Гальмівне обладнання шахтної підйомної машини

Реферат: Гальмівне обладнання шахтної підйомної машини містить гальмівний привід у вигляді пневмоциліндра, кінематично зв'язаного за допомогою важелів важільно-шарнірного механізму з гальмівними колодками, замикаючий пристрій, систему підготовки і подання стиснутого повітря, електромагнітний розподільник і регулюючий орган у вигляді блока управління, що включає електропневматичний перетворювач тиску з аналоговим управлінням і інтегрованою системою зворотного зв'язку по вихідному тиску і клапанний регулятор тиску, сполучені між собою за допомогою пневмомагістралей. Блок управління додатково оснащений пропорційним регулятором витрати стиснутого повітря з підвищеною швидкодією. UA 111873 U (12) UA 111873 U UA 111873 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі шахтних підйомних машин і може бути використана в гальмівних системах при виготовленні нових або модернізації існуючих машин. Гальмівне обладнання шахтної підйомної машини є одним з основних вузлів, що забезпечує надійну та безпечну роботу підйомної машини. За допомогою гальмівного обладнання шахтної підйомної машини здійснюється робоче гальмування: регулювання швидкості обертання барабана в робочих режимах, аж до його повної зупинки, а також забезпечується точність позиціонування вантажопідйомної посудини або кліті машини в заданому положенні і запобіжне (аварійне) гальмування. Відомі гальмівні пристрої складаються з виконавчого органу, гальмівного приводу і системи управління гальмівним приводом. Виконавчий орган є нормально замкнутим гальмом, наприклад, колодковий або дисковий, замикання (загальмовування) якого відбувається автоматично за допомогою вантажу або пружин. Гальмівний привід керує роботою гальма та має різні конструкції, наприклад гідроциліндри або пнемоциліндри, що керовані за допомогою блоків управління в автоматичному і ручному режимах. Відоме гальмівне обладнання шахтної підйомної машини, що містить виконавчий орган у вигляді колодкового гальма, що складається з гальмівних балок, гальмівних колодок з фрикційними накладками, що взаємодіють з гальмівним полем, яке виконане на барабані шахтної підйомної машини, важільно-шарнірного механізму, заздалегідь стиснутих пружинних блоків, гальмівного приводу і блока управління. Гальмівний привід відомого пристрою складається з пневмоциліндра з пневмосистемою, що взаємодіє з важільно-шарнірною системою колодкового гальма. Блок керування складається з електропневматичного регулятора тиску, електропневматичних вентилів, повітророзподільних клапанів та системи трубопроводів. Гальмівний пристрій забезпечує регулювання уповільнення обертання барабана на робочих та аварійних режимах, а також точність позиціонування вантажопідйомної посудини або кліті машини в заданому положенні (див., наприклад, книгу Корсуна В.А. Керівництво по ревізії, наладці і випробуванню шахтних підйомних установок. - Донецьк:, Донеччина, 2009. - с. 144-146, фиг. 7.33). До основних недоліків відомого гальмівного пристрою слід віднести складність конструкції і технічного обслуговування пневматичної системи, залежність надійності роботи пневматичної системи від ступеня зношування прецизійних пар електропневматичного регулятора тиску, які труться, від міри забрудненості та властивостей повітря, стабільності роботи пневматичної системи від температури в приміщенні, де встановлена шахтна підйомна машина. Відоме також гальмівне обладнання (гальмівна система) шахтної підйомної машини конструкції Новокраматорського машинобудівного заводу, що містить гальмівний привід у вигляді пневмоциліндра, що кінематично зв'язаний за допомогою важільно-шарнірного механізму з гальмівними колодками, замикаючого елемента, наприклад, у вигляді вантажу, системи підготовки і подання стиснутого повітря, розподільного пристрою та регулюючого органу, що сполучені між собою пневматичними магістралями, регулюючий орган, що виконаний у вигляді окремого блока та складається з електропневматичного перетворювача тиску з аналоговим управлінням і інтегрованим системним зворотним зв'язком по вихідному тиску і клапанний регулятор тиску. Гальмівний момент, що утримує від обертання барабан шахтної підйомної машини, створюється гальмівними