Барабан шахтної підйомної машини

Реферат: Барабан шахтної підйомної машини містить циліндричну обичайку з гвинтовою нарізкою на зовнішній поверхні, і принаймні з однією гальмівною ділянкою, дві лобовини з вікнами, виконаними з рівним кутовим кроком, що розміщені усередині циліндричної обичайки і приєднані до неї із зсувом щодо її торців, подовжні ребра, що приварені до внутрішньої поверхні обичайки з рівним кутовим кроком, паралельно її осі і виконані на кожному кінці з плавним криволінійним переходом висоти ребра до обичайки. Додатково барабан забезпечений косинками і розміщеними усередині обичайки діафрагмами з вирізами, що виконані за умови забезпечення зменшення втомних напружень у елементах барабана, встановлені між подовжніми ребрами і зв'язані з обичайкою і двома лобовинами на ділянках між їх вікнами, а вищезгадані косинки встановлені на внутрішній поверхні обичайки з рівним кутовим кроком, і сполучені однією стороною з обичайкою і, а іншою - з однією із сторін лобовин. UA 84674 U (54) БАРАБАН ШАХТНОЇ ПІДЙОМНОЇ МАШИНИ UA 84674 U UA 84674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничодобувної промисловості, а саме шахтних підйомників, і може бути використана під час виробництва шахтних підйомних машин з колодковими або дисковими гальмами. До складу шахтної підйомної машини зазвичай входить рушійний барабан, до якого прикріплений канат, зв'язаний з посудиною для підйому корисного вантажу, а також два гальмівних пристрої, що встановлені на фундаменті біля торців барабана. Як гальмівний пристрій для шахтної підйомної машини зазвичай застосовують колодкові гальма або дискові гальма [див. наприклад книгу "Мала гірнича енциклопедія", Т. 2. / За ред. В.С Білецького, Донецьк: Донеччина, 2007. - С. 325]. В процесі роботи шахтної підйомної машини, рушій обертає барабан, що викликає навивку на нього підйомного каната і як наслідок підйом посудини з вантажем. Після витягання посудини із стовбура шахти, гальмівні пристрої стопорять барабан на час розвантаження посудини від корисного вантажу. Потім гальмівні пристрої звільняють барабан і водночас з цим рушій обертає барабан в протилежному напрямку, забезпечуючи повернення розвантаженої посудини в шахту внаслідок змотування каната з барабана. З опису роботи шахтної підйомної машини виходить, що її експлуатаційна надійність залежить від двох обставин: гальмівні пристрої повинні надійно стопорити барабан, як при збільшенні вантажопідйомності шахтної підйомної машини, так і при збільшенні частоти її пусків і гальмувань, тобто зростання продуктивності роботи шахтної підйомної машини під час витягання корисного вантажу з глибини шахти визначається надійністю роботи гальмівних пристроїв; елементи барабана повинні надійно чинити опір появі втомних тріщин протягом нормативного терміну експлуатації шахтної підйомної машини, оскільки із збільшенням її продуктивності створюються сприятливі умови для появи тріщин в барабані із-за зростання частоти і амплітуди зміни напружень в барабані внаслідок циклічної навивки і змотування каната, а в разі появи в елементах барабана втомних тріщин, його робота стає ненадійною, тобто небезпечною. Відомий барабан, що входить до складу шахтної підйомної машини, який містить обичайку з приєднаними до неї двома лобовинами, що розміщені усередині обичайки з утворенням консольних ділянок, призначених для взаємодії з колодками гальмівних пристроїв. Консольні ділянки обичайки також сполучені з лобовинами за допомогою косинок, що рівномірно розміщені по внутрішній поверхні обичайки. Разом з косинкам до лобовин додатково прикріплені з рівним кутовим кроком ребра, які сполучені як з обичайкою, так і з рушійним валом, до якого прикріплені вищезгадані лобовини [див. наприклад, книгу "Подъёмники", Федорова З. М. і ін. - Видавництво "Вища школа", 1976. - С. 296]. Наявність на лобовинах ребер, сполучених з обичайкою і рушійним валом, підвищено жорсткість лобовин до викривлення (вигину в площині, що перпендикулярна до осі обичайки) під дією на обичайку тиску навитого каната та посудини з корисним вантажем. З підвищенням жорсткості