Общие сведения о подъемниках

Шахтные подъемные установки

Подъемные установки служат для выдачи на поверхность добытого в шахте полезного ископаемого, породы, спуска и подъема людей, оборудования и материалов.

Современная шахта оборудована несколькими подъемными установками – главными и вспомогательными.

Главные подъемные установки оборудуются подъемными сосудамискипами, предназначенными для транспортировки добытого полезного ископаемого.

Вспомогательные подъемные установки оборудованы подъемными сосудами-клетями, предназначенными для спуска и подъема людей и различных грузов. Для подъема породы вспомогательная подъемная установка оборудуется скипами.

К шахтным подъемным установкам, как наиболее ответственному звену в цепи непрерывного транспортирования грузов от забоя до поверхности, предъявляются требования безопасности, надежности и экономичности работы в течение всего срока службы шахты. Современный шахтный подъемник при соблюдении специально разработанных Правил Безопасности надежен и безопасен в эксплуатации, несмотря на высокие скорости движения подъемных сосудов (до 20 м/сек), большие движущиеся массы и сложную систему управления машиной.

Шахтные подъемные установки классифицируются следующим образом:

1. По назначению: а) главные – для подъема полезного ископаемого; б) вспомогательные – для подъема (спуска) людей и транспортирования различных грузов (породы, оборудования, материалов), причем они могут быть людские, грузовые и грузо – людские; в) проходческие – при проходке и углубке стволов шахты.

2. По типу подъемных сосудов: а) клетевые; б) скиповые;

в) бадьевые; г) вагонеточные.

В зависимости от числа сосудов подъемные установки разделяются на двух – сосудные и однососудные с противовесом.

3. По типу органов навивки подъемного каната: а) с органами навивки постоянного радиуса (цилиндрические барабаны, шкивы трения); б) с органами навивки переменного радиуса (бицилиндроконические барабаны).

4. По числу подъемных канатов: а) одноканатные;

б) многоканатные.

5. По наклону ствола: а) вертикальные; б) наклонные.

6. По степени уравновешенности подъемной системы: а) неуравновешенные (с цилиндрическими барабанами без уравновешивающего каната); б) статически уравновешенные (с уравновешивающим канатом при органах навивки постоянного радиуса; с органами навивки переменного радиуса).

а – однобарабанной без уравновешивающего каната;

б – многоканатной со шкивом трения; в – двухбарабанной о уравновешивающим канатом; г – двухбарабанной для наклонных шах»

Рисунок 6.1 – Основные схемы шахтных подъемных установок

7. По высоте подъема: а) малой глубины – до 300 м; б) средней глубины – от 300 до 800 м; в) глубокие – от 800 до 1600 м; г) сверхглубокие – свыше 1600 м.

На современных шахтах могут применяться следующие принципиальные схемы работы подъемных установок:

а) при вращении органа навивки каната 3 однобарабанной или двухбарабанной подъемной машины один канат навивается и подвешенный к нему сосуд 1 поднимается по стволу. В это же время другой канат свивается с барабана и подвешенный к нему сосуд 2 опускается (рис. 6.1, а). После окончания цикла подъема, когда один подъемный сосуд будет разгружен, а другой загружен, направление вращения барабанов подъемной машины изменяется на обратное и сосуды будут двигаться в противоположном направлении.

Если вместо одного из сосудов к канату подвешивается противовес, то такой подъем называется однососудным с противовесом;

б) в подъемных установках со шкивами трения (многоканатные подъемные машины) канаты огибают канатодвижущий шкив 4. Усилия, необходимые для подъема сосудов, создаются за счет сил трения между канатом и поверхностью ручьев вращающегося шкива (рис. 6.1, б).

Схема подъемной установки с двумя барабанами и уравновешивающим (хвостовым) канатом 5 показана на рис. 6.1, в.

Применение уравновешивающих канатов рекомендуется для шахт глубиной более 600 м.

Для наклонных шахт схема подъемной установки дана на рис. 6.1, г. Подъемные сосуды 6 передвигаются по рельсам, уложенным в стволе. Уравновешивающий канат для наклонных шахт не применяется.

