Параметры быстромонтируемого оборудования для доставки грузов

Размещено на http://www.allbest.ru

Параметры быстромонтируемого оборудования для доставки грузов

УДК 622.6:622.867.2

Н.В. Каледин , канд. техн. наук, замдиректора по научной работе,

Г.И. Пефтибай, завотделом, Л.М. Тельпнер, гл. конструктор проекта,

Э.Г. Чайковская, мл. науч. сотр. НИИГД «Респиратор»

Представлены результаты теоретических исследований быстромонтируемого оборудования для доставки грузов по горным выработкам шахт в условиях отсутствия источников энергоснабжения. Определены расчетным путем параметры и конструкция устройства для доставки грузов. оборудование доставка груз шахта

Ключевые слова: быстромонтируемое оборудование, доставка грузов, шахты, безопасность, горноспасательные работы.

Ведение горноспасательных работ в шахтах по ликвидации последствий взрывов газа и угольной пыли усложнено из-за разрушения горныхвыработок, их загазованности, высокой температуры, отключения электроэнергии и других факторов. Дальность доставки особенно увеличивается при ликвидации аварий в тупиковых выработках большой длины (500…1000 м и более). Грузы во многих случаях доставляют вручную из-за отсутствия илиразрушения шахтных транспортных средств. Грузы большой массы доставляют вручную при:

? разгазировании тупиковых выработок большой длины, нарушенных взрывом газа и угольной пыли;

? возведении перемычек и изолирующих рубашек;

? локализации пожаров в обрушенном горном массиве;

? подаче (запуске) инертных газов в изолированный участок.

Для дегазации горных выработок необходимо доставлять вентиляционные трубы, пожарные рукава, контейнеры с охлаждающими элементами,сумки-холодильники с охлаждающими элементами для респираторов, а при значительной длине этих выработок нужны бокс-базы и оснащение их специальным оборудованием. Эти грузы в основном штучные, сравнительно небольших габаритов и массой до 200 кг.

Большое количество вяжущих веществ, расфасованных в мешки по 30…40 кг, приходится доставлять вручную по горным выработкам, которые не оборудованы транспортными средствами, при возведении перемычек,

изолирующих рубашек и для подачи гипсовых растворов в обрушенный горный массив при тушении эндогенных пожаров.

Проведенный анализ показал, что нет серийно выпускаемых переносных транспортных средств, которые быстро монтируются, для доставки грузов массой до 200 кг по горным выработкам, не оборудованным транспортными средствами [4, 5]. Поэтому НИИГД «Респиратор» начал разработку эффективного средства доставки, которое монтируется при минимальных затратах времени в выработках, не оборудованных транспортными средствами, и при отсутствии энергоснабжения.

Наиболее перспективным средством доставки во время ведения горноспасательных работ признано устройство, которое выполнено в виде отрезков каната, соединенных и натянутых с помощью опорно-натяжных кронштейнов на крепи выработки, причем грузы перемещают вручную с помощью тележки, которая движется по несущему канату.

Конструкция устройства должна удовлетворять следующим основным требованиям:

? обеспечивать многоразовую доставку на расстояние до 200 м грузов массой до 200 кг в горизонтальной выработке и до 100 кг в выработке с углом наклона до 8°;

? позволять наращивать длину канатной дороги;

? прогибы каната не должны превышать 0,4 м;

? опорно-натяжные кронштейны должны фиксироваться на крепи выработки;

? устройство должно быть рассчитано на одновременное перемещение груза по каждому из пролетов.

Определим основные параметры устройства: максимальную грузоподъемность, диаметр несущего каната, усилие предварительного натяжения, расстояние между кронштейнами, тяговое усилие. Максимальная грузоподъемность устройства определяется характером грузов, которые доставляются.

Усилие предварительного натяжения каната ограниченно устойчивостью крепи. Устройство может применяться в выработках с нарушенной крепью, поэтому целесообразно ограничить усилие натяжения каната (до 10 кН). Несущий канат должен иметь не менее чем
трехкратный запас прочности. Этому условию удовлетворяет канат
7,6-Г-В-ОЖ-Н-1764(180) ГОСТ 2688-80.

Определим максимальное расстояние между кронштейнами , которое ограничено допустимым натяжением каната и прогибом (без учета собственной массы каната) и определяется формулой [3]

, (1)

где - допустимое усилие натяжения каната, Н;

[] - максимально допустимый прогиб каната, м;

- максимальная масса тележки с грузом, кг;

- ускорение свободного падения, м/с2.

