Переставна частина барабана шахтної підйомної машини

Реферат: Переставна частина барабана шахтної підйомної машини містить циліндричну обичайку з гладкою гальмівною ділянкою і гвинтовою канавкою, виконаними на зовнішній поверхні, дві лобовини з вікнами, що жорстко закріплені всередині циліндричної обичайки. Одна з лобовин встановлена під середньою частиною гальмівної ділянки, а друга лобовина - врівень з торцевою поверхнею циліндричної обичайки, протилежно гальмівній ділянці, діафрагми, прикріплені до внутрішньої поверхні обичайки і лобовинам з рівним кутовим кроком. Гальмівний диск, змонтований на торцевій поверхні гальмівної ділянки циліндрової обичайки, жорстко зв'язаний з внутрішньою поверхнею обичайки і відповідної лобовини за допомогою косинок. Переставна частина циліндричного барабана додатково оснащена подовжніми ребрами, встановленими усередині циліндричної обичайки, рівномірно між діафрагмами і з'єднаними з лобовинами і внутрішньою поверхнею обичайки. Висота кожного ребра біля лобовини виконана більшою, ніж висота в його середній частині. Перехід від більшої висоти до меншої виконаний плавно криволінійним. UA 87897 U (54) ПЕРЕСТАВНА ЧАСТИНА БАРАБАНА ШАХТНОЇ ПІДЙОМНОЇ МАШИНИ UA 87897 U UA 87897 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничо-видобувної промисловості, а саме до шахтних підйомних машин, і може бути використана при створенні шахтних підйомних машин підвищеної продуктивності. Відома шахтна підйомна машина з одним циліндричним барабаном, основною частиною якої є барабан, що складається з циліндричної обичайки із зовнішньою гвинтовою нарізкою на зовнішній поверхні, що жорстко сполучена з розташованими усередині обичайки лобовинами, встановленими на рушійному валу барабана. Обичайку барабана виконано з двох частин: заклиненої частини (що жорстко закріплена на валу барабана) і переставної частини, що забезпечена пристроєм розчеплення і встановлена на рушійному валу в вальцьових вузлах із можливістю як вільного обертання її щодо валу, так і її обертання разом з валом. Таке конструктивне з'єднання переставної частини барабана з валом забезпечило від'єднання переставної частини барабана від вала для регулювання довжини вантажопідйомних канатів, що необхідно у разі зміни робочих горизонтів копальні, та у разі витяжки вантажопідйомних канатів і або при обрубуванні їх для випробування (див. наприклад, книгу Федорова З.М., Лукин І.Ф., Нестеров А.П. Підйомники. - К.: "Вища школа", 1976. - С. 63-66). До недоліків відомої шахтної підйомної машини слід віднести появу втомних тріщин в зварних швах барабана, що сполучають внутрішню поверхню циліндричної обичайки та лобовини, а також в елементах переставної частини барабана (в обичайці і лобовинах), на які діють інтенсивні циклічні навантаження, що виникають від дії навитого вантажопідйомного каната з вантажем протягом нормативного терміну експлуатації шахтної підйомної машини. Це призводить до зниження надійності і безпеки роботи машини. Відома також шахтна підйомна машина з одним циліндричним барабаном, в якому у переставній частині барабана з пристроєм розчеплення, що містить циліндричну обичайку з нарізаною зовнішньою гвинтовою канавкою і з приєднаними до її внутрішньої поверхні двома лобовинами, додатково встановлені діафрагми, що розміщені усередині циліндричної обичайки з рівним кутовим кроком і приєднані до обичайки і лобовин, при цьому, кожна діафрагма виконана з вирізом у вигляді вікна із закругленими кутами, а на зовнішній поверхні обичайки, біля одного з її торців виконана гальмівна ділянка, під якою розміщена одна з лобовин. Кожна з лобовин переставної частини сполучена через вальцеві опори з рушійним валом (див. наприклад, книгу Дімашко А.Д., Гершиков і.Я., Кревневіч а.А. Шахтні електричні лебідки і підйомні машини: Довідник. - М.: Надра, 1973. - С. 247). Оснащення переставної частини барабана шахтної підйомної машини вищеописаними діафрагмами, сполученими як з двома лобовинами, так із обичайкою, підвищило втомну міцність зварних швів, що сполучають лобовини і циліндричну обичайку. Головним недоліком конструкції відомої переставної частини барабана є поява втомних тріщин в зварних з'єднаннях, що сполучають обичайку барабана в області гальмівного поля, лобовину і діафрагми. Це зменшує здатність до навантаження та надійність роботи машини. Крім цього у разі оснащення шахтної підйомної машини дисковими гальмами та встановлення на торці обичайки барабана гальмівного диска, під дією стискаючих зусиль від вантажопідйомного каната з вантажем, що діють на обичайку барабана, можливо підвищене торцеве биття гальмівного диска, що знижує