Рассмотренные схемы в каждом конкретном случае могут иметь свои особенности, не изменяющие принцип действия установки.

Рисунок 6.2 – Схема подъемной установки системы Блейера

Для подъема с больших глубин рекомендуется также установка системы Блейера, которая оборудуется четырьмя канатами (рис. 6.2). Подъемная установка состоит из двух барабанов 1 и 2, расположенных на параллельных валах и соединенных между собой редуктором 6. Каждый барабан имеет два участка, на которых размещается по одному канату 3. Пара канатов с каждого барабана прикрепляется к подъемному сосуду 5 через устройство 4, уравновешивающее их натяжение.

Шахтная подъемная установка состоит из горнотехнических сооружений и подъемного оборудования.

К горнотехническим сооружениям относятся:

а) надшахтные, состоящие из копра и приемного бункера, куда разгружаются подъемные сосуды. При клетевом подъеме, оборудованном неопрокидными клетями, вместо приемного бункера у копра сооружается надшахтное здание с приемными площадками и откаточными путями;

б) ствол шахты, оборудуемый расстрелами и укрепленными на них проводниками (направляющими) для подъемных сосудов, а у наклонных шахт – рельсовыми путями;

в) околоствольные, которые для скипового подъема состоят из загрузочного бункера и камеры для опрокидывателя вагонеток, а для клетевого – из приемной площадки;

К подъемному оборудованию относятся: а) подъемные сосуды;

б) загрузочные и разгрузочные устройства; в) подъемные канаты;

г) подъемные машины. Тип подъемной установки и связанных с ней горнотехнических сооружений зависит от угла наклона ствола

или клети) и назначения подъема (грузовой, людской или грузо – людской).

Скиповая подъемная установка вертикальной шахты состоит из следующих основных частей (рис. 6.3): подъемной машины 8, установленной в отдельном здании 9, расположенном на определенном расстоянии от ствола 3 шахты; подъемных сосудов – скипов, один из которых 11 находится под погрузкой, а второй 5 разгружается в приемный: бункер 4; подъемных канатов 7, на которых подвешены подъемные сосуды; направляющих шкивов 6, расположенных в верхней части металлоконструкции копра 10.

Околоствольные сооружения таких установок состоят из камеры опрокидывателя 2 и загрузочного бункера 1 с затвором.

Скипы в стволе движутся по направляющим, представляющим собой деревянные брусья, стальные канаты или металлические рельсы, уложенные по всей высоте ствола.

Рисунок 6.3 – Схема скиповой подъемной установки вертикальной шахты

В подъемной установке наклонной шахты скипы 1 движутся в стволе 4 по рельсам, уложенным по всей длине ствола, и по наклонной эстакаде 5 (рис. 6.4). На эстакаде крепятся разгрузочные кривые, с помощью которых скипы разгружаются в бункер 6, и шкивы 7, служащие для направления подъемных канатов 8 от наклонной эстакады к подъемной машине 9, установленной в здании 10. Загрузка скипов происходит через бункер 2 из камеры опрокидывателя 3.

Рисунок 6.4 – Схема скиповой подъемной установки наклонной шахты

Клетевые подъемные установки поднимают груз при помощи подъемных сосудов – клетей 6, в которые вкатываются груженые вагонетки и стопорятся специальными стопорными устройствами (рис. 6.5). Клеть вместе с груженой вагонеткой движется в стволе 7 при помощи подъемной машины 2, расположенной в здании 1, подъемных канатов 3, которые переброшены через направляющие шкивы 4, установленные в верхней части копра 5.

Рисунок 6.5 – Схема клетевой шахтной подъемной установки

После остановки поднимаемой клети на уровне верхней приемной площадки груженая вагонетка выкатывается из клети, а клеть загружается порожней вагонеткой.

Рассмотренные схемы характерны для машин барабанного типа.

Многоканатные подъемные машины со шкивами трения устанавливаются непосредственно на башенном копре, расположенном над стволом 1 и представляющем собой железобетонное сооружение высотой 50 – 100 м (рис. 6.6). Башенный копер 7 имеет несколько этажей. В верхних этажах помещается подъемная машина со шкивом трения 5, электродвигателем 8 и электрическим оборудованием подъема.