лобовин до вигину, зменшено ступінь спотворення початкової циліндричної форми консольних ділянок обичайки, що взаємодіють з колодками гальмівних пристроїв, у яких початкова циліндрова форма поверхні тертя слабо змінюється після їх силового контакту з консольними ділянками обичайки. Внаслідок сполучення циліндричної поверхні тертя колодок із слабо деформованою циліндричною поверхнею обичайки, поліпшено зчеплення колодок гальмівних пристроїв з консольними ділянками обичайки, тобто підвищено надійність стопоріння обичайки від обертання, оскільки забезпечений більш рівномірний розподіл тиску по ширині колодок, під час їх силового контакту з обичайкою, що деформована під тиском від підйомного каната з підйомною посудиною та вантажем. Інакше кажучи, підвищення жорсткості лобовин за рахунок ребер забезпечило підвищення надійності взаємодії колодок гальмівних пристроїв з барабаном, що є перевагою аналога. Проте, на практиці, під час роботи відомої шахтної підйомної машини, спостерігається зниження опору втомі зварних з'єднань ребер, за рахунок їх одночасного з'єднання як до лобовини, так і до обичайки з рушійним валом, що призводить до зменшення експлуатаційної надійності аналога і є його суттєвим недоліком. Цей недолік у меншій мірі виявляється в іншому відомому барабані шахтної підйомної машини, який є найбільш близьким по сукупності істотних ознак до корисної моделі, що заявляється, і може бути прийнятий як найближчий аналог. Відомий барабан шахтної підйомної машини, що містить циліндричну обичайку з принаймні однією гальмівною ділянкою, дві лобовини з вікнами, що встановлені усередині вищезазначеної циліндричної обичайки, до внутрішньої поверхні якої паралельно її осі приєднані з рівним 1 UA 84674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кутовим кроком подовжні ребра, що не приєднані до лобовин, при цьому на кожному кінці подовжнього ребра виконаний плавний криволінійний перехід його висоти до обичайки. Лобовини сполучені з рушійним валом, що встановлений в вальницевих опорах [див. наприклад патент України №58251, МПК (2011.01) В66В 15/00]. Відомий барабан може взаємодіяти, як з колодковими гальмами так і з дисковими гальмами. У першому випадку, на зовнішній поверхні обичайки, біля одного з її торців, виконана гальмівна ділянка у вигляді циліндричної смуги тертя, що розташована над лобовиною і яка по ширині декілька перевищує ширину гальмівних колодок. У другому випадку, гальмівна ділянка обичайки виконана у вигляді гальмівного диска, який закріплений до одного з торців обичайки барабана з можливістю взаємодії з гальмівними елементами гальмівних пристроїв, що встановлені на фундаменті, поряд з барабаном. У найближчому аналогу забезпечений високий опір появі і розвитку втомних тріщин, оскільки у нього відсутні конструктивні концентратори напружень (ребра і косинки), що забезпечує його високу експлуатаційну надійність і є перевагою найближчого аналога. Недолік найближчого аналога виявляється в наступному. Підпирання обичайки подовжніми ребрами сприяє зменшенню вигину обичайки під дією навитого на неї зусилля від підйомного каната з посудиною та корисним вантажем, але це підпирання досить слабо зменшує викривлення лобовин, що також сприймають спільно з обичайкою тиск від каната з посудиною та корисним вантажем. Внаслідок сумісної деформації лобовин і обичайки під дією тиску від каната з посудиною та корисним вантажем, також відбувається спотворення початкової циліндричної форми її гальмівної ділянки. Це погіршує взаємодію гальмівної ділянки обичайки з циліндричною поверхнею тертя на гальмівних колодках і, як наслідок, зменшує надійність гальмування барабана. Особливо помітні прояви цього недоліку найближчого аналога у разі застосування дискових гальмівних пристроїв, оскільки вигин обичайки спільно з вигином лобовин викликає досить сильне викривлення гальмівного диска, а це порушує надійність його взаємодії з гальмівними елементами дискового гальмівного пристрою. У основу корисної моделі поставлено задачу - підвищити експлуатаційну надійність і безпечність шахтної підйомної машини