Виброуплотнители. Канатно-скреперное устройство

Известна принятая за прототип канатно-скреперная установка, содержащая скрепер ящичного типа, скреперную лебедку, головной и хвостовой тяговые  канаты, отклоняющие блоки для  канатов и разгрузочный полок.

Однако широко используемые в горной промышленности канатно-скреперные установки обладают такими недостатками, как высокая энергоемкость транспортирования  кусковых грузов и интенсивный абразивный и усталостный износ скреперов  при взаимодействии их нижних кромок с почвой горной выработки и разгрузочным полком.

Техническим результатом  изобретения является снижение энергоемкости  транспортирования кусковых грузов и снижение износа скрепера за счет уменьшения сопротивления движению скрепера при рабочем и холостом ходах.

Технический результат достигается  тем, что в канатно-скреперной установке, содержащей скрепер ящичного типа, скреперную лебедку, головной и хвостовой  тяговые канаты, отклоняющие блоки  для канатов и разгрузочный полок, на задней наклонной стенке скрепера под узлом крепления к скреперу хвостового тягового каната на закрепленных на этой стенке кронштейнах установлен с возможностью вращения на горизонтальной оси валок цилиндрической формы, нижняя кромка которого расположена  со смещением вниз относительно нижней кромки задней стенки скрепера и удалена от нее по горизонтали в сторону хвостового тягового каната, при этом кронштейны на задней стенке скрепера закреплены с помощью плиты с возможностью ее смещения в вертикальной плоскости и фиксации с помощью крепежных элементов, а ось валка размещена в горизонтально ориентированных прорезях кронштейнов с возможностью смещения и фиксации оси.

Канатно-скреперная установка  содержит (фиг.1) скрепер ящичного типа 1, скреперную лебедку 2, головной 3 и хвостовой 4 тяговые канаты, отклоняющие блоки 5 для тяговых канатов, разгрузочный полок 6. При этом лебедка 2 может быть двухбарабанная или трехбарабанная, с одним головным и двумя хвостовыми канатами или с двумя головными и одним хвостовым канатом.

 

Рис. 16. Скрепер

 

Скрепер (пример рис. 16) 1 состоит (фиг.2, 3) из боковых стенок 7 и задней стенки 8, в своей нижней части наклонной под углом α (углом внедрения) к горизонту. Скрепер 1 с тяговыми канатами 3 и 4 соединен соответствующими узлами 9 и 10. На задней наклонной стенке 8 скрепера под узлом 10 крепления к скреперу хвостового тягового каната 4 на закрепленных на стенке 8 кронштейнах 11 и 12 установлен с возможностью вращения на горизонтальной оси 13 валок 14 цилиндрической формы, нижняя кромка которого расположена со смещением h вниз относительно нижней кромки задней стенки 8 скрепера и удалена от нее по горизонтали в сторону хвостового тягового каната 4 на величину а. При этом кронштейны 11 и 12 на задней стенке 8 закреплены с помощью плиты 15 с возможностью ее смещения в вертикальной плоскости вдоль стенки 8 и фиксации на ней с помощью крепежных элементов 16, а ось 13 валка 14 размещена в горизонтально ориентированных прорезях 17 кронштейнов 11 и 12 с возможностью смещения и фиксации оси 13. Параметры h, а принимаются в зависимости от геометрических размеров скрепера и физико-механических свойств транспортируемого груза и определяются экспериментально или при испытании опытного образца скрепера при минимизации параметра h.

18 - опорная поверхность  выработки, 19 - подлежащий транспортированию  груз в зоне загрузки скрепера, 20 - транспортируемый груз, перемещаемый  скрепером 1 при его рабочем  ходе, 21 - направление движения груженого  скрепера 1.

Техническое решение может  быть использовано также и для  канатно-скреперных установок со скреперами гребкового типа.

Канатно-скреперная установка  действует следующим образом. При  включении скреперной лебедки 2 порожний скрепер 1, двигаясь в направлении 21 с помощью головного тягового каната 3, заполняется расположенным  в зоне загрузки кусковым грузом 19. При этом благодаря соответствующему расположению катка 14 (параметры h и а) относительно внедряемой в массу загружаемого груза 19 нижней кромки задней стенки 8 скрепера усилие внедрения практически не снижается по сравнению с расчетным (параметр - приведенный вес скрепера), так как каток 14 находится за пределами загружаемого в скрепер транспортируемого груза. После загрузки скрепера 1 при его рабочем ходе (фиг.1) его суммарные сопротивления движению определяются силой трения перемещаемого скрепером 1 груза 20 весом G о почву выработки 18 при коэффициенте трения f и трением качения самого скрепера весом G₀ при коэффициенте сопротивления движению w. При холостом ходе скрепера 1 в обратном направлении после его освобождения от груза 20 на разгрузочном полке 6 сопротивление движению скрепера 1 определяется не при коэффициенте трения f₀ скрепера 1 о почву выработки 18 (что характерно для прототипа), а при средневзвешенной величине коэффициента сопротивления движению w, что и при рабочем ходе загруженного скрепера 1, и коэффициента трения f₀ с учетом расположения центра тяжести скрепера 1 со смещением в сторону задней стенки 8.

