автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Повышение эффективности многоканатных наклонных подъёмных установок

На правах рукописи

САДЫКОВ ЕГОР ЛЕОНИДОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МНОГОКАНАТНЫХ НАКЛОННЫХ ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 СЕН 2011

Екатеринбург - 2011

4853036

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Научный руководитель -доктор технических наук, доцент

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент

Попов Юрий Владимирович

Кожушко Герман Георгиевич Трифанов Геннадий Дмитриевич

Ведущая организация — ОАО «Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых «Уралмеханобр», г. Екатеринбург

Защита состоится октября 2011 г. в 10 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» в зале заседаний Ученого совета по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ГСП, ул. Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан «22» августа 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

М.Л. Хазин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Состояние экономики страны во многом зависит от повышения эффективности горнодобывающей промышленности, в связи с этим развитие горно-шахтного машиностроения в настоящее время должно быть направлено по пути приоритетного создания и выпуска более производительных и менее энергоёмких горных машин.

При разработке пластовых месторождений наиболее простым способом их вскрытия является проведение наклонной шахты непосредственно по телу полезного ископаемого. Наклонные подъёмные установки на таких месторождениях получили весьма широкое распространение.

Вскрытие наклонной шахтой имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам относят попутную выдачу полезного ископаемого, относительную дешевизну, невысокую опасность пересечения водоносных слоев в свите горного массива и др. К основным недостаткам наклонных стволов шахт следует отнести повышенный износ подъёмного каната и недостаточную производительность подъёма полезного ископаемого.

Задача повышения производительности наклонного подъёма на современном этапе требует кардинальных мер, заключающихся в разработке и внедрении инновационных технологических схем, отвечающих требованиям современного горнодобывающего производства.

Транспортная проблема - одна из самых серьёзных для глубоких карьеров, из которых в настоящее время добывается до 90 % минерального сырья. Ухудшение технико-экономических показателей добычи минерального сырья при увеличении глубины карьера зависит главным образом от затрат на транспортные операции.

Одним из наиболее эффективных видов карьерного транспорта является наклонная подъёмная установка, обладающая рядом преимуществ перед конвейерным и автомобильным видами транспорта.

Несмотря на очевидные достоинства, карьерные наклонные подъёмные установки не получили широкого распространения. Это связано с рядом факторов, ограничивающих их эффективность. В первую очередь, к ним относится недостаточная грузоподъёмность и как следствие этого - низкая производительность подъёма.

Рост популярности многоканатного подъёма на крупнейших горнодобывающих предприятиях мира подтверждает его преимущество перед одноканатными установками, а появление схем с наземным расположением подъёмных машин делает идею создания многоканатной наклонной подъёмной установки технически возможной. Такая установка теоретически должна обеспечить необходимую грузоподъёмность.

В силу особенностей конструкции многоканатной подъёмной машины и устройства наклонного подъёма, возникает необходимость в дополнительных теоретических и практических исследованиях в этой области. По результатам этих исследований можно будет однозначно судить

1

о возможности создания энергетически эффективной многоканатной наклонной подъёмной установки с достаточно высоким КПД.

Настоящая работа посвящена обоснованию параметров многоканатных наклонных подъёмных установок при осуществлении

высокопроизводительного подъёма. Также приводятся исследования в области улучшения условий эксплуатации тяговых канатов наклонных подъёмных установок. Применение схем многоканатного наклонного подъёма значительно усугубляет проблему интенсивного износа головных канатов наклонных подъёмных установок. В связи с этим определение и обоснование параметров наклонных подъёмных установок с многоканатными подъемными машинами является актуальной научной задачей.

Объект исследования - многоканатная наклонная подъемная установка с наземным расположением подъемной машины.

Предмет исследования - технические параметры многоканатных наклонных подъёмных установок.

Цель работы - повышение грузоподъёмности наклонных подъёмных установок за счёт применения многоканатных подъёмных машин.

Основная идея работы — улучшение технических характеристик наклонных подъёмных установок за счёт применения многоканатных подъёмных машин.

Методы исследования

В ходе выполнения работы применялись методы, базирующиеся на принципах классической математики и механики.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Регулируемое уравновешивание многоканатной наклонной подъёмной установки позволяет привести движущее усилие на органе навивки к гармоническому виду.

2. Наименьшая допустимая величина уравновешивающего усилия должна быть равна его максимальному значению по условию давления на футеровку приводного шкива в начальный момент движения подъёмных сосудов.

3. Зависимость коэффициента неуравновешенности подъёмной системы от её максимальной грузоподъёмности позволяет оценить влияние технических параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на область её эксплуатации.

4. Интенсивность износа головных канатов наклонной подъёмной установки зависит от момента инерции канатоподдерживающих роликов.

Научная новизна диссертационной работы

1. Выведено аналитическое уравнение для определения необходимого уравновешивающего усилия, развиваемого дополнительной приводной станцией, создающей это усилие.

2. Разработана методика построения номограмм для оценки влияния параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на её максимальную грузоподъёмность.

3. Получена функциональная зависимость времени проскальзывания головного каната по путевым роликам в момент его набегания.

4. Разработана методика расчёта натяжного усилия на органе навивки дополнительной приводной станции.

5. Дополнена методика расчёта результирующего движущего усилия на приводном шкиве трения, что позволяет учитывать усилия, создаваемые дополнительной приводной станцией многоканатной наклонной подъёмной установки.

Практическое значение работы

1. Предложены показатели: «необходимый коэффициент трения» и «необходимое давление на футеровку», позволяющие оценить достаточность физических свойств материала футеровки для осуществления подъёма с заданными техническими параметрами.

2. Получены номограммы, отражающие зависимость максимальной грузоподъёмности многоканатной наклонной подъёмной установки от степени её неуравновешенности.

3. Разработана конструкция мало инерционного канатоподдер-живающего ролика.

4. Разработаны рекомендации по снижению интенсивности износа тяговых канатов наклонной подъёмной установки за счёт применения малоинерционных канатоподдерживающих роликов.

5. Разработано устройство и получено положительное решение на полезную модель многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией, осуществляющей уравновешивание системы подъёма.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью полученных математических выражений, подтверждаемых исследованием экспериментальных моделей, полученных с использованием систем компьютерного трёхмерного твёрдотельного моделирования, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов, использованием известных фундаментальных положений теоретической механики, а также соответствием полученных теоретических результатов результатам исследований других авторов.

Личный вклад соискателя. Методики определения величины и закона изменения регулируемого уравновешивающего усилия, а также определения рациональных параметров и степени их влияния на область эксплуатации многоканатных наклонных подъёмных установок разработаны лично автором.

Апробация работы: Результаты работы, ее основные положения были обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры горной механики ФГБОУ ВПО «УГТУ», на Международной научно-технической конференции

«Чтения памяти В.Р. Кубачека», 2009-2010 гг. (Екатеринбург, УГГУ), Неделе горняка 2009-2011 гг. (Москва, МГТУ), Международном научно-промышленном симпозиуме "Уральская горная школа — регионам", 2009 г. (Екатеринбург, УГГУ), Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело», 2010 г. (Пермь, ПГТУ).

Публикации: По теме диссертации опубликовано 7 работ, в т.ч. 2 - в ведущих рецензируемых научных изданиях.

Структура и объем диссертационной работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 96 наименований и трех приложений. Содержит 130 страниц машинописного текста, 4 таблицы и 34 рисунка.

В главе 1 выполнен анализ работ по теории современных канатных наклонных подъемных установок, описано состояние исследований в области повышения эффективности, создания и совершенствования многоканатных наклонных подъемных установок с наземным расположением подъёмных машин, приведено состояние исследований в области уменьшения износа канатов при взаимодействии с канатоподцерживающими роликами.

В главе 2 приведены аналитические исследования в области уравновешивания наклонных подъёмных установок, описание схемы уравновешенной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией, а также вывод основного динамического уравнения для многоканатной карьерной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией.

