CC BY
13
| В. М. Тарасов // V. M. Tarasov [email protected]
генеральный директор ООО «Ривальс Современные инновационные технологии», г. Кемерово General Director of LLC "Rivals Modern innovative technologies", Kemerovo
Щ А. И. Фомин // A. I. Fomin [email protected]
д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник отдела АО "НЦ ВостНИИ", Россия, 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3 doctor of technical sciences, department leading scientific researcher, JSC «ScC VostNII», 3, Institutskaya Str., Kemerovo, 650002, Russia
УДК 622.6;331.461
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВ В ШАХТЕ
INCREASED RELIABILITY SAFE USE OF LIFTING DEVICES IN THE MINE
Рассматриваются гидроподъемники в шахте на подвесном монорельсовом транспорте во взаимодействии с тяговым устройством-дизелевозом и монорельсовой балкой, их работу включая законы механики для подъемного устройства, сооружения (грузоподъемных машин (устройств)). Гидроподъемники в шахте не должны являться грузовой тележкой, транспортным средством как на автомобильном транспорте, так как груз находится под монорельсовыми каретками и гидроподъемниками.
Доказывается, что в действующей схеме подъема и перемещения груза гидроподъемниками на подвесном монорельсовом транспорте в шахтах отсутствует центр тяжести груза, что не влияет положительно на поступательное динамическое плоскопараллельное движение качения, построение плана мгновенного центра скорости на движение качения, где происходит движение волочение плюс плужение, происходит пробуксовка рабочих колес, вулкаланов, обретение тяговой установкой угловой скорости до линии центра тяжести груза, присутствие процесса вспахивания основной плоскости, нерациональные эксплуатационные затраты. В предлагаемом инновационном способе наличие мгновенных центров скоростей и положительное влияние центра тяжести груза и его модулей, при предлагаемом способе обвязки, строповки, подъема и перемещении груза более эффективен и безопасен для ведения работ.
Hydraulic lifts in the mine on suspended monorail transport in interaction with the traction device-diesel and monorail beam, their work including the laws of mechanics for lifting devices, structures (lifting machines (devices)) are considered. Hydraulic lifts in the mine should not be a truck, a vehicle as in road transport, as the cargo is under the monorail carriages and hydraulic lifts.
It is proved that in the current scheme of lifting and moving the load by hydro-lifts on suspended monorail transport in the mines there is no center of gravity of the load, which does not positively affect the translational dynamic plane-parallel rolling motion, the construction of the plan of the instantaneous center of speed on the rolling motion, where the movement of dragging plus plowing occurs, there is a slip of the impellers, the acquisition of the traction unit angular velocity to the line of the center of gravity of the load, the presence of the process of plowing the main plane, irrational operating costs. In the proposed innovative method, the presence of instantaneous centers of speed and the positