НАПРАВЛЯЮЩЕЕ КАНАТ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАНАТНОЙ ЛЕБЕДКИ
ROPE WINCH GUIDE

Изобретение относится к направляющему канат устройству для канатной лебедки с выполненным с возможностью вращения вокруг оси канатным барабаном для наматывания или сматывания каната, в котором снабженный несколькими направляющими канат роликами направляющий элемент выполнен с возможностью перемещения параллельно оси канатного барабана.
Подобные направляющие канат устройства применяются, прежде всего, в барабанных подъемных установках в горнодобывающей промышленности, в которых канат в несколько слоев каната наматывается или же разматывается с канатного барабана. При наматывании или же разматывании каната на находящемся перед канатным барабаном участке каната возникают колебания, которые осложняют его направление и могут нанести ущерб эксплуатационной надежности. Колебания вызываются, прежде всего, системой катушек, которой оснащены канатные барабаны для приема нескольких слоев каната для того, чтобы заполнять каждый слой каната расположенными заподлицо друг к другу витками и аккуратно переводить канат в следующий слой. У известных систем катушек контур канатного барабана разделен на две области желобов с параллельными желобами канатного блока, которые смещены по отношению друг к другу на половину хода. Между обеими областями находятся так называемые области перекрещивания, на которых канат смещается на половину хода в осевом направлении канатного барабана по отношению к следующей области желоба.
Наматывающийся или же разматывающийся канат в зависимости от собственной массы, растягивающей нагрузки и длины имеет частоту собственных колебаний. Резкое смещение каната при вращении канатного барабана в области перекрещивания стимулирует колебания каната. Если возбуждаемая частота приближена к частоте собственных колебаний каната, это может привести к сильным колебаниям каната, которые причиняют ущерб безопасной эксплуатации барабанной подъемной установки. Прежде всего, канат может соскочить с находящегося на надшахтном копере шахты канатного шкива или привести к ошибкам наматывания на канатном барабане. При чрезвычайно сильных колебаниях вследствие удара каната могут быть разрушены находящиеся вблизи каната устройства подъемной барабанной установки.
Для того чтобы предотвратить подобные колебания каната, уже известны направляющие канат устройства для канатной лебедки барабанных транспортировочных устройств, в которых направляющий элемент смещается синхронно углу поворота канатного барабана по широте намотки каната с колебаниями туда и обратно для предотвращения колебаний на находящемся перед канатным барабаном участке каната.
Из DE 1932817 известно подобное направляющее канат устройство для канатных лебедок подъемных устройств в горнодобывающей промышленности. Для демпфирования колебаний в наматывающемся или разматывающемся канате на ходовом винте управления на шарнирах подвешен выполненный в форме направляющих салазок направляющий элемент для каната, при этом ходовой винт управления образует часть поворотной рамы. Проходящий с зазором между четырьмя горизонтально расположенными роликами и двумя вертикальными роликами канат испытывает нагрузку вследствие веса направляющих салазок и поворотной рамы. Таким образом, должны обеспечиваться надежное направление каната и его безупречное наматывание на канатный барабан, тогда как, с другой стороны, колебания находящегося перед канатным барабаном участка каната, мешающие процессу наматывания каната, частично гасятся.
Известные направляющие канат устройства являются сложными и дорогими. Синхронный привод направляющих салазок посредством гибкого ведущего звена, например цепи, с валом, который также приводит в движение канатный барабан, является затратным. Требуется повторная регулировка синхронизации между направляющими салазками и приводом канатного барабана, если после укорачивания длинного каната изменяется переход каната с одного в другой слой каната относительно угла поворота вала и, тем самым, канатный барабан.
Следующее направляющее канат устройство с синхронным приводом салазок известно из DE 3827078 А1. Направляющее канат устройство содержит имеющие несколько направляющих канат роликов салазки, которые выполнены с возможностью перемещения параллельно оси канатного барабана. Салазки приводятся в движение с помощью ходового винта с приданной резьбовой втулкой и удерживаются посредством направляющих штанг. Привод салазок управляется посредством органа управления соответственно угла наматывания каната, устанавливаемого соответственно оси барабана для подтягивания салазок.