шляхом поліпшення взаємодії її гальмівних пристроїв з гальмівною ділянкою обичайки без погіршення опору втоми зварних з'єднань елементів барабана. Вирішення поставленої задачі забезпечене за рахунок технічного результату, який полягає в зменшенні величини вигину лобовин спільно із зменшенням ступеня вигину обичайки під дією на обичайку тиску від каната з посудиною та корисним вантажем. Для досягнення вказаного технічного результату барабан шахтної підйомної машини, що містить циліндричну обичайку з гвинтовою нарізкою на зовнішній поверхні і принаймні з однією гальмівною ділянкою, дві лобовини з вікнами, що виконані з рівним кутовим кроком, що розміщені усередині циліндричної обичайки і приєднані до неї із зсувом щодо її торців, подовжні ребра, що приварені до внутрішньої поверхні обичайки з рівним кутовим кроком, паралельно до її осі і виконані на кожному кінці з плавним криволінійним переходом висоти ребра до обичайки, згідно з корисною моделлю, додатково забезпечений косинками і розміщеними усередині обичайки діафрагмами з вирізами, що виконані за умови забезпечення зменшення втомних напружень у в елементах барабана, при цьому діафрагми з вирізами встановлені між подовжніми ребрами і зв'язані з обичайкою і двома лобовинами на ділянках між їх вікнами, а вищезгадані косинки встановлені на внутрішній поверхні обичайки з рівним кутовим кроком, і сполучені однією стороною з обичайкою, а іншою - по крайній мірі з однією із сторін лобовин. Тут слід зазначити, що гальмівна ділянка обичайки може бути виконана різного вигляду. В одному випадку, гальмівна ділянка може бути виконана на зовнішній поверхні обичайки у вигляді окремої циліндричної ділянки, під якою розміщена лобовина. У іншому випадку, гальмівна ділянка може бути виконана у вигляді кільця, що прикріплене до одного з торців обичайки. Вибір способу виконання гальмівної ділянки залежить від типу гальмівних пристроїв, які застосовуються для конкретних умов експлуатації шахтної підйомної машини (колодкові гальма або дискові гальма). Між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом існує причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки тому, що барабан додатково забезпечений косинками і розміщеними усередині обичайки діафрагмами з вирізами, що виконані за умови забезпечення зменшення втомних напружень в елементах барабана, при цьому діафрагми з вирізами встановлені між подовжніми ребрами і зв'язані з обичайкою і двома лобовинами на ділянках між їх вікнами, а косинки встановлені на внутрішній поверхні обичайки з рівним кутовим кроком, і сполучені однією стороною з обичайкою і, а іншою наприклад, з однією із сторін лобовин, забезпечило додаткові 2 UA 84674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зв'язки між обичайкою і лобовинами, підвищена жорсткість лобовин до викривлення, що спільно забезпечило зменшення ступеня вигину лобовин разом з обичайкою і тому підвищило експлуатаційну надійність шахтної підйомної машини за рахунок поліпшення взаємодії її гальмівних пристроїв з гальмівною ділянкою обичайки. Якщо як гальмівні пристрої використовують колодкові гальма, то створене відмітними ознаками корисної моделі вищезазначене зменшення ступеня вигину лобовин разом з обичайкою, призвело до поліпшення зчеплення колодок з гальмівною ділянкою обичайки, оскільки за рахунок зменшення ступеня вигину лобовин разом з обичайкою забезпечено краще сполучення слабко викривленої (під дією тиску каната з вантажем на обичайку) поверхні гальмівної ділянки обичайки з практично незмінною циліндричною формою поверхні тертя колодок під час їх силового контакту з обичайкою. В результаті поліпшення сполучення гальмівної ділянки обичайки з гальмівними колодками забезпечено краще зчеплення колодок з гальмівною ділянкою обичайки і як наслідок, підвищена надійність стопоріння барабана колодковими гальмами, тобто підвищена експлуатаційна надійність шахтної підйомної машини. Якщо ж як гальмівні пристрої використовують дискові гальма, то створене відмітними ознаками корисної моделі вищезазначене зменшення ступеня вигину лобовин разом з обичайкою