В нижних этажах помещаются приемный бункер 9 и оборудование разгрузочной станции. Скип 2, подвешенный на канатах 3 при помощи уравнительных устройств (служащих для выравнивания натяжений между канатами;, показан в процессе разгрузки. Копер снабжен мостовым краном 6 для монтажа оборудования и лифтом 4 для перемещения обслуживающего персонала.

Рисунок 6.5 – Схема скиповой подъемной установки с многоканатной машиной на копре

Открытые подъемники

В различных отраслях народного хозяйства широко используются открытые подъемники. Они могут иметь как наклонную, так и вертикальную траекторию движения подъемных сосудов.

По назначению открытые грузовые подъемники разделяются на:

а) промышленные общего назначения – для подъема навалочных грузов (золы, песка, силоса и др.) по вертикальному или наклонному пути;

б) карьерные – для подъема горной массы по наклонной траншее из карьеров на поверхность;

в) доменные – для подачи материалов по наклонному мосту для загрузки в доменную печь;

г) строительные – для подачи строительных материалов (кирпич, бетон, и др.) по вертикали при строительстве и ремонте зданий.

Грузовые подъемники транспортируют грузы в основном в скипах, непосредственно перевозящих загруженные в них материалы, или с помощью специальных платформ – клетей, на которые устанавливаются груженые вагонетки.

В карьерах наиболее распространены канатные скиповые подъемники (рис. 6.7). В комбинации с железнодорожным или автомобильным внутрикарьерным транспортом они могут конкурировать с конвейерными подъемниками. Скорость движения скипов достигает 12 м/сек, а угол наклона пути 35 – 45°.

Основные достоинства канатных карьерных подъемников:

а) кратчайшее расстояние подъема груза из карьера на поверхность;

б) наименьшая энергоемкость подъема; в) простота конструкции и обслуживания; г) возможность полной автоматизации сравнительно простыми средствами; д) значительное упрощение транспортного обслуживания карьеров.

Рисунок 6.7 – Схема скиповой карьерной подъемной установки

Наклонное расположение в открытых траншеях, мощные грузопотоки и их рассредоточенность определяют особые требования к конструированию карьерных канатных подъемников, которые во многом отличаются от шахтных подъемных установок. Как правило, это должны быть подъемные установки значительно большей, чем при подземных работах, производительности, грузоподъемности и маневренности. Карьерные подъемники имеют специфические особенности работы, заключающиеся в обслуживании переменной глубины подъема, что затрудняет оборудование подъемника загрузочными устройствами (бункерами), которые необходимо переносить при углублении карьера.

Поэтому наибольшее распространение получила безбункерная загрузка скипов. Скипы непосредственно загружаются из подвижного состава внутри – карьерного транспорта, которым являются саморазгружающиеся вагоны или самосвалы. Объем скипа должен быть равным объему вагона или самосвала. При оборудовании карьеров скиповым подъемом выполнение вспомогательных функций (спуск и подъем людей, материалов, вагонов внутрикарьерного транспорта и др.) производится при помощи платформ-клетей, снабженных рельсами. При образовании отвалов конусной формы используется подъем в скипах или вагонетках с наклоном пути 20 – 30°.

Доменные подъемники имеют большую производительность и непрерывную работу по обслуживанию печей.

Скиповые подъемники общего назначения устанавливаются на различных предприятиях для обслуживания подсобных работ. Преимуществом их перед другими видами транспорта является простота конструкции и автоматическая работа.

