Рудничная подъемная установка

Зарегигтрировано в Отпделе изобретении Госплана при СИь СССР Г. М. Еланчик,Рудничная подъемная установка.аявлено 4 гноня 1940 года в НКУП за ЛЪ 33057,Опубликовано 31 мая 1041 года. Настоящее изобретение имеет целью достичь путем соответствующего выбора конструктивных элементов полного динамического уравновешивания рудничной подьемной установки, т. е, обеспечить на всем протяжении подъема, при постоянном радиусе навивки, постоянное значение движущего усилия на ободе барабана лебедки, равное весу полезного груза, увеличенному на величину вредных сопротивлений.Наличие полного динамического уравновешивания имеет большое значение, так как при этом резко снижается пиковая нагрузка, что особенно важно для малых электрических станций, и обеспечивается работа двигателя без перегрузок.На чертеже фиг. 1 изображает схему динамически уравновешенной рудничной подъемной установки с нижним тяжелым уравновешивающим канатом по системе академика М. М. Федорова; фиг,2 - диаграмму движущих усилий на ободе барабана динамически уравновешенной подъемной устано. вки, фиг, 3 - тахог рамму такой установки, фиг. 4 - динамически уравновешенную систему с нижним уравновешивающим канатом разного веса на отдельных участках; фиг. 5 - диаграмму движущих сил системы по фиг. 4; фиг. О тахограмму этой системы; фиг. 7 - диаграмму ускорений; фиг, 8 - диаграмму мощности; фиг. 9 - схему динамически уравновешенной нодьемной системы с верхним уравновешивающим канатом неодинакового веса на отдельных участках; фиг. 10 - систему по фиг,9 в плане; фиг. 11 - вариант системы по фиг. 9.Как известно, академик М.М. Федоров предложил осуществить полное динамическое уравновешивание подьемной системы с постоянным радиусом навивки путем подвески тяжелого нижнего уравновешивающего каната (фиг. 1), вес которого выбирается в зависимости от заданной продолжительности одного подъема, Диаграмма движущих усилий на ободе барабана для такой установки, при неопрокидных клетях, показана на фиг. 2, а тахограмма представляющая собой симметричную сину. соиду, - на фиг. 3.Предложенная академиком М. М,Федоровым идея полного динамического уравновешивания руднич-ного подъема не получила практического осуществления до настоящего времени, так как конструктивное решение этой проблемыимеет ряд недостатков, а именно. 11.3 начительныйвесхвостовогоканата увеличивает вес и диаметр головногоканата,аследовательно,увеличивает диаметр и размеры барабана рудничной подъемной машины.2, Обеспечение на ободе барабана на протяжении всего подъема 1постоянного (фиг, 2) движущегоусилия Р = ЙЯ гр (где Я гр - вес,полезного груза, А - грузовой коэфициент, учитывающий влияниевредных сопротивлений движениюподъемной системы) не позволяетвсе же выбирать тяговое (строительство) усилие Р для расчетамощности двигателя равным численному значению ЙЯ гр,Действительно для под ьемныхустановок с неопрокидными клетями, при наличии кулаков наприемных площадках, величинатягового усилия выбирается изусловий допустимой перегрузкидвигателя при подъеме одной клети над кулаками, когда втораяклеть неподвижна и установленана кулаках.Поэтому в этих случаях всегдаР) АЯ гр, Мало того, наличиетяжелого хвостового каната приводит к увеличению численногозначения Р, так как при этом, посравнению со случаем подвескиуравновешивающего хвостового каната, будет возрастать экстренноеусилие для подъема клети над кулаками, Поэтому мощность двигателя, при наличии тяжелого хвостового каната, не уменьшается,а возрастает.В рассматриваемой системе подьема период установившегося движения отсутствует. Тяговое уси.