колодками, що притискаються до гальмівного поля барабана за допомогою важільно-шарнірного механізму і замикаючого елемента (вантажу). Розгальмування барабана виконується шляхом подання стиснутого повітря в поршневу порожнину пневмоциліндра. Шток пневмоциліндра переміщується, піднімаючи замикаючий вантаж, і за допомогою важелів важільно-шарнірного механізму розсовує гальмівні колодки, звільняючи барабан для обертання. Для накладення гальмівного моменту зменшують тиск стиснутого повітря в пневмосистемі пневмоциліндра. Вищезгадане гальмівне обладнання шахтної підйомної машини забезпечує уповільнення обертання барабана, його зупинку і утримання в необхідному положенні після зупинки і запобіжне гальмування барабана машини в аварійних ситуаціях (Див. патент України на корисну модель № 90753, МПК В66В 5/00, 10.06.2014). По сукупності істотних ознак - наявності гальмівного приводу у вигляді пневмоциліндра, кінематично зв'язаного за допомогою важільно-шарнірного механізму з гальмівними колодками, замикаючого елемента у вигляді вантажу або пружини, системи підготовки та подання стиснутого повітря, розподільного пристрою і регулюючого органу, сполучених між собою пневмомагістралями, електропневматичного перетворювача тиску з аналоговим управлінням і інтегрованого системного зворотного зв'язку по вихідному тиску і клапанного регулятора тиску, 1 UA 111873 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 описане вище гальмівне обладнання шахтної підйомної машини є найбільш близьким до заявленої корисної моделі і може бути прийнятим за найближчий аналог (прототип). Головний недолік найближчого аналога полягає в появі додаткових значних динамічних навантажень у вантажопідйомній посудині (кліті або скіпа) шахтної підйомної машини, що виникають при різкому накладенні гальма на барабан в режимі аварійного гальмування. Це обумовлено великою швидкістю накладення (притиснення) гальмівних колодок до гальмівного поля барабана під дією зусилля від замикаючого елемента і внаслідок різкого скидання тиску стиснутого повітря з пневмоциліндра гальмівного приводу. У основу корисної моделі поставлена задача підвищити надійність та безпеку роботи шахтної підйомної машини, шляхом постійного управління величиною робочого тиску стиснутого повітря в пневмоциліндрі як в робочому режимі, так і в режимі запобіжного гальмування і за рахунок технічного результату, що полягає в забезпеченні оптимальної швидкості накладення гальмівного моменту на барабан (переміщення гальмівних колодок) в режимі аварійного гальмування і зниженні динамічних навантажень, що виникають у вантажопідйомній посудині. Поставлена задача вирішується тим, що в гальмівне обладнання шахтної підйомної машини містить гальмівний привід у вигляді пневмоциліндра, що кінематично зв'язаний за допомогою важелів важільно-шарнірного механізму з гальмівними колодками, замикаючий пристрій, наприклад, у вигляді пружини, систему підготовки та подання стиснутого повітря, розподільний пристрій і регулюючий орган у вигляді блока управління, що включає електропневматичний перетворювач тиску з аналоговим управлінням і інтегрованою системою зворотного зв'язку по вихідному тиску і клапанний регулятор тиску, сполучені між собою за допомогою пневмомагістралей, згідно з корисною моделлю, блок управління додатково оснащений пропорційним регулятором витрат стиснутого повітря з підвищеною швидкодією. Отриманий технічний результат не можливо отримати, якщо з приведеної сукупності істотних ознак виключити будь-який. Тільки завдяки тому, блок управління гальмівного пристрою додатково оснащений пропорційним регулятором витрат стиснутого повітря з підвищеною швидкодією, забезпечено постійне управління величиною робочого тиску стиснутого повітря в пневмоциліндрі, як у робочому режимі, так і в режимі запобіжного гальмування, і отриманий технічний результат, що полягає в забезпеченні оптимальної швидкості накладення гальмівного моменту на барабан (переміщення гальмівних колодок) в режимі аварійного гальмування і зниженні динамічних навантажень, що виникають у вантажопідйомній посудині. Заявлений гальмівний пристрій промислово застосовний, оскільки ПАО "НКМЗ" розроблений робочий проект і виготовлена шахтна підйомна машина з використанням