призводить до зменшення викривлення (тобто до зменшення ступеня спотворення початкової плоскої форми) гальмівного диска, що прикріплений до торця обичайки, що також забезпечило підвищення надійності взаємодії гальмівного диска з гальмівними елементами дискового гальма. Внаслідок чого також підвищено надійність стопоріння барабана дисковими гальмами, тобто підвищена експлуатаційна надійність шахтної підйомної машини. Завдяки виконанню діафрагм з вирізами та розрахункового підбору форми, кількості і розмірів вищезазначених вирізів, отриманий додатковий корисний результат, що полягає в забезпеченні такої жорсткості (податливості) діафрагм під час сумісної їх деформації з обичайкою і двома лобовинами, при якій виявляється низька концентрація напружень у всіх зварних з'єднаннях барабана, а саме в з'єднаннях лобовин з обичайкою, в з'єднаннях діафрагм з обичайкою і лобовинами, в з'єднанні обичайки з подовжніми ребрами, а також в з'єднаннях косинок з обичайкою і, принаймні, з однією з лобовин, тобто у всіх зварних з'єднаннях, що знаходяться під дією циклічних змін напружено-деформованого стану за один цикл підйому корисного вантажу з глибини копальні. Внаслідок створення вирізами у діафрагм вищезазначеного зменшення концентрації напружень, також підвищено експлуатаційну надійність заявленого барабана, оскільки у нього забезпечений високий опір до появи і до розвитку втомних тріщин за нормативний термін експлуатації. Таким чином, завдяки вище переліченим відмітним ознакам заявленої корисної моделі досягнуто зменшення ступеня вигину лобовин спільно з обичайкою під дією на неї тиску від каната з посудиною та корисним вантажем, що підвищило експлуатаційну надійність взаємодії шахтної підйомної машини з її гальмівними пристроями без погіршення опору втомним напруженням зварних з'єднань барабана шахтної підйомної машини. Більш детально заявлена корисна модель пояснюється кресленнями, де зображено: на фіг. 1 показаний загальний вигляд на одну восьму кутову частину барабана шахтної підйомної машини; на фіг. 2 показаний вигляд збоку по напряму стрілки А на фіг. 1; на фіг. 3 показаний переріз по лінії Б-Б на фіг. 2. Барабан шахтної підйомної машини містить циліндричну обичайку 1, на зовнішній поверхні якої виконана гвинтова канавка для робочого каната. У обичайки 1 також виконана принаймні одна гальмівна ділянка, яка в окремому випадку виконання є гальмівним диском 2, що прикріплений до одного з торців обичайки 1. До обичайки 1 приєднані із зсувом щодо її торців, дві лобовини 3 і 4, в кожній з яких виконані вікна 5, що розміщені з рівним кутовим кроком. У загальному випадку лобовини 3 і 4 закріплені до рушійного вала, що встановлений в вальницевих опорах (на фігурах 1, 2 і 3 умовно не показані). На внутрішній поверхні обичайки 1 розміщені подовжні ребра 6, що закріплені з рівним кутовим кроком, паралельно до її осі обертання. На кожному кінці кожного подовжнього ребра 6 виконаний плавний криволінійний перехід 7 його висот до обичайки 1. До відмітних ознак заявленої корисної моделі належить наступне: оснащення барабана діафрагмами 8, виконаними з вирізами 9, що виконані за умови забезпечення зменшення втомних напружень в елементах барабана; рівномірне розміщення діафрагм 8 усередині обичайки 1 між подовжніми ребрами 6; 3 UA 84674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з'єднання діафрагм 8 з обичайкою 1, а також з двома лобовинами 3 і 4, на тих їх ділянках, що розташовані між вікнами 5; оснащення барабана косинками 10; розміщення косинок 10 усередині обичайки 1 з рівним кутовим кроком; з'єднання косинок 10 з обичайкою 1, а також з'єднання косинок 10, принаймні, з однією із сторін, принаймні, одній із лобовин 4 і/або 3. У окремому випадку, наприклад на фіг. 1, представлено виконання з'єднання косинок 10 водночас з двома сторонами лобовини 4. Працює корисна модель, що заявляється, таким чином. Рушійний вал обертає лобовини 3 і 4, а також обичайку 1, подовжні ребра 6, діафрагми 8 і косинки 10. Під дією обертання обичайки 1 відбувається поступове навивання або змотування підйомного каната з посудиною, який