Введение к работе
Актуальность работы. Переход к разработке месторождений полезных ископаемых глубокого залегания является одним из направлений развития горнодобывающей отрасли промышленности. В связи с этим важное значение приобретает обеспечение эффективного подъема шахтных грузов с глубоких добычных горизонтов. При проектировании шахт на вновь вводимых месторождениях глубокого залегания в настоящее время это однозначно решается путем использования многоканатных подъемных установок со шкивами трения.
Анализ современного состояния шахтного подъема на отечественных горных предприятиях показывает, что около 90% от общего числа задействованных подъемных установок являются одноканатными с барабанным приводом, параметры которых в отношении высоты подъема и грузоподъемности ограничены. Замена барабанных подъемных машин многоканатными шкивами трения или двухканатным барабанным приводом системы Блейера приводит в большинстве случаев к существенной реконструкции не только оборудования подъемной системы, но в значительной мере и оборудования стационарного стволового комплекса. Аналогичные проблемы возникают при решении задачи увеличения производительности и грузоподъемности указанных установок.
Вместе с тем возможен способ переоснащения шахтного подъема при переходе к обслуживанию глубоких горизонтов или увеличении грузоподъемности за счет использования систем разгрузки головных канатов с некоторой адаптацией задействованного одноканатного барабанного привода. Такие системы разгрузки известны в основном в виде схемных решений, недостатки конструктивного исполнения которых, а также отсутствие обоснованных научных методик определения их параметров сдерживают их реализацию в промышленных масштабах.
Таким образом, обоснование параметров систем разгрузки головных канатов при реконструкции шахтных подъемных установок является актуальной научной задачей.
Цель работы состоит в обосновании основных параметров систем разгрузки головных канатов, обеспечивающих увеличение высоты подъема и грузоподъемности шахтных подъемных установок с одноканатным барабанным приводом.
Идея работы состоит в передаче разгружающего усилия концевому грузу через подвесной шкив с дифференциальным противовесом, что обеспечивает максимальную степень разгрузки головных канатов, независимо от высоты подъема и режимов пуска подъемной системы.
Научные положения, выносимые на защиту:
динамическая модель систем разгрузки головных канатов, позволяющая оценить их максимальную разгружающую способность с учетом режимов пуска подъемных установок;
метод обеспечения динамической устойчивости систем разгрузки головных канатов с подвесным разгружающим шкивом в процессе пуска подъемных установок путем использования дифференциальных противовесов в системе подвески;
аналитические выражения для определения основных параметров систем разгрузки головных канатов с подвесным разгружающим шкивом и дифференциальным противовесом;
методология и аналитические выражения для оценки эффективности использования систем разгрузки головных канатов при реконструкции шахтных подъемных установок с барабанным приводом.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена теоретическими исследованиями с использованием методов классической механики, математического моделирования и анализа, корректностью принятых допущений, экспериментальными исследованиями на лабораторной и полупромышленной моделях, использованием апробированных методов обработки экспериментальных данных и статистического материала. Среднеквадратичное отклонение фактических данных от расчетных значений определяемых параметров не превышает 7-10%.
Научная новизна диссертационной работы заключается:
в определении аналитических зависимостей, позволяющих оценить эффективность систем разгрузки головных канатов различного конструктивного исполнения в зависимости от полной глубины шахтного ствола и режима пуска подъемной установки;
в обосновании конструктивной схемы системы разгрузки головных канатов, в которой для формирования разгружающих усилий используется подвесной разгружающий шкив с дифференциальным противовесом;
в установлении аналитических выражений для расчета основных параметров систем разгрузки головных канатов с подвесным разгружающим шкивом и дифференциальным противовесом;
в разработке методологии и аналитических выражений для оценки эффективности использования систем разгрузки головных канатов при реконструкции шахтных подъемных установок с барабанным приводом.
Научное значение диссертации состоит в разработке принципов динамического анализа систем разгрузки головных канатов шахтных подъемных установок с барабанным приводом, позволяющих на их основе определить необходимые параметры составных элементов систем разгрузки.
Практическое значение выполненных исследований заключается в разработке конструктивной схемы и методики расчета параметров систем разгрузки головных канатов с подвесным разгружающим шкивом и дифференциальным противовесом, реализация которых является необходимой базой для их внедрения при реконструкции шахтных подъемных установок с целью увеличения высоты подъема и грузоподъемности.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Конструктивная схема и методика расчета основных параметров явились основой для разработки полупромышленной модели грузового подъемника с разгрузочно-ловитель- ным устройством, реализованного НТП «Подъеммехмаш» при участии автора диссертации. Методика расчета подъемных установок с системой разгрузки головных канатов используется в учебном процессе МГГУ при курсовом и дипломном проектировании. На конструкции подъемных установок с сис-
темами разгрузки головных канатов получены два патента РФ, на одну заявку имеется решение ФИПС о выдаче патента на изобретение.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на международных научно-технических симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2010-2012 гг.), на VIII горнопромышленном форуме «МАЙНЕКС Россия 2012», полупромышленная модель грузового подъемника с разгрузочно-ловительным устройством экспонировалась на V международной выставке лифтов и подъемных механизмов «ЛИФТ ЭКСПО РОССИЯ» (Москва, ВВЦ, 15-17 июня 2011 г.).
Публикации. Результаты выполненных исследований освещены в семи публикациях, в том числе в четырех статьях, опубликованных в изданиях, входящих в перечень Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа представлена на 156 страницах основного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения, содержит список использованных источников из 123 наименований и включает 52 рисунка и 13 таблиц.
Похожие диссертации на Обоснование параметров систем разгрузки головных канатов при реконструкции шахтных подъемных установок
