Канатна дорога та шків тертя для неї

1. Канатна дорога, що містить рейкову колію, на якій установлено буксирну вагонетку із зчепленим з нею составом вагонеток, яку обладнано барабаном із запасом тягового каната, привідну, натяжну і кінцеву станції, де привідна станція містить шків тертя, що обладнаний футерівкою для взаємодії з тяговим канатом, яка відрізняється тим, що натяжна станція має гідравлічний демпфер, гідроциліндри якого зв'язані з відповідними натяжними блоками станції, а згадана футерівка закріплена в металевих боковинах шківа тертя з можливістю регулювання ступеня її стискання у поперечному напрямку. 2. Шків тертя для канатної дороги, який включає сталевий обід із змінною футерівкою для взаємодії з тяговим канатом, який відрізняється тим, що футерівка виконана суцільною з еластичного матеріалу та закріплена в металевих боковинах з можливістю регулювання ступеня її стискання у поперечному напрямку. UA (21) a200705789 (22) 24.05.2007 (24) 10.11.2010 (46) 10.11.2010, Бюл.№ 21, 2010 р. (72) ДЕНИЩЕНКО ОЛЕКСАНДР ВАЛЕРІЙОВИЧ, КОПТОВЕЦЬ ОЛЕКСАНДР МИКОЛАЙОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) SU 990567; 23.01.1983 SU 550516; 15.03.1977 SU 160572; 31.01.1964 SU 304158; 09.07.1971 SU 823267; 23.04.1981 SU 1324899 A1; 23.07.1987 SU 1044511 A; 30.09.1983 UA 60560 A; 15.10.2003 SU 1214514 A; 28.02.1986 SU 371379; 22.11.1973 US 3405564; 15.10.1968 DE 636412; 08.10.1936 C2 2 (19) 1 3 жень у ньому, відома дорога має ряд недоліків: наявність кількох привідних шківів, кожен з яких обладнано гідромотором та двох натяжних тягарів призводить до збільшення габаритів привідної та натяжної станцій та зниження їх надійності. В основу винаходу покладено задачу удосконалення канатної дороги, у якій шляхом включення нових елементів досягається зменшення динамічних зусиль в елементах дороги та знакозмінних напружень у канаті і за рахунок цього підвищення надійності, довговічності та безпеки експлуатації. Задача вирішується тим, що у відомій канатній дорозі, що містить рейкову колію, на якій установлено буксирну вагонетку, що обладнана барабаном із запасом тягового каната із зчепленим з нею составом вагонеток, привідну, кінцеву та натяжну станції, згідно з винаходом введено гідравлічний демпфер, гідроциліндри якого зв'язані з відповідними натяжними блоками станції. Відомий також канатоведучий шків тертя, що містить сталеву ступицю, робоча поверхня якої виконана з параболічним профілем, який обхоплюється кількома витками тягового канату [Проспект фірми "KLOCKNER-BECORIT GmBH", аркуш 60.00.009]. Недолік - висока ступінь зносу канату, внаслідок високих контактних напружень та міжвиткового тертя. Найбільш близьким технічним рішенням є відомий канатоведучий одно-обхопний шків, який обладнано пружним ободом V- подібного перетину, що встановлено у клиновій канавці з зазором відносно пружних бортиків, який вибирається під час деформації обода, при цьому на канат діють значні горизонтальні стискаючі зусилля [Авторське свідоцтво СРСР №371379. Канатоведучий шків/ В.І.Бандурін, О.І.Кравцов. - МПК В61В7/00. Опубл. в Б.И.,1973, №12]. Недолік цього шківа - зниження терміну служби каната внаслідок контактних напружень, що виникають під час радіального стискання його пружним ободом та нестабільність у шахтних умовах фрикційного зв'язку між пружним ободом, гумовим елементом і конусними кільцями. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення відомого шківа тертя, в якому шляхом введення нових конструктивних елементів досягається виключення горизонтальних стискаючих канат зусиль, значне зниження контактних напружень і за рахунок цього підвищення терміну служби канату при одночасному використанні безкоштовної сировини та утилізації шкідливих відходів. Задача вирішується тим, що у відомому шківі тертя згідно з винаходом футерівка виконана суцільною з еластичного матеріалу та закріплена в металевих боковинах з можливістю регулювання ступеню її стискання у поперечному напрямку. На Фіг.1 показана канатна дорога, принципова схема; на Фіг.2 - привідний шків із змінною футерівкою. Канатна дорога містить надґрунтовий состав вагонеток 1, приєднаних до надґрунтового буксирного візка 2, що розташовані на рейковій колії 3 і з'єднані сталевим канатом 4 з шківом 10 привідної 92473 4 станції 5, на якому встановлено фрикційну футерівку 22, що зафіксована між двома боковинами 23 болтами з гайками 24 з можливістю регулювання її фізико-механічних властивостей стисканням. Два напівкільцеві сегменти футерівки 22 з боковинами 23 з'єднані між собою болтами 25 через провушини 26. Шпонка 27 фіксує боковини 23 з футерівкою 22 відносно шківа 10. До складу дороги входять також кінцева станція 7, направляючі 8 та підтримуючі 9 блоки і натяжна станція, що містить: натяжні блоки 6 гілок каната 4, тягар 19, зрівнювальний блок 20, канат 21, гідроциліндри 11 і 12, зв'язані з відповідними блоками 6, дросельний клапан 13, манометр 14, зворотній клапан 15, насос 