УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ НА НАПРАВЛЯЮЩЕМ КАНАТЕ ВИСЯЧИХ ПОДМОСТЕЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ШАХТЫ
DEVICE AND METHOD OF DETERMINING TENSION ON GUIDE CABLE OF HANGING SCAFFOLDS DURING WELL CONSTRUCTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к строительству шахтной системы, в частности, к устройству и способу определения натяжения на направляющем канате висячих подмостей при строительстве шахты.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
По мере опускания висячих подмостей в процессе строительства шахтной системы происходит постепенное увеличение расстояния от висячих подмостей до устья шахтного ствола, условия работы становятся все более сложными, а среда, окружающая висячие подмостья, очень влажной. Чтобы определить силу подвеса висячих подмостей при использовании тензодатчика в месте соединения направляющего каната с висячими подмостьями, сначала необходимо удалить направляющий канат, и при этом тензодатчик должен соответствовать требованиям пыле- и водонепроницаемости. Однако поскольку после периода строительства висячие подмостья находятся на глубине шахты, направляющий канат очень сильно натянут, что приводит к образованию на нем большого вращающего момента; следовательно, при удалении направляющего каната он будет мощно закручиваться и может травмировать рабочих, а висячие подмостья также могут закрутиться вследствие неравномерного напряжения. Кроме того, для использования способа, согласно которому натяжение на направляющем канате определяют посредством тензодатчика, тензодатчик должен быть соединен с направляющим канатом или размещен между направляющим канатом и висячими подмостьями на самой ранней стадии строительства шахты. Однако, в этом случае, сложно передавать сигнал датчика из скважинной зоны к устью шахты. Помимо упомянутого способа, при котором используют тензодатчик, используют другие устройства для измерения натяжения канатов из стальной проволоки, в целом содержащие устройства, которые закрепляют с зажимом на канате из стальной проволоки и измеряют натяжение косвенно путем измерения боковой силы или продольной деформации этого каната. Первый указанный способ относится к натяжению тонкого каната из стальной проволоки, но для толстого подвесного каната или направляющего каната висячих подмостей при строительстве шахты вследствие короткого расстояния и высокой жесткости, такой способ оказывается проблематичным, т.к. боковая сила прижима слишком высока, а измерение является неточным; в дополнение к этому канат из стальной проволоки может быть поврежден вследствие чрезмерного обратного изгиба. Последний указанный способ требует использования беспроводных узловых передающих устройств для измерения натяжения на стальном проволочном канате подъемной системы, что проблематично с точки зрения затрат на определение.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы изобретения
С учетом недостатков в предшествующем уровне техники, настоящее изобретение обеспечивает создание устройства и способа определения натяжения на висячих подмостьях при строительстве шахты, которыми можно решить проблемы способа, согласно которому используют тензодатчик, установленный на направляющем канате для определения натяжения подвешенных висячих подмостей при строительстве шахты, поскольку такой способ предъявляет высокие требования к аппаратным средствам тензодатчика и датчик не может быть установлен в любое время. Устройство и способ в соответствии с настоящим изобретением также обеспечивает возможность решения проблем других способов определения, известных в данной отрасли техники, которые имеют ограниченную применимость для канатов из стальной проволоки из-за различной толщины и высоких затрат.
Техническое решение
Чтобы решить техническую проблему, описанную выше, настоящее изобретение использует следующие технические решения.
Предложено устройство для определения натяжения на направляющем канате висячих подмостей при строительстве шахты, в котором направляющий канат выпущен лебедкой, пропущен с закруглением поверх подъемного шкива, соединен с висячими подмостьями и затем натянут; подъемный шкив размещен в положении выше лебедки и содержит скользящее устройство, два натяжных каната и тяговый канат, скользящее устройство установлено вокруг натянутого направляющего каната, указанные два натяжных каната прикреплены к двум сторонам скользящего устройства соответственно и размещены параллельно направляющему канату, тяговый канат прикреплен к нижней части скользящего устройства и размещен перпендикулярно направляющему канату.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением скользящее устройство содержит желобчатый опорный ролик и две защитные пластины, причем две защитные пластины размещены симметрично на внешней стороне двух концевых поверхностей желобчатого опорного ролика и шарнирно прикреплены к опорному ролику посредством осевого вала ролика и подшипника; соединительный стержень размещен на каждой стороне защитной пластины выше направляющего каната, оба указанных соединительных стержня проходят через две защитные пластины, и указанные два натяжных каната прикреплены к соединительному стержню на соответствующей стороне соответственно; третий соединительный стержень размещен на защитной пластине ниже направляющего каната и проходит через две защитные пластины соответственно, а тяговый канат прикреплен к третьему соединительному стержню.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением тензодатчик размещен на натяжном канате и тяговом канате соответственно.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением тяговый канат натянут посредством устройства намотки тягового каната.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением натяжные канаты натянуты посредством устройства намотки натяжного каната, которое содержит барабан и две опоры, размещенные с двух сторон барабана, причем барабан установлен между двумя опорами посредством вала, и фиксирующая конструкция размещена на одной из опор и на барабане на той же самой стороне опоры.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением фиксирующая конструкция содержит фиксирующее кольцо, размещенное на одном конце барабана, и болтовой узел, размещенный на опоре на той же самой стороне, при этом фиксирующее кольцо имеет раззенкованные отверстия, размещенные по кругу, болтовой узел содержит посадочное место под болт, прикрепленное к опоре, и фиксирующие болты, соединенные с посадочным местом под болт посредством резьбовой посадки, и фиксирующие болты выполнены соответствующими раззенкованным отверстиям.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением кольцо управления размещено на барабане так, что обеспечена возможность удобной намотки натяжного каната на барабан.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением два устройства намотки натяжного каната размещены на внешней стороне подъемного шкива и лебедки симметрично относительно центральной точки соединительной линии между подъемным шкивом и лебедкой в направлении натяжных канатов; датчик положения вала установлен на валу. Длину выпуска натяжного каната определяют датчиком положения вала, так что осуществляют регулирование скользящего устройства для перемещения в центральную точку направляющего каната.
