Шків канатотяговий багатоканатної піднімальної машини

Реферат: Шків канатотяговий багатоканатної піднімальної машини містить обичайку з футерівкою, яка виконана із чотирьох кільцевих наборів профільованих колодок, притиснутих клинами до ! обичайки, дві лобовини з вікнами та два внутрішніх кільця жорсткості, з єднаних із обичайкою, два гальмових ободи меншого діаметра, чим обичайка, з'єднаних одним торцем із суміжною лобовиною, а біля іншого його торця - із зовнішнім кільцем жорсткості, з'єднаним із цією лобовиною короткими радіальними ребрами, а також містить радіально розташовані П-подібні діафрагми та дві маточини, кожна з яких сполучена із привідним валом і з'єднана з однією із лобовин. Шків додатково оснащений Г-подібними радіальними ребрами, попарно розміщеними в одній площині з вищезгаданими діафрагмами між лобовинами та зовнішніми кільцями жорсткості. При цьому обичайка охоплює лобовини та оснащена чотирма ребордами, попарно між якими розміщені вищезгадані колодки, крім того, кожна діафрагма виконана плоскою, зі скругленням кутів на її внутрішньому периметрі та із двома криволінійними вирізами біля кожної з лобовин з боку торця, зверненого до осі шківа. UA 122761 U (12) UA 122761 U UA 122761 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі підйому та переміщення вантажів, а саме до конструктивних елементів рудничних піднімальних пристроїв, і може бути використана в машинобудуванні при виготовленні багатоканатної піднімальної машини баштового або наземного розташування із підвищеною продуктивністю роботи. Відомий шків канатотяговий багатоканатної піднімальної машини, що містить футеровану обичайку, що виконана із двома ребордами та з двома зовнішніми гальмовими ободами, і яка охоплює два зовнішніх кільця жорсткості, розміщених біля її торців, а також охоплює дві лобовини з вікнами і розміщені між ними чотири внутрішніх кільця жорсткості, при цьому кожна лобовина розміщена посередині ширини гальмового обода і з'єднана з маточиною, яка сполучена з привідним валом, футерівка обичайки виконана із чотирьох кільцевих наборів профільованих колодок, притиснутих клинами та розпірними вставками до обичайки і реборд, а кожне зовнішнє кільце жорсткості з'єднане із суміжною лобовиною короткими радіальними ребрами, причому подібними ребрами також з'єднані два середніх із чотирьох внутрішні кільця жорсткості і, крім того, вищезгадані лобовини з'єднані між собою трубою, співвісною із валом [див. мал. 3.27 на с. 130 у книзі В.Р. Бежок, В.И. Дворников, И.Г. Манец и др. Шахтный подъём. Донецк: ООО "Юго-Восток, Лтд", 2007. - 624 с]. Багатоканатна піднімальна машина призначена для переміщення в стовбурі шахти скіпа з корисним вантажем і противаги або двох скіпів з почерговим завантаженням і розвантаженням корисного вантажу між скіпами. Наявність у відомому шківі гальмових ободів визначає застосування в складі багатоканатної піднімальної машини пари радіально-колодкових гальм, які є економічно більш привабливим типом гальма для виготовлення та експлуатації, чим дискові гальма, які не створюють додаткових навантажень на шків, але звичайно застосовуються, коли радіально-колодкові гальма конструктивно (по питомому допустимому тиску колодок на гальмовий обід) не можуть забезпечити необхідний гальмовий момент для конкретного переліку технічних параметрів експлуатації багатоканатної піднімальної машини. Недоліком відомого шківа є виконання гальмових ободів на обичайці, що визначає великі габарити виконання радіально-колодкових гальм, через що знижується точність реалізації кінематики роботи цих гальм, тому що, чим крупніше розміри складених деталей гальма, то тим менша можлива точність їхнього виготовлення. А відносно низька точність кінематики роботи радіально-колодкових гальм знижує надійність їхньої роботи й тому не дозволяє збільшити продуктивність роботи піднімальної машини за рахунок збільшення вантажопідйомності її скіпа, а разом з ним і маси противаги або за рахунок збільшення вантажопідйомності двох скіпів. Тут слід зазначити, що підвищення вантажопідйомності скіпа також визначає збільшення швидкості його завантаження й розвантаження, що також вимагає надійного стопоріння шківа гальмами. Таким чином, зазначений недолік відомого шківа не дозволяє істотно, наприклад, в 1,5 разу, підвищити продуктивність роботи багатоканатної піднімальної машини за рахунок підвищення вантажопідйомності її скіпа. Цей недолік усунутий у конструкції іншого шківа канатотягового багатоканатної піднімальної машини, що найбільш близький до корисної моделі, що заявляється, і тому прийнятий як її прототип [див. мал. 91 на с. 170 у книзі В.Д. Белый, И.С. Найденко. Шахтные многоканатные подъёмные установки. М.: Недра, 1966.-311с]. Відомий і пропонований шків канатотяговий багатоканатної піднімальної машини мають наступні подібні ознаки: - обичайку з футерівкою, що виконана із чотирьох кільцевих наборів профільованих колодок, притиснутих клинами до обичайки; - дві лобовини з вікнами та два внутрішніх кільця жорсткості, всі з'єднані з обичайкою; - два гальмових ободи меншого діаметра, чим обичайка; - з'єднання кожного гальмового обода одним торцем з лобовиною і іншим його торцем із зовнішнім кільцем жорсткості, що з'єднано із цією лобовиною короткими радіальними ребрами; - радіально розташовані П-подібні діафрагми; - дві маточини, кожна з яких сполучена із привідним валом і з'єднана з лобовиною. Виконання кожного гальмового обода з діаметром, що менше діаметра обичайки, дозволяє оснастити багатоканатну піднімальну машину парою радіально-колодкових гальм з мінімально можливими габаритними розмірами, що дозволяє виготовити складені деталі кожного гальма з високою точністю й цим забезпечити високу точність реалізації кінематики його роботи, а значить і надійність його роботи. Але забезпечення надійної роботи пари гальм приводить до необхідності посилення їхнього тиску на гальмові ободи для того, щоб забезпечити необхідний гальмовий момент, що залежить від співвідношення діаметрів обичайки та гальмових ободів. У результаті збільшення вантажопідйомності скіпа багатоканатної піднімальної машини для підвищення продуктивності її роботи буде приводити до підвищення навантажень на прототип, 1 UA 122761 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 через що буде знижуватися його довговічність, тому що підвищення навантажень на прототип підсилює в ньому концентрацію напружень, що створить у прототипі передчасну появу та розвиток небезпечних втомних тріщин, що значно обмежують припустиму вантажопідйомність шківа, а значить продуктивність багатоканатної піднімальної машини. Посилення концентрації напружень у прототипі обумовлено конструкцією П-подібних діафрагм, виконаних з радіально орієнтованого однією стороною куточка, з'єднаного торцями з лобовинами біля маточин і також з'єднаного з торцями двох радіальних довгих ребер, кожне з яких з'єднане з лобовиною і обичайкою. Крім того посилення концентрації напружень у прототипі обумовлено наявністю тільки коротких радіальних ребер, що з'єднують кожну лобовину із суміжним зовнішнім кільцем жорсткості відповідного гальмового обода. Підсилює концентрацію напружень у прототипі також з'єднання торців обичайки з лобовинами, тому що таке з'єднання сприймає всі можливі напруження при роботі шківа, тобто напруження зрізу, вигину, крутіння й розтягання (останні напруження обумовлені як розпірними зусиллями, викликаними притисненням футерувальних колодок до обичайки клинами, так і стиском цих колодок канатним тиском). Таким чином, недоліком прототипу є низька навантажувальна здатність, що не дозволяє досягти підвищення продуктивності багатоканатної піднімальної машини за рахунок збільшення вантажопідйомності її скіпа. В основу корисної моделі поставлена задача - створити шків канатотяговий, що забезпечує високу продуктивність багатоканатної піднімальної машини при збільшенні вантажопідйомності її скіпа та при комплектації цієї машини винятково радіально-колодковими гальмами. Поставлена задача вирішується тим, що полягає в