В главе 3 приведено обоснование рациональных параметров многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией и установки без дополнительного уравновешивания, разработаны и обоснованы параметры малоинерционных канатоподдержи-вающих роликов, предлагаемых в работе.

В главе 4 представлены результаты исследования канатоподдерживающих роликов наклонных подъёмных установок и технико-экономическая оценка результатов выполненных исследований. Разработаны программа для определения уравновешивающего усилия дополнительной приводной станции многоканатной наклонной подъёмной установки и программа для получения номограмм, отражающих степень влияния параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на её максимальную грузоподъёмность.

В заключении обобщены результаты исследований и даны рекомендации по повышению эффективности эксплуатации комплексов многоканатных наклонных подъемных установок, а также улучшению условий эксплуатации головных канатов наклонного подъёма.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Регулируемое уравновешивание многоканатной наклонной подъёмной установки позволяет привести движущее усилие на органе навивки к гармоническому виду.

Анализ возможности применения канатоведущих шкивов трения на наклонных подъёмных установках при различных типах подъёмных сосудов и углах наклона пути подъёма подтверждает, что применение опрокидных скипов в наклонных подъёмных установках с приводными шкивами трения и без нижнего уравновешивающего каната невозможно. Это связано с тем, что в наиболее опасный момент подъёмной операции, при движении порожнего опрокидного скипа по разгрузочным кривым, менее половины его веса действует на натяжение порожней ветви подъёмной установки. Таким образом, в этот момент разность натяжений гружёной и порожней ветвей значительно увеличивается, и как следствие усугубляется опасность проскальзывания тяговых канатов по приводным шкивам трения.

Что касается установок со скипами с донной разгрузкой и разгрузкой через заднюю стенку, то их эксплуатация возможна при трёх- и двухобхватных шкивах трения.

В результате проведённых в работе исследований предложена и запатентована полезная модель многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией ( рис. 1).

Предлагаемая модель уравновешенной многоканатной наклонной подъёмной установки состоит из приводных шкивов трения с наземным расположением, копровых шкивов, расположенных на разгрузочной эстакаде, тяговых головных канатов, скиповых подъёмных сосудов для наклонных подъёмных установок, рельсовых путей с канатоподдерживаю-щими роликами, дополнительной приводной станции с двухбарабанным органом навивки и тягового уравновешивающего стального каната круглого сечения.

Применение многоканатной схемы позволяет при высокой грузоподъёмности значительно уменьшить массу и габаритные размеры электромеханического оборудования подъёмной установки, а также строительных сооружений (подъёмной машины, копровых шкивов, редуктора, здания подъёмной машины, фундаментов и несущих конструкций копра и эстакады), что приводит к снижению капитальных затрат на её сооружение.

В рассматриваемой схеме наклонной подъёмной установки (см. рис. 1) уравновешивание достигается тем, что установка снабжена дополнительной приводной станцией 1, состоящей из двух барабанных органов навивки с дополнительными тяговыми уравновешивающими канатами 2 и общим приводом, расположенной ниже положения подъёмных сосудов при их загрузке. В качестве дополнительной приводной станции

может использоваться двухбарабанная подъёмная машина с однослойной или многослойной навивкой уравновешивающего каната.

установки с дополнительной приводной станцией

Таким образом, предлагаемая схема подъёмной установки позволяет производить уравновешивание порожней ветви путём создания управляемого усилия натяжения тягового уравновешивающего каната, независимо от положения подъёмного сосуда.

Основное динамическое уравнение для определения результирующего усилия на окружности приводного шкива рассматриваемой подъёмной установки будет иметь вид:

(1)

где -/\ г - сила тяжести со стороны гружёной ветви, Н; „ - сила тяжести со стороны порожней ветви, Н; <2 - масса груза в подъёмном сосуде, кг; g-ускорение свободного падения на поверхности Земли, м/с2; тп - приведённая масса к окружности шкива трения, кг; а — ускорение подъёмной системы, м/с2;ки - коэффициент сопротивления движению при наклонном подъёме; /■"ур - натяжное усилие, создаваемое дополнительной приводной станцией со стороны порожней ветви, Н.

Величина и закон изменения усилия, создаваемого дополнительной приводной станцией, зависят от ряда ограничивающих факторов. С одной стороны, увеличение уравновешивающего усилия приводит к повышению удельного давления головных канатов на футеровку приводного шкива, с другой — недостаточная величина уравновешивающего усилия приведёт к проскальзыванию головных канатов по футеровке приводных шкивов.

Таким образом, искомое уравновешивающее усилие, создаваемое дополнительной приводной станцией, должно находиться в области решения системы неравенств:

где И — диаметр приводного шкива трения, м; с1 - диаметр головного каната, м; 5- допускаемое давление на футеровку, МПа; Гг - натяжение головных канатов со стороны гружёной ветви, Н; Рп - натяжение головных канатов со стороны порожней ветви, Н; / - коэффициент трения между шкивом и канатом; Р - угол обхвата шкива канатом, рад; цд=1,25 - коэффициент безопасности против скольжения.

Верхнее неравенство системы (2) определяет область возможных значений Рур по условию допустимого давления на футеровку приводного шкива, нижнее — по условию непроскальзывания головных канатов.

Если учитывать, что неоправданное завышение уравновешивающего усилия значительно повлияет на размеры и как следствие на стоимость подъёмной установки, то появляется необходимость в стремлении к минимизации его значения. За закон изменения уравновешивающего усилия в этом случае можно принять нижнюю границу области решения системы неравенств (2). Тогда

При этом необходимо помнить, что величина Г не должна превышать

значения границы по условию допустимого давления на футеровку приводного шкива.

Трёхпериодная тахограмма усилий, рассчитанная для рассматриваемой многоканатной наклонной подъёмной установки, представлена на рис. 2. Если дополнительная приводная станция рассматриваемой подъёмной установки не создаёт уравновешивающего усилия, т. е. ^ = 0, то уравнение

(1) примет вид основного динамического уравнения для определения результирующего усилия на окружности приводного шкива подъёмной установки, полученного М. М. Фёдоровым. В данном случае этим уравнением будет определяться усилие на окружности навивки приводного шкива трения без уравновешивания со стороны дополнительной приводной станции. На графике (см. рис. 2) представлено расчётное значение этого усилия функцией /^(7), в зависимости от времени подъёмной операции.

Разброс значений Fl<y(t) в начальный и конечный периоды подъёма, а также

разность натяжения головных канатов со стороны гружёной и порожней

Fyíl<5■D■d■n■l06-(Fг + Fп)

(2)

( р Л

/7 = г "^Д_ _ /Г

(3)

ветвей столь велики, что выполнение подъёмной операции в данных условиях невозможно.

Расчётные значения уравновешивающего усилия, создаваемого дополнительной приводной станцией, и его граничного значения представлены зависимостями ^„(0 и /\р(0 соответственно.

Рис. 2. Трёхпериодная тахограмма усилий

Как видно из уравнения (1), для того чтобы определить величину результирующего усилия на внешней окружности подъёмной машины, необходимо в каждый момент времени от значения Р^) отнять значение . Полученная зависимость не превышает границы по условию

давления головных канатов на футеровку приводного шкива, а характер .Рд(() приближается к гармоническому виду. Таким образом, можно сделать вывод о состоятельности первого научного положения.

2. Наименьшая допустимая величина уравновешивающего усилия должна быть равпа его максимальному значению по условию давления на футеровку приводного шкива в начальный момент движения подъёмных сосудов.

Наличие дополнительной приводной станции в схеме наклонного подъёма позволяет поддерживать величину разности натяжений со стороны гружёной и порожней ветвей в пределах допустимого значения. Таким образом, удаётся избежать проскальзывания головных канатов по футеровке приводного шкива, независимо от массы груза в гружёном подъёмном сосуде. Максимальная грузоподъёмность такой ПУ при этом ограничивается мощностью привода, прочностными характеристиками канатов и механизмов

подъёмной установки, а также допустимым давлением головных канатов на футеровку канатоведущего шкива трения. Во время работы рассматриваемой подъёмной установки дополнительная приводная станция создаёт натяжение головных канатов со стороны порожней ветви, что ведёт к увеличению давления на футеровку приводного шкива трения. При этом чем выше грузоподъёмность ПУ, тем большее натяжение должна создавать дополнительная приводная станция.

