VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Приведены результаты исследования режима предохранительного торможения шахтных подъёмных машин согласно их типоразмерам и даны рекомендации по применению режима одновременного действия двух тормозов, позволяющих повысить эффективность аварийной остановки.

Ключевые слова: шахтная подъёмная машина, режим одновременного действия, динамическое торможение, ресурс, обечайка, тормозная колодка.

В работах [1, 2] показано, что для повышения эффективности предохранительного торможения в настоящее время существуют два направления, обеспечивающие снижение пути торможения. Первое направление – это снижение времени холостого хода , закреплённое Правилами безопасности [3]. Второе направление – это увеличение коэффициента статической надёжности, представляющего собой отношение максимального усилия предохранительного тормоза к статическому усилию . При наладке предохранительного тормоза [3].

Проведенные в работах [1, 2] исследования режима аварийной остановки шахтной подъёмной машины (ШПМ) для конкретной шахты. Поэтому выводы, сделанные в работе не могут быть обобщающими для всех существующих подъёмных установок, каждая из которых отличается начальным скоростями и диаметром барабана.

Согласно стандартному ряду барабанных ШПМ, они подразделяются на: малые подъёмные машины с диаметром барабана от м до м и крупные подъёмные машины с диаметром барабана м и более. Малые подъёмные машины рассчитаны на скорость подъёма от м/с до м/с и крупные ШПМ – на скорость от м/с до м/с [5].

Наиболее существенным показателем при аварийной остановке ШПМ является путь торможения. Так как в участившихся случаях застревания опускающегося сосуда в стволе на него опускается сматывающий канат, образуя напуск. Образование напуска каната на застрявшем сосуде опасно тем, что при внезапном освобождении застрявшего сосуда резко выбирается образовавшийся напуск каната, что может привести к его обрыву, т.е. к аварии [6]. Поэтому необходимо не только контролировать момент зависания опускающегося сосуда и в случае его появления подавать сигнал на включение предохранительного тормоза, но и обеспечивать экстренную остановку ШПМ, т.е. за минимальный путь торможения.

Снизить путь торможения, как отмечалось выше, можно достичь за счёт повышения величины замедления, а этого можно достичь либо за счёт снижения времени холостого хода предохранительного тормоза, либо за счёт увеличения его тормозного усилия, т.е. коэффициента статической надёжности.

Переходный процесс при предохранительном торможении описывается следующим дифференциальным уравнением

, (1)

где - массивность; - масса движущихся частей подъёмной установки, приведенная к радиусу навивки; - усилие, создаваемое предохранительным тормозом.

При испытании предохранительного тормоза снимается осциллограмма скорости, по которой определяется: время холостого хода и время торможения . Зная начальную скорость и время торможения , определяется средняя величина замедления , которая не должна превышать предельно-допустимую величину замедления м/с² [6].

Рассмотрим переходный процесс аварийной остановки малых ШПМ при условии, когда с и .

На рис.1 приведены зависимости пути торможения , замедления и коэффициента статической надёжности от начальной скорости (кривые 1 и 7). Анализ кривой показывает, что ни на одной подъёмной установке величина замедления не достигает предельно-допустимого значения м/с^{2 (кривая 7)}.

Для повышения замедления снижается время холостого хода до величины с.

Коэффициент статической надёжности оставляем без изменений .

Из кривой 2 следует, что путь торможения снижается на 17,3% при м/с и на 10,6% при скорости м/с.

Величина замедления возрастает на 17,1% в первом случае и на 9,9% - во втором случае (кривая 8). Несмотря на увеличение , она продолжает оставаться ниже допустимой величины, т.е. м/с² в первом случае и м/с² во втором случае (кривая 8).

Дальнейшее снижение пути торможения возможно, если увеличивать коэффициент статической надёжности, т.е. увеличивать тормозное усилие предохранительного тормоза обеспечивая максимальное замедление м/с² . Время холостого хода при этом минимально и равно с.

Кривые 3 и 6, представляющие зависимости , и приведенные на рис.1, характеризуют этот режим. Анализ этих зависимостей показывает, что путь торможения продолжает снижаться уже на 47% при м/с и на 27,3% при м/с, но в первом случае , а во втором случае – только .

