Силова частина електроприводу вантажного ліфта

а) ствола шахты с укрепленными на нем направляющими при вертикальном подъеме или рельсами при наклонном подъеме;

б) околоствольных сооружений, состоящих  из загрузочных бункеров и камер для опрокидывания вагонеток и скипов и из приемной площадки для клетьевого подъема и

в) надшахтных сооружений, состоящих  из возвышающихся над стволом  копра и приемного бункера. При  клетьевом подъеме для вкатывания в клеть вагонеток сооружается надшахтное здание с площадками и откаточными путями.

По высоте подъема шахтные подъемники характеризуются малой глубиной — до 300 м, средней — от 300 до 800, большой глубиной — от 800 до 1600 и  сверхглубокой — свыше 1600 м.

Подъемные механизмы применяются барабанные и со шкивами трения (канатоведущими шкивами). Максимальная разность статических натяжений канатов от 2,5 до 50 тс (25 до 500 кН).

 

а — однобарабанная без уравновешивающих канатов; б — с канатоведущим шкивом и уравновешивающими канатами; в — двухбарабанная с уравновешивающими канатами; г - двухбарабанная для наклонных шахт; 1 — клети, сосуды; 2 — канаты; 3 — барабаны; 4 — канатоведущим шкив; 5 — уравновешивающие канаты; 6 — отклоняющий блок

Диаметры барабанов для малых  подъемных машин колеблются от 1,2 до 3,5 м, а длина барабанов — от 0,8 до 3,8 м. Крупные подъемные машины имеют диаметры от 4 до 6 м, барабаны — длиной от 1,8 до 3,4 м.

Подъемные машины с канатоведущими шкивами имеют диаметры шкивов от 2,1 до 5 м, число применяемых канатов — от 4 до 8.

Скорость подъема: для малых  барабанных машин — от 3 до 10 м/с, а крупных — от 12 до 16 м/с; с  канатоведущими шкивами у редукторных  машин — от 11 до 14 м/с, а у безредукторных — от 12 до 16 м/с.

При однобарабанном двухсосудном или  двухконцевом подъеме, когда одна клеть наверху, а другая внизу, канат верхней клети намотан на барабан, в то время как канат нижней клети размотан с барабана и находится в шахте, что связано с креплением концов канатов с разных сторон по диаметру. При подъеме нижней клети и спуске верхней канат нижней клети будет наматываться на барабан, занимая на нем витки сматывающегося каната верхней клети. Если вместо одной из клетей закрепить на канате противовес, то такой подъем будет одноконпевым или однососудным с противовесом.

Уравновешивающие канаты(рис.7) применяют для шахт глубиной более 600 м. Эти канаты рассчитаны на уравновешивание веса канатов, спущенных в шахту до грузонесущего органа. Вес этот увеличивает момент на валу двигателя. В качестве уравновешивающих канатов применяют на шахтных подъемниках специальные плоские канаты.

 

Тяговые барабаны шахтных подъемников  различают цилиндрические с постоянным радиусом (Ц), двухбарабанные (2Ц), с разрезным барабаном (РЦ) и барабаны с переменным радиусом или бицилиндрические (БЦК). При высоте подъема 400 м и более и невозможности применения уравновешивающих канатов применяют барабан с переменным радиусом. При этом канаты на барабан наматываются таким образом, чтобы канат от верхнего грузонесущего органа был намотан со стороны большего радиуса барабана, а канат второго грузонесущего органа, находящегося внизу, — со стороны меньшего радиуса. При таком расположении увеличение момента от веса канатов на стороне клети, расположенной внизу, компенсируется уменьшением момента на барабане и разность моментов останется положительной.

Барабаны малых подъемных машин  выполняют литыми из стального литья. Барабаны крупных машин делают сварными. При этом цилиндрические обода барабанов в радиальном направлении укрепляются ребрами таврового сечения. К ободу барабана в торцевых частях справа и слева за ребордами привариваются лобовины с поверхностями для наложения тормозных колодок.

Подъемная барабанная машина с одним  цилиндрическим барабаном Ц может  обслужить одноконцевой и двухконцевой подъем как по вертикали, так и в наклонных шахтах. Установка при этом получается более компактной, чем при двух барабанах. Однако при однобарабанных машинах невозможно обслуживать несколько горизонтов, усложняется смена и навеска канатов и регулировка после их вытяжки.

Для перевода машин с нижнего  горизонта, например, на верхний пользуются установками с двумя барабанами 2Ц с большей канатоемкостью, с одним разрезным барабаном РЦ и БЦК.