Представим каждое неравенство системы (2) отдельными функциями от положения подъёмного сосуда:

- 1 + М-Д .

(5)

Функция ^р(х) является функцией минимального необходимого дополнительного уравновешивающего усилия, а функция /^(х) будет

являться верхней границей этого усилия. Обе функции находятся в зависимости от множества параметров рассматриваемой подъёмной установки. Для обеспечения эффективной работы подъёма необходимо определить наиболее рациональное сочетание как эксплуатационных, так и конструктивных параметров. Учитывая характер изменения зависимостей (4) и (5), можно сделать вывод, что наилучшим сочетанием уравновешивающего усилия (с точки зрения его минимизации) и параметров подъёмной установки (от которых зависит удельное давление каната на футеровку шкива) будет такое сочетание, при котором в начальный момент движения подъёмных сосудов уравновешивающее усилие и его граничное значение, рассчитанные по вышеприведённым зависимостям, будут равны (рис. 3). Т. е. графики этих усилий должны исходить из одной точки в момент начала подъёмной операции (т. е. при х=0):

(6)

гр или

-К

(7)

Из выражения (7) можно выделить группу «необходимых» свойств материала футеровки, при которых будет обеспечиваться работоспособность подъёмной установки, например: необходимый коэффициент трения или необходимое давление на футеровку приводного шкива.

положения подъёмного сосуда для трёхпериодного режима работы подъёмной установки

3. Зависимость коэффициента неуравновешенности подъёмной системы от её максимальной грузоподъёмности позволяет оценить влияние технических параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на область её эксплуатации.

В результате проведённых исследований была разработана и запатентована полезная модель наклонной многоканатной подъёмной установки без дополнительной приводной станции (рис. 4).

В предлагаемой установке общий угол обхвата на трёх канатоведущих шкивах (двух дополнительных и одном основном) составляет около 3,2я, при пяти перегибах головных канатов, что обеспечивает повышение тяговой способности каната и долговечность его эксплуатации.

Установка функционирует следующим образом:

При включении приводных шкивов трения 6, 7, 8 в работу один из подъёмных сосудов 2 (гружёный) начинает подниматься вверх, а другой (порожний) - опускаться вниз, т. е. осуществляется подъёмная операция. Головные канаты поднимающейся ветви при этом огибают отклоняющий копровой шкив 4, дополнительный приводной шкив 7 и основной приводной шкив 6. Головные канаты опускающейся ветви огибают дополнительный приводной шкив 8 и отклоняющие шкивы 5.

Отсутствие уравновешивания со стороны порожней ветви ПУ может значительно ограничить её максимальную грузоподъёмность из-за опасности проскальзывания канатов по приводным шкивам.

При определении максимальной грузоподъёмности неуравновешенной многоканатной наклонной подъёмной установки на стадии проектирования

придётся решить сложную многокомпонентную задачу с целью принятия оптимального решения при выборе схемы подъёма.

Наиболее простым решением, с точки зрения уменьшения трудоёмкости производства расчётов, будет получение номограмм, отражающих зависимость максимальной грузоподъёмности подъёмной системы от степени её неуравновешенности, с учётом ограничений по условию непроскальзывания головных канатов по приводным шкивам трения, а также допустимого удельного давления на футеровку приводного шкива.

Рис. 4. Схема многоканатной наклонной подъёмной установки без дополнительной приводной станции

Степень неуравновешенности подъёмной системы во многом характеризуется отношением расчётного движущего усилия к силе тяжести полезного поднимаемого груза, называемым коэффициентом неуравновешенности тр.

Выражая значение тр из условия непроскальзывания, получим неравенство, отражающее значение неуравновешенности подъёмной системы для обеспечения условия непроскальзывания головных канатов по приводным шкивам ПУ:

б

цд-е-* . р-

(8)

Аналогичным образом, выражая тр из неравенства, отражающего условие непревышения допустимого давления канатов на футеровку, получим:

Ъ-О-Ы-п-Ю6-2К

(9)

Q■g

— > т,

р •

.(б)

Представим оба неравенства в виде функций т, (б) ^ соответственно и найдём их графические решения (рис. 5).

Максимальная грузоподъемность данной подъёмной установки, согласно неравенствам (8) и (9), может находиться не выше обеих зависимостей т( (2) ит2((?) и не ниже значения т = 1 (так как отношение движущего усилия к силе треста полезного груза неуравновешенной подъёмной установки в момент начала подъёмной операции не может быть меньше единицы).

Таким образом, область эксплуатации рассматриваемой подъёмной установки - это область, ограниченная тремя графиками: т,(<2), 12(0;) и т3(С>) = 1 (см. рис. 5).

9 8 7 6 5

3 2 1 О

1 1

1 ,10)

V

\

\ /П1

\ ъ (ы/

х,Ш)

—

о 5 1012,515 20 а, т

Рис. 5. Определение максимальной грузоподъёмности многоканатной неуравновешенной подъёмной установки

Из рис. 5 видно, что максимальная грузоподъёмность рассматриваемой многоканатной подъёмной установки при заданных технических и эксплуатационных параметрах может достигать 20 т, если коэффициент неуравновешенности подъёмной системы будет равен 1 (что крайне затруднительно без дополнительных уравновешивающих устройств). Если коэффициент неуравновешенности подъёмной системы будет т3=2, то

максимальная грузоподъёмность рассматриваемой подъёмной установки не будет превышать 12,5 т.

Таким образом, для определения влияния технических параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на её максимальную

грузоподъёмность, в зависимости от коэффициента Тр, можно использовать

номограммы, полученные расчётным путём.

4. Интенсивность износа головных канатов наклонной подъёмной установки зависит от момента инерции канатоподдерживающих роликов.

Интенсивный износ головных канатов наклонных подъёмных установок обусловлен рядом факторов, разделяемых на устранимые и н еу странимые.

К неустранимым факторам относят проскальзывание каната относительно поверхности канатоподдерживающих роликов в момент набегания на них. По данным проводимых исследований, основной причиной разрушения канатов в этом случае является образование хрупкого слоя мартенсита на поверхности проволочек, составляющих подъёмный канат. Образование мартенсита происходит в результате пластических и упругих деформаций в металле каната при проскальзывании по поверхности ролика. Интенсивность образования мартенсита, а значит и износа канатов, в значительной степени зависит от прижимного усилия и температуры при проскальзывании каната по поверхности ролика.

Зная конструкцию, размеры и материал канатоподдерживающего ролика, а также линейную массу головного каната, можно получить выражение, определяющее характер взаимодействия каната с роликом, при набегании на последний.

Из полученной таким образом зависимости можно определить относительную скорость проскальзывания, а также прижимное усилие соприкасающихся поверхностей каната и ролика (рис. 6).

Если известен закон изменения прижимного усилия в зависимости от времени, а также период и путь проскальзывания при трении двух поверхностей, легко определить работу, затрачиваемую на преодоление сил трения при набегании каната на ролик.

Эта работа будет затрачена на нагрев, абразивный износ и образование мартенсита в поверхностном слое проволок каната, вызывая скорейший его износ.

Для оптимизации условий взаимодействия пары канат - ролик необходимо минимизировать относительное проскальзывание их поверхностей. С этой целью предлагается существенно усовершенствовать конструкцию роликов, тем самым сведя к минимуму затраты, возникающие вследствие износа каната и роликов при их взаимодействии, а также уменьшить вредное сопротивление движению подъёмной установки.

Если канатоподдерживающий ролик сделать наборным из нескольких независимых дисков, расположенных на одной оси вращения, то момент инерции вращающихся частей ролика при набегании каната уменьшится в разы, за счёт изменения формы и уменьшения массы вращающихся частей ролика.