лие Р) ЙЯ гр даже при скиповомподъеме и подъеме с неопрокидными клетями и качающимися площадками на одном из приемных горизонтов. В виду того, что движе ние совершается по двухпериодной тахограмме, при которой ухудшаются условия охлаждения двигателя, а мощность двигателя лимитируется условиями нагревания, эффективное усилие всегда боль. ше численного значения ЙЯ гр (фиг, 3).3. Общий коэфициент полезного действия рудничной подъемной установки, оборудованной асинхронным двигателем, весьма невелик, так как при двухпериодной тахограмме (фиг. 3) сильно увеличиваются потери на нагревание реостата,Величина общего коэфициента полезного действия рудничной подъемной установки, оборудованной асинхронным двигателем, увеличивается с уменьшением ), - степени неполноты тахограммы. г, показывает, во сколько раз максимальная скорость движения подьемной системы больше средней скорости. В рассматриваемом случае, при тяжелом хвостовом канате, подъемная система движется по гармоническому закону (фиг. 3) и степень неполноты тахограммы ), = 1,57. Общий коэфициент полезного действиярудничной подъемной установки, оборудованной асинхронным двигателем, пропорционален коэфициенту полезного действия асинхронного двигателя и коэфициенту , полез. ного действия зубчатых передач и обратно пропорционален грузовому коэфициенту й и степени , неполноты тахограммы. В данном слечае ), = 1,57 и общий коэфициент полезного действия рудничной подъемной установки при =09, т, =092, и 1=12 для подъема с неопрокидными клетями=0,44.Наличие хвостового каната, подвешенного к подъемным сосудам, представляет значительные неудобства при скиповом подъеме, так как в этом случае петля хво. стового каната затрудняет очистку нижних полков у горизонта рудничного двора, где собираютпросыпающийся при загрузке ски-,па материал.Настоящее изобретение устраняет все указанные дефекты следующим образом.Для повышения общего коэфициента полезного действия руд.ничной подъемной установки, оборудованной асинхронным двигателем, нужно заставить работатьподъемную машину по тахограммес малым значением степени Х неполноты. Степень неполноты та.хограммы можно уменьшить, еслиосуществить в эксплоатации недвухпериодную, а трехпериоднуютахограмму (фиг, 6), причем сте.пень ), неполноты трехпериоднойтахограммы будет уменьшаться сувеличением абсолютных значенийначального ускорения а, в периодпуска и конечного ускорения а,в период останова.Легко убедиться, что режимэксплоатации рудничной подьемной машины, с постоянным моментом вращения, при соблюдениитрехпериодной тахограммы и на.личии тяжелого хвостового каната, можно обеспечить, если подвешивать хвостовой канат с разным весом на отдельных участках(фиг. 4). На участках аЬ погонный вес каната - д кг/л, на участке ЬЬ - р кг/л, погонный вес го.ловного каната также равен р кгл,При наличии такого тяжелогохвостового каната с разным весомна отдельных участках диаграммадвижущих сил на ободе барабана,при неопрокидных клетях, будетиметь вид, показанный на фиг. 5.Тахограмма этого подъема показана на фиг, 6 (в периоды пускаи останова скорость изменяетсяпо закону синуса), диаграмма ускорений в на фиг. 7, диаграммамощности - на фиг. 8. Эти рабочие диаграммы отвечают наиболее совершенному режиму работыподъемной машины,Выбирая численное значение разности Л погонных весов на отдельных участках хвостового каната (Ь = д - р), можно получитьлюбую желательную величину ускорений а, и а., (фиг. 7), т. е. любое значение степени неполноты тахограммы(здесь О - полная высота подьема. Т - продолжительность одно. го подъема); конечно, при этом нужно также установить длину участков аЬ и ЬЬ (фиг. 4) уравновешивающего каната; длина участка аЬ равна Ь, - Ьгде Ь 1 - линейное перемещение подъемной системы в период пуска, д,. в длина петли хвостового каната (фиг. 4). Ясно, что линейное перемещение подъемной системы в период оста- нова ЛЗ=Ь, Кроме упоминавшихся обозначений под я т; на фиг.5 подразумевается сумма всех приведенных к ободу барабана масс подъемной системы, Идея подвески такого хвостового каната с разным весом на отдельных участках была впервые высказана автором настоящего изобретения в его статье в журнале Инженерный работник", М 3 - 1926 г. в виде примечания к стр, 16.