цього технічного рішення. Корисна модель пояснюється кресленнями, де: - на кресленні наведена схема пневмосистеми управління гальмівного пристрою. Гальмівний пристрій складається з гальмівного приводу у складі гальмівного пневмоциліндра 1, забезпеченого гальмівною пружиною 2 та кінематично зв'язаного з гальмівними балками гальма шахтної підйомної машини (гальмівні балки, колодки гальма і барабан шахтної підйомної машини на кресл. умовно не показані), електромагнітного розподільника 3 стиснутого повітря і блок управління 4 гальмівним пристроєм, що включає електропневматичний перетворювач тиску 5 і клапанний регулятор тиску 6, зв'язані з гальмівним пневмоциліндром 1 та блоком підготовки повітря 7 за допомогою пневмомагістралей 8. Відмінною особливістю заявленої корисної моделі є: - пропорційний регулятор витрат 9 стиснутого повітря з підвищеною швидкодією. Пропорційний регулятор витрат 9, за рахунок свого конструктивного виконання, має високий рівень лінійності та чутливості, а також має зворотний зв'язок по вихідному тиску. Це забезпечує виняткову відповідність зміни рівня вихідного тиску залежно від рівня сигналу, що надходить. Таким чином, тиск в гальмівному циліндрі 1 залежить лише від сигналу оператора або сигналу автоматичної системи управління У режимі аварійного гальмування, пропорційний регулятор витрат 9 за рахунок свого конструктивного виконання забезпечує зниження тиску у пневмоциліндрі 1 за проміжок часу, що заданий контролером машини. Для цього контролер машини у поточний проміжок часу отримує сигнал від датчика тиску, що розташований у пневмоциліндрі 1 та сигнал про швидкість обертання барабана. Здійснюється обробка отриманих даних і на керуючий золотник пропорційного регулятора 9 подається відповідний сигнал, що забезпечує накладення гальма з необхідним уповільненням. 2 UA 111873 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Саме за рахунок цього досягнута оптимальна швидкість притискання гальмівних колодок до гальмівного поля барабана шахтної підйомної машини в режимі аварійного гальмування. Це зменшує динамічні навантаження на вантажопідйомну посудину. Крім того, у блоці керування 4 використано стиснуте повітря, яке не зв'язане з потоком стиснутого повітря, що йде в гальмівний пневмоциліндр 1. Це додатково забезпечує високу стабільність і точність роботи гальмівної системи. Гальмівний пристрій управляється комплексом апаратури управління гальмом по командах, що надходять або від машиніста (оператора) підйому, або від автоматичної системи управління (регулювання ходу) підйомною машиною. Працює заявлене гальмівне обладнання шахтної підйомної машини таким чином. У неробочому положенні гальмівні колодки з фрикційними накладками з гальмівним зусиллям, яке створює гальмівна пружина 2, притиснуті до гальмівного поля барабана шахтної підйомної машини і надійно утримують його від обертання. На початку роботи шахтної підйомної машини виконують розгальмування барабана. Для цього, водночас з поданням живлення на електродвигун шахтної підйомної машини, подається первинний керівний струмовий сигнал від системи управління шахтною підйомною машиною на електропневматичний перетворювач тиску 5 та електромагнітний розподільник стиснутого повітря 3. Електропневматичний перетворювач тиску 5 подає первинний пневмосигнал на клапанний регулятор тиску 6. Клапанний регулятор тиску 6 подає стиснуте повітря по пневмомагістралі 8 через електромагнітний розподільник стиснутого повітря 3 в порожнину гальмівного пневмоциліндра 1. Переміщуючись, шток пневмоцилиндра 1 стискає гальмівну пружину 2 і за допомогою важелів важільно-шарнірної системи відводить колодки гальма від гальмівного поля барабана шахтної підйомної машини, забезпечивши йому вільне обертання, в потрібну сторону. Далі, управління гальмуванням барабана шахтної підйомної машини в робочому режимі виконують шляхом управління роботою електропневматичного перетворювача тиску 5, який забезпечує подання керуючих імпульсів стиснутого повітря в клапанний регулятор тиску 6. Клапанний регулятор тиску 6 регулює подання стиснутого повітря в плунжерну порожнину гальмівного пневмоциліндра 1 і переміщення його штока спільно з колодками гальма, і відповідно, величину гальмівного моменту на гальмівному