При максимальных значениях =10000 Н; = 0,4 м; = 200 кг и
= 9,81 м/с2 формула (1) дает следующее максимальное значение расстояния между кронштейнами = 8,15 м.

Принимаем = = 8 м. Определим усилие натяжения несущего каната. Горизонтальная составляющая усилия натяжения несущего каната определяется по формуле [3]

, (2)

где - расстояние между кронштейнами для закрепления каната, м;

- масса 1 м каната диаметром 7,6 мм, кг; = 0,211 кг.

Максимальный прогиб каната определяется зависимостью [3]

.

Примем:

При = 8 м максимальный прогиб каната согласно формуле (3) будет иметь значение м.

Подставляя в формулу (2) известные значения , , , , определим горизонтальную составляющую усилия натяжения несущего каната = 9851,4 Н.

Вертикальную составляющую усилия натяжения несущего каната определим по формуле [3]

= 989,3 Н. (4)

Усилие натяжения несущего каната Т определим по формуле [3]

Н. (5)

Запас прочности несущего каната n определим по формуле [3]

, (6)

где - разрывное усилие каната в целом, Н.

Для каната, который имеет диаметр 7,6 мм, = 32300 Н. Тогда
п = 3,26.

Несущий канат должен иметь не менее чем трехкратный запас прочности. Прочность каната достаточная, так как 3,26 > 3.

Максимальное предварительное (монтажное) натяжение каната определим по формуле [1] (без учета собственной массы каната и изменениятемпературы за время работы устройства)

, (7)

где - максимальное предварительное (монтажное) натяжение каната, Н;

ЕK - модуль упругости каната, Н/м2;

- площадь металлического сечения каната, м2.

Значения расстояний между кронштейнами в зависимости от массы тележки с грузом и усилия натяжения несущего каната при максимально допустимом прогибе приведены в табл. 1.

Таблица 1

Расстояние между кронштейнами в зависимости от усилия натяжения несущего каната и массы перемещаемого груза

Максимальное усилие натяжения и усилие натяжения каната на барабане связаны соотношением [3]

, (8)

где К - коэффициент, который учитывает потерю усилия на обводных блоках и барабане.

При значении К = 0,85 согласно формуле (8) максимальное предварительное (монтажное) натяжение каната не должно превышать 8500 Н.

Максимальное усилие натяжения на рукоятке определяется согласно формуле [3]

, (9)

где - диаметр барабана, м;

- длина рукоятки, м.

При = 0,06 м и = 0,75 м = 400 Н.

Тяговое усилие при перемещении тележки с грузом по канату с закрепленными концами изменяется по длине пролета и имеет наибольшее значение при заезде тележки на кронштейн. Тяговое усилие W определяется по формуле [1, 2]

, (10)

где - коэффициент сопротивления перемещения тележки;

- угол наклона хорды каната к горизонту, …о;

- ближайшее возможное расстояние от оси симметрии тележки до
опоры, м.

Коэффициент сопротивления перемещения тележки изменится в пределах

= 0,008…0,01.

Примем = 0,01 и равным половине расстояния между опорами тележки (= 0,5 м).

Для горизонтальной выработки при известных , , = 200 кг и
= 0 W = 192 Н.

Для наклонной выработки при = 8? W = 191 Н (табл. 2).

Таблица 2

Тяговое усилие в зависимости от массы перемещаемого груза
и угла наклона хорды каната к горизонту

Разрабатываемое устройство с вышеприведенными параметрами позволит повысить пропускную способность подземного транспорта без применения электричества, а также приведет к сокращению простоев, снижению травматизма и повышению безопасности ведения работ при ликвидации аварии, сократит время их ведения.

Список литературы

1. Дукельский А.И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны / А.И. Дукельский. - М.; Л.: Машиностроение, 1966. - 484 с.

2. Машиностроение: энциклопедический справочник. Т. 9 / под редакцией Е.А. Чудакова. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1949. - 1208 с.

3. Справочник по кранам: в 2 т. Т.1 / под общей редакцией
М.М. Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988. - 536 с.

4. Средства механизации вспомогательных и трудоемких процессов в шахтном строительстве: каталог / ЦНИЭИуголь. - М., 1982. - 86 с.

5. Транспортное средство УТ // Науч.-техн. реф. сб. / ЦНИЭИуголь. - 1990. - № 8. - С. 39 - 41.

Размещено на www.allbest.