мінімізації концентрації напружень у шківі й відповідно в мінімізації ймовірності передчасної появи й розвитку в ньому небезпечних втомних тріщин. Для досягнення зазначеного технічного результату шків канатотяговий багатоканатної піднімальної машини, що містить обичайку з футерівкою, яка виконана із чотирьох кільцевих наборів профільованих колодок, притиснутих клинами до обичайки, дві лобовини з вікнами та два внутрішніх кільця жорсткості, з'єднаних з обичайкою, два гальмових ободи меншого діаметра, чим обичайка, з'єднаних одним торцем із суміжною лобовиною, а біля іншого його торця — із зовнішнім кільцем жорсткості, з'єднаним із цією лобовиною короткими радіальними ребрами, а також містить радіально розташовані П-подібні діафрагми та дві маточини, кожна з яких сполучена із привідним валом і з'єднана з однією із лобовин, відповідно до корисної моделі, він оснащений Г-подібними радіальними ребрами, попарно розміщеними в одній площині з вищезгаданими діафрагмами між лобовинами та зовнішнімикільцями жорсткості, при цьому обичайка охоплює лобовини та оснащена чотирма ребордами, попарно між якими розміщені вищезгадані колодки, крім того, кожна діафрагма виконана плоскою, зі скругленням кутів на її внутрішньому периметрі та із двома криволінійними вирізами біля кожної з лобовин з боку торця, зверненого до осі шківа. Між відмітними ознаками корисної моделі й досягнутим технічним результатом є причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки оснащенню шківа канатотягової багатоканатної піднімальної машини Г-подібними радіальними ребрами, попарно розміщеними в одній площині з вищезгаданими діафрагмами між лобовинами та зовнішніми кільцями жорсткості, а також завдяки охвату лобовин обичайкою та її оснащенням чотирма ребордами, попарно між якими розміщені і вищезгадані колодки і, крім того, завдяки виконанню кожної діафрагми плоскою, зі скругленням кутів на її внутрішньому периметрі та із двома криволінійними вирізами біля кожної з лобовин з боку торця, зверненого до осі шківа, стало можливим: - розвантажити з'єднання коротких радіальних ребер з лобовинами від дії підвищеного тиску колодок гальм на гальмові ободи за рахунок Г-подібних радіальних ребер; - збалансувати навантаження від Г-подібних радіальних ребер на лобовини за рахунок відповідного підпору лобовин саме плоскими діафрагмами; - підвищити жорсткість вигину обичайки разом із внутрішніми кільцями жорсткості при спільній деформації обичайки, реборд та футерівки із лобовинами як під дією тиску канатів на колодки футерівки, так і під дією зусиль притиснення клинів до обичайки за рахунок реборд і розміщення між ними колодок футерівки; - виключити зріз та розтягання для з'єднання обичайки з лобовинами за рахунок охвату лобовин обичайкою і за рахунок оснащення обичайки ребордами; - регулювати жорсткість кожної діафрагми за рахунок скруглення її кутів і вирізів при спільній деформації діафрагм з лобовинами. 2 UA 122761 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Усе вище перераховані можливості, отримані завдяки відмітним ознакам корисної моделі разом дозволяють мінімізувати концентрацію напружень у шківі й відповідно мінімізувати ймовірність передчасної появи й розвитку в ньому небезпечних втомних тріщин при високих навантаженнях, що є основою для підвищення продуктивності роботи багатоканатної піднімальної машини при істотному збільшенні вантажопідйомності її скіпа, особливо якщо врахувати той факт, що кожний повний оберт шківа створює в кожному його концентраторі симетричний цикл зміни напружень, а число таких циклів протягом нормативного строку експлуатації шківа становить більше триста мільйонів, а при такій великій кількості циклів важливо й істотно навіть мале зниження концентрації напружень для гарантованого забезпечення тривалої тріщиностійкості й довговічності шківа при підвищенні рівня навантажень на нього. Таким чином, виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б одного не забезпечує досягнення технічного результату. Суть корисної