Составные части открытых подъемников. Схема двухскипового карьерного подъемника с полиспастной подвеской скипов представлена на рис. 6.7. Нижняя станция карьерного подъемника оборудуется эстакадой 1, на которую въезжает вагон с боковой разгрузкой или самосвал, непосредственно загружающий скип 2 в момент его нахождения под эстакадой. При подвижном составе с разгрузкой через дно на эстакаде устанавливаются люки, через которые горная масса загружается в скипы. Скип снабжен шкивом 3, позволяющим передавать его вес на две ветви подъемного каната 4. Одна ветвь каната закрепляется на эстакаде, другая – перебрасывается через направляющий шкив 6 и навивается на барабан подъемной машины 8, установленной в специальном здании 7 на поверхности. В период загрузки нижнего скипа верхний скип 5 разгружается на наклонной эстакаде 11 в бункер 9, откуда горная масса поступает на находящийся под эстакадой железнодорожный вагон 10. Для удобства маневрирования вагонами под эстакадой предусмотрены две железнодорожные колеи.

Полиспастная подвеска скипов сближает рабочие ветви канатов и дает возможность применять подъемные машины с обычным расположением барабанов. Безбункерная загрузка скипов создает зависимость работы скипового подъемника от работы внутри карьерного транспорта. Для осуществления независимой работы подъема от работы внутрикарьерного транспорта эстакады оборудуют бункерами – дозаторами, в которые разгружаются самосвалы. В карьерах большой производительности целесообразно устанавливать несколько скиповых подъемников, что сокращает протяженность и количество подвижного состава внутрикарьерного транспорта и создает необходимый резерв в случае остановки одного из подъемников.

Рисунок 6.8 – Схема скипового доменного подъемника

У скипового доменного подъемника (рис. 6.8) наклонный мост 6 с углом наклона 47 – 60° опирается на стенку скиповой ямы 9 и пилон 11. По нижнему поясу моста проложены две колеи 4, опускающиеся в скиповую яму. Для лучшей загрузки скипов угол наклона колеи увеличен на 8 – 10°. В верхней части моста рельсовые пути переходят в разгрузочные кривые 12. Каждый из двух скипов 1 и 8 подвешен на паре канатов 2 и 7, прикрепленных к барабану лебедки 10; так как два из них наматываются, поднимая один скип, два других сматываются, опуская другой. Лебедка 10 установлена в специальном помещении под мостом. Для направления канатов устанавливаются две пары обводных блоков: на середине моста – блоки 5, а на верху – блоки 3. Блоки имеют по два ручья под канаты. Нижний скип загружается агломератом или коксом из разных бункеров.

Подъемные сосуды

В зависимости от типа передвигаемых грузов подъемные сосуды разделяются на два основных вида: для насыпных грузов (скипы, грузовые вагонетки), для штучных грузов и людей (шахтные клети, кабины лифтов, пассажирские вагонетки). Конструктивное выполнение каждого из видов подъемных сосудов зависит от угла наклона трассы их движения.

При углах наклона до 35° подъем осуществляется в вагонетках или скипах, которые загружаются через верх и движутся при помощи колес по рельсам. Разгрузка таких скипов осуществляется через днище или открывающуюся заднюю стенку, с дополнительным наклоном кузова скипа.

При углах наклона трассы более 35°, для предотвращения просыпания транспортируемого материала, спуск и подъем вагонеток производится на платформах клетей, а скипы конструируются с закрытым верхом. Загрузка скипов производится через открытую переднюю стенку, а разгрузка – опрокидыванием, или через заднюю стенку без дополнительного наклона кузова.

Клети, кабины лифтов и скипы вертикальных шахт вместо колес имеют направляющие башмаки и ходовые ролики, которые передвигаются по вертикальным проводникам, обеспечивая прямолинейное движение сосудов.

Скипы вертикальных подъемников представляют призматические сосуды, загружаемые сверху и разгружаемые в зависимости от их конструкции через верх (опрокидывающиеся), боковую стенку (с неподвижным кузовом) или через дно (с отклоняющимся кузовом).

Клети вертикальных шахт выполняются с неподвижным или подвижным кузовом и предназначаются для перевозки людей или вагонеток с насыпным грузом. Вагонетки в клети устанавливаются на рельсовую колею.

Для наклонных трасс движения (шахтных стволов, выездных траншей карьеров, фуникулеров) применяются специальные пассажирские клети (вагонетки), снабженные сидениями или грузо – пассажирские клети, имеющие специальное отделение для вагонеток.