А значит, ускорение точки на окружности такого ролика в момент набегания на него каната будет больше, чем у роликов традиционной конструкции.

Графики зависимости скорости относительного перемещения точки на поверхности ролика традиционной и предлагаемой конструкции и каната в момент его набегания на ролик представлены на рис. 6.

ипШ - зависимость скорости относительного перемещения

поверхности каната и ротка традициогнай конструкции от времени в период набегмю, иПу(И - зависимость скорости относите/ьного перемещения поберхностеи каната и ролша предлагаемой в работе конструкции от Времени б период набегания. РШ - зависимость усилия прижимающего канат к ролику от бремени в период набегания;

Рис. 6. Зависимость скорости перемещения точки на поверхности ролика традиционной и предлагаемой конструкции относительно каната в момент его набегания на ролик.

Теоретически оценить влияние конструкции ролика на износ канатов можно по отношению энергии, затрачиваемой на преодоление сил трения между канатом и поверхностью ролика за время их относительного проскальзывания в момент набегания. При этом необходимо учитывать длину участка каната, подверженного износу:

Чг»л 6

Р.Н

4

2

О

У'ЬГ2-кюн (Ю)

Ар 2 ' изн1

Таким образом, влияние малоинерционных роликов предлагаемой конструкции на интенсивность износа канатов по энергетическим показателям более чем в 40 раз ниже, чем ролика традиционной конструкции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, на основании выполненных исследований в области наклонных подъемных установок шахт и карьеров дано новое техническое решение актуальной задачи повышения эффективности работы комплексов наклонных подъемных установок горных предприятий и обоснования их основных параметров при применении многоканатных канатоведущих шкивов трения в качестве подъёмной машины, что позволяет повысить технико-экономические показатели этих установок.

Выполненные исследования дают основание сделать следующие выводы:

1. Установлено, что регулируемое уравновешивание многоканатной наклонной подъёмной установки позволяет привести движущее усилие на органе навивки к гармоническому виду.

2. Разработана методика и получено уравнение для определения величины и закона изменения уравновешивающего усилия, создаваемого дополнительной приводной станцией наклонного подъёма или иным устройством, способным обеспечить регулируемое уравновешивающее усилие.

3. Разработаны методики и пакеты прикладных программ для расчёта параметров многоканатных наклонных подъёмных установок, а также рекомендации по использованию малоинерционных канатоподдержи-вающих роликов, переданные в ОАО «СУБР».

4. Получена функциональная зависимость времени проскальзывания головного каната по путевым роликам в момент его набегания.

5. В результате проведённых исследований разработана полезная модель многоканатной подъемной установки для карьерных наклонных подъемов, способной обеспечить высокую грузоподъёмность.

6. В результате проведённых исследований разработана полезная модель многоканатной наклонной подъемной установки без уравновешивающего устройства.

7. Разработана и обоснована конструкция малоинерционных канатоподдерживающих роликов для наклонных подъёмных установок.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Садыков E.JI. Уравновешивание наклонных подъемных установок // Известия вузов. Горный журнал. 2010. № 8. С. 113—117.

2. Садыков E.JI. Возможность возникновения резонанса при работе многоканатных подъёмных установок // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. № 4. С. 73.

Статьи, опубликованные в других изданиях:

3. Садыков Е.Л., Попов Ю.В. Исследование и разработка канатоподдерживающих роликов повышенной надёжности для наклонных подъёмных' установок // Научные исследования и инновации. 2011. № 5. С. 169-172.

4. Садыков E.JI. Оптимизация условий эксплуатации каната наклонной подъёмной установки // Международный научно-промышленный симпозиум "Уральская горная школа - регионам" (г. Екатеринбург, 2128 апреля 2009 г.). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. С. 129.

5. Тимухин С.А., Попов Ю.В., Садыков E.J1. Проблемы повышения эффективности шахтных многоканатных подъёмных установок с наземным расположением подъёмных машин И Известия Уральского государственного горного университета. Выпуск № 24. 2010. С. 51-59.

6. Попов Ю.В., Тимухин С.А., Садыков E.JI. О методике прогнозирования общего ресурса комплексов шахтных подъемных установок // VII Международная научно-техническая конференция «Чтения памяти В.Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, 23-24 апреля 2009 г.): материалы конференции. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. С. 116-119.

7. Попов Ю.В., Садыков E.JI. Особенности проектирования многоканатной подъемной установки с двумя и более подъемными машинами на одном башенном копре // Уральская горнопромышленная декада (г. Екатеринбург, 14-23 апреля 2008 г.): материалы декады. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. С. 333.

Подписано в печать 8.08.2011. Формат 60x84 1/16. Печать на ризографе. Печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ ЗН. Издательство УГГУ 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30. Уральский государственный

горный университет. Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники издательства УГГУ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА! СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ! ■ - ' ' ■ '

I 1.1. Состояние научных исследований в области наклонных подъёмных установок с многоканатными подъемными машинами»

1.2. Задачи повышения эффективности создания и совершенствования многоканатных наклонных подъемных установок с наземным расположением подъёмных машин на глубоких карьерах

1.3. Анализ существующих схем уравновешенных наклонных подъёмных установок ;;

1.4. Состояние исследований в области уменьшения износа канатов при взаимодействии с путевыми роликами

1 ■ - ■ ■ ■■ ' " •' ' ■ . , ■ ■ | 1.5. Цели и задачи диссертационной работы ;

1 ГЛ АВА 2 УРАВНОВЕШИВАНИЕ НАКЛОННЫХ

I ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК

2.1. Вопросы уравновешивания подъёмных установок

2.1.1 Исследования в области уравновешивания подъёмных

2.1.2 Энергетический эффект уравновешивания подъёмной системы■ • ■ ’■ ■ ■ . ’

2.2. Исследования в области'уравновешивания наклонных подъёмных установок • ■; '■

2.3. Особённостшуравновешивания наклонных подъёмных установок со шкивами трения

2.4. Анализ схемы уравновешенной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией

2.4.1 Описание схемы уравновешенной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией

2.4.2 Вывод основного динамического уравнения для многоканатной карьерной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией

2.4.3 Определение уравновешивающего усилия развиваемого дополнительной приводной станцией

2.4.4 Определение натяжения головных канатов гружёной и порожней ветви■

2.4.5 Коэффициент сопротивления движению многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией '

2.4.6 Расчётное усилие на органе навивки подъёмной машины многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией

Выводы

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ

РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ И СХЕМ МНОГОКАНАТНЫХ НАКЛОННЫХ ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК

3.1. Обоснование рациональных параметров многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией

3.1.1 Исследование области эксплуатации многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией ■ •

3.1.2 Определение массогеометрических и технических параметров многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией

3.2. Определение рациональных параметров многоканатной наклонной подъёмной установки без дополнительной приводной станции

3.3. Разработка и обоснование параметров канатоподдерживающих роликов, предлагаемых в работе;"

Выводы

ГЛАВА 4 АПРОБАЦИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Разработка расчётной программы определения уравновешивающего усилия дополнительной приводной станции многоканатной наклонной подъёмной установки

4.2. Разработка программы для получения номограмм для определения максимальной грузоподъёмности неуравновешенных многоканатных наклонных подъёмных установок

4.3. Результаты экспериментального исследования канатоподдерживающих роликов наклонных подъёмных установок

4.3.1 Исследование влияния роликов традиционной конструкции на износ головных канатов

4.3.2 Исследование влияния роликов усовершенствованной конструкции на износ головных канатов

4.4. Технико-экономическая оценка результатов выполненных исследований

Выводы

Состояние экономики страны во многом зависит от повышения эффективности горнодобывающей промышленности, в связи с этим развитие горно-шахтного машиностроения в настоящее время должно быть направлено по пути приоритетного создания* и выпуска более производительных и менее энергоёмких горных машин. .

При разработке пластовых месторождений наиболее простым способом их вскрытия является проведение наклонной шахты непосредственно по телу полезного ископаемого. Наклонные подъёмные установки на таких месторождениях получили весьма широкое распространение.

