УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ГРУЗА С БОЛЬШОЙ ГЛУБИНЫ

Полезная модель относится к стационарным шахтным и рудничным подъемным установкам и предназначено для подъема полезного ископаемого с большой глубины и направленно на снижение количества обрывов подъемных канатов из-за значительных колебаний подъемного сосуда при резкой аварийной остановке.
Известны неопрокидные двухэтажные клети, представляющие собой несущий стальной каркас, обшитый перфорированной листовой сталью, имеющий два отсека для вагонеток и снабженный направляющими устройствами, рельсовыми колеями для вагонеток, стопорным, подвесным и парашютными устройствами. (Стационарные установки шахт. Под общей ред. Б.Ф.Братченко. М.: Недра, 1977, стр.361-366).
Однако поскольку клеть двухэтажная и требует закатывания вагонеток сначала на один этаж, а затем на другой то это требует сложных маневров подъемной установкой в периоды погрузочно-разгрузочных операций, а следовательно, к неоправданным непроизводительным затратам времени.
Кроме того, в связи с отработкой наиболее доступных месторождений полезных ископаемых, шахты и рудники должны переходить на все более глубокие горизонты. При этом для сохранения производительности, подъемные установки должны иметь все большую скорость движения подъемных сосудов и все большую их грузоподъемность. В случае использования в этих условиях указанной неопрокидной двухэтажной клети из-за ее значительных колебаний при резкой аварийной остановке на большой глубине при большой скорости движения будут оказываться значительные динамические нагрузки на подъемный канат, что может привести к его обрыву. По статистике при эксплуатации шахтных подъемных установок до 50% обрывов каната происходит именно в момент
аварийного предохранительного торможения. Таким образом, указанное устройство имеет низкую надежность и безопасность работы.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является широко используемый по настоящее время скип с донной разгрузкой (Герман А.П., Шклярский Ф.Н. Рудничные подъемные установки. М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1940, стр.46.) содержащий раму с которой жестко закреплен кузов, снабженный открывающимся днищем и собачкой удерживающей днище в закрытом положении, а также копровую линейку и разгрузочную направляющую.
Недостаток этого устройства:
В связи с отработкой наиболее доступных месторождений полезных ископаемых, шахты и рудники должны переходить на все более глубокие горизонты. При этом для сохранения производительности, подъемные установки должны иметь все большую скорость движения подъемных сосудов и все большую их грузоподъемность. В случае использования в этих условиях указанного скипа из-за его значительных колебаний при резкой аварийной остановке на большой глубине при большой скорости движения будут оказываться значительные динамические нагрузки на подъемный канат, что может привести к его обрыву. По статистике при эксплуатации шахтных подъемных установок до 50% обрывов каната происходит именно в момент аварийного предохранительного торможения. Таким образом, указанное устройство имеет низкую надежность и безопасность работы.
Общими признаками с прототипом является наличие рамы, жестко закрепленного с ней кузова с открывающимся днищем и механизмом открывания днища.
Технический результат заключается в повышении надежности и безопасности работы подъемных установок, поднимающих грузы с большой
глубины, за счет демпфировании колебаний подъемного устройства при резкой аварийной остановке.
Технический результат достигается тем, что устройство для подъема груза с большой глубины содержащее раму и жестко закрепленный с ней кузов с открывающимся днищем и механизмом открывания днища, согласно полезной модели, дополнительно содержит второй кузов с открывающимся днищем и механизмом открывания днища, причем второй кузов жестко закреплен на отдельной раме, при этом кузова расположены друг над другом, имеют общую центральную ось и развернуты противоположно друг другу относительно центральной оси с обеспечением боковой разгрузки в противоположные стороны, а рамы нижнего и верхнего кузовов соединены между собой упругими элементами.
1
2
1
Известно (Степанов А.Г. Динамика машин. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. стр.225-227), что если на массу m действует гармоническая сила S sin kt с частотой k, то можно подобрать массу m и жесткость соединяющей эти массы пружины С, таким образом, что масса m не будет совершать колебаний.
Поскольку большинство аварий происходит в период равномерного движения подъемного устройства и тормозное усилие создаваемое тормозом величина постоянная, то выше указанный принцип рационально применить и к устройствам, поднимающим груз с большой глубины.
Наилучший технический результат достигается тем, что для исключения значительных колебаний устройства для подъема груза при резкой аварийной остановке, нижний кузов выполнен с объемом внутренней полости, обеспечивающим возможность подбора такой величины массы его груза, которая в сумме с массой нижнего кузова и его рамы удовлетворяет условию:
где:
н
m - общая масса нижнего кузова с рамой и загруженным в него грузом, кг;
в
m - общая масса верхнего кузова с рамой и с загруженным в него грузом, кг;
в
S - гармоническая сила, действующая на массу m, кН;
1
С - жесткость подъемного каната, к которому прикреплена рама верхнего кузова, кН/м;
2
C - жесткость упругих элементов, которыми соединены между собой рамы верхнего и нижнего кузовов, кН/м:
1
в
A - амплитуды колебаний массы m, при движении устройства с постоянной скоростью в период равномерного движения, м;
2
н
A - амплитуды колебаний массы m, при движении устройства с постоянной скоростью в период равномерного движения, м.
Выполнение данного условия позволит значительно снизить динамические нагрузки, которые испытывает подъемный канат при аварийном торможении из-за резких колебаний прикрепленного к нему подъемного устройства, что приведет к устранению возможности обрыва подъема каната и повысит надежность и безопасность работы подъемной установки в целом.
Полезная модель поясняется чертежами:
На фиг.1 представлено устройство для подъема груза с большой глубины в момент его загрузки на нижнем горизонте подъемного ствола.
На фиг.2 представлено устройство для подъема груза с большой глубины в профиле подъемного ствола.
На фиг.3 представлено устройство для подъема груза с большой глубины в момент его подхода к месту разгрузки
На фиг.4 представлено устройство для подъема груза с большой глубины в момент его разгрузки на верхней приемной площадке подъемного ствола
Устройство для подъема груза с большой глубины содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 рамы с которыми жестко закреплены соответственно верхний 3 и нижний 4 кузовы. На кузовах 3, 4 соответственно расположены открывающиеся днища 5 и 6, вращающиеся вокруг осей 7 и 8, а также механизмы открывания днищей, представляющие собой вращающиеся вокруг осей 9 и 10 удерживающие днища собачки 11 и 12 с возвратными пружинами 13 и 14. Для поворота удерживающих собачек 11, 12 на них соответственно расположены ролики 15 и 16. В копровой части подъема для отклонения роликов 15, 16 и открывания днищей 5, 6 расположены соответственно копровые линейки 17 и 18. Для задания угла открывания днищ 5, 6 в конечном положении подъемного устройства в копровой части подъема расположены соответственно разгрузочные направляющие 19 и 20. Для движения по направляющим 19, 20 днища 5 и 6 имеют на своих концах ролики 21 и 22. Верхняя и нижняя рама соединены между собой четырьмя упругими элементами 23.
Принцип работы устройства заключается в следующем.
При нормальном режиме работы подъема
В нормальном режиме работы устройство движется от места загрузки (фиг.1, 2) и при подходе подъемного устройства к месту разгрузки (фиг.3, 4) копровые линейки 17 и 18 одновременно начинают отклонять удерживающие собачки 11 и 12, которые преодолевая усилия возвратных пружин 13 и 14 поворачиваются вокруг своих осей 7 и 8 освобождая тем самым из зацепления днища 5 и 6. Последние при этом открываются и своими роликами 21 и 22 опираются о разгрузочные направляющие и двигаются по ним до окончания цикла подъема, отклоняясь тем самым на определенный угол.
остановке
При возникновении аварийной ситуации, в период равномерного движения подъемного устройства, автоматически срабатывает защита (на чертеже не показана), что приводит к резкой  подъемного устройства посредством приложения постоянного тормозного усилия на орган навивки подъемного каната, к которому прикреплено подъемное устройство. При этом, поскольку объем внутренней полости нижнего кузова 4 подобран таким образом, что величина массы его груза в сумме с массой нижнего кузова и его рамы удовлетворяет условию:
где:
н
m - общая масса нижнего кузова с рамой и загруженным в него грузом, кг;
в
m - общая масса верхнего кузова с рамой и с загруженным в него грузом, кг;
в
S - гармоническая сила, действующая на массу m, кН;
1
С - жесткость подъемного каната, к которому прикреплена рама верхнего кузова, кН/м;
2
С - жесткость упругих элементов, которыми соединены между собой рамы верхнего и нижнего кузовов, кН/м;
1
в
A - амплитуды колебаний массы m, при движении устройства с постоянной скоростью в период равномерного движения, м;
2
н
A - амплитуды колебаний массы m, при движении устройства с постоянной скоростью в период равномерного движения, м.
то это позволяет демпфировать колебания подъемного устройства, а значит и снизить динамические нагрузки, которые испытывает подъемный канат при аварийном торможении из-за резких колебаний прикрепленного к нему подъемного устройства, что приводит к устранению возможности обрыва подъемного каната, сокращению количества аварийных ситуаций, повышению надежности и безопасности работы подъемной установки в целом.