Во всех этих случаях имеется  два барабана или две части  одного разрезного барабана. При этом одна часть барабана или один барабан заклинен на валу, а другая часть или другой барабан (переставная часть или переставной барабан) имеет расцепное устройство, которое при перестановке отсоединяется от вала, и может быть заторможена колодками тормоза. Перестановка осуществляется следующим образом: 1) подъемник устанавливают в такое положение, когда сосуд или клеть от переставного барабана или переставной части барабана находятся на уровне нижнего горизонта, а сосуд от заклиненного барабана или заклиненной части барабана — на верхней приемной площадке; 2) сосуд или клеть переставного или части переставного барабана поднимают на высоту нового горизонта. При этом сосуд от заклиненного барабана или заклиненной части барабана опустится на ту же высоту. В этом положении отсоединяют и затормаживают переставной барабан или его переставную часть; 3) заклиненным барабаном или частью барабана поднимают сосуд до уровня приемной площадки и соединяют переставные части с заклиненными.

 

Шахтные машины с применением канатоведущих шкивов маркируются буквами ЦШ и цифрами, в которых первая цифра обозначает диаметр канатоведущего шкива в м, а вторая — число применяемых канатов в подвеске — 4, 6 или 8 (ЦШ-5х4; ЦШ-2,25х6; ЦШ-5х6; ЦШ-5х8).

Тормозные устройства шахтных подъемников  кроме рабочего торможения на остановках и аварийного торможения при нарушениях нормальной работы участвуют также в управлении подъемной установки. В таких случаях тормоз рассматривается как регулируемый, что является основным признаком, отличающим подъемную машину от лебедки.

Привод тормозов шахтных подъемников  пневматический или гидравлический в отличие от традиционного электропривода на лебедках.

Торможение осуществляется на валах  барабанов или канатоведущих  шкивов с двух противоположных сторон колодками, соединенными между собой системой тяг и рычагов.

При торможениях предусматривается  поступательное перемещение колодок  вместо углового, имеющего место в  других системах торможения. При этом тормозной момент в 1,5—1,7 раза больше при тех же условиях углового перемещения.

Автоматическое дистанционное  управление осуществляется с помощью  специального аппарата задания и контроля АЗК, контролирующего положение сосуда или клети и скорость. С помощью этого аппарата осуществляется программное регулирование разгона и замедления. Аппарат АЗК имеет механическое соединение с коренным валом. Пульт управления электрически связан с механической частью.

На рисунке 8 представлен общий вид подъемной машины ЦШ. Редуктор 2 и канатоведущий шкив 3 приводятся в действие двумя асинхронными двигателями 1. Крупные подъемные машины ЦШ-5х4, ЦШ-5х6, ЦШ-5х8 имеют привод по системе Г–М. При отклонении каната применяют отклоняющие шкивы. Тормоза 4 устанавливают с противоположных сторон канатоведущего шкива 3. -Каждая пара тормозных колодок, изготовляемых из износоустойчивой пластмассы, имеет свой пружинно-пневматический тормозной привод с грузами. Панель управлений тормозом выделена отдельно. Аппарат АЗК-5 имеет механическую связь с главным валом. Пульт управления 6 имеет электрические связи с подъемной машиной.

Канатоведущий шкив сварной конструкции  приваривается к ступице, которая  насажена на главный вал горячей  посадкой. На рабочем ободе канатоведущего шкива для опорной поверхности  под канатами прижимами закрепляются специальные колодки из полихлорвинилового пластика, обеспечивающего высокий коэффициент трения и большую износостойкость.

Такой метод повышения коэффициента трения с применением на поверхности  трения специальных материалов называют футеровкой.

Клетьевые подъемники (лифты) предназначены для вертикального перемещения людей и грузов в клети 2, движущейся в жестких направляющих 1 (рис. 9, а). Подъемную лебедку 3 с направляющим шкивом 4 устанавливают, как правило, над шахтой. Для уменьшения мощности привода предусматривают противовес 5, перемещающийся в направляющих. Кабина и противовес подвешены на нескольких канатах посредством балансиров. Лебедки клетьевых подъемников применяют двух типов — барабанные и с канатоведущими шкивами, где канаты только охватывают шкив и силой трения поднимают груз. Лебедки с канатоведущими шкивами имеют преимущества перед барабанными: большие компактность и надежность вследствие отсутствия перегрузки канатов и привода при возникновении препятствий на пути клети (заклинивание в направляющих и др.), так как шкив в этом случае будет проскальзывать по канату.

Клетьевые пассажирские подъемники выполняют  грузоподъемностью 0,25... 1,25 т со скоростью  подъема до 4 м/с. Приводы бывают редукторными и безредукторными. Последние более компактны и применяются на быстроходных подъемниках(v > 2 м/с).

В подъемных лебедках применяют червячные редукторы (рис. 9, б), а в последнее время предлагают волновые передачи.Канатоведущие шкивы выполняют чугунными литыми со специальными ручьями.

Наилучшей формой ручья являются канавки с прямолинейным подрезом (рис. 8, в), так как износ ее не влияет на коэффициент сцепления шкива с канатом. При большой высоте подъема применяют подъемники с уравновешивающим канатом, соединяющим снизу кабину с противовесом через направляющий шкив (рис. 9, г).