В настоящее время для новых шахт проектируются и применяются скипы с неподвижным кузовом и разгрузкой через отверстие в передней или задней стенке, так как по сравнению с опрокидными скипами и скипами с отклоняющимся кузовом они имеют ряд преимуществ: меньшие собственный вес и нагрузки на копер в период разгрузки; уравновешенность собственных весов; меньший расход энергии на подъем. Неопрокидные скипы отличаются конструкцией затвора, который является одним из наиболее сложных узлов скипа и определяет характер истечения сыпучего груза при его разгрузке.

Конструкция затвора должна удовлетворять следующим требованиям:

а) надежно запирать выпускное отверстие перед загрузкой;

б) исключить просыпание транспортируемого груза в период движения по проводникам:

в) исключить самопроизвольное открывание затвора;

г) обеспечить свободную и полную разгрузку скипа;

д) иметь минимальный вес и простоту конструкции.

По конструктивному исполнению затворы разделяются на секторные, клапанные, рычажные и шиберные.

Большегрузный скип с неподвижным кузовом и секторным затвором, имеющий устройство для предохранения угля от измельчения, представлен на рис. 6.9.

Скип состоит из кузова 4, рамы 3, подвесного устройства 1 для головных канатов, подвесного устройства 7 для уравновешивающих канатов, устройства 8 для предохранения угля от измельчения, секторного затвора 6, ходовых роликов 2 и башмаков 5.

По способу разгрузки скипы наклонных подъемников делятся на опрокидные, с разгрузкой через заднюю стенку и донной разгрузкой.

Наиболее распространены скипы с разгрузкой через заднюю стенку и опрокидные.

Скип с разгрузкой через заднюю стенку кузова, выполненную в виде секторного затвора, представлен на рис. 6.10. Скип состоит из кузова 3, тяговой рамы 4, прицепного устройства 5, передних колес с широким ободом 6, задних колес с узким ободом 7, секторного затвора 1 и верхнего ролика 2. Секторный затвор удерживается в закрытом положении собственным весом. При углах наклона, меньших 40°, передние колеса в месте разгрузки движутся по верхней более широкой колее, а задние – по загнутой вниз узкой колее, что обеспечивает поворот кузова.

Рисунок 6.9 – Скип с неподвижным кузовом и секторным затвором

Рисунок 6.10 – Скип с разгрузкой через заднюю стенку для наклонных шахт

Одна из конструкций карьерного скипа показана на рис. 6.11, а.

а – общий вид; б – конструкция затвора

Рисунок 6.11 – Карьерный скип с вращающимся кузовом

Кузов скипа 4 сварен из листовой стали, облицованной деревянными брусьями, поверх которых положены листы марганцовистой стали. В результате кузов приобретает высокую жесткость и сопротивляемость ударам падающих кусков горной массы. Кузов опирается на раму 5 при помощи двух цапф 3, вращающихся в роликоопорах. Опоры дают возможность кузову скипа сравнительно легко поворачиваться вокруг оси при его опрокидывании. Неподвижный сектор 2, укрепленный на раме, закрывает боковое разгрузочное отверстие скипа при загрузке через верх и движении по трассе. Форма кузова выбрана таким образом, что центр тяжести порожнего скипа лежит справа от оси вращения, а груженого – слева. При загрузке кузов удерживается от опрокидывания затвором 7. При подходе к месту разгрузки затвор освобождает кузов скипа и он под влиянием вращающего момента поворачивается и разгружается в бункер. По мере высыпания груза центр тяжести кузова смещается. При полном высыпании кузов принимает нормальное положение под действием восстанавливающего момента. Затвор скипа представляет собой рычажный механизм, который приводится в движение в месте разгрузки скипа, когда ролики 8 набегают на направляющие швеллеры, отжимаются внутрь и крюки выходят из зацепления с днищем кузова (рис. 6.11, б). При движении порожнего скипа вниз крюки опять защелкиваются и поддерживают кузов.