надійність роботи дискового гальма. Це обумовлено нерівномірністю розподілу внутрішніх сил, що виникають від тиску вантажопідйомного каната з вантажем на обичайку барабана, оскільки ділянки обичайки, що розміщені між діафрагмами є більш податливими до тиску, чим ділянки обичайки, що безпосередньо сполучені з діафрагмами, тобто більш жорсткі ділянки обичайки сприймають практично все навантаження від тиску вантажопідйомного каната. В наслідок цього, в конструктивних концентраторах напруги переставної частини барабана шахтної підйомної машини виникають посилені сплески напружень, що і є причиною передчасної появи втомних тріщин. Цей недолік усунений у іншій відомій шахтній підйомній машині, у якої в переставній частині барабана, що містить дві лобовини з вікнами, що встановлені усередині циліндричної обичайки з нарізаною зовнішньою гвинтовою канавкою та з однією гальмівною ділянкою і з'єднані між собою та і з внутрішньою поверхнею обичайки за допомогою рівномірних встановлених діафрагм з вирізами у вигляді вікон, на зовнішній стороні лобовини, що розташована під гальмівною ділянкою, додатково з рівним кутовим кроком встановлені косинки, що сполучені як із лобовиною так і з внутрішньою поверхнею обичайки. Це дозволило збільшити жорсткість з'єднання лобовини і обичайки та зменшити сплески напружень в конструктивних концентраторах для цього з'єднання, а також зменшити торцеве биття гальмівного диска дискового гальма, (див. наприклад, книгу Заворін Л.Ф. "Шахтные подьемные установки". - М.: Недра, 1975. - С. 125). 1 UA 87897 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 За наявністю відмітних ознак вищезгадана переставна частина барабана шахтної підйомної машини є найбільш близькою до заявленої і може бути прийнята за найближчий аналог (прототип). До недоліків прототипу слід віднести те, що посилення з'єднання лобовини з обичайкою за допомогою косинок не тільки різко зменшило сплески напружень в існуючих конструктивних концентраторах напружень цього з'єднання, але при цьому косинки створили в прототипі нові конструктивні концентратори напружень, що також збільшують вірогідність передчасної появи втомних тріщин в зварних з'єднаннях переставної частини барабана і тому зменшують його здатність до навантаження. В основу корисної моделі поставлена задача - підвищити надійність, безпеку і продуктивність роботи шахтної підйомної машини шляхом підвищення здатності до навантаження переставної частини барабана. Поставлена задача вирішується шляхом оснащення переставної частини барабана шахтної підйомної машини додатковими ребрами змінної висоти, що встановлені усередині циліндричної обичайки, рівномірно між діафрагмами, і з'єднаними з лобовинами і внутрішньою поверхнею обичайки і за рахунок технічного результату, який полягає в забезпеченні раціонального розподілу жорсткісних характеристик складових елементів переставної частини барабана і створенні максимального згладжування нерівномірності навантажень конструктивних концентраторів напруження. Для досягнення вказаного технічного результату переставна частина барабана шахтної підйомної машини, що складається з циліндричної обичайки з гладкою гальмівною ділянкою і гвинтовою канавкою, що виконані на зовнішній поверхні, двох лобовин з вікнами, жорстко закріплених усередині циліндричної обичайки, при цьому одна з лобовин встановлена під середньою частиною гальмівної ділянки, а друга лобовина - у рівень з торцевою поверхнею циліндрової обичайки, протилежно гальмівній ділянці, діафрагм, прикріплених до внутрішньої поверхні обичайки і лобовинам з рівним кутовим кроком, і гальмівного диска, змонтованого на торцевій поверхні гальмівної ділянки циліндричної обичайки і жорстко зв'язаного з внутрішньою поверхнею обичайки та відповідної лобовини за допомогою косинок, додатково забезпечена подовжніми ребрами, встановленими усередині циліндричної обичайки, рівномірно між діафрагмами і з'єднаними з лобовинами і внутрішньою поверхнею обичайки, при цьому висота кожного ребра біля лобовин виконана більшою, ніж висота в його середній частині, причому перехід від більшої висоти до меншої виконаний плавним та криволінійним. Завдяки оснащенню переставної частини барабана шахтної підйомної машини додатковими подовжніми ребрами, встановленими усередині циліндричної обичайки, рівномірно між діафрагмами і з'єднаними з лобовинами та внутрішньою поверхнею обичайки, при цьому, висота кожного ребра біля лобовин виконана більшою, ніж висота в його середній частині, причому перехід більшої висоти до меншої виконаний плавним та криволінійним, забезпечені раціональний розподіл жорсткісних характеристик складових