ШАХТНАЯ ЛЕБЕДКА

Полезная модель относится к шахтному машиностроению, в частности к лебедкам для перемещения грузов по наклонным и горизонтальным выработкам шахт.
Известна лебедка, содержащая раму с неподвижной опорой, электродвигатель и оборудованный тормозным устройством барабан со встроенным планетарным редуктором. Барабан консольно установлен в подшипниках на неподвижной опоре. При этом на подшипнике, размещенном со стороны привода, жестко установлено опорное кольцо с радиальным фланцем, взаимодействующее внешней поверхностью, несущей уплотнительное кольцо, с внутренней поверхностью барабана, а противоположное приводу днище барабана выполнено с перекрываемыми отверстиями для слива отработанного масла (Патент СССР №488392, кл. В 66 D 1/22, опубл. 15.10.75).
Консольное расположение барабана в неподвижной опоре приводит во время подъема или опускания груза к перекосу оси входного вала редуктора относительно оси выходного вала, что создает дополнительную нагрузку на водила. Применение колодочного тормоза увеличивает эту нагрузку при торможении и может привести к поломке водил. Это снижает надежность работы лебедки, что недопустимо в шахтных выработках.
Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является лебедка, содержащая раму с неподвижными опорами, электродвигатель, барабан, установленный в подшипниках на неподвижных опорах, и встроенный в барабан редуктор, быстроходный вал которого связан муфтой с валом электродвигателя, а тихоходная передача выполнена планетарной. Края барабана снаружи оснащены тормозами, один из которых является рабочим и служит для регулирования скорости вращения барабана, а другой является предохранительным (Декларационный патент Украины на полезную модель №3650, кл. В 66 D 1/14, опубл. 15.12.2004 г.).
Признаки известной полезной модели, совпадающие с существенными признаками предлагаемой шахтной лебедки:
- рама с неподвижными опорами;
- электродвигатель;
- барабан, снабженный тормозами;
- встроенный в барабан редуктор, быстроходный вал которого соединен муфтой с электродвигателем, а тихоходная передача выполнена планетарной.
Известное устройство не обеспечивает достижение требуемого технического результата по следующим причинам.
Регулирование скорости перемещения грузов путем торможения барабана приводит к возникновению повышенных усилий в зубчатых зацеплениях редуктора при изменениях усилий натяжения каната, например при переменном угле наклона выработки, а также при пуске и остановке лебедки. Это влечет за собой следующие отрицательные последствия: необходимость снижения веса перемещаемых грузов; быстрый выход из строя элементов зубчатых передач; повышенный износ тормозной поверхности барабана.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования шахтной лебедки, в которой за счет новых конструктивных особенностей обеспечивается повышение плавности изменения скорости перемещения грузов, снижающее нагрузки в элементах устройства при пуске, остановке и изменениях усилий натяжения каната, что повышает надежность, грузоподъемность и срок службы лебедки.
Поставленная задача решается тем, что в шахтной лебедке, содержащей раму с неподвижными опорами, электродвигатель, барабан с ребордами, снабженными тормозами, и встроенный в барабан редуктор, быстроходный вал которого соединен муфтой с валом электродвигателя, а тихоходная передача выполнена планетарной, согласно полезной модели водило планетарной передачи снабжено фрикционом, шкив которого оборудован тормозом, а тормозные
поверхности фрикциона и реборд барабана выполнены износостойкими на глубину 2-4 мм.
При оснащении водила планетарной передачи фрикционом с тормозом регулирование скорости перемещения грузов осуществляется путем одновременной работы тормозов фрикциона и барабана, что делает это регулирование более плавным, позволяя снижать нагрузки, возникающие при изменении усилий натяжения каната, а также при пуске и остановке лебедки, в зубчатых зацеплениях редуктора, что увеличивает надежность и долговечность этих элементов.
Выполнение тормозных поверхностей фрикциона и реборд барабана износостойкими на глубину 2-4 мм увеличивает надежность и долговечность тормозов.
Уменьшение нагрузок в зубчатых зацеплениях редуктора за счет оснащения водила планетарной передачи фрикционом с тормозом и выполнение тормозных поверхностей фрикциона и реборд барабана износостойкими на глубину 2-4 мм позволяет повысить грузоподъемность лебедки.
На рисунке показана кинематическая схема предлагаемой шахтной лебедки.