Наконец, DE 2054357 А раскрывает направляющее канат устройство для канатного привода с выполненным с возможностью вращения вокруг оси канатным барабаном для наматывания и разматывания каната, у которого снабженные несколькими направляющими канат роликами салазки выполнены с возможностью перемещения параллельно оси канатного барабана. На салазках друг над другом и с возможностью поворота расположены два контактных ролика, прижимаемые посредством давления пружины к намотанному на канатный барабан канату. Контактные ролики охватывают частичную область оболочки каната. Образующиеся вследствие наматывания каната витки каната определяют движение смещения салазок, так как охватывающие с геометрическим замыканием канат контактные ролики смещают салазки в направлении оси барабана. Винтообразная намотка каната с помощью контактных роликов переводится в прямолинейное движение смещения салазок.
Исходя из уровня техники в основе изобретения лежит задача разработать направляющее канат устройство с простой и прочной конструкцией, которое может быть в последующем модифицировано при многослойных канатных лебедках, не требует работ по регулировке и, тем не менее, эффективно демпфирует колебания в канате.
Среди всего прочего, решение этой задачи основывается на идее ввести в находящийся радиально и без зазора по отношению к канату перед канатным барабаном участок каната дополнительный груз для эффективного предотвращения колебаний каната в диапазоне частоты его собственных колебаний. В случае с введенным грузом речь, прежде всего, идет о массе самого плавающе направленного направляющего элемента, которая в зависимости от условий эксплуатации может изменяться с помощью закрепляемого с возможностью съема на направляющем элементе добавочного груза.
Прежде всего, задача в направляющем канат устройстве вышеупомянутого типа решена посредством того, что:
- направляющие канат ролики расположены в направляющем элементе таким образом, что канат, по меньшей мере, в направлении оси канатного барабана проходит без зазора между направляющими канат роликами, и
- направляющий элемент направлен плавающим параллельно оси канатного барабана, так что исключительно перенесенные с каната на направляющие канат ролики усилия вызывают движение направляющего элемента параллельно оси канатного барабана.
Направление каната без зазора между роликами является причиной того, что отклонения каната воздействуют непосредственно на массу направляющего элемента. Дополнительная масса направляющего элемента смещает частоту собственных колебаний каната таким образом, что более не может возникать резонанс. Эффективно предотвращается возникновение колебаний в канате, которые, прежде всего, вызываются резким смещением каната в направлении оси канатного барабана вследствие областей перекрещивания системы катушек.
Плавающее направление направляющего элемента параллельно оси канатного барабана при отказе от синхронизированного с канатным барабаном привода для направляющего элемента обуславливает то, что исключительно переданные канатом на направляющие ролики усилия вызывают перемещение направляющего элемента параллельно оси канатного барабана по ширине намотки. При таком рассмотрении исходят из того, что ось канатного барабана, а также направление направляющего элемента при эксплуатации ориентированы горизонтально и поэтому не оказывают действующих под углом к опорной плоскости на направляющий элемент сдвигающих усилий. Направленный плавающим направляющий элемент может легко смещаться канатом в осевом направлении канатного барабана, так что обеспечивается равномерное наматывание или разматывание каната.
Направляющие канат ролики расположены в соответствующе тяжелом направляющем элементе, который сам смещается канатом в горизонтальном направлении по всей ширине намотки канатного барабана. Синхронизация направляющего элемента каната с углом поворота приводного вала канатного барабана отсутствует, так как демпфирующий колебания в канате направляющий элемент ввиду направления без зазора между направляющими канат роликами всегда находится там, где канат наматывается на барабан или разматывается с него.