елементів переставної частини барабана і максимальне згладжування нерівномірності навантаження конструктивних концентраторів напруги. В наслідок досягнутого відмітними ознаками вирівнювання навантажень концентраторів напружень внутрішніми силами, що виникають від дії на обичайку тиску від вантажопідйомного канату, забезпечено підвищення здатності до навантаження переставної частини барабана, підвищені надійність, безпека і продуктивність роботи шахтної підйомної машини. Виключення з сукупності, що заявляється, відмітних ознак хоч би однієї, не забезпечує досягнення вказаного технічного результату. З використанням технічного рішення, що заявляється, розроблений проект і виготовлена переставна частина барабана циліндричного розрізного шахтної підйомної машини ЦР-6ХЗ, 20,9-ТД (з дисковими гальмами) для Компанії Birmingham Trident Mechanical Systems LLP. Більш детально корисна модель, що заявлена, пояснюється кресленнями, де зображено: - на фіг. 1 показаний вигляд збоку переставної частини барабана шахтної підйомної машини; - на фіг. 2 – переріз А-А (на фіг. 1). Пропонована переставна частина барабана може взаємодіяти як з колодочковими гальмами, так і з дисковими гальмами. У першому випадку гальмівна ділянка в корисній моделі виконана на обичайці у вигляді циліндричної смуги тертя, яка розташована над лобовиною і яка по ширині декілька перевищує ширину гальмівних колодок. У другому випадку, для дискових гальм, гальмівна ділянка в корисній моделі виконана у вигляді гальмівного диска, який кріпиться до торця обичайки, біля гальмівної ділянки обичайки. На фіг. 1 і 2 показана переставна частина барабана шахтної підйомної машини, оснащеної дисковими гальмами. 2 UA 87897 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Переставна частина барабана шахтної підйомної машини (див. фіг. 1 і 2) містить дві лобовини 1 і 2, що виконані з вікнами 3 і встановлені усередині циліндричної обичайки 4. На зовнішній поверхні обичайки 4 виконані гвинтова канавка для укладання вантажопідйомного каната і гальмівна ділянка, що охоплює лобовину 2. До торця обичайки 4, з боку гальмівної ділянки, закріплений гальмівний диск 5. Між лобовинами 1 і 2 встановлені діафрагми 6, які розміщені усередині обичайки 4 з рівним кутовим кроком і кріпляться як до обичайки 4, так і до лобовин 1 і 2. Кожна діафрагма 6 виконана з вирізом 7 у вигляді вікна із закругленими кутами. Також переставна частина барабана містить косинки 8, що розміщені з рівним кутовим кроком на зовнішній стороні лобовини 2 і сполучені з лобовиною 2 та і з внутрішньою поверхнею обичайки 4, а також з гальмівним диском 5. До відмітних ознак переставної частини барабана, що заявляється, можна віднести наступне: - оснащення барабана подовжніми ребрами 9, які рівномірно розміщені між діафрагмами 6 і сполучені з двома лобовинами 1 і 2, а також з обичайкою 4; - висота кожного ребра 9 біля лобовин 1 і 2 більше його висоти в середній частині; - виконання у кожного ребра 9 плавних криволінійних переходів 10 від більшої висоти до його меншої висоти. Для опису роботи корисної моделі, що заявляється, на фігурах 1 і 2 показані основні конструктивні концентратори напруги: - місце 11, де закінчується висота ребра 9 на лобовині 1; - місце 12 - біля з'єднання ребра 9 з обичайкою 4; - галтелі 13, що розділяють на ділянки кільцевий зварний шов лобовини 1 з обичайкою 4; - технологічний отвір 14, що виконаний у ребрі 9, для кріплення балансувальних вантажів, що вирівнюють положення центра тяжіння переставної частини барабана з його віссю обертання. Працює заявлена корисна модель таким чином. Під час монтажу шахтної підйомної машини, на головному валу встановлюють барабан шахтної підйомної машини, що складається з двох частин: "заклиненої" і переставної. "Заклинена" частина барабана жорстко закріплена на валу, наприклад за допомогою плішкового з'єднання. Переставна частина встановлена на валу в вальцевих вузлах із забезпеченням вільного обертання щодо головного вала і забезпечена пристроєм розчеплення. Пристрій розчеплення забезпечує, як жорстку фіксацію переставної частини барабана на головному валу, так і її вільне обертання. На "заклиненій" і переставній частинах барабана шахтної підйомної машини закріплений вантажопідйомний канат з вантажем (вантажопідйомна судина або противага). За допомогою пристрою розчеплення (на фігурах не показано) забезпечена можливість вирівнювання довжини гілок вантажопідйомного каната. При обертанні головного вала шахтної підйомної машини виконується навивка вантажопідйомного каната на барабан: на переставну частину барабана, з якої вищезгаданий вантажопідйомний канат