Согласно правилам Госгортехнадзора лифты в целях безопасности оборудованы ловителями, которые при ослаблении или обрыве канатов, а также при превышении предельной скорости опускания автоматически останавливают клеть. По принципу действия они делятся на самозаклинивающиеся, которые обеспечивают мгновенную остановку и применяются для грузовых лифтов, и скользящие — для плавной остановки кабины всех типов лифтов при скорости движения более 0,75 м/с. По конструкции ловители бывают клиновые, эксцентриковые, роликовые.

На рис. 9, д приведена конструкция эксцентрикового ловителя. При обрыве или ослаблении каната 1 гибкая тяга 2, прикрепленная к рычагу 3, ослабляется и под действием пружины 4 поворачивает валик 5. При этом эксцентриковые прижимы 6 захватывают направляющие 7 и удерживают клеть. Аналогичный принцип действия и других типов ловителей.

 

Кинематические схемы.

Кинематические схемы дают наиболее общее представление о движении кабины при вращении канатоведущих  органов и способах уравновешивания кабин с грузом при помощи противовеса. Вместе с тем кинематические схемы поясняют принципы устройства лифтов разного назначения.

На схемах условно кабины изображены прямоугольниками, противовесы —  узкими заштрихованными прямоугольниками. Тяговые органы (канатоведущие шкивы или барабаны) показаны наиболее крупными окружностями, блоки — окружностями меньшего диаметра. Прямые линии, соединяющие перечисленные элементы, условно представляют необходимый комплект канатов. Один канат допускается только для грузового лифта без проводника и грузового малого лифта при наличии у этих лифтов барабанной лебедки. Блоки предназначаются для удерживания и изменения направления канатов, огибающих блоки. Перемещение же канатов осуществляется вращением канатоведущих органов (канатоведущего шкива трения или барабана).

У канатоведущих шкивов канаты вложены  в лунки шкива и при вращении последнего канаты перемещаются силой трения. У барабанов концы канатов закрепляются на барабане и огибают его с разных сторон по диаметру: канаты кабины с одной стороны, а канаты противовеса — с другой. При вращении барабана одни канаты наматываются на барабан, а другие разматываются. Если канаты кабины наматываются, то кабина поднимается, а противовес опускается, так как его канаты разматываются, освобождая на барабане место для наматывания канатов, кабины.

Вращение канатоведущих органов  то в одну, то в другую сторону  осуществляется реверсивным электродвигателем через редуктор.

При канатоведущем шкиве канаты укладываются в лунки шкива, а  их концы с одной стороны диаметра прикрепляются к кабине, а с другой — к противовесу. Натяжение канатов от веса кабины с грузом и веса противовеса создает в лунках канатоведущего шкива нормальное давление и трение при вращении шкива, что в конечном счете приводит к необходимому тяговому усилию.

Противовес в кинематических схемах лифта предназначается для уменьшения окружного усилия на канатоведущем  органе. Это усилие равно разности натяжений. Уменьшение окружного усилия ведет к соответствующему уменьшению крутящего момента, а следовательно, и к уменьшению необходимой мощности электродвигателя.

 

Для лифтов с канатоведущей шкивами противовес является также необходимым условием обеспечения тягового усилия, поэтому лифт с канатоведущим шкивом, но без противовеса невозможен. У лифтов с барабанными лебедками отсутствие противовеса приводит только к увеличению необходимой мощности электродвигателя.

Возможные кинематические схемы лифтов приводятся на рисунке 10. На рисунке 10,а показано расположение тягового органа без противовеса, что указывает на необходимость применения подъемного механизма с барабаном. Эту схему используют, если невозможно расположить в шахте противовес и при малой грузоподъемности, когда увеличение мощности не имеет существенного значения. На рисунке 10,б имеет место тот же случай, но только с верхним расположением машинного помещения. На рисунке 10,в и 10,г показана кинематическая схема лифтов с верхним расположением машинного помещения с применением противовесов. В случае 10,в диаметр канатоведущего шкива или барабана равен расстоянию между центрами подвесок кабины и противовеса. В случае же 10,г это расстояние значительно больше диаметра тягового органа, вследствие больших размеров кабины. Для направления канатов по центрам подвесок здесь установлен отклоняющий блок. Угол обхвата канатом тягового органа в случае 10,в равен 180°, а в случае 10,г — меньше. На схеме приводится установка с нижним расположением машинного помещения. По сравнению с позициями 10,в и 10,г легко убедиться, что общая длина канатов при нижней установке машинного помещения по сравнению с верхней установкой примерно в три раза больше. Кроме того, при нижней установке машинного помещения необходимо верхнее дополнительное помещение для системы блоков, ухудшается КПД установки, увеличивается износ канатов вследствие увеличенного числа перегибов канатов и удорожается общая стоимость лифта. Следует также иметь в виду, что установка блочного помещения наверху создает по сравнению с верхней установкой машинного помещения давление на перекрытие почти в два раза большее.