Вскрытие наклонной шахтой имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам относят попутную выдачу полезного ископаемого, • относительную дешевизну, невысокую опасность пересечения водоносных слоев в свите горного массива и др. К основным недостаткам наклонных стволов шахт следует отнести повышенный износ подъёмного каната и . недостаточную производительность подъёма полезного ископаемого.

Задача повышения производительности наклонного подъёма на.; современном этапе требует кардинальных мер, заключающихся в разработке и внедрении инновационных технологических схем, отвечающих требованиям современного горнодобывающего производства.

Транспортная проблема — одна из самых серьёзных для глубоких карьеров, из которых в настоящее время добывается до 90 % минерального сырья. Ухудшение технико-экономических показателей добычи минерального сырья при увеличении глубины карьера зависит главным образом от затрат на транспортные операции.

Одним из. наиболее эффективных видов карьерного транспорта является наклонная подъёмная установка, обладающая рядом преимуществ перед конвейерным и автомобильным видами транспорта.

Несмотря на очевидные достоинства, карьерные наклонные подъёмные установки не получили широкого распространения. Это связано с рядом факторов, ограничивающих их эффективность. В первую очередь, к ним относится недостаточная грузоподъёмность и как следствие этого — низкая производительность подъёма.

Рост популярности многоканатного подъёма на крупнейших горнодобывающих предприятиях мира подтверждает его преимущество перед одноканатными установками, а появление схем с наземным расположением подъёмных машин делает идею создания многоканатной наклонной подъёмной установки технически возможной. Такая установка теоретически должна обеспечить необходимую грузоподъёмность.

В силу особенностей конструкции многоканатной подъёмной машины и устройства наклонного подъёма, возникает необходимость в дополнительных теоретических и практических исследованиях в этой области. По результатам этих исследований можно будет однозначно судить о возможности создания энергетически эффективной многоканатной наклонной подъёмной установки с достаточно высоким КПД.

Настоящая работа посвящена обоснованию параметров многоканатных наклонных подъёмных установок при осуществлении высокопроизводительного подъёма. Также приводятся исследования в области улучшения условий эксплуатации тяговых канатов наклонных подъёмных установок. Применение схем многоканатного наклонного подъёма значительно усугубляет проблему интенсивного износа головных канатов наклонных подъёмных установок. В связи с этим определение и обоснование параметров (конструктивных, технических и эксплуатационных), оказывающих существенное влияние на эффективность эксплуатации наклонных подъёмных установок с многоканатными подъемными машинами, является актуальной научной задачей.

Цель работы — повышение грузоподъёмности наклонных подъёмных установок за счёт применения многоканатных подъёмных маитин.

Основная идея работы — улучшение технических характеристик наклонных подъёмных установок за счёт применения многоканатных подъёмных машин.

Методы исследования

В ходе выполнения работы применялись методы, базирующиеся на принципах классической математики и механики

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Регулируемое уравновешивание многоканатной наклонной подъёмной установки позволяет привести движущее усилие на органе навивки к гармоническому виду.

2. Наименьшая допустимая величина уравновешивающего усилия должна быть равна его максимальному значению по условию давления, на футеровку приводного шкива в начальный момент движения подъёмных сосудов.

3. Зависимость коэффициента неуравновешенности подъёмной системы от её максимальной грузоподъёмности позволяет оценить влияние технических параметров1 многоканатной наклонной подъёмной установки на область её эксплуатации.

4. Интенсивность износа головных канатов наклонной подъёмной установки зависит от момента инерции канатоподдерживающих роликов.

Научная новизна диссертационной работы

1. Выведено аналитическое уравнение для определения необходимого уравновешивающего усилия, развиваемого дополнительной приводной станцией, создающей это усилие.

2. Разработана методика построения номограмм для оценки влияния параметров многоканатной наклонной подъёмной установки на её максимальную грузоподъёмность.

3. Получена функциональная зависимость времени проскальзывания головного каната по путевым роликам в момент его набегания.

4. Разработана методика расчёта натяжного усилия на органе навивки дополнительной приводной станции.

5. Дополнена методика расчёта результирующего движущего усилия на приводном шкиве трения, что позволяет учитывать усилия, создаваемые дополнительной приводной станцией многоканатной наклонной подъёмной установки.

Практическое значение работы 1. Предложены показатели: «необходимый коэффициент трения» ш «необходимое давление на- футеровку», позволяющие оценить достаточность физических свойств материала футеровки для-осуществления подъёма с заданными техническими параметрами.

2. Получены номограммы, отражающие зависимость максимальной, грузоподъёмности многоканатной наклонной подъёмной установки от-степени её неуравновешенности.

3. Разработана конструкция малоинерционного канатоподдерживающего ролика.

4. Разработаны рекомендации по снижению интенсивности износа тяговых канатов наклонной подъёмной установки за счёт применения малоинерционных канатоподдерживающих роликов.

5. Разработано устройство и получено положительное решение на полезную модель многоканатной наклонной подъёмной установки с дополнительной приводной станцией, осуществляющей уравновешивание системы подъёма.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью полученных математических выражений, подтверждаемых исследованием экспериментальных моделей, полученных с использованием систем компьютерного трёхмерного твёрдотельного моделирования; их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов, использованием известных фундаментальных положений теоретической механики, а также соответствием полученных теоретических результатов» результатам исследований других авторов.

Апробация работы: Результаты работы, ее основные положения были обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры горной механики УГГГА, на Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека, 2009-2010' гг.» (Екатеринбург, УГГУ), Неделе горняка 2009-2011 гг. (Москва, МГТУ), Международном научнопромышленном симпозиуме'"Уральская горная.школа —регионам," 2009 г. (Екатеринбург, УГГУ), Всероссийской^ научно-технической, конференции «Нефтегазовое и горное дело», 2010 т. (Пермь, ПГТУ).

Публикации: По теме диссертации опубликовано ? работ, в т.ч. 2 - . в ведущих рецензируемых научных изданиях.

1. Садыков Е.Л. Уравновешивание наклонных подъемных установок // Известия вузов. Горный*журнал. 2010. № 8. С. 113—117.

2. Садыков Е.Л. Возможность возникновения резонанса при работе многоканатных подъёмных установок // Горный информационноаналитический бюллетень. 2010. № 4. С. 73.

3. Садыков Е.Л., Попов Ю.В. Исследование и разработка канатоподдерживающих роликов повышенной надёжности для. наклонных подъёмных установок // Научные исследования и инновации. 2011. № 5. С. 169-172.

4. Садыков Е.Л. Оптимизация условий эксплуатации каната наклонной подъёмной установки // Международный научно-промышленный 9 симпозиум "Уральская горная школа - регионам" (г. Екатеринбург, 2128 апреля 2009 г.). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. С. 129.

5. Тимухин С.А., Попов Ю.В., Садыков Е.Л. Проблемы повышения эффективности шахтных многоканатных подъёмных установок с наземным расположением подъёмных машин // Известия Уральского государственного горного университета. №24. 2010. С. 51-59.

6. Попов Ю.В., Тимухин С.А., Садыков Е.Л. О методике прогнозирования общего ресурса комплексов шахтных подъемных установок // VII Международная научно-техническая конференция «Чтения памяти В.Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, 23-24 апреля 2009 г.): материалы. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. С. 116-119.

7. Попов Ю.В., Садыков Е.Л. Особенности проектирования многоканатной подъемной установки с двумя и более подъемными машинами на одном башенном копре // Уральская горнопромышленная декада (г. Екатеринбург, 14-23 апреля 2008 г.): материалы. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. С. 333. ю

4.5. Выводы по разделу

Результаты выполненных исследований легли в основу расчётных программ предназначенных для определения эксплуатационных параметров и принятия верных конструктивных решений при проектировании многоканатных наклонных подъёмных установок.

Верность методики заложенной в расчётные программы подтверждается адекватностью результатов полученных при определении параметров предлагаемых в работе схем наклонного подъёма. Характер изменения и значения зависимостей полученных при работе с расчётными программами представленными в работе, не противоречат теории подъёмных установок.