моделі пояснює креслення. На кресленні зображена половина поздовжнього розрізу шківа канатотягового багатоканатної піднімальної машини. Шків канатотяговий багатоканатної піднімальної машини містить обичайку 1 з футерівкою, яка виконана із чотирьох кільцевих наборів профільованих колодок 2, притиснутих клинами 3 до обичайки 1, дві лобовини 4 і 5 з вікнами, два внутрішніх кільця жорсткості 6, з'єднаних з обичайкою 1, два гальмових ободи 7 і 8, кожний з яких виконаний меншого діаметра, чим обичайка 1, зовнішні кільця жорсткості 9 і 10, короткі радіальні ребра 11 і 12, радіально розташовані П-подібні діафрагми 13, дві маточини 14 і 15, кожна з яких сполучена із привідним валом 16. Гальмовий обід 7 з'єднаний одним своїм торцем із суміжною лобовиню 4, а біля іншого його торця - з кільцем жорсткості 9, що пов'язане з лобовиною 4 короткими радіальними ребрами 11. Аналогічно гальмовий обід 8 з'єднаний одним своїм торцем із суміжною лобовиною 5, а біля іншого його торця - з кільцем жорсткості 10, що пов'язане з лобовиною 5 короткими радіальними ребрами 12. Маточина 14 з'єднана з лобовиною 4, а маточина 15 - з лобовиною 5. Відмінністю шківа канатотягового багатоканатної піднімальної машини, що заявляється, є те, що він оснащений Г-подібними радіальними ребрами 17 і 18, попарно розміщеними в одній площині з діафрагмами 13, а обичайка 1 охоплює лобовини 4 і 5 й оснащена двома ребордами 19 і двома ребордами 20, при цьому кожна діафрагма 13 виконана плоскою зі скругленням кутів 21 на її внутрішньому периметрі та з двома криволінійними вирізами 22 біля лобовин 4 і 5 з боку її торця, зверненого до осі шківа. Ребра 17 з'єднані із зовнішньою стороною лобовини 4 і зовнішнім кільцем жорсткості 9. Аналогічно ребра 18 з'єднані із зовнішньою стороною лобовини 5 і зовнішнім кільцем жорсткості 10. Дві реборди 20 розміщені між ребордами 19. Між кожною парою реборд 19 і 20 розміщені по два кільцевих набора профільованих колодок 2, які додатково притиснуті до цих реборд за рахунок розпірного впливу клинів 3. Працює корисна модель, що заявляється, у такий спосіб. На колодки 2 постійно діє змінний за величиною канатний тиск від чотирьох канатів (по числу кільцевих набору профільованих колодок 2), одні кінці яких з'єднані з посудиною, порожньою або завантаженою корисним вантажем, а інші кінці яких з'єднані, наприклад, із противагою. Канати взаємодіють із колодками 2 на кутовому розмірі 180°, тобто якщо багатоканатна піднімальна машина встановлена на вежі, то кінці канатів симетрично звисають із двох сторін шківа щодо його поздовжньої площини, що проходить вертикально через вісь привідного вала 16. Під дією канатного тиску колодки 2 пружно здавлюються й тому передають канатний тиск як на обичайку 1, так і на реборди 19 і 20. Від обичайки 1 канатний тиск передається на лобовини 4 і 5 і далі на маточини 14 і 15, які згинають вал 16. Вигин вала 16 примушує до зустрічного повороту маточин 14 і 15, які створюють зустрічний поворот лобовин 4 і 5 у місцях їхнього з'єднання з маточинами 14 і 15. Повному й вільному повороту лобовин 4 і 5 від вигину вала 16 перешкоджають обичайка 1 і гальмові ободи 7 і 8. У результаті деформована форма кожної лобовини 4 і 5 у проекції на вищезгадану площину буде подібна до латинської букви S та її дзеркальному відбиттю. Така форма лобовини 4 і 5 викликає пружну деформацію діафрагм 13 і ребер 17 і 18, але завдяки виконанню діафрагм 13 плоскими та завдяки виконанню у них скруглень 21 і вирізів 22, а також завдяки гнучкості довгих сторін ребер 17 і 18 у з'єднаннях діафрагм 13 та ребер 17 і 18 з лобовинами 4 і 5 не виникає ніякої небезпечної концентрації 3 UA 122761 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 напружень, що могла б привести до передчасної появи й розвитку втомних тріщин, особливо після підвищення вантажопідйомності скіпа. Під дією канатного тиску й під дією зусиль притиснення клинів 3 до обичайки 1 також вигинається обичайка 1 між лобовинами 4 і 5, але внутрішні кільця жорсткості 6 і реборди 20 