Шахтные клети

Современные клети для шахтного подъема выпускаются одноэтажными и двухэтажными с размещением одной вагонетки на этаже. Высота верхнего этажа клети должна быть не менее 1, 9 м, высота нижнего – не менее 1, 8 м. Промышленность выпускает вагонетки грузоподъемностью 1; 2 и 3 т при транспортировке угля и до 10 т – при транспортировке руды.

Неопрокидная одноэтажная клеть представляет собой металлический опорный каркас, оборудованный направляющими башмаками, рельсовой колеей, подвесным, парашютным и стопорным устройствами (рис. 6.12). Длинные боковые стороны клети по всей высоте обшиты листовой сталью или дюралюминием. Торцевые стороны снабжены дверьми 18, открывающимися внутрь и оборудованными засовами с внешней стороны. Горизонтальная нижняя рама клети 1 зашита стальными листами, служащими полом.

Рельсовая колея крепится к поперечным балкам опорного каркаса. Верхняя рама клети 2 закрыта стальным листом с откидными лядами для перевозки длинномеров (рельсов, труб и т. п.). Нижняя и верхняя рамы соединены между собой вертикальными стойками 15 и диагональными раскосами 13. Направление раскосов принимается с учетом облегчения работы рам при посадке клети на посадочные кулаки и предохранения узлов каркаса от расшатывания при обмене вагонеток. Боковая сторона клети с раскосым каркасом представляет собой ферму, имеющую большую прочность при меньшем собственном весе, чем рамная конструкция.

Подвесное устройство П – образной формы с помощью вертикальных стоек 9 шарнирно крепится к проушинам верхнего пояса. К подвесному устройству подвешен предохранительный зонтик 7 и специальная балка 5 для крепления длинномеров. На раме верхнего пояса закреплено также парашютное устройство 10.

Рисунок 6.12 – Одноэтажная неопрокидная клеть

Клети движутся по проводникам в стволе при помощи башмаков скольжения 11. Для уменьшения нагрузок на каркас при установке на посадочные кулаки в раму нижнего пояса встроены амортизаторы 20, представляющие собой металлическую коробку на подвижной опоре с резиновой подушкой внутри. Вагонетка удерживается в клети механическими стопорами 19, в которые упираются скаты. Привод стопоров 14 находится вне клети на приемной площадке.

Запасное подвесное устройство 4 крепится к канату с помощью коуша 8, свободно передвигающегося в направляющих пазах 6 основной подвески при обрыве головного каната и при установке клети на посадочные кулаки.

При поломке основной подвески 9 включается в действие запасная 4, присоединенная к коушу 8 и парашюту 10. Таким образом, конструкция подвесного устройства обеспечивает две независимые подвески клети к головному канату, что соответствует требованиям ПБ.

При обрыве головного каната приводная пружина 17 распрямляется и поворачивает рычаги включающего механизма 16, который подводит ловители 3 к проводникам.

Для уменьшения динамических нагрузок при торможении клети парашютами с допустимым замедлением 50 м/сек²служат амортизационные канаты. Если улавливание клети производится эксцентриковыми ловителями за рельсовые проводники, то амортизационные канаты 12 находятся на самой клети за ее наружной обшивкой (рис. 6.12). Кинетическая энергия падающей клети гасится при протягивании амортизационных канатов через винтовые зажимы, соединенные с ловителями. Сами же ловители при срабатывании парашюта зажимают головки направляющих рельсов и останавливаются практически мгновенно, в то время как клеть тормозится плавно.

Амортизационные канаты могут быть навешены под натяжением по всей высоте ствола параллельно проводникам. При обрыве головного каната клинья ловителей обеспечивают захват клети за эти канаты. Плавное торможение осуществляется при протягивании верхних концов канатов через винтовые амортизаторы, установленные на копре. У парашютов для деревянных проводников плавная остановка клети производится при постепенном внедрении резцов ловителей в тело проводника.

Замедление клети при торможении с максимальным числом людей должно быть не менее 6 м/сек².

Применение парашютов является не обязательным при многоканатном подъеме. Вероятность одновременного обрыва всех канатов исключена даже при застревании клети в стволе при движении с максимальной скоростью, так как при этом произойдет пробуксовка всех канатов на ведущем шкиве.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