Особо эффективное направление каната без зазора между направляющими канат роликами в направлении оси канатного барабана достигается посредством того, что направляющий элемент имеет по меньшей мере три направляющих канат ролика с параллельными осями роликов, при этом между двумя внешними направляющими канат роликами со смещенными в направлении каната осями роликов расположен другой направляющий канат ролик, который зажимает канат между обоими внешними направляющими канат роликами. При этом все оси роликов проходят вертикально оси канатного барабана, но под наклоном к ней.
Зажим каната между обоими внешними направляющими канат роликами и другим направляющим канат роликом может быть приспособлен к различным условиям эксплуатации, прежде всего к различным диаметрам каната, если расстояние между осью ролика по меньшей мере одного из двух внешних направляющих канат роликов и осью другого ролика является изменяемым. Предпочтительно другой ролик расположен на поворотном рычаге и поэтому может быть регулируемым по отношению к обоим стационарно расположенным внешним роликам.
Имеющий направляющие ролики направляющий элемент выполнен, прежде всего, в виде обоймы блока с двумя расположенными на расстоянии друг от друга стенками, между которыми простираются оси направляющих канат роликов. Стенки одновременно служат в качестве опорного элемента. По толщине стенок обоймы блока можно определить массу, которая должна быть включена без зазора в канат.
Плавающее направление направляющего элемента параллельно оси канатного барабана происходит, прежде всего, посредством линейной направляющей, которая делает возможным перевод направляющего элемента параллельно оси канатного барабана, по меньшей мере, по ширине его намотки.
Особо прочным и долговечным исполнением линейной направляющей для горного производства является рельсовая направляющая для направляющей каретки, которая соединена с направляющим элементом. Рельсовая направляющая направляет направляющую каретку, также именуемую надрамником, параллельно оси канатного барабана, по меньшей мере, по ширине намотки каната.
3
3
Для того чтобы посредством направляющего элемента при данных пространственных условиях включить в канат достаточную массу, а также по причинам устойчивости, направляющий элемент состоит из тяжелого металла, прежде всего из железа. Под понятие «тяжелый металл» подпадают не только разные металлы, но также их сплавы с плотностью более 5 г/см. Разумеется, направляющий элемент может также состоять из других материалов с высокой плотностью, прежде всего более 5 г/см. Если используются материалы с более низкой плотностью, что принципиально также является возможным, то требуется больше пространства для установки, что при определенных обстоятельствах не всегда имеется в распоряжении.
Если теоретические вычисления частоты собственных колебаний каната канатной лебедки отличаются от частоты возникающих на практике собственных колебаний, то масса действующего в качестве гасителя колебаний направляющего элемента может изменяться посредством по меньшей мере одного закрепляемого с возможностью съема на направляющем элементе дополнительного груза. Подобные изменения являются важными в том случае, когда условия эксплуатации канатной лебедки изменяются, например, вследствие более крупного прицепного груза на канате или более тяжелого каната.
Для того чтобы сделать возможным постоянный вертикальный ход находящегося перед канатным барабаном участка каната к осям роликов направляющих канат роликов из многослойной намотки каната, длина направляющих канат роликов в направлении осей роликов больше или равна разнице радиуса намотки каната при намотанном канате на канатный барабан и при размотанном канате. Ориентация осей направляющих канат роликов с параллельными осями всегда вертикальна оси канатного барабана и продольной оси разматывающегося с барабана каната.
Далее изобретение объясняется более подробно с помощью фигур. Показано на:
Фиг.1А - вид спереди канатного барабана канатной лебедки,
Фиг.1Б - вид сбоку направляющего канат ролика, ориентированного по отношению к канатному барабану,
Фиг.1В - разрез вдоль линии Х-Х согласно фиг.1А,
Фиг.2 - разрез через направляющее канат устройство согласно изобретению,
Фиг.3 - разрез вдоль линии Х-Х согласно фиг.2 в направлении взгляда А,
Фиг.4 - вид сбоку в разрезе направляющего канат устройства согласно фиг.2,
Фиг.5 - вид в соответствии с фиг.3, но с регулируемым направляющим канат роликом.