Однако для получения приемле .;ых численных значений степенинеполноты тахограммы, обеспечивающих высокий общийкоэфициент полезного действия рудничной подьемной установки, нужно принимать очень большую величину разности погонных весов каната Ь=д - р,Из схемы, показанной на фиг, 4, ясно, что увеличение Ь сопровождается увеличением размеров головного каната и барабана, Поэтому применение такого тяжелого хвостового каната дает совер. шенно неэкономичную подъемную установку. Итак, в рудничной подъемной установке, сконструированной согласно фиг, 4 и описанной автором в 1926 г коэфициент полезного действия повышается по сравнению с рассмотренным выше гармоническим подъемом. Однако, при этом сохраняются все остальные отме 60144ченные выше дефекты, причемдефекты, помеченные в пп. 1 и 2,еще усугубляются, если не счи-тать уменьшения лишь численногозначения эффективного усилия,в виду наличия трехпериодной тахограммы.Для того, чтобы улучшить этусистему динамического уравновешивания подъемника, необходимоуменьшить диаметр головного ка-ната, который при подвеске тяжелого нижнего или хвостовогоуравновешивающего каната, какбыло указано выше, возрастает,Согласно изобретению, это достигнуто тем, что вместо нижнегоуравновешивающего каната с разным весом на отдельных участках,применен сам по себе известныйверхний уравновешивающий канат,однако последний выполнен с разным весом на отдельных участках.Под термином нижний уравновешивающий канат имеется в видуканат, который, будучи прикре- (плен к кабине снизу, всегда воз.действует на кабину в сторону ееопускания,Под термином верхний уравновешивающий канат подразумевается канат, который, будучи прикреплен к кабине сверху, напримерчерез посредство вспомогательногоканата, перекинутого через уравнительный блок, воздействует накабину в сторону ее подьема.Верхний уравновешивающий канат фиг. 9) разгружает головной ,канат и, тем самым, при прочихравных условиях уменьшает диаметр головного каната, Из дальнейшего положения явствует, чтопри конструкции верхнего уравнов:шивающего каната, выполненнойсогласно настоящему изобретению,можно достигнуть полного динамического уравновешивания подь.емной системы, при барабанах спостоянным радиусом навивки,устранив все упомянутые дефектывышеописанных динамически уравновешенных систем подъемов.Схема предлагаемой подъемнойустановки показана на фиг. 9.Верхний уравновешивакщий канат ада подвешивается на вспомогательных канатах аес. Вспомогательные канаты должны рассчитываться в соответствии с действующими правилами безопасности с пятикратным запасом прочности на нагрузку, равную весууравновешивающего каната аоа;поэтому диаметр и вес вспомогательных канатов аес незначительны. Вспомогательные канаты аес иголовные канаты прикрепляютсяк верху подъемных сосудов в разных точках.Верхний уравновешивающий канат ада может быть расположенв любом месте ствола (фиг. 10),Из рассмотрения фиг, 9 ясно,что нагрузка, действующая на головной канат в точке с у нижнегоподъемного сосуда, уменьшаетсяна вес уравновешивающего каната ада минус вес вспомогательногоканата аес,Бес верхнего уравновешивающего каната аоа не должен превышать веса подъемного сосудаплюс вес всооаелього кана.та аес,В предлагаемой конструкции сполным динамическим уравновешиванием подъемной системы весверхнего уравновешивающего каката аоа всегда принимается равным весу подъемного сосуда пл,освес вспомогательного кгната аес.Этим обеспечивается наибольшийвозможный эффект уравновешивания подъемной системы. Приэтих условиях максимальная нагрузка головного каната в наиболее опасном сечении равна;а) при расположении подъемногососуда с полезным грузом внизу -полезному грузу плюс вес головного каната,б) при расположении подъемного сосуда с полезным грузомвверху - полезному грузу плюсвес подъемного сосуда.