Рассмотренный случай достижения минимального пути торможения за счёт увеличения путём достижения максимальной величины замедления м/с² приводит к значительному увеличению максимального тормозного усилия, а следовательно, к интенсивному износу тормозных колодок.

Поэтому предлагается третий способ снижения пути торможения за счёт повышения замедления организацией режима одновременного действия (РОД) двух тормозов механического и электрического. В этом случае двигатель подъёма не отключается от сети, а переводится в тормозной режим, имеющийся на всех подъёмных установках, требующих отрицательного усилия. Это режим динамического торможения с независимым возбуждением в приводе с асинхронным двигателем.

При реализации РОД двух тормозов принимается с, а тормозное усилие, создаваемое режимом динамического торможения, принимается равным 2-х кратному номинальному из-за насыщения двигателя, т.е. .

Переходный процесс остановки ШПМ в режиме одновременного действия двух тормозов описывается следующим дифференциальным уравнением

, (2)

где - усилие, создаваемое двигателем, работающим в режиме динамического торможения.

Зависимости , представленные кривыми 4, 6 и приведен-

ные на рис.1, показывают, что путь торможения снижается на 52,2% при скорости м/с и на 34,7% - при м/с.

Одновременно с этим увеличивается в 3,37 раза в первом случае и только на 6,6% - во втором случае.

Используя уравнение движения для крупных машин, были получены зависимости , при разных условиях и приведены на рис.2. Кривая 1 получена при условии, когда с, а . Кривая 2 получена при условии, когда с, а . Изменением только времени холостого хода привело к снижению пути торможения на 9,6% при скорости м/с и на 8% - при скорости м/с. Замедление при этом возросло в первом случае 6.2% и на 5,2% - во втором случае и составило соответственно м/с² и м/с² , которые продолжают оставаться ниже допустимой величины м/с².

Кривая 3, приведенная на рис.2, соответствует зависимости и полученной при условии, когда с, а . Путь торможения снижается на 24,2% при скорости м/с и на – 20% при м/с.

Коэффициент статической надёжности (кривая 5) также снижается, но незначительно, а именно, с при скорости м/с до - при скорости м/с.

В режиме одновременного действия двух тормозов характеризуемого кривыми 4 и 6, полученных при условии, когда с, ,а . Анализ кривой 4 показывает, что путь торможения снижается на 32,1% при скорости м/с и на – 28% при м/с.

Кривая 6, изображённая на рис.2, показывает на значительное снижение коэффициента , который становится меньше наладочного коэффициента. Так

при скорости м/с он равен , а при м/с - .

Если вернуться к начальным условиям, когда с, а , допустимое замедление м/с² можно получить при и путь торможения при этом снизится на 25,4%.

Вывод

Реализация режима одновременного действия двух тормозов позволяет не только снизить путь торможения, но и максимальное тормозное усилие, что будет способствовать снижению износа тормозных колодок и обечайки барабана, а следовательно, повышению их ресурса и производительности подъёма. Одновременно с этим обеспечивается дублирование механического тормоза электрическим тормозом, что повышает надёжность работы подъёмной установки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Малиновский А.К. Повышение эффективности предохранительного торможения шахтных подъёмных машин – Электрика №3. 2013. С. 40-44.

2. Малиновский А.К., Сидаш Я.А. Исследование аварийной остановки ШПМ с переменными параметрами предохранительного тормоза. ГИАБ, №6. 2014. С. 276-280.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке полезных ископаемых (№599 от 11.12.2013).

4. Руководство по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъёмных установок. В.Р. Бежок, В.Н. Чайка, Н.Ф. Кузьменко и др. М.: Недра, 1982. 91 с.

5. Димашко А.Д., Гершиков И.Я., Креневич А.А. Шахтные электрические лебёдки и подъёмные машины. Справочник. – М.: Недра, 1973, 364 с.

6. Корняков М.В. Защита шахтных подъёмных машин от динамических нагрузок при движении подъёмного сосуда в стволе: монография – Иркутск.: ИрГТУ, 2007. – 164 с.

Код для цитирования: Скопировать