При соотношении веса скрепера и веса перемещаемого им груза G₀/G=0,5 (нормативный коэффициент 0,4-0,6), коэффициентах трения f и f₀ груза и самого скрепера о почву выработки, соответственно равных 0,7 и 0,5, а также коэффициенте сопротивления движению скрепера в рабочем направлении с его опиранием на каток w=0,05 снижение энергоемкости транспортирования при рабочем ходе составит 23,7%, а при холостом ходе - не менее чем на 50-60%. При тех же исходных показателях износ основания скрепера уменьшится также на 50-60%.

Таким образом, отличительные  признаки изобретения позволяют  существенно снизить энергоемкость  транспортирования кусковых грузов и износ скрепера за счет уменьшения сопротивления движению скрепера при  рабочем и холостом ходах.

Канатно-скреперная установка, содержащая скрепер ящичного типа, скреперную лебедку, головной и хвостовой тяговые  канаты, отклоняющие блоки для  канатов и разгрузочный полок, отличающаяся тем, что на задней наклонной стенке скрепера под узлом крепления  к скреперу хвостового тягового каната на закрепленных на этой стенке кронштейнах  установлен с возможностью вращения на горизонтальной оси валок цилиндрической формы, нижняя кромка которого расположена со смещением вниз относительно нижней кромки задней стенки скрепера и удалена от нее по горизонтали в сторону хвостового тягового каната, при этом кронштейны на задней стенке скрепера закреплены с помощью плиты с возможностью ее смещения в вертикальной плоскости и фиксации с помощью крепежных элементов, а ось валка размещена в горизонтально ориентированных прорезях кронштейнов с возможностью смещения и фиксации оси.

Канатно-скреперные установки делятся на волокушные и подвесные (башенные).

Волокушные установки. Рабочий орган этих установок - бездонный ковш 1 подковообразной формы с 3-5 зубьями. Впереди к ковшу прикреплены тяговые цепи 2, а сзади имеются проушины для крепления обратного каната 3 или подвески на несущий канат.

Волокушные установки изготовляются двух типов: с ковшом, к которому спереди присоединен тяговый канат, а сзади обратный канат, и с ковшом, подвешенным на несущем канате.

В установках с обратным канатом  тяговый канат 2 прикреплен к тяговым  цепям ковша, пропущен через блоки  мачт - головной 1 и хвостовой 4 и вторым концом закреплен на барабане лебедки 5. Обратный канат прикреплен к задней части ковша, пропущен через блоки  хвостовой мачты 4 и закреплен  на втором барабане лебедки 5. Тяговый  и обратный канаты на барабанах лебедки  так запасованы, что, когда один из них наматывается на барабан, второй сматывается с барабана. При наматывании тягового каната на барабан ковш, волочась по грунту, срезает и перемещает его к месту отвала в сторону головной мачты. Затем тяговый канат ослабляют и наматывают на барабан обратный канат. Ковш, оставив грунт на месте отвала, возвращается к месту набора. Таким образом, челночным движением ковша грунт из забоя перемещается к месту отвала.

 

Рис.  17. Ковш канатного скрепера: 
1 - ковш; 2 - тяговые цепи; 3 - обратный канат.

Дальность транспортирования грунта составляет около 70% расстояния между мачтами (башнями) и может быть от 50 до 300 м. Установка может работать в отвал и с погрузкой в транспорт через бункер. 
При неподвижных головных и хвостовых мачтах ковш будет перемещаться по одному и тому же пути. Поэтому одну из мачт или обе делают передвижными. В первом случае грунт разрабатывается в пределах сектора, а во втором - линейно параллельными траншеями в пределах четырехугольника.

