Открытые подъемники

В различных отраслях народного хозяйства широко используются откры­тые подъемники. Они могут иметь как наклонную, так и вертикальную траек­торию движения подъемных сосудов.

По назначению открытые грузовые подъемники разделяются на:

а) промышленные общего назначения – для подъема навалочных грузов (золы, песка, силоса и др.) по вертикальному или наклонному пути;

б) карьерные – для подъема горной массы по наклонной траншее из ка­рьеров на поверхность;

в) доменные – для подачи материалов по наклонному мосту для загрузки в доменную печь;

г) строительные – для подачи строительных материалов (кирпич, бетон, и др.) по вертикали при строительстве и ремонте зданий.

Грузовые подъемники транспортируют грузы в основном в скипах, непо­средственно перевозящих загруженные в них материалы, или с помощью спе­циальных платформ – клетей, на которые устанавливаются груженые вагонетки.

В карьерах наиболее распространены канатные скиповые подъемники (рис. 6.7). В комбинации с железнодорожным или автомобильным внутрикарьерным тран­спортом они могут конкурировать с конвейерными подъемниками. Скорость дви­жения скипов достигает 12 м/сек, а угол наклона пути 35 – 45°.

Основные достоинства канатных карьерных подъемников:

а) кратчайшее расстояние подъема груза из карьера на поверхность;

б) наименьшая энерго­емкость подъема; в) простота конструкции и обслуживания; г) возможность полной автоматизации сравнительно простыми средствами; д) значительное упрощение транспортного обслуживания карьеров.

Рисунок 6.7 – Схема скиповой карьерной подъемной установки

Наклонное расположение в открытых траншеях, мощные грузопотоки и их рассредоточенность определяют особые требования к конструированию карьер­ных канатных подъемников, которые во многом отличаются от шахтных подъем­ных установок. Как правило, это должны быть подъемные установки значи­тельно большей, чем при подземных работах, производительности, грузоподъем­ности и маневренности. Карьерные подъемники имеют специфические особен­ности работы, заключающиеся в обслуживании переменной глубины подъема, что затрудняет оборудование подъемника загрузочными устройствами (бункерами), которые необходимо переносить при углублении карьера.

Поэтому наибольшее распространение получила безбункерная загрузка скипов. Скипы непосредственно загружаются из подвижного состава внутри – карьерного транспорта, которым являются саморазгружающиеся вагоны или самосвалы. Объем скипа должен быть равным объему вагона или самосвала. При оборудовании карьеров скиповым подъемом выполнение вспомогательных функций (спуск и подъем людей, материалов, вагонов внутрикарьерного тран­спорта и др.) производится при помощи платформ-клетей, снабженных рель­сами. При образовании отвалов конусной формы используется подъем в ски­пах или вагонетках с наклоном пути 20 – 30°.

Доменные подъемники имеют большую производительность и непрерывную работу по обслуживанию печей.

Скиповые подъемники общего назначения устанавливаются на различных предприятиях для обслуживания подсобных работ. Преимуществом их перед другими видами транспорта является простота конструкции и автоматическая работа.

Составные части открытых подъемников. Схема двухскипового карьерного подъемника с полиспастной подвеской скипов представлена на рис. 6.7. Нижняя станция карьерного подъемника оборудуется эстакадой 1, на которую въезжает вагон с боковой разгрузкой или самосвал, непосредственно загружающий скип 2 в момент его нахождения под эстакадой. При подвижном составе с разгруз­кой через дно на эстакаде устанавливаются люки, через которые горная масса загружается в скипы. Скип снабжен шкивом 3, позволяющим передавать его вес на две ветви подъемного каната 4. Одна ветвь каната закрепляется на эста­каде, другая – перебрасывается через направляющий шкив 6 и навивается на барабан подъемной машины 8, установленной в специальном здании 7 на поверхности. В период загрузки нижнего скипа верхний скип 5 разгружается на наклонной эстакаде 11 в бункер 9, откуда горная масса поступает на нахо­дящийся под эстакадой железнодорожный вагон 10. Для удобства маневриро­вания вагонами под эстакадой предусмотрены две железнодорожные колеи.