Исследования влияния конструкции канатоподдерживающих роликов на износ головных канатов наклонного подъёма позволяют дать количественную оценку взаимодействия канатоподдерживающего ролика и каната в момент набегания.

Результаты проведённых исследований подтверждают значительное (в 40,5 раз) улучшение показателей взаимодействия пары канат-ролик влияющих на износ головных канатов при эксплуатации малоинерционных канатоподдерживающих роликов приведённой работе конструкции, в сравнении с роликами традиционной конструкции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований в области наклонных подъемных установок шахт и карьеров, дано новое техническое решение актуальной задачи повышения эффективности работы комплексов наклонных подъемных установок горных предприятий и обоснования их основных параметров при применении многоканатных канатоведущих шкивов трения в качестве подъёмной машины, что позволяет повысить технико-экономические показатели этих установок.

Выполненные исследования дают основание сделать следующие выводы и обобщения:

1. Установлено, что увеличения1 грузоподъёмности наклонной подъёмной установки можно добиться совместным применением многоканатной подъёмной- машины и- регулируемого уравновешивающего устройства в схеме подъёма.

2. Выполнено обоснование целесообразности применения многоканатных подъемных машин в .схеме наклонного подъёма с целью. увеличения его максимальной грузоподъёмности. . Установлено, что применение уравновешенных многоканатных подъёмных установок приводит к повышению технического уровня и улучшению технико-экономических показателей наклонного подъёма.

3. В работе предложена и запатентована полезная модель многоканатной подъемной установки для карьерных наклонных подъемов, способной обеспечить высокую грузоподъёмность. Взамен хвостовых канатов для уравновешивания подъема, схемой предусматриваются дополнительная приводная станция.

4. Сформулирована методика определения величины и закона изменения уравновешивающего усилия создаваемого дополнительной приводной станцией наклонного подъёма, или иным устройством способным обеспечить регулируемое уравновешивающее усилие.

5. В работе предложена полезная модель многоканатной наклонной подъемной установки без уравновешивающего устройства. Работоспособность установки обеспечивается за счёт увеличения до 3 л угла обхвата приводных шкивов головными канатами.

6. Анализ технических особенностей многоканатных наклонных подъёмных установок позволил сделать выводы о степени влияния конструктивных параметров таких установок на их максимальную грузоподъёмность.

7. Разработана и экспериментально обоснована конструкция малоинерционных канатоподдерживающих роликов для наклонных подъёмных установок.

8. Разработаны методики и пакеты прикладных программ для расчёта параметров многоканатных наклонных подъёмных установок, а также рекомендации по использованию малоинерционных канатоподдерживающих роликов переданные в ОАО «СУБР».

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ: а - угол наклона пути транспортирования, рад;

Р - угол обхвата шкива канатом, рад; у"к - сопротивление перемещению головных канатов со стороны порожней ветви, Н; у^к - сопротивление перемещению хвостового каната со стороны порожней ветви, Н;

Тп.пс “ сопротивление перемещению порожнего подъёмного сосуда, Н; у0 ш - сопротивление вращению в опорах оси отклоняющих (копровых) шкивов, Н; уг к - сопротивление перемещению головных канатов со стороны гружёной ветви, Н; ух к - сопротивление перемещению хвостового каната со стороны гружёной ветви, Н; уг пс - сопротивление перемещению гружёного подъёмного сосуда, Н; уп с - сопротивление вращению в опорах оси органа навивки дополнительной приводной станции, Н;

5 - допускаемое давление на футеровку, МПа; - угловое ускорение точки на окружности ролика, с'2; у - угловое ускорение точки на внешней окружности ролика усовершенствованной конструкции, с"2;

Т1 - общий коэффициент полезного действия подъёмной установки; г|ред - КПД редуктора подъёмной машины; г|д - КПД асинхронного двигателя подъёмной установки;

X - коэффициент, показывающий во сколько раз максимальная скорость подъёмной системы больше средней скорости (множитель скорости);

I - коэффициент трения в опорах оси ролика; ц.д - коэффициент безопасности против скольжения; о рмет - плотность материала ролика, кг/м ; тр - коэффициент, показывающий во сколько раз расчётное движущее усилие больше силы тяжести от массы поднимаемого полезного груза (степень неуравновешенности подъёмной системы);

0 - динамический коэффициент, показывающий во сколько раз номинальная мощность двигателя больше идеальной мощности подъёмной установки; ф - коэффициент сопротивления перемещению каната по путевым роликам; со0 - коэффициент сопротивления движению скипа в момент трогания; со - угловая скорость точки на окружности ролика, рад/с; соу - угловая скорость точки на окружности ролика усовершенствованной конструкции, рад/с;

Л5 - Сопротивление трения в опорах оси ролика, Н;

- Момент сопротивления инерции ролика, Нм;

А/ - путь пройденный канатом с момента касания ролика при набегании и до рассматриваемого момента времени, м;

0 - пауза между подъёмными операциями, с;

Р - угол обхвата шкива канатом, рад

- суммарное сопротивление движению гружёной ветви, Н; уп - суммарное сопротивление движению порожней ветви, Н;

Д,ас - часовая производительность подъёмной установки, т; а - ускорение подъёмной системы, м/с2;

Аф - работа, затрачиваемая на преодоление сил трения при набегании каната на ролик, Дж;

2 - работа, затрачиваемая на преодоление сил трения при набегании каната на ролик предлагаемой конструкции, Дж; — диаметр приводного шкива трения, м;

М. — диаметр головного каната, м; п с - диаметр органа навивки дополнительной приводной станции, м; Ва ш - диаметр отклоняющих шкивов м; общ - общее уравновешивающее усилие, Н;

Р - сила натяжения, создаваемая дополнительной приводной станцией, Н;

- результирующего усилия на окружности приводного шкива подъёмной установки, Н;

Гт г - сила тяжести со стороны гружёной ветви, Н;

Ку п - сила тяжести со стороны порожней ветви, Н;

Ег - натяжение головных канатов со стороны гружёной ветви, Н;

Рп - натяжение головных канатов со стороны порожней ветви, Н; f - коэффициент трения между шкивом и канатом;

Р™ - статическая составляющая полного натяжения головных канатов гружёной ветви, Н; гдин - динамическая составляющая полного натяжения головных канатов гружёной ветви, Н; га - силы инерции масс гружёной ветви, перемещаемых прямолинейно, Н;

-^врпс ” силы инерции, возникающие при вращении органа навивки дополнительной приводной станции, Н;

-^врош " силы инерции, возникающие при вращении отклоняющих шкивов со стороны гружёной ветви, Н;

- статическая составляющая полного натяжения головных канатов порожней ветви, Н;

Рпдан - динамическая составляющая полного натяжения головных канатов порожней ветви, Н;

РЛПШ1 - силы инерции подвижных элементов порожней ветви, обладающих прямолинейным перемещением, Н;

Риу (/) - функция усилия на окружности навивки приводного шкива трения без уравновешивания со стороны дополнительной приводной станции; •

Рф(?) - функция граничного значения по условию допустимого давления на футеровку приводного шкива;

0 - функция уравновешивающего усилия создаваемого дополнительной приводной станцией;

Рд(0 - функция результирующего усилия на внешней окружности подъёмной машины;

Р\(х), Р2(х) и Р3(х) - функции дополнительного уравновешивающего усилия при различных коэффициентах трения между канатом и футеровкой

1=0.20,/2=0Л6,/з=0.18);

7^(х) - функция граничного значения уравновешивающего усилия); g - ускорение свободного падения на поверхности земли, м/с2;

С7£>2с - маховый момент органа навивки дополнительной приводной о станции, Н*м ;

СЮ2 ш - маховый момент отклоняющего шкива, Н*м2;

Н- полная высота подъёма, м; и /гст - ширина трубы, и толщина ступицы соответственно, м;

