CC BY
52УДК 622.625.6
Е.Л. Игнаткина, А.В. Костенко
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
АНАЛИЗ КРЕПЛЕНИЙ ПОДВЕСНОГО ПУТИ ШАХТНОЙ ПОДВЕСНОЙ МОНОРЕЛЬСОВОЙ ДОРОГИ
В работе проанализированы способы крепления монорельсового пути к крепи горной выработки. Приведены схемы крепей, способы и конструктивные особенности креплений. Показана схема сил, действующих при торможении подвижного состава на монорельсовый путь, и уравнения, позволяющие определять нагрузки, возникающие при торможении подвижного состава шахтной подвесной монорельсовой дороги.
Ключевые слова: монорельсовый путь, подвес, крепь, рельс, торможение, нагрузки.
E.L. Ignatkina, А.V. Kostenko
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003; e-mail: [email protected]
ANALYSIS OF THE FIXINGS OF THE MINESUSPENDED MONORAIL
The paper analyzes the methods of fixingsa monorail track to the lining of a mine working. Schemes of linings, methods and design features of fixingsare given. The diagram of the forces acting when braking a rolling stock on a monorail track is shown. Equations are given that make it possible to determine the loads arising from the braking of the rolling stock of a mine suspension monorail track.
Key words: monorail track, suspension, lining, rail, braking, loads.
Подвесной монорельсовый транспорт благодаря ряду преимуществ [1] является перспективным видом транспорта, который находит все большее распространение не только при подземной добыче угля, но и в других отраслях, в том числе в перевозке пассажиров, в перегрузочных терминалах и др.
Перемещение транспорта в условиях подземной шахтной добычи угля происходит по монорельсовому пути (рис. 1), который представляет собой двутавровую балку 1, закрепленную (подвешенную) к кровле выработки. При этом тяговые 2, тормозные 3 и ходовые 4 тележки передвигаются по нижним полкам двутавра. На рис. 1 показана одна ходовая тележка, составы могут содержать и большее количество таких тележек. Приводится в движение состав локомотивами специальной конструкции путем передачи вращающего момента на приводные колеса тяговых тележек, реализующими тяговые усилия при контакте с балкой монорельсового пути. Торможение осуществляется специальными тормозными тележками, которые приводят в действия тормозные колодки, прижимающиеся к балке и реализующими в результате этого тормозные усилия. Транспортируемый груз закрепляется на ходовых тележках.
Рис. 1. Схема шахтной подвесной монорельсовой дороги: 1 - балка монорельсового пути (двутавр); 2 - тормозная тележка; 3 -тяговая тележка; 4 - ходовая тележка; 5 - сцепное устройство
Одним из важнейших факторов, определяющих надежность и безопасность эксплуатации шахтных подвесных монорельсовых дорог (ШПМД), является крепление монорельсового пути в горной выработке.
При этом крепление должно обеспечить, среди прочего, и восприятие нагрузок, возникающих при эксплуатации ШПМД, в том числе и при торможении, в процессе которого возникают переходные процессы, приводящие к дополнительным динамическим нагрузкам, воздействующим на монорельсовый путь и крепь горных выработок [2].
Цель статьи - анализ существующих конструкций креплений монорельсового пути и определение способа учета усилий, возникающих при торможении.
Монорельсовый путь состоит из двутавровых балок разной длины, являющихся ходовыми рельсами; поворотных сегментов; соединительных рельс; вилочных стрелок для изменения направления движения; захватов на анкерную крепь; подвесов на металлокрепь; распорных замков и рельсовых упоров.
Монорельсовый путь может использоваться по разветвленным горизонтальным и наклонным выработкам, в связи с чем рельсы выполняются в разных конструктивных вариантах. Для поворота в горизонтальной плоскости применяются поворотные сегменты. Ходовые рельсы (рис. 2, а) изготавливаются длиной 1-3 м в зависимости от условий применения. Для соединения криволинейных участков пути монорельса с прямолинейными участками, а также для соединения с вилочной стрелкой, применяются соединительные монорельсы (рис. 2, б).
С одной стороны к соединительному монорельсу приварены элементы крепления поворотного монорельса - фланец и петля для болтового соединения, с другой стороны приварены элементы крепления ходового монорельса - проушина 1, замок 2 или ключ 3. Кроме того, торец с проушиной 1 и элементом крепления - замком 2 или ключом 3 выполнен со скосом в вертикальной плоскости с углом 3,5° для шарнирно-подвижного соединения с ходовыми монорельсами. Для поворота монорельсового пути в горизонтальной плоскости применяются поворотные монорельсы на 15°, 7,5° и 5,5° (рис. 2, в) [3].
к! 4
а б
Рис. 2. Сегменты монорельсового пути: а - ходовой; б - соединительный; в - поворотный; 1 - проушина; 2 - замок; 3 - ключ; 4, 5 - фланцы; 6 - балка; 7 - петля
В подземных условиях крепление балки монорельсового пути зависит от типа крепи горной выработки, которая может быть анкерной и арочной. На рис. 3 показаны типы крепи и их элементы.