обмежують вигин обичайки 1, при цьому реборди 19 сприяють противигину обичайки 1 за рахунок пружного здавлювання колодок 2 між ребордами 19 і 20. У результаті спільних пружних деформацій обичайки 1, внутрішніх кілець жорсткості 6, реборд 19 і 20 разом з колодками 2 і звичайно із клинами 3 у з'єднанні обичайки 1 з лобовинами 4 і 5 також не виникає ніякої небезпечної концентрації напружень. Зниження концентрації напружень у з'єднанні обичайки 1 з лобовинами 4 і 5 додатково забезпечує виконання обичайки 1 з охватом лобовин 4 і 5, що виключає можливість появи в з'єднанні обичайки 1 з лобовинами 4 і 5 шкідливих напружень зрізу й розтягання, які завжди є, коли обичайка 1 з'єднується своїми торцями із внутрішніми сторонами лобовин 4 і 5 (як у прототипі). Під час завантаження й розвантаження скіпа шків стопориться від обертання парою радіально-колодкових гальм шляхом стиску гальмових ободів 7 і 8, через що вони пружно деформуються, здобуваючи приплющеність на кутах тиску колодок гальм. Від стиску гальмових ободів 7 і 8 виникає депланація зовнішніх кілець жорсткості 9 і 10 (скривлення у бік лобовин), якій перешкоджають ребра 11, 12, 17 і 18. Виконання ребер 17 і 18 Г-подібними і їхнє розміщення в радіальних площинах з діафрагмами 13 знижує в з'єднаннях ребер 11 і 12 з лобовинами 4 і 5 концентрацію напружень через опір ребер 11, 12, 17 і 18 депланації зовнішніх кілець жорсткості 9 і 10, при цьому гнучкість довгих сторін ребер 17 і 18 з опорою цих сторін на лобовини 4 і 5 у місцях розміщення саме плоских діафрагм 13 разом забезпечують збалансоване навантаження на лобовини 4 і 5 від Г-подібних радіальних ребер 17 і 18, що теж знижує концентрацію напружень у з'єднаннях ребер 17 і 18 з лобовинами 4 і 5. У підсумку після збільшення вантажопідйомності скіпа та обумовленого цим підвищенням тиску радіально-колодкових гальм на гальмові ободи 7 і 8 у з'єднаннях ребер 11, 12, 17 і 18 з лобовинами 4 і 5 виключена можливість передчасної появи і розвитку втомних тріщин. Таким чином, з опису конструкції та роботи корисної моделі, що заявляється, випливає, що вся сукупність її відмітних ознак дозволяє мінімізувати концентрацію напружень у шківі і відповідно мінімізувати ймовірність передчасної появи й розвитку в ньому небезпечних втомних тріщин протягом тривалого нормативного строку експлуатації шківа після істотного збільшення навантажень на нього. Виходить, шків, що заявляється, дійсно здатний забезпечити багатоканатній піднімальній машині високу продуктивність роботи після збільшення вантажопідйомності її скіпа й, при цьому дозволяє зберегти комплектацію цієї машини винятково радіально-колодковими гальмами, які є економічно більше вигідними по витратах на виготовлення й експлуатацію, чим дискові гальма. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Шків канатотяговий багатоканатної піднімальної машини, що містить обичайку з футерівкою, яка виконана із чотирьох кільцевих наборів профільованих колодок, притиснутих клинами до ′ обичайки, дві лобовини з вікнами та два внутрішніх кільця жорсткості, з єднаних із обичайкою, два гальмових ободи меншого діаметра, чим обичайка, з'єднаних одним торцем із суміжною лобовиною, а біля іншого його торця - із зовнішнім кільцем жорсткості, з'єднаним із цією лобовиною короткими радіальними ребрами, а також містить радіально розташовані П-подібні діафрагми та дві маточини, кожна з яких сполучена із привідним валом і з'єднана з однією із лобовин, який відрізняється тим, що він оснащений Г-подібними радіальними ребрами, попарно розміщеними в одній площині з вищезгаданими діафрагмами між лобовинами та зовнішніми кільцями жорсткості, при цьому обичайка охоплює лобовини та оснащена чотирма ребордами, попарно між якими розміщені вищезгадані колодки, крім того, кожна діафрагма виконана плоскою, зі скругленням кутів на її внутрішньому периметрі та із двома криволінійними вирізами біля кожної з лобовин з боку торця, зверненого до осі шківа. 4 UA 122761 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5