Полиспастная подвеска скипов сближает рабочие ветви канатов и дает возможность применять подъемные машины с обычным расположением барабанов. Безбункерная загрузка скипов создает зависимость работы скипового подъемника от работы внутри карьерного транспорта. Для осуществления неза­висимой работы подъема от работы внутрикарьерного транспорта эстакады оборудуют бункерами – дозаторами, в которые разгружаются самосвалы. В карье­рах большой производительности целесообразно устанавливать несколько ски­повых подъемников, что сокращает протяженность и количество подвижного состава внутрикарьерного транспорта и создает необходимый резерв в случае остановки одного из подъемников.

Рисунок 6.8 – Схема скипового доменного подъемника

У скипового доменного подъемника (рис. 6.8) наклонный мост 6 с углом наклона 47 – 60° опирается на стенку скиповой ямы 9 и пилон 11. По нижнему поясу моста проложены две колеи 4, опускающиеся в скиповую яму. Для лучшей загрузки скипов угол наклона колеи увеличен на 8 – 10°. В верхней части моста рельсовые пути переходят в разгрузочные кривые 12. Каждый из двух скипов 1 и 8 подвешен на паре канатов 2 и 7, прикрепленных к барабану лебедки 10; так как два из них наматываются, поднимая один скип, два дру­гих сматываются, опуская другой. Лебедка 10 установлена в специальном поме­щении под мостом. Для направления канатов устанавливаются две пары обвод­ных блоков: на середине моста – блоки 5, а на верху – блоки 3. Блоки имеют по два ручья под канаты. Нижний скип загружается агломератом или коксом из разных бункеров.

Подъемные сосуды

В зависимости от типа передвигаемых грузов подъемные сосуды разделя­ются на два основных вида: для насыпных грузов (скипы, грузовые вагонетки), для штучных грузов и людей (шахтные клети, кабины лифтов, пассажирские вагонетки). Конструктивное выполнение каждого из видов подъемных сосудов зависит от угла наклона трассы их движения.

При углах наклона до 35° подъем осуществляется в вагонетках или скипах, которые загружаются через верх и движутся при помощи колес по рельсам. Разгрузка таких скипов осуществляется через днище или открывающуюся заднюю стенку, с дополнительным наклоном кузова скипа.

При углах наклона трассы более 35°, для предотвращения просыпания транспортируемого материала, спуск и подъем вагонеток производится на плат­формах клетей, а скипы конструируются с закрытым верхом. Загрузка скипов производится через открытую переднюю стенку, а разгрузка – опрокидыванием, или через заднюю стенку без дополнительного наклона кузова.

Клети, кабины лифтов и скипы вертикальных шахт вместо колес имеют направляющие башмаки и ходовые ролики, которые передвигаются по верти­кальным проводникам, обеспечивая прямолинейное движение сосудов.

Скипы вертикальных подъемников представляют призматические сосуды, загружаемые сверху и разгружаемые в зависимости от их конструкции через верх (опрокидывающиеся), боковую стенку (с неподвижным кузовом) или через дно (с отклоняющимся кузовом).

Клети вертикальных шахт выполняются снеподвижным или подвижным кузовом и предназначаются для перевозки людей или вагонеток с насыпным грузом. Вагонетки в клети устанавливаются на рельсовую колею.

Для наклонных трасс движения (шахтных стволов, выездных траншей карьеров, фуникулеров) применяются специальные пассажирские клети (ваго­нетки), снабженные сидениями или грузо – пассажирские клети, имеющие специ­альное отделение для вагонеток.

В настоящее время для новых шахт проектируются и применяются скипы с неподвижным кузовом и разгрузкой через отверстие в передней или задней стенке, так как по сравнению с опрокидными скипами и скипами с отклоняющимся кузовом они имеют ряд преимуществ: меньшие собственный вес и нагрузки на копер в период разгрузки; уравновешенность собственных весов; меньший расход энергии на подъем. Неопрокидные скипы отличаются конструкцией затвора, который является одним из наиболее сложных узлов скипа и определяет характер истечения сыпучего груза при его разгрузке.