б
Рис. 3. Виды крепи горных выработок: а - анкерная; б - арочная; 1 - стальная сетка; 2 - анкер; 3 - верхняк; 4 - стойка; 5 - опорный башмак
а
Анкерный тип крепи используют в выработках, которые испытывают начальные проявления горного давления, а также в капитальных выработках до монтажа постоянной крепи. Для перетяжки кровли и боков выработок используют различные затяжки (железобетонные, металлические сварные решетчатые, деревянные кругляки и др.). Различают анкерные крепи с точечным закреплением анкеров, со сплошным закреплением анкеров, с песча-но-цементным закреплением и при помощи энергии взрыва. Арочные крепи находят применение в околоствольных дворах, квершлагах, уклонах, бремсбергах и в других выработках, которые могут располагаться как вне зоны, так и в зоне влияния очистных работ. Они могут изменять свой размер и при этом не деформироваться. Этот тип крепи используется в арочных по форме туннелях шахт или локальных их частей. Представляет собой арочные скобы, изготовленные из стали с замковым механизмом.
На рис. 4 представлена схема монорельсового пути в горной выработке с арочной крепью [4].
На рис. 5 приведены схемы подвешивания балки монорельсового пути на анкерную крепь (рис. 5, а) и арочную крепь (рис. 5, б). Подвешивание монорельсового пути осуществляется с помощью элементов подвеса и захвата на металлокрепь или захвата на анкерную крепь.
На рис. 6 показана схема подвешивания монорельсового пути на стыке секций монорельса. К верхним полкам балки приварены проушины для соединения с серьгой 4 при помощи пальца 5, шайбы и шплинта. К нижним полкам балки приварены парные элементы крепления -замок 2 и ключ 3.
Рис. 4. Схема расположения монорельсового пути в горной выработке с арочной крепью: 1 - двутавровая балка; 2 - проушины и комплектное устройство; 3, 4 - наклонная и вертикальная цепь подвеса; - арочный подвес пути; 6 - арочный профиль (верхняк); 7 - подвижной состав ШПМД
а б
Рис. 5. Схема подвешивания монорельсового пути:
а - для анкерной крепи; б - для арочной крепи; 1 - монорельс; 2 - замок; 3 - цепь; 4 - кронштейн; 5 - палец; 6 - анкер; 7 - крюк; 8 - профиль крепи; 9 - серьга; 10 - проушина
Рис. 6. Схема подвешивания монорельсового пути на стыке секций монорельса: 1 - проушины; 2 - замок; 3 - ключ; 4 - серьга; 5 - палец; 6 - шайба; 7 - шплинт
Во время торможения подвижного состава ШПМД возникают динамические нагрузки подвесного монорельсового пути и конструкции подвески. Схема сил, действующих при торможении подвижного состава на монорельсовый путь и его подвеску, представлена на рис. 7.
Во время движения и процесса торможения подвижного состава шахтной подвесной монорельсовой дороги возникают динамические нагрузки на крепь в точках крепления монорельсового пути, которые могут приводить к ее деформации и смещению вдоль горной выработки.
Для определения нагрузок, действующих на крепь в месте крепления монорельсового пути, предлагается использовать формулы:
N = ;
N3 = Сз у,
где N1, N2, N3 - нагрузки на крепь в местах монтажа подвески монорельсового пути к крепи горной выработки;
С1, С2, С3 - жесткость цепей подвески соответственно; а1, а2 - углы установки цепей подвески.
X С сУ1: 'п СУ2 < Сх
/ - -ß) - Tt)---- с |
Ь -рв 1, 0 Втг К "h8 /р
_ 1, _
Рис. 7. Схема сил, действующих при торможении подвижного состава на монорельсовый путь
Представленные формулы позволяют определять нагрузку на крепь при торможении подвижного состава ШПМД что будет использовано при дальнейших теоретических и экспериментальных исследованиях.
В статье проведен анализ креплений монорельсового пути ШПМД. Приведены уравнения, позволяющие выполнять теоретические исследования колебательных процессов, возникающих при торможении подвижного состава и оказывающих негативное влияние на безопасность эксплуатации ШПМД.
Литература
1. Гутаревич В.О. Динамика шахтных подвесных монорельсовых дорог: Монография. -Донецк: ЛАНДОН-ХХ1, 2014. - 205 с.
2. Гутаревич В.О., Игнаткина Е.Л. Поперечные колебания монорельса во время торможения подвесной монорельсовой дороги. Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы междунар. науч.-техн. конф. (23-25 октября 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 180-183.
3. Мирошник А.И., Ногих В.Р., Черных Ю.А. Подвесной монорельсовый путь ПМП-155М: описание полезной модели к патенту RU 69 818 U1 [Электронный ресурс]. - URL: https://new.fips.ru/ registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPM&DocNumber=0000069818 &TypeFile=html (дата обращения: 23.11.2020).
4. Ширин Л.Н., Расцветаев В.А., Коваль А.И. Повышение эффективности работы монорельсовых дорог при подготовке запасов угля к очистной выемке: Монография. - Днепропетровск: НГУ, 2014. - 144 с.