поступово розміщується в гвинтовій канавці або відповідно виходить з неї. Внаслідок навивання або змотування робочого каната здійснюється підйом посудини з корисними копалинами з шахти або опускання порожньої посудини в шахту. В кінці спуску або підйому посудини, гальмівні пристрої шахтної підйомної машини взаємодіють з гальмівною ділянкою обичайки 1 для стопоріння обертання барабана. В окремому випадку, як гальмівні пристрої шахтної підйомної машини застосовані дискові гальма, що стискають з двох сторін гальмівний диск 2, забезпечуючи стопоріння обичайки 1 від обертання. Після завантаження посудини корисними копалинами або після їх вивантаження з посудини, дискові гальма звільняють гальмівний диск 2, дозволяючи рушійному валу знову обертати обичайку 1 для здійснення чергового циклу витягання наступної порції корисних копалин з глибини шахти. Під час навивання каната з посудиною та корисними копалинами, на обичайку 1 діє силовий тиск, що викликає її вигинання, якому протидіють подовжні ребра 6, діафрагми 8 і косинки 10. Також тиск від каната з посудиною та корисними копалинами, через обичайку 1 передається на лобовини 3 і 4, викликаючи їх вигинання, якому перешкоджають діафрагми 8 і косинки 10. Інакше кажучи, додатковий зв'язок обичайки 1 і лобовин 3 і 4 за допомогою діафрагм 8 і косинок 10 підвищує жорсткість обичайки 1 і лобовин 3 і 4 під час їх сумісної деформації під дією тиску від каната з посудиною і корисними копалинами. Таким чином, завдяки вищеназваним суттєвим ознакам, підвищено жорсткість та зменшено викривлення (тобто зменшений ступінь спотворення початкової плоскої форми) гальмівного диска 2, що забезпечило підвищення надійності його взаємодії з дисковим гальмом, і, як наслідок, забезпечена експлуатаційна надійність шахтної підйомної машини. Для обмеження надмірної протидії вигину обичайки 1 і надмірної перешкоди вигину лобовин 3 і 4 призначені вирізи 9 у діафрагм 8, плавні криволінійний переходи 7 у подовжні ребра 6, а також вікна 5 у лобовин 3 і 4. За рахунок раціонального розрахункового підбору форми, кількості і розмірів вирізів 9, косинок 10 і вікон 5, а також при раціональному розрахунковому підборі форми і розмірів для плавних криволінійних переходів 7, забезпечений низький рівень концентрації напружень у всіх зварних з'єднаннях заявленого барабана, що також підвищило експлуатаційну надійність шахтної підйомної машини, оскільки при низькому рівні концентрації напружень зменшена вірогідність появи і швидкого розвитку втомних тріщин в барабані за нормативний термін його експлуатації. Таким чином, з опису конструкції і роботи корисної моделі, що заявлена, її відмітні ознаки забезпечили зменшення ступеня вигину лобовин спільно з обичайкою під дією на обичайку тиску від каната з посудиною та корисним вантажем без зменшення опору втоми всіх конструктивних елементів барабана, що заявлений, і призводить до підвищення експлуатаційної надійності шахтної підйомної машини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Барабан шахтної підйомної машини, що містить циліндричну обичайку з гвинтовою нарізкою на зовнішній поверхні і принаймні з однією гальмівною ділянкою, дві лобовини з вікнами, виконаними з рівним кутовим кроком, що розміщені усередині циліндричної обичайки і приєднані до неї із зсувом щодо її торців, подовжні ребра, що приварені до внутрішньої поверхні обичайки з рівним кутовим кроком, паралельно її осі і виконані на кожному кінці з плавним криволінійним переходом висоти ребра до обичайки, який відрізняється тим, що барабан додатково забезпечений косинками і розміщеними усередині обичайки діафрагмами з вирізами, що виконані за умови забезпечення зменшення втомних напружень у елементах барабана, при цьому діафрагми з вирізами встановлені між подовжніми ребрами і зв'язані з обичайкою і двома 4 UA 84674 U лобовинами на ділянках між їх вікнами, а вищезгадані косинки встановлені на внутрішній поверхні обичайки з рівним кутовим кроком, і сполучені однією стороною з обичайкою, а іншою з однією із сторін лобовин. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5