Расчет головного каната ведетсяпо наибольшей из этих нагрузок.До известных глубин шахт весголовного каната будет меньшевеса подъемного сосуда; для этихшахт выбранный указанным спосо 60144бом верхний уравновешивающий канат может обеспечить полное динамическое уравновешивание подъемной системы. При более глубоких шахтах, для получения полного динамического уравновешивания, пришлось бы искусственно увеличить вес подъемного сосуда и, значит, соответственно увеличить вес верхнего уравнове. шивающего каната; в этом случае также можно обеспечить полное динамическое уравновешивание подъемной системы, однако при искусственном увеличении веса подъемного сосуда будут несколько увеличиваться диаметры головного каната и барабана подъемной машины; размеры барабана рассматриваемой машины будут все же меньше по сравнению с размерами обычных ныне применяемых подъемных машин.Выбранный вышеуказанным способом верхний уравновешивающий канат ада (фиг. 9) выполнеч с разным весом на отдельных участках и поэтому вся установка, будучи полностью динамически уравновешена, вместе с тем свободна от всех четырех вышеуказанных дефектов, о которых упоминалось при рассмотрении гармонического подъема,Для того, чтобы обеспечить заданную продолжительность одного подъема, нужно путем специального расчета установить по. требную максимальную скорость движения и линейное перемещение подьемной системы в периоды пуска Ь, останова Ь,=Ьи установившегося движения Ь,.После этого нужно установить вес разных участков верхнего уравновешивающего каната ада фиг, 9),На участке И (фиг. 9) длиной Ь 2, соответствующем периоду установившегося движения, погонный вес верхнего уравновешивающего каната должен быть равным р+2 р кг, где р - погонный вес головного каната, р - погонный вес вспомогательного каната ас. На участках аЬ длиной Ь, + Ь,. или Ь, +Ьгде Ь, - высота петли хвостового каната, соответствую. щих периодам пуска и останова погонный вес рассматриваемого каната будет д кг; численное значение д может быть легко установлено, поскольку известен общий вес верхнего уравновешиваю. щего каната аЬа и вес его участка ЬЬ, соответствующего периоду установившегося движения,Рабочие диаграммы рассматриваемой подъемной установки будут иметь вид, показанный на фиг,5,6,7 и 8.Предложенный новый тип подьемной установки имеет преимущества перед обычными подъемными установками, поскольку в данком случае достигается полное динамическое уравновешивание, при высоком общем коэфициенте полезного действия подъемной системы, и уменьшаются габариты подъемной машины по сравнению с известными до сих пор динами. чески уравновешенными системами,Подъемная установка, показанная на фиг, 9, может обслуживать одновременно двумя подъемными сосудами лишь один рабочий горизонт, Если подъемная установка должна одновременно обслуживать двумя подъемными сосудами несколько рабочих горизонтов, можно, сохранив ту же идею подвески верхнего уравновешивающего каната с разным весом на отдельных участках, выполнить ее по схеме, показанной на фиг. 11.Ко всему вышеизложенному нужно добавить, что применение конструктивных схем по фиг. 9 и 11 к существующим рудничным подъемным установкам может дать значительное увеличение их производительности и общего коэфициента полезного действия.Предмет ивобретения.1. Рудничная подъемная установка с постоянным радиусом навивки и верхним уравновешиваюб 0144 1 щим канатом, отличающаяся тем, что, в целях полного динамического уравновешивания подьемной системы при трехпериодной тахограмме, верхний уравновешивающий канат выполнен с разным весом на отдельных участках,2. Форма выполнения установки по и, 1, отличающаяся тем, что распределение веса на верх-нем уравновешивающем канате выполнено таким образом, что вес подъемного сосуда при нижнем его положении вместе с весом соединенной с ним ветви каната равен весу смежной ветви того же каната, являющейся продолжением первой ветви.