Конструкция затвора должна удовлетворять следующим требованиям:

а) надежно запирать выпускное отверстие перед загрузкой;

б) исключить просыпание транспортируемого груза в период движения по проводникам:

в) исключить самопроизвольное открывание затвора;

г) обеспечить свободную и полную разгрузку скипа;

д) иметь минимальный вес и простоту конструкции.

По конструктивному исполнению затворы разделяются на секторные, кла­панные, рычажные и шиберные.

Большегрузный скип с неподвижным кузовом и секторным затвором, имеющий устройство для предохранения угля от измельчения, представлен на рис. 6.9.

Скип состоит из кузова 4, рамы 3, подвесного устройства 1 для головных канатов, подвесного устройства 7 для уравновешивающих канатов, устройства 8 для предохранения угля от измельчения, секторного затвора 6, ходовых роли­ков 2 и башмаков 5.

По способу разгрузки скипы наклонных подъемников делятся на опрокидные, с разгрузкой через заднюю стенку и донной разгрузкой.

Наиболее распространены скипы с разгрузкой через заднюю стенку и опрокидные.

Скип с разгрузкой через заднюю стенку кузова, выполненную в виде сек­торного затвора, представлен на рис. 6.10. Скип состоит из кузова 3, тяговой рамы 4, прицепного устройства 5, передних колес с широким ободом 6, задних колес с узким ободом 7, секторного затвора 1 и верхнего ролика 2. Секторный затвор удерживается в закры­том положении собственным весом. При углах наклона, мень­ших 40°, передние колеса в мес­те разгрузки движутся по верх­ней более широкой колее, а зад­ние – по загнутой вниз узкой колее, что обеспечивает поворот кузова.

Рисунок 6.9 – Скип с неподвижным кузовом и секторным затвором

Рисунок 6.10 – Скип с разгрузкой через заднюю стенку для наклонных шахт

Одна из конструкций карьерного скипа показана на рис. 6.11, а.

а – общий вид; б – конструкция затвора

Рисунок 6.11 – Карьерный скип с вращающимся кузовом

Кузов скипа 4 сварен из листовой стали, облицованной деревянными брусьями, поверх которых положены листы марганцовистой стали. В результате кузов приобре­тает высокую жесткость и сопротивляемость ударам падающих кусков горной массы. Кузов опирается на раму 5 при помощи двух цапф 3, вращающихся в роликоопорах. Опоры дают возможность кузову скипа сравнительно легко поворачиваться вокруг оси при его опрокидывании. Неподвижный сектор 2, укреп­ленный на раме, закрывает боковое разгрузочное отверстие скипа при загрузке через верх и движении по трассе. Форма кузова выбрана таким образом, что центр тяжести порожнего скипа лежит справа от оси вращения, а груженого – слева. При загрузке кузов удерживается от опрокидывания затвором 7. При подходе к месту разгрузки затвор освобождает кузов скипа и он под влиянием вращающего момента поворачивается и разгружается в бункер. По мере высы­пания груза центр тяжести кузова смещается. При полном высыпании кузов принимает нормальное положение под действием восстанавливающего момента. Затвор скипа представляет собой рычажный механизм, который приводится в движение в месте разгрузки скипа, когда ролики 8 набегают на направляю­щие швеллеры, отжимаются внутрь и крюки выходят из зацепления с днищем кузова (рис. 6.11, б). При движении порожнего скипа вниз крюки опять защелки­ваются и поддерживают кузов.

Шахтные клети

Современные клети для шахтного подъема выпускаются одноэтажными и двухэтажными с размещением одной вагонетки на этаже. Высота верхнего этажа клети должна быть не менее 1,9 м,высота нижнего – не менее 1,8 м. Промышленность выпускает вагонетки грузоподъемностью 1; 2 и 3 т при тран­спортировке угля и до 10 т – при транспортировке руды.