Предложен способ определения натяжения на направляющем канате висячих подмостей при строительстве шахты, включающий следующие выполняемые последовательно этапы:
a) длину направляющего каната между лебедкой и подъемным шкивом принимают за l, поворачивают барабан устройства намотки натяжного каната для выпуска натяжных канатов, датчиком положения вала определяют длину выпуска натяжных канатов, регулируют скользящее устройство для перемещения в центральную точку направляющего каната и вкручивают фиксирующие болты устройства намотки натяжного каната в раззенкованные отверстия в фиксирующем кольце;
b) регулируют положение устройства намотки тягового каната на земле до тех пор, пока тяговый канат не будет перпендикулярен направляющему канату;
c) наматывают тяговый канат на устройство намотки тягового каната, тянут скользящее устройство для осуществления смещения х в направлении тягового каната и регистрируют натяжение f1 на тензодатчике, установленном на натяжном канате, и натяжение f2 на тензодатчике, установленном на тяговом канате;
d) вычисляют натяжение F на направляющем канате по формуле F=f2·l/(4x)-fl.
Достигаемые технические результаты
В соответствии с настоящим изобретением на основе основных принципов механики сила, приложенная к направляющему канату, может быть рассчитана косвенным образом согласно пропорциональной зависимости между силами, приложенными к натяжному канату и направляющему канату, и соотношением длин этих канатов, с оригинальным использованием взаимодействия между скользящим устройством, натяжным канатом и направляющим канатом.
Устройство и способ в соответствии с настоящим изобретением применимы для определения натяжения на направляющем канате висячих подмостей при строительстве шахты, определения натяжения подвесного каната висячих подмостей при строительстве шахты и определения натяжения каната из стальной проволоки в других шахтных подъемных системах.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением имеет простую конструкцию, способ в соответствии с настоящим изобретением является оригинальным, и устройство и способ применимы к толстым и тонким канатам из стальной проволоки, очень универсальны и требуют небольших затрат. Неудобства, вызываемые размещением тензодатчика непосредственно на направляющем канате, устраняются и преодолеваются недостатки других способов, известных в данной отрасли техники, такие как высокие требования к канату из стальной проволоки по толщине, высокие затраты и т.п.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение системы с устройством для определения натяжения на направляющем канате в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 2 представляет собой трехмерный вид скользящего устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3 представляет собой сечение скользящего устройства, показанного на фиг. 2;
фиг. 4 представляет собой схематическое структурное изображение устройства намотки натяжного каната в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показано устройство для определения натяжения на направляющем канате висячих подмостей при строительстве шахты, в котором направляющий канат 1 пропущен с закруглением поверх лебедки 7 и подъемного шкива 8 и затем проходит в шахту, один конец направляющего каната 1 соединен с висячими подмостьями 10, и подъемный шкив 8 расположен выше лебедки 7. Устройство также содержит скользящее устройство 3, два натяжных каната 2 и тяговый канат 4, при этом тензодатчик 5 размещен на натяжных канатах 2 и тяговом канате 4 соответственно.
В частности, скользящее устройство 3 установлено поверх направляющего каната 1 и содержит желобчатый опорный ролик 3-3 и две защитные пластины 3-1, причем две защитные пластины 3-1 размещены симметрично на внешней стороне двух концевых поверхностей желобчатого опорного ролика 3-3 и шарнирно прикреплены к опорному ролику 3-3 посредством осевого вала 3-4 ролика и подшипника 3-5; соединительный стержень 3-2 размещен в верхнем левом углу и в правом верхнем углу защитной пластины 3-1 выше направляющего каната 1 и проходит через две защитные пластины 3-1, и натяжной канат 2 прикреплен к каждому из соединительных стержней 3-2 соответственно; третий соединительный стержень 3-2 размещен на защитной пластине 3-1 ниже направляющего каната 1 и проходит через две защитные пластины 3-1, и тяговый канат 4 прикреплен к третьему соединительному стержню 3-2. Скользящее устройство 3 устанавливают поверх направляющего каната 1 следующим образом: сначала удаляют третий соединительный стержень 3-2 из скользящего устройства 3; затем размещают желобок опорного ролика 3-3 скользящего устройства 3 на направляющем канате 1; после этого соединяют удаленный соединительный стержень 3-2 со скользящим устройством 3; и в конце прикрепляют тяговый канат 4 к двум верхним соединительным стержням 3-2.