Шахтная лебедка содержит раму 1 с неподвижными опорами 2 и 3. На опоре 2 жестко закреплен корпус двухступенчатого редуктора 4, который встроен внутрь барабана 5. Барабан 5 закреплен в подшипниках 6 и 7. Подшипник 6 установлен в корпусе редуктора 4. Подшипник 7 установлен в неподвижной опоре 3. Барабан 5 снабжен ребордами 8 и 9. В полости реборды 8 расположен корпус редуктора 4 с подшипниками 10 и 11, в которых установлен быстроходный вал 12 редуктора 4. Быстроходный вал 12 соединен муфтой 13 с электродвигателем 14, который жестко закреплен на раме 1. На быстроходный вал 12 посажена ведущая шестерня 15, находящаяся в зубчатом зацеплении с ведомым колесом 16, которое посажено на один из концов вала 17, закрепленного в подшипниках 18 и 19, установленных в барабане 5. На другой конец вала 17 посажено центральное колесо 20 планетарной передачи редуктора 4, в состав которой также входят два сателлита 21 и 22, водило 23 и зубчатый венец 24,
запрессованный изнутри в реборду 9 барабана 5. Сателлиты 21 и 22 с помощью подшипников 25 и 26 установлены в водиле 23 на осях 27 и 28. Водило 23 снабжено валом 29, который закреплен в подшипнике 30, установленном в опоре 3. На конце вала 29 закреплен шкив фрикциона 31. Водило 23 опирается также на подшипник 32, установленный в барабане 5. На реборде 8 установлен предохранительный ленточный тормоз 33, а на реборде 9 и шкиве фрикциона 31 установлены регулировочные ленточные тормозы 34 и 35. Тормозные поверхности реборд 8 и 9, а также фрикциона 31 выполнены износостойкими термообработкой или наплавленном.
Шахтная лебедка работает следующим образом.
В неработающей лебедке все три ленточных тормоза 33, 34, 35 включены. Перед включением двигателя 14, установленного на раме 1, отключается аварийный тормоз 33 и полностью ослабляется ленточный тормоз 35 фрикциона 31. При включении двигателя 14 вращение от его вала передается на шкив фрикциона 31 по схеме: вал электродвигателя 14 - муфта 13 - быстроходный вал 12 - ведущая шестерня 15 - ведомое колесо 16 - вал 17 - центральное колесо 20 - сателлиты 21 и 22 - водило 23 - шкив фрикциона 31. При этом сателлиты 21, 22 одновременно вращаются и вокруг центрального колеса 20 и вокруг осей 27, 28, не передавая вращение неподвижному барабану 5. В работе находятся подшипники 10, 11, 18, 19, 25, 26, 30, 32.
Для начала перемещения груза одновременно производится постепенное отпускание ленточного тормоза 34 и постепенное замыкание тормоза 35 фрикциона 31. При этом замедляется вращение шкива фрикциона 31, а вращение от сателлитов 21, 22 передается и водилу 23 и барабану 5 через его зубчатый венец 24. В работу включается подшипник 6, установленный в корпусе редуктора 4, и подшипник 7, установленный в неподвижной опоре 3. Плавное изменение скорости вращения барабана 5 достигается путем одновременного постепенного изменения степени натяжения ленточных тормозов 34 и 35. В заявляемой шахтной лебедке при грузоподъемности 25 тонн скорость перемещения груза можно плавно изменять в пределах 0-1,2 м/с.
Плавная остановка барабана 5 и выключение шахтной лебедки производится в следующей последовательности. Одновременно постепенно ослабляется тормоз 35 и замыкается тормоз 34. При этом скорость вращения барабана 5 плавно снижается до нуля. Затем выключается электродвигатель 14 и постепенно замыкается тормоз 35. При этом плавно останавливаются все вращающиеся элементы лебедки. Далее включается аварийный тормоз 33.
В случае возникновения аварийной ситуации и необходимости немедленной остановки лебедки во время перемещения груза остановка барабана 5 производится включением аварийного тормоза 33.
Одновременное плавное изменение скорости вращения барабана 5 и шкива фрикциона 31 с помощью тормозов 34, 35 при пуске остановке и работе лебедки позволяет уменьшать возникающие при этом усилия в зубчатых зацеплениях редуктора 4, что увеличивает надежность и долговечность шестерни 15, колес 16 и 20, сателлитов 21, 22 и зубчатого венца 24.
В связи с тем, что управление скоростью вращения барабана 5 осуществляется за счет работы тормозов 33, 34, 35, во избежание износа тормозных поверхностей шкива фрикциона 31 и реборд 8, 9 барабана 5, они выполнены износостойкими. Поскольку барабан 5 представляет собой сварную конструкцию, тормозная поверхность реборд 8, 9 подвергается плазменной или электродуговой наплавке с последующей механической обработкой износостойким материалом на величину 2-4 мм, например АН-1111-106, а тормозная поверхность шкива фрикциона 31 - упрочняющей термической обработке с созданием слоев повышенной прочности и износостойкости толщиной 2-4 мм. Это увеличивает надежность и долговечность тормозов 33, 34, 35.
Уменьшение нагрузок в зубчатых зацеплениях редуктора 4 за счет оснащения водила 23 фрикционом 31 с тормозом 35 и выполнение тормозных поверхностей фрикциона 31 и реборд 8, 9 барабана 5 износостойкими на глубину 2-4 мм позволяют повысить грузоподъемность лебедки. Например, лебедка, являющаяся ближайшим аналогом заявляемой шахтной лебедки, перемещает
грузы по выработкам с углом наклона, изменяющимся в пределах ±20°, а заявляемую лебедку, с такой же мощностью двигателя, можно применять в выработках с углом наклона, изменяющимся в пределах ±30°, при одинаковом весе перемещаемого груза, что равносильно увеличению грузоподъемности в 1,46 раза.
Таким образом заявляемая конструкция имеет повышенные надежность, грузоподъемность и срок службы.