полі барабана. Наявність у електропневматичного перетворювача тиску 5 інтегрованого системного зворотного зв'язку по вихідному тиску, забезпечило високу точність регулювання тиску стиснутого повітря в пневмосистемі гальмівного пневмоциліндра відповідно до робочої діаграми шахтної підйомної машини. Таким чином, гальмівне обладнання шахтної підйомної машини забезпечує виконання наступних видів (режимів) гальмування: 1. Регульоване робоче гальмування. Здійснюється в основному за командами машиніста підйому з пульта управління машиною, або в автоматичному режимі від системи автоматичного управління. В процесі регульованого гальмування відбувається плавна зміна гальмівного моменту від нуля до максимального значення, тобто виконуються діаграми швидкості в режимі підйому та спуску, а також зупинка машини і утримання її частин, що рухаються, від обертання в період пауз між підйомами. Для забезпечення цього режиму керуючий сигнал надходить на електропневматичний перетворювач тиску 5 та клапанний регулятор тиску 6, які регулюють подання стиснутого повітря в гальмівний пневмоциліндр 1. Це забезпечує переміщення гальмівних колодок і створює гальмівний момент на барабані шахтної підйомної машини відповідно до робочої діаграми. 2. Стопорне гальмування. Застосовується зазвичай під час автоматичного управління машиною, коли основний процес гальмування здійснюється електричним способом, а гальмівний пристрій застосовується для стопоріння машини у кінці шляху руху посудини, як правило, на дуже малій (повзучою) швидкості, чим досягається велика точність зупинки. При автоматичному стопоренні накладається відразу повний робочий гальмівний момент. Цей режим також забезпечується за допомогою електропневматичного перетворювача тиску 5 і клапанного регулятора тиску 6. 3. Запобіжне (аварійне) гальмування - накладення гальмівного моменту у разі виникнення аварійного стану підйомної установки. Запобіжне гальмування здійснюється або машиністом підйому, або в автоматичному режимі, при спрацьовуванні засобів захисту машини. При аварійному гальмуванні припиняється подання електричного сигналу на електромагнітний розподільник стиснутого повітря 3. Під дією внутрішньої пружини, електромагнітний розподільник стиснутого повітря 3 перемикається в положення скидання 3 UA 111873 U 5 10 стиснутого повітря з порожнини гальмівного пневмоциліндра 1. Під дією замикаючої пружини 2 гальмівного циліндра 1, за допомогою важелів важільно-шарнірного механізму відбувається переміщення та притискання гальмівних колодок гальма до гальмівного поля барабана, і забезпечується накладення стопорного гальмівного моменту. Швидкість витікання стиснутого повітря з порожнини гальмівного циліндра 1 регулюється в автоматичному режимі пропорційним регулятором витрат 9 і задається системою автоматичного управління шахтної підйомної машини. Відповідно регулюється швидкість накладення запобіжного гальмівного моменту. Виконання гальмівного обладнання шахтної підйомної машини відповідно до заявленої корисної моделі забезпечило зменшення динамічних навантажень, що впливають на вантажопідйомну посудину у випадку аварійного гальмування, підвищило надійність, безвідмовність, швидкодію, керованість, плавність гальмування, що унеможливлює виникнення коливань гальмівної системи, динамічного перевантаження і надмірних гальмівних уповільнень у підйомної машини. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Гальмівне обладнання шахтної підйомної машини, що містить гальмівний привід у вигляді пневмоциліндра, кінематично зв'язаного за допомогою важелів важільно-шарнірного механізму з гальмівними колодками, замикаючий пристрій, наприклад, у вигляді замикаючої пружини, систему підготовки і подання стиснутого повітря, електромагнітний розподільник і регулюючий орган у вигляді блока управління, що включає електропневматичний перетворювач тиску з аналоговим управлінням і інтегрованою системою зворотного зв'язку по вихідному тиску і клапанний регулятор тиску, сполучені між собою за допомогою пневмомагістралей, яке відрізняється тим, що блок управління додатково оснащений пропорційним регулятором витрати стиснутого повітря з підвищеною швидкодією. 4 UA 111873 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5