Башенные установки. Башенные канатно-скеперные установки отличаются от установок волокушного типа с несущим канатом только конструкцией ковша и способом его подвески. Ковш, такой же как у экскаватора драглайна, подвешен к специальной каретке, которая перемещается по несущему канату. По грунту ковш волочится только при наборе. После наполнения несущий канат натягивается, ковш отрывается от земли и тяговым канатом по несущему подтягивается к месту разгрузки. Разгружается ковш опрокидыванием передней частью вниз при упоре одного из блоков подвески ковша в разгрузочный стопор, укрепленный на несущем канате над местом разгрузки. В забой порожний ковш возвращается под действием силы тяжести по натянутому несущему канату. В месте набора грунта несущий канат ослабляется, и ковш падает на землю.

Рис. 18. Башенная установка

 

Башенная канатно-скреперная установка МС сконструирована для  преимущественного использования  в специальном подземном строительстве.

• Грейферный механизм для грейфера при строительстве методом "стена в грунте" (энергоснабжение через гидравлику несущего устройства) 
• Грейферный механизм для канатного грейфера (работа с двухканатным грейфером) 
• Грейферный механизм бурового грейфера и установки для крепления скважин обсадными трубами 
• Несущее устройство для копра (для гидравлических молотов, дизель-молотов, приводов вращения) 
• Базовая машина для глубинного вибратора и вибратора для шпунта 
• Эксплуатация в качестве подъемного крана

Таблица 5

Технические данные	МС 32	Мс 64	МС 128
Мощность (кВт)	194	455	709
Мотор	Cummins QSB6.7-C260	Cummins QSX15-C600	CAT C 27
Лебедка 1+ Лебедка 2 (кН)	2х160	2х250	2х330
Скорость каната (макс.) (м/мин)	80	80	60
Длина стрелы (м)	27,8	42,4	51,4
Самоходная платформа	UW 50 AC	UW 120 AC	UW 250 AC
Грузоподъемность (макс.) (т)	32	100	200
Снаряженный вес (т)	49	105	170

 

 

Скреперы

Несущим рабочим органом  канатно-скреперной установки является скрепер. По конструкции скреперы подразделяются на ящичные; гребково-ящичные; гребковые и многогребковые.

Для крупнокусковых грузов используют гребковые скреперы, для  мелкокусковых грузов – ящичные  скреперы, а для среднекусковых грузов – многогребковые или гребково-ящичные. 

Эффективность использования  скрепера как рабочего органа, предназначенного не только для транспортирования  груза с его удержанием, но и  для захвата груза путем внедрения  в него рабочей кромки, зависит  от правильного выбора следующих  параметров скрепера: вместимости V (в кубических метрах), формы (соотношение длины, ширины и высоты), веса G_c, угла внедрения b и приведенного веса скрепера Р.

Для ящичных скреперов b = 30¸35°, для гребковых b = 50¸55°. Приведенный вес скрепера определяет способность к внедрению и удержанию горной массы в пределах скрепера в процессе транспортирования:

(1)

где G_с – вес скрепера, кН; В – ширина скрепера, м. 

В зависимости от физико-механических свойств горной массы как объекта транспортирования, Р = 3¸14 кН/м (большие значения принимают при транспортировании крупнокусковых грузов большой плотности). 

Линейные размеры скрепера выбираются в зависимости от принятой (заданной) вместимости скрепера: 

	(2)
	(3)
	(4)

где h, l – высота и длина скрепера, м. 

Вес скрепера при выбранном  значении Р и определенном В 

(5)

 

Полученное значение G_c должно быть проверено из условия выполнения неравенства:  

(6)

где G – вес перемещаемой скрепером горной массы, кН.

Ширина скрепера, используемого  в подземных условиях, проверяется  по ширине выработки, по которой будет  осуществляться транспортирование  горной массы:

(7)

где В_выр – ширина выработки в свету, м. 

 

 

 

 

Скреперные лебедки

 

В зависимости от используемой транспортной схемы применяют скреперные лебедки двух- и трехбарабанные с соосным и параллельным расположением двигателя и барабанов. Все скреперные лебедки имеют одну кинематическую схему и способ включения барабанов, реализуемый с помощью фрикционных планетарных муфт, и отличаются лишь размерами отдельных элементов. Типоразмерный ряд отечественных скреперных лебедок разработан институтом «Гипроникель».

Приводной электродвигатель и вал лебедки жестко кинематически связаны через двухступенчатый редуктор. Вал с помощью закрепленных на нем солнечных зубчатых колес кинематически связан с водилом каждого барабана с помощью сателлитов (по три на каждый барабан). Водило жестко связано с канатным барабаном, а свободно установленные на водилах сателлиты постоянно сцеплены с внутренними зубчатыми венцами тормозных шкивов. Последние свободно установлены на центральном валу и снабжены ленточными тормозами, являющимися механизмами включения канатных барабанов.