I - момент инерции ролика, кг/м2; к - коэффициент шахтных сопротивлений; ки - Коэффициент сопротивления движению наклонной подъёмной установки традиционной конструкции; к'и - общий коэффициент сопротивления движению исследуемой подъёмной установки;

L - длина пути подъёма, м; — расстояние между осями соседних роликов, м;

- Путь скольжения каната по поверхности ролика (относительное перемещение каната) в момент набегания, м;

4iP.o6 " общая величина пути проскальзывания каната по путевым роликам за цикл подъёма, м; та - приведённая масса к окружности шкива трения, кг; тг в ~ общая масса подвижных элементов гружёной ветви, с прямолинейным перемещением, кг; тпв — общая масса подвижных элементов порожней ветви, обладающих прямолинейным перемещением, кг; mw - масса трубы (полого цилиндра), кг;

- масса ступицы, кг; трод - Масса ролика, кг тШК - масса одного шкива, кг; п - количество головных канатов, шт; пш — количество шкивов ролика приводимых во вращение канатом в момент набегания;

Рс - строительной мощностью двигателя, Вт;

Р0 - идеальная мощность подъёмной установки, Вт; р - линейная масса головного каната, кг/м;

Ртах - максимальное усилие, прижимающее канат к ролику, Н;

Qn - масса груза в подъёмном сосуде, кг;

Q - масса подъёмного сосуда, кг; q - линейная масса уравновешивающего тягового каната, выбранного с учётом запаса прочности, кг/м;

RfVdp - наружный радиус ролика, м;

140

- внутренний радиус ролика, м; г — радиус цапфы оси ролика, м;

7^ - усилие, прижимающее цапфы оси ролика к опорам, Н;

Т— продолжительность подъёма, с;

Мточ.у - линейная скорость точки на окружности ролика усовершенствованной конструкции, м/с; иточ - линейная скорость точки на окружности ролика, м/с; ип — скорость проскальзывания каната по ролику традиционной конструкции, м/с; ипу - скорость проскальзывания каната по ролику предлагаемой в работе конструкции, м/с; я: - путь пройденный подъёмным сосудом, м;

1. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Учебник для вузов в 2-х частях. Часть I. Производственные процессы, 4-е изд., переработ. и доп. М., Недра, 1985. 509 с.

2. Новожилов М.Г., Селянин В.Г., Троп А.Е. Глубокие карьеры. М., Госгортехиздат, 1962. 276 с.

3. Васильев М.В. Специфика транспорта глубоких карьеров. Тр.ИГД МЧМ СССР. 1976. вып.50. С. 5-9.

4. Новожилов М.Г. О применении на глубоких карьерах большегрузных канатных наклонных подъемников// Горный журнал. 1956. №4: С. 24-26.

5. Васильев M.Bi Комбинированный*карьерный транспорт. М., «Недра», 1975. 323 с.

6. Васильев М:В. Устройство, опыт эксплуатации и перспективы карьерного скипового подъема. Тр. ИГД'МЧМ СССР. 1975. вып.46. С. 14-25.

7. Васильев М.В1 Специфика транспорта-глубоких карьеров. Тр.ИГД МЧМ СССР. 1976. вып.50. С. 5-9.

8. Хохряков B.C., Сорокин Л.А. Скиповые наклонные подъемники на карьерах. М., Цветметинформация, 1966. 62с.

9. Сорокин JI'.A. Применение скиповых подъемников на карьерах// Сборник ГОСИНТИ, 1966. С. 8-9.

10. Сорокин Л.А., Попов Ю.В., Денисов И.Б. Механическое оборудование скиповых наклонных подъемных установок со скипами грузоподъемностью 75-120 т. Тезисы доклада на научнотехнической конференции. СГИ, Свердловск. 1979.

11. Сорокин JI.А., Самброс Э.Г. Саморазгружающаяся вагонетка. Авторское свидетельство № 441185//Бюллетень ЦНИИПИТЭИ. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1973. № 16.

12. Носырев Б. А. Скиповые карьерные наклонные подъемные установки. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени докт.техн.наук. Свердловск, 1972. 52 с.

13. Носырев Б.А. Некоторые вопросы расчета карьерных скиповых наклонных подъемников// В сб.: Вопросы горной механики. Киев. Наумова думка, 1969. С. 33-43.

14. Васильев M.Bl, Фадеев Б.В., Хохряков B.C. Наклонные подъемники на карьерах. М.: Госгортехиздат, 1962. 151 с.

15. Попов Ю.В. Повышение эффективности комплексов многоканатных подъемов с наземным расположением подъемных машин. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Екатеринбург, 2010.

16. Городниченко В.И., Дмитриев-А.П. Основы горного дела, МГТУ,2008. с 464.

17. Шевяков Л. Д. Основы теории проектирования угольных шахт, 2изд., М., 1958. '

18. Шахтный подъем/ В.Р. Бежок, В.И. Дворников, И.Г. Манец, В.А. Пристром. Донецк. 2007. 630 с.

19. Электромеханические системы автоматизации шахтного подъема// Сборник трудов X международной научно- технической конференции в г. Севастополе 8-18 сентября 2003. г. Донецк: Дон НТУ, 2004. 157 с.

20. Интенсификация шахтного подъема. Под ред. Нестерова П.П. Киев, Наукова думка, 1977. 192 с.

21. Рекомендации научно- технического семинара «Состояние и перспективы применения скиповых подъемников на карьерахцветной металлургии». Сибай, 1979. 14 с.

22. Штейн В.Д. Состояние и перспективы развития транспорта карьеров цветной металлургии// Материалы IY Всесоюзной конференции по карьерному транспорту. Свердловск, 1978. С. 1620.

23. Сорокин JI.A. Проектирование и эксплуатация наклонных скиповых подъемников на рудных карьерах СССР// Материалы IY Всесоюзной конференции по карьерному транспорту. Свердловск, 1978. С. 223-225.

24. Федорова З.М. Подъем по наклонным стволам шахт. М.: Углетехиздат, 1948. 420 с.

25. Федорова З.М., Лукин Н.Ф., Нестеров А'.П. Подъемники. Киев,

26. Вища школа, 1976. 428 с. ,

27. Васильев М.В., Фадеев Б.В., Хохряков B.C. Наклонные подъемникина карьерах. М.: Госгортехиздат, 1962. 151 с. '

28. Резник JI.A., Рогач М.С., Тимченко А.И. и др.А.С. 1011485 (СССР)

29. Устройство для подъема автосамосвалов из карьеров. Заявл.2701.82. № 3388750/27-11; Опубл. в Б.И. 1983, № 14 МКИ В 66 В 9/06.

30. Троп А.Е., Многоканатные подъемные установки для открытых горных работ//Изв.вузов. Горный журнал. 1958. № 5. С. 58-63.

31. Быков B.JL Многоканатные подъемные установки с канатоведущими шкивами для глубоких карьеров//Изв.вузов. Горный журнал. 1969. № 4. С. 124-130.

32. Павлов А.Ю., М.С.Рогач М.С., Грачев Ф.Г. и др.

33. А.С. 912631 СССР. Устройство для подъема автосамосвалов из карьеров. Заявл. 18.07.80 № 29604859211. Опубл. В Б.И. 1982 № 10 МКИ В 66 7/24.

34. Резник Л.А., Рогач М.С., Тимченко А.И. и др. А.С. 1043104 (СССР). Устройство для подъема автосамосвалов из карьеров. Заявл.3103.82 № 3416739/29-21; Опубл. в Б.И. 1983, № 35, МКИ В 66 7/22.

35. Резник Л.А., Рогач М.С., Тимченко А.И. и др.А.С. 1011485 (СССР)

36. Устройство для подъема автосамосвалов из карьеров. Заявл.2701.82. №3388750/27-11; Опубл. в Б.И. 1983, № 14 МКИ В 66 В 9/06. 1

37. Л. И. Жуков Наклонные подъемные установки. Металлургиздат. Свердловск 1944 г. Москва.