16, бак 17 і зворотній клапан 18. Канатна дорога працює так. Тягове зусилля від привідної станції 5 через сталевий параболічний шків 10 та зафіксовану на ньому за допомогою шпонки 27 фрикційну футерівку 22, що стиснута між боковинами 23 болтами з гайками 24, передається за допомогою тягового каната 4 надґрунтовому візку 2, що разом зі зчепленим з ним составом вагонеток 1 починає рух у напрямі від привідної станції. При цьому одночасно переміщуються натяжні блоки 6-у робочій гілці під дією зростаючого натягу каната 4 у напрямі до приводної станції 5, у порожній гілці під дією сили тяжіння тягаря 19 у напрямі від привідної станції 5. При цьому поршні гідравлічних циліндрів 11 і 12, штоки яких зв'язані із своїми блоками 6, починають рух у відповідних напрямках. Робоча рідина перетікає під дією сили натягу каната 4 між робочими порожнинами гідроциліндрів 11 і 12 через дросельний клапан 13, чим уповільнюється рух натяжних блоків 6. Необхідний тиск у цій магістралі контролюється манометром 14 і при необхідності підвищується насосом 15 через зворотній клапан 15. При перевищенні допустимого тиску робоча рідина зливається через запобіжний клапан 18 у бак 17. Натяжна станція забезпечує необхідне для зчеплення каната 4 з футерівкою 22 зусилля, компенсує пружне витягування каната 4 і знижує динамічні зусилля у його гілках завдяки зменшенню швидкості руху натяжних блоків 6. Для напряму і підтримки каната 4 у виробці слугують направляючі 8 та підтримуючі 9 блоки. При потребі подовження (скорочення) канатної дороги з барабана буксирного візка 2 змотується (намотується) тяговий канат необхідної довжини. Після досягнення составом кінцевого пункту відбувається розвантаження або обмін состава 1 та його рух у зворотному напрямі. Застосування винаходу дозволяє у порівнянні з відомими підвищити ефективність роботи канатної дороги шляхом зниження габаритів та металомісткості установки, підвищення довговічності, надійності та безпеки її роботи. Застосування змінної фрикційної футерівки дозволяє застосовувати один однообхопний шків замість кількох нефутерованих і зменшити габарити привідної станції. Одним з найважливіших параметрів шківів тертя є їх тягова здатність [Транспорт на горных предприятиях / Под ред. Б.А. Кузнецова. - М.: Недра, 1976. - 551 с.], що для моменту зриву зчеп 5 лення між канатом та шківом відповідає формулі Л. Ейлера Fн ef , Fс де Fн Fc - натяг, відповідно, у набігаючій та збігаючій з шківа гілках каната, Н; е - основа натурального логарифму; f - коефіцієнт тертя між канатом та шківом; кут охоплення канатом шківа, рад. На основі аналізу способів підвищення тягової здатності привідних шківів та довговічності пари „шків-канат" зроблено висновок про доцільність використання у конструкції, що пропонується, гумової футерівки, для якої тяговий фактор f e 1 1 e 0,3 1,5 3,14 e1,41 , де f1 = 0,3 - коефіцієнт тертя сталевого каната 3 об гуму; 1 - кут обхоплення шківа канатом, 2 рад. Для багатообхопного сталевого шківа тертя або для кількох однообхопних таких шківів при 2,5 витках тертя і коефіцієнті тертя каната об сталевий шків f2 = 0,07, тяговий фактор складає , e f 2 2 e0,07 5 3,14 e109 , Таким чином при використанні гумової футерівки шківа можна одержати на одному неповному витку тертя тягову здатність більшу, ніж при 2,5 витках на стальному шківі. Важливою вимогою взаємодії пари „шківканат" в експлуатаційних умовах є довговічність футерівки, яка залежить від тиску каната на робочу поверхню шківа [Куйбида Г.Г. Кабельные краны. 92473 6 - М.: Машиностроение, 1989. - 364с.] Fн Fc 165мПа, , Дшdк де Fн = 30кН - натяг робочої гілки каната; Fс = 3кН - натяг порожньої гілки каната; Дш = 1м - діаметр шківа; dк = 0,02м - діаметр каната. Для гуми припустимий тиск складає 3,2мПа, таким чином рішення, що пропонується відповідає умові довговічності (3,2мПа>1,65мпа). Як фрикційний матеріал футерівки пропонується використання автомобільних протекторів, які відпрацювали термін своєї служби, оскільки їх гума відповідає вимогам довговічності, що підвищується наявністю капронового корду. Окрім цього використання практично безкоштовної сировини дозволить частково вирішити проблему утилізації відпрацьованих автомобільних протекторів. Конструкція, що пропонується, дозволить мати швидкозмінну футерівку з регульованим попереднім стисканням її матеріалу з метою зміни його твердості та жорсткості для управління тертям, що дозволяє у процесі експлуатації експериментальне підібрати їх оптимальні значення за величиною коефіцієнта тертя та контактно-стомленого зносу, оскільки надійних методів розрахунку пружнопластичної взаємодії при важких навантаженнях не розроблено. Застосування вантажної натяжної станції з гідравлічним уповільненням руху натяжних блоків дозволяє знизити динамічні навантаження у тяговому канаті і підвищити його довговічність. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 92473 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601