Неопрокидная одноэтажная клеть представляет собой металлический опор­ный каркас, оборудованный направляющими башмаками, рельсовой колеей, подвесным, парашютным и стопорным устройствами (рис. 6.12). Длинные боко­вые стороны клети по всей высоте обшиты листовой сталью или дюралюми­нием. Торцевые стороны снабжены дверьми 18, открывающимися внутрь и оборудованными засовами с внешней стороны. Горизонтальная нижняя рама клети 1 зашита стальными листами, служащими полом.

Рельсовая колея крепится к поперечным балкам опорного каркаса. Верх­няя рама клети 2 закрыта стальным листом с откидными лядами для перевозки длинномеров (рельсов, труб и т. п.). Нижняя и верхняя рамы соединены между собой вертикальными стойками 15 и диагональными раскосами 13. Направление раскосов принимается с учетом облегчения работы рам при посадке клети на посадочные кулаки и предохранения узлов каркаса от расшатывания при об­мене вагонеток. Боковая сторона клети с раскосым каркасом представляет собой ферму, имеющую большую прочность при меньшем собственном весе, чем рамная конструкция.

Подвесное устройство П – образной формы с помощью вертикальных стоек 9 шарнирно крепится к проушинам верхнего пояса. К подвесному устройству подвешен предохранительный зонтик 7 и специальная балка 5 для крепления длинномеров. На раме верхнего пояса закреплено также парашютное устрой­ство 10.

Рисунок 6.12 – Одноэтажная неопрокидная клеть

Клети движутся по проводникам в стволе при помощи башмаков скольжения 11. Для уменьшения нагрузок на каркас при установке на посадочные кулаки в раму нижнего пояса встроены амортизаторы 20, представляющие собой металлическую коробку на подвижной опоре с резиновой подушкой внутри. Вагонетка удерживается в клети механическими стопорами 19, в которые упираются скаты. Привод стопоров 14 находится вне клети на приемной площадке.

Запасное подвесное устройство 4 крепится к канату с помощью коуша 8, свободно передвигающегося в направляющих пазах 6 основной подвески при обрыве головного каната и при установке клети на посадочные кулаки.

При поломке основной подвески 9 включается в действие запасная 4, при­соединенная к коушу 8 и парашюту 10. Таким образом, конструкция подвес­ного устройства обеспечивает две независимые подвески клети к головному канату, что соответствует требованиям ПБ.

При обрыве головного каната приводная пружина 17 распрямляется и поворачивает рычаги включающего механизма 16, который подводит ловители 3 к проводникам.

Для уменьшения динамических нагрузок при торможении клети парашю­тами с допустимым замедлением 50 м/сек²служат амортизационные канаты. Если улавливание клети производится эксцентриковыми ловителями за рельсо­вые проводники, то амортизационные канаты 12 находятся на самой клети за ее наружной обшивкой (рис. 6.12). Кинетическая энергия падающей клети га­сится при протягивании амортизационных канатов через винтовые зажимы, соединенные с ловителями. Сами же ловители при срабатывании парашюта зажимают головки направляющих рельсов и останавливаются практически мгновенно, в то время как клеть тормозится плавно.

Амортизационные канаты могут быть навешены под натяжением по всей высоте ствола параллельно проводникам. При обрыве головного каната клинья ловителей обеспечивают захват клети за эти канаты. Плавное торможение осуществляется при протягивании верхних концов канатов через винтовые амор­тизаторы, установленные на копре. У парашютов для деревянных проводников плавная остановка клети производится при постепенном внедрении резцов ло­вителей в тело проводника.

Замедление клети при торможении с максимальным числом людей должно быть не менее 6 м/сек².

Применение парашютов является не обязательным при многоканатном подъ­еме. Вероятность одновременного обрыва всех канатов исключена даже при застревании клети в стволе при движении с максимальной скоростью, так как при этом произойдет пробуксовка всех канатов на ведущем шкиве.