переходить на заклинену частину, забезпечуючи підйом вантажу з глибини шахти. При зворотному обертанні вала, відбувається змотування вантажопідйомного каната, прикріпленого до переставної частини барабана, спочатку із заклиненої частини, а потім з переставної частини. Вантажопідйомний канат, що прикріплений до заклиненої частини барабана, зазвичай не переходить на його переставну частину. Під час роботи шахтної підйомної машини виникає необхідність компенсації різниці довжин гілок вантажопідйомного каната, прикріплених до заклиненої і переставної частин барабана. Для цього дискові гальма (на фігурах не показані) зчіплюються з гальмівним диском 5, а пристрій розчеплення забезпечує можливість вільного обертання головного вала відносно переставної частини барабана, що дозволяє провернути заклинену частину барабана на деякий кут і відрегулювати різницю довжин гілок вантажопідйомного каната. Під час роботи, наприклад при підйомі вантажу, вантажопідйомний канат повністю заповнює всю довжину гвинтової канавки на переставній частині барабана, що нарізана на зовнішній стороні обичайки 4, а потім, при опусканні вантажу, ця гвинтова канавка майже повністю звільняється від вантажопідйомного каната (на ній завжди зберігається декілька витків тертя для розвантаження місця кріплення вантажопідйомного каната від сили натягнення, що створена прикріпленим до каната вантажем). В наслідок циклічного намотування і змотування вантажопідйомного каната на переставну частину барабана, обичайка 4 піддається дії змінного за величиною тиску вантажопідйомного каната з вантажем, що передається на лобовини 1 і 2, а також на діафрагми 6 і подовжні ребра 3 UA 87897 U 5 10 15 20 9. Це викликає в концентраторах напруги 11, 12, 13 і 14 появу внутрішніх сил, величини яких залежать від поєднання жорсткостей обичайки 4, лобовин 1 і 2, діафрагм 6 і подовжніх ребер 9. За рахунок раціонального розрахункового вибору розмірів для вікон 3 і вирізів 7 та плавних криволінійних переходів 10, а також за рахунок підбору кількості і розмірів косинок 8 забезпечено регулювання жорсткісних характеристик обичайки 4, лобовин 1 і 2, діафрагм 6 і подовжніх ребер 9 з метою вирівнювання навантаженості концентраторів напруги 11, 12, 13 і 14 внутрішніми силами, що виникають від дії на обичайку 4 тиску від вантажопідйомного каната з вантажем. Наслідком вирівнювання навантаженості концентраторів напруги 11, 12, 13 і 14 є забезпечення в них помірного і близького по числовому рівню сплесків напруги. Наприклад в окремому випадку виготовлення корисної моделі, що заявляється, для концентратора 11 рівень напруги сягає 209 МПа, для концентратора 12-214 МПа, для концентратора 13-194 МПа і для концентратора 14-195 МПа. При вказаному рівні напружень зменшена вірогідність передчасної появи втомних тріщин, а це підвищує здатність до навантаження переставної частини барабана і разом з цим дозволяє підвищити продуктивність роботи шахтної підйомної машини. Таким чином, з опису конструкції і роботи корисної моделі, що заявляється, виходить, що відмітні ознаки забезпечують максимальне згладжування нерівномірності навантаження внутрішніми силами її конструктивних концентраторів напруги, що в свою чергу підвищує здатність до навантаження переставної частини барабана, яка визначає продуктивність шахтної підйомної машини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Переставна частина барабана шахтної підйомної машини, що містить циліндричну обичайку з гладкою гальмівною ділянкою і гвинтовою канавкою, виконаними на зовнішній поверхні, дві лобовини з вікнами, що жорстко закріплені всередині циліндричної обичайки, причому одна з лобовин встановлена під середньою частиною гальмівної ділянки, а друга лобовина - врівень з торцевою поверхнею циліндричної обичайки, протилежно гальмівній ділянці, діафрагми, прикріплені до внутрішньої поверхні обичайки і лобовинам з рівним кутовим кроком, гальмівний диск, змонтований на торцевій поверхні гальмівної ділянки циліндрової обичайки і жорстко зв'язаний з внутрішньою поверхнею обичайки і відповідної лобовини за допомогою косинок, яка відрізняється тим, що переставна частина циліндричного барабана додатково оснащена подовжніми ребрами, встановленими усередині циліндричної обичайки, рівномірно між діафрагмами і з'єднаними з лобовинами і внутрішньою поверхнею обичайки, причому висота кожного ребра біля лобовини виконана більшою, ніж висота в його середній частині, причому перехід від більшої висоти до меншої виконаний плавно криволінійним. 4 UA 87897 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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