38. Садыков Е.Л. Оптимизация условий эксплуатации каната наклонной подъёмной установки // Международный научно-промышленный симпозиум "Уральская горная школа регионам"(Екатеринбург, 2128 апреля 2009 г.). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. - С129.

39. Еланчик Г.М. Уравновешенные системы рудничного подъема. М.: Углетехиздат. 1953. 546 с.

40. Федоров М.М. Шахтные подъемные установки. М., Недра, 1978.309 с.

41. Попов Ю .В., Неволин В .В. Наземное расположение многоканатных подъемных машин: особенности расчета и проектирования.//

42. Горное оборудование и электромеханика. 2009. № 10. С. 48-50.

43. Сорокин Л.А., Попов Ю.В., Денисов И.Б. Механическое оборудование скиповых наклонных подъемных установок со скипами грузоподъемностью 75-120 т. Тезисы доклада на научнотехнической конференции. СГИ, Свердловск. 1979.

44. Хохряков B.C., Сорокин Л.А. Скиповые наклонные подъемники на карьерах. М., Цветметинформация, 1966.62с.J

45. Скип наклонного карьерного подъемникаУС.М. Кубарев, Б.А.

46. Носырев, И.В. Удачин, Ю.А. Чеснов, В.Б. Ухин// Труды СГИ № 97. Свердловск, 1972. С. 29-34. •

47. Попов Ю.В. Исследование конструкций и разработка оптимальных параметров скипов мощных карьерных подъемников Автореф. дисс. на соиск.уч.степени канд.техн.наук. Свердловск, СГИ, 1980. 19 с.

48. А. с. № 715424.Саморазгружающийся скип/ Ю.В. Попов, Б.А. Носырев, А.А. Куткин, Заявл. 27.01.78 № 2573284; Опубл. 1980, Бюл. № 6:

49. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. НИ ОБТ, 2003. 234 с.

50. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (Роспатент) // Решение о выдаче патента на полезную модель. Заявка №-2010113238/03 (018605)

51. Садыков Е.Л. Уравновешивание наклонных подъемных установок // Известия вузов. Горный журнал: 2010. № 8. С. 113-117.

52. П.П. Нестеров, А.В.Шолохова. Многоканатный подъем в горной промышленности. М.: Госгортехиздат, 1960. 212 с:

53. Личке Гюнтер. Надежность тяги приводных систем со шкивом трения.//Глюкауф. 2007. № 1(2) С. 72-76.

54. А. И. Панферов, А. В. Лопарёв, В. К. Пономарёв. Применение МаЙтСас! в инженерных расчётах. СПбГУАП. СПБ., 2004. 88 с.

55. А.Г.Степанов. Динамика шахтных подъемных установок. Пермь: УрО РАН. 1994. 203 с.

56. Носырев Б.А, Попов Ю.В., Кубарев С.М, Двинин Л.А. Ограничение высоты подъема с учетом возможностей стандартного подъемного оборудования. // Изв. вузов. Горный журнал. 1982. № 7. С. 76-79.

57. Попов Ю.В. Расчет нагрузок на основные элементы многоканатных наземных подъемных установок.// Изв. вузов. Горный журнал.2009. № 6. С. 73-76.

58. Носырев Б.А. Схемы.карьерных наклонных подъёмных установок, их оценка и области применения. Труды Свердловского горного института. Вып. 97. — 1972, с. 3 — 6

59. Декларационный патент Украины № 3 8248А

60. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (Роспатент) // Решение о выдаче патента на полезную модель. Заявка № 2010113238/03 (018605)

61. Попов Ю.В., Лаптев Е.А., Найденов Т.Н. Методика оценки энергетической эффективности подъемной установки.// Горные машины и автоматика. 2004. № 1. С. 47-51.

62. Сорокин Л.А. Применение скиповых подъемников на карьерах// Сборник ГОСИНТИ, 1966. С. 8-9.

63. Кубарев С.М. Механическое оборудование наклонных скиповых подъемников. Автореф. дисс. на соиск.уч.степени канд.техн.наук. Свердловск, СГИ, 1970. 19 с.

64. Рекомендации научно- технического семинара «Состояние и перспективы применения скиповых подъемников на карьерах цветной металлургии». Сибай, 1979. 14 с.

65. Сорокин Л.А. Исследование технологии и условий эффективной разработки глубоких карьеров с применением скиповых подъемников. Автореферат диссертации СГИ; Свердловск, 1966. 28 с.

66. Попов Ю.В., Мухутдинов Ш.Д. Методика расчета основных показателей автомобильно-клетевого наклонного подъемника. Материалы научно-технической конференции. Свердловск. 1986. С.147

67. Колибаба В.Л., Станиславский Л.Я., Мариняк С.В. Обоснование выбора транспортных схем при проектировании глубоких карьеров. Материалы ГУ Всесоюзной научно-технической конференции по карьерному транспорту. Свердловск, 1978 С. 207-211.

68. Кульбида П.Б., Ройзен В.В., Сербии В.И. Большегрузные скиповые подъемники для отработки глубоких карьеров// Горный журнал. 1981. №7. С. 48-50.

69. Садыков Е.Л. Оптимизация условий эксплуатации каната наклонной подъёмной установки // Международный научно-промышленный симпозиум "Уральская горная школа регионам"(Екатеринбург, 2128 апреля 2009 г.). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. - С129.

70. Иванов М.Н., Финогенов В;А. Детали машин. Учебник для машиностроительных специальностей вузов. 10-е издание, исп. М.: Высш. шк., 2006. 408 с.

71. Баренов Д.И. Расчеты деталей на прочность. М.: Машгиз. 1959. 215 с.

72. Решетов Д1Н: Детали машин. М.: Машиностроение, 1974. 655 с.

73. Шелофаст В.В. Основы, проектирования* машин. М.: Изд-во АПМ, 204. 472 с.

74. Картавый Н.Г. Стационарные машины: Учебник для вузов. М.: Недра, 1982. 327 с.

75. Гришко А.П. Стационарные машины: учебник для вузов. Т.1: Рудничные подъемные установки. М.: Изд-во МГГУ, 2006. 477 с.

76. Степанов А.Г. Динамика машин. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 392 с.

77. Фраузер Г. Развитие и современное состояние техники шахтного подъема//Глюкауф. 1964. №3. С. 17-19.

78. Тимошенко С.П., Юнг Д. Инженерная механика. М.: Машгиз, 1960. 340 с.

79. Серенсен С.В., Коган В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1975. 516 с.

80. Хевиленд. Инженерная надежность и расчет на долговечность. Пер. с англ. Л.: Энергия, 1966. 197 с.

81. Матюшов Е.А., Берестова С.А. Теоретическая механика: учебникдля студ. высш. учебн. заведений/ М.: Издательский центр «Академия», 2006. 320 с.г

82. Попов Ю.В., Тимухин С.А. О прогнозе этапов структурныхкризисов комплексов шахтных подъемных установок как сложныхэнергомеханических систем// Технологическое оборудование длягорной и нефтегазовой промышленности: материалы VI

83. Международной научно-технической' конференции. Екатеринбург:

84. Изд-во. УГГУ, 2008. С. 89-92.

85. Усталость металлов./Под ред. Г.Н.Ужика. М.: Изд. иностр. лит., 1963. 497 с.I

86. Когаев С.П. Расчетная оценка пределов выносливости деталей машин//Вестник машиностроения. 1972. № 1.1. С. 11-14.

87. Когачев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.

88. Биргер И.А., Мавлютов, Р.Р. Сопротивление материалов: Учебное пособие. М.: Наука, 1986. 560 с.г

89. Садыков Е.Л., Попов Ю.В. Исследование и разработка канатоподдерживающих роликов повышенной надёжности для наклонных подъёмных установок. // Научные исследования и инновации. 2011. № 5. С. 169-172.

90. Садыков Е.Л. Оптимизация условий эксплуатации каната наклоннойподъёмной- установки // Международный научно-промышленный симпозиум "Уральская горная школа регионам"(Екатеринбург, 2128 апреля 2009 г.). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. - С129.