Два устройства 6 намотки натяжного каната размещены на внешней стороне подъемного шкива 8 и лебедки 7 симметрично относительно центральной точки соединительной линии между подъемным шкивом 8 и лебедкой 7 в направлении натяжных канатов 2 для регулировки и натяжения натяжных канатов 2; два натяжных каната 2 намотаны на устройство 6 намотки натяжного каната на соответствующей стороне, натянуты соответствующим устройством 6 намотки натяжного каната и размещены параллельно направляющему канату 1. Устройство 6 намотки натяжного каната содержит барабан 6-1 и две опоры 6-3, размещенные с двух концевых сторон барабана 6-1, причем барабан 6-1 установлен между двумя опорами 6-3 посредством вала 6-7 и подшипника. При этом фиксирующая конструкция размещена на правой опоре 6-3 и барабане 6-1 на стороне правой опоры 6-3. Фиксирующая конструкция содержит фиксирующее кольцо 6-6, размещенное на одном конце барабана 6-1, и болтовой узел, размещенный на опоре 6-3 на той же самой стороне, при этом фиксирующее кольцо 6-6 имеет раззенкованные отверстия, размещенные по кругу, болтовой узел содержит посадочное место 6-4 под болт, прикрепленное к опоре 6-3, и фиксирующие болты 6-5, соединенные с посадочным местом под болт 6-4 посредством резьбовой посадки, при этом фиксирующие болты 6-5 выполнены соответствующими раззенкованным отверстиям. Кольцо 6-2 управления прикреплено шарнирно барабану 6-1 так, что обеспечена возможность удобной намотки натяжного каната 2 на барабан 6-1. Датчик 6-8 положения вала установлен на валу 6-7 для измерения длины выпуска натяжного каната 2. После выпуска натяжного каната 2 фиксирующие болты вкручивают в раззенкованные отверстия фиксирующего кольца 6-6 и затягивают, с тем чтобы зафиксировать устройство 6 намотки натяжного каната и сохранить длину выпуска натяжного каната 2.
Устройство 9 намотки тягового каната размещено ниже центральной точки соединительной линии между подъемным шкивом 8 и лебедкой 7, и тяговый канат 4 намотан на устройство 9 намотки тягового каната.
Предложен способ определения натяжения на направляющем канате висячих подмостей при строительстве шахты, включающий следующие выполняемые последовательно этапы:
a) длину направляющего каната 1 между лебедкой 7 и подъемным шкивом 8 принимают за l, поворачивают барабан 6-1 устройства 6 намотки натяжного каната для выпуска натяжных канатов 2, датчиком 6-8 положения вала определяют длину выпуска натяжных канатов 2, регулируют скользящее устройство 3 для перемещения в центральную точку направляющего каната 1 и вкручивают фиксирующие болты 6-5 устройства 6 намотки натяжного каната в раззенкованные отверстия в фиксирующем кольце 6-6;
b) регулируют положение устройства 9 намотки тягового каната на земле до тех пор, пока тяговый канат 4 не будет перпендикулярен направляющему канату 1;
c) наматывают тяговый канат 4 на устройство 9 намотки тягового каната, тянут скользящее устройство 3 для осуществления смещения х в направлении тягового каната и регистрируют натяжение f1 на тензодатчике 5, установленном на натяжном канате 2, и натяжение f2 на тензодатчике 5, установленном на тяговом канате 4;
d) вычисляют натяжение F на направляющем канате 1 по формуле
F=f2·l/(4x)-fl.
Поскольку скользящее устройство 3 может скользить на направляющем канате 1, скользящее устройство 3 будет всегда прижимать направляющий канат 1 по мере скручивания или раскручивания направляющего каната 1, и скользящее устройство 3 будет всегда находиться на центральной точке соединительной линии между лебедкой 7 и подъемным шкивом 8 во время этого процесса с обеспечением возможности определения натяжения на направляющем канате в реальном времени.
Устройство находится в уравновешенном состоянии после всего процесса перемещения. Как видно из анализа напряжений скользящего устройства 3, выполненного на основе принципа равновесия сил, результирующие силы направляющего каната 1 и натяжных канатов 2 и сила на тяговом канате 4 образуют треугольник сил; поскольку натяжные канаты неподвижны, стороны треугольника сил, образованного силами направляющего каната 1 и натяжных канатов 2, имеют приблизительно постоянные длины. Таким образом, получают следующее уравнение в соответствии с пропорциональной зависимостью между силой и длиной:
Настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано со ссылкой на некоторые предпочтительные варианты осуществления, однако настоящее изобретение ими не ограничивается. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что могут быть сделаны различные изменения и модификации без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Все такие изменения и модификации должны рассматриваться как входящие в объем защиты по настоящему изобретению.