база вагонетки; к - расстояние от оси поворота до центра тяжести вагонетки по вертикали (рис. 2).
Учитывая, что Р2 = F]tgal, определим из выражения (5)
. к Є
tga, <— + -^~ 5. 2 К
(10)
Анализируя уравнения (3) и (10), приходим к выводу, что угол а, = 10-14°. Зная угол а,, определим положение точки соприкосновения стопорного кулака с колесом:
(И)
-віпа,),
где К - радиус колеса вагонетки.
В процессе промышленных испытаний на шахте им. В.И. Ленина установлено, что новое стопорное устройство обладает высокой надежностью и работоспособностью, простотой в изготовлении, обслуживании и ремонтах. В процессе эксплуатации подтверждена также правильность теоретических расчетов и принятых конструктивных решений. Исходя из этого рекомендуется использовать приведенную методику для расчета внутриклетевых стопоров.
Сумма годовой экономии от внедрения одного комплекта внутриклетевых стопоров составила 3 тыс. руб.