На фиг.1А показан канатный барабан (1) канатной подъемной машины, которая в горной промышленности служит для привода подъемных клетей или скипов. Представленный пример осуществления относится к канатному барабану (1) с цилиндрическим сердечником барабана, который сбоку ограничен фланцами (3). Соединенный с подъемной клетью или же скипом канат (4) разматывается с сердечника (2) барабана при разматывании каната и при наматывании каната наматывается в несколько слоев каната.
Сердечник (2) барабана оснащен системой катушек для намотки каната (4) в несколько слоев с расположенными заподлицо друг к другу по всей ширине (6) намотки витками каната и для аккуратного перехода в следующий слой (5a-5d). С помощью системы катушек контур сердечника (2) барабана разделяется на две области (7а, 7b) с параллельными желобами, которые смещены на половину хода по отношению друг к другу. Между областями (7а, 7b) с параллельными желобами находятся так называемые области (8а, 8b) перекрещивания, в которых во время вращения канатного барабана (1) канат (4) смещается на половину хода в направлении оси (9) канатного барабана (1) к следующей желобковой области (7а или же 7b). Резкое смещение каната (4) при вращении канатного барабана (1) от одной желобковой области (7а или же 7b) в следующую возбуждает колебания на находящемся перед канатным барабаном (1) участке каната. Если возбуждаемая частота находится в диапазоне частоты собственных колебаний каната (4), то это может привести к сильным отклонениям каната (4), которые могут нанести ущерб эксплуатационной надежности барабанной подъемной установки.
Направляющее канат устройство (11) служит цели препятствования отклонениям каната вследствие возбуждаемых колебаний. Схематично изображенное на фиг.2 направляющее канат устройство (11) показывает канат (4), который проходит под углом α разматывания каната, составляющим примерно 45 градусов по отношению к горизонталям от канатного барабана (1) согласно фиг.1 до неизображенного канатного шкива. Угол α разматывания каната к горизонталям может также иметь и другой угол между -90 до +90 градусов.
Направляющее канат устройство (11) содержит направляющий элемент, который образуется обоймой (12) блока и расположенной под обоймой (12) блока направляющей кареткой (13), также именуемой надрамником. Обойма (12) блока закреплена на наклоненной соответственно под углом α разматывания каната, составляющим примерно 45 градусов, поверхности (14) направляющей каретки (13), прежде всего, с помощью сварки или болтами. Обойма (12) блока содержит расположенные на расстоянии друг от друга параллельные стенки (15а, 15b), между которыми простираются три оси (16а-с) роликов для приема двух внешних направляющих канат роликов (17а, b), а также расположенного между обоими внешними направляющими канат роликами среднего направляющего канат ролика (17с).
На фиг.3 видно, что все оси (16а-с) роликов проходят параллельно друг другу. Оси (16а, b) обоих внешних направляющих канат роликов (17а, b) расположены со смещением друг по отношению к другу в направлении (18) каната (4). На противолежащей стороне каната (4) параллельно осям (16а, 16b) внешних направляющих канат роликов (17а, b) находится ось (16с) среднего направляющего канат ролика (17с), который незначительно зажимает канат (4) между обоими внешними направляющими канат роликами (17а, 17b). В области зажима канат (4) посредством среднего направляющего канат ролика (17с) немного отклоняется из направления (18) каната в направление обоих внешних направляющих канат роликов (17а, b). Таким образом, канат (4) направляется без зазора между направляющими канат роликами. Отклонения каната (4) в направлении оси (9) канатного барабана (1) эффективно предотвращаются с помощью направления каната без зазора. В направлении осей (16а-с) роликов вследствие зажима между направляющими роликами (16а-с) перемещение каната (4) затрудняется, так что возможно возникающие в этом направлении отклонения каната эффективно демпфируются посредством направляющего элемента из обоймы (12) блока и направляющей каретки (13). Возможные отклонения каната воздействуют непосредственно на общую массу обоймы (12) блока и направляющей каретки (13), которые состоят, прежде всего, из железа или железных сплавов.
Несущая обойму (12) блока направляющая каретка (13) направляется плавающе от рельсовой направляющей (19) параллельно оси (9) канатного барабана (1). Для уменьшения трения направляющая каретка (13) опирается на рельсовой направляющей (19) на четыре ролика (21). Рельсовая направляющая (19) зафиксирована от возможности перемещения. Плавающая направляющая означает, что содержащий направляющую каретку (13) и обойму (13) блока направляющий элемент при отказе от собственного привода движется исключительно посредством проходящего без зазора между направляющими канат роликами (17а-с) каната (4) вдоль рельсовой направляющей по ширине (6) намотки.
Поэтому возможные отклонения каната (4) действуют непосредственно на общую массу направляющего элемента, при этом дополнительная масса направляющего элемента смещает частоту собственных колебаний каната таким образом, что больше не может возникать резонанс. Направляющий элемент направляющего канат устройства вследствие отсутствующей синхронизации с углом вращения канатного барабана (1) находится постоянно там, где канат уже наматывается на канатный барабан или же разматывается с канатного барабана.
На фиг.5 показана форма осуществления направляющего элемента, в которой в обойме (13) блока средний направляющий канат ролик является регулируемым для подгонки направляющего канат устройства к различным условиям эксплуатации, прежде всего к диаметру каната. Средний направляющий канат ролик (17с) для этой цели установлен не непосредственно в обеих противолежащих стенках (15а, 15b), а на выполненной с возможностью поворота вокруг оси (22) раме (23). Перестановка происходит с помощью регулировочного винта (24), который перемещает раму (23) в направлении каната (4) и, таким образом, средний направляющий канат ролик (17с) в направлении обоих внешних направляющих канат роликов (17а, 17b) и, таким образом, зажимает канат. В качестве упора регулировочному винту (24) служит внутренняя резьба в перемычке (25), которая простирается между стенками (15а, 15b) обоймы (12) блока. Предпочтительно длина (25) направляющих канат роликов (17а-с) в направлении осей (16а-с) роликов равна разнице радиуса намотки каната при полностью намотанном и полностью размотанном канате на канатном барабане (1), как это, прежде всего, видно на фиг.1Б и 1В.
Существенное преимущество направляющего канат устройства (11) согласно изобретению состоит в том, что сложное синхронное соединение направляющего элемента с приводным валом канатного барабана (1) является ненужным. Поэтому направляющим канат устройством (11) можно дооснастить любую барабанную подъемную машину.
Плавающая установка направляющего элемента предотвращает ошибки при намотке также после любого укорочения каната, так как направляющая каретка с направляющим канат корпусом автоматически следует за перемещением разматывающего каната в направлении оси барабана по ширине (6) намотки.
Конструкция направляющего канат устройства является простой, прочной и поэтому долговечной. Техника направляющего канат устройства является очевидно наглядной для эксплуатационников барабанной подъемной машины. С помощью соответствующей подгонки направляющей каретки, прежде всего угла наклона от ее поверхности (14), можно без проблем подогнать направляющий элемент к различным углам разматывания каната.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
Канатный барабан
2
Сердечник барабана
3
Фланцы
4
Канат
5a-d
Слои
6
Ширина намотки
7а-b
Область с параллельными желобами
8а-b
Области перекрещивания
9
Ось канатного барабана
10
-
11
Направляющее канат устройство
12
Обойма блока
13
Направляющая каретка
14
Поверхность направляющей каретки
15а-b
Стенки
16а-с
Оси роликов
17а-b
Внешние направляющие канат ролики
17с
Средний направляющий канат ролик
18
Направление каната
19
Рельсовая направляющая
20
-
21
Ролики
22
Ось поворота
23
Рама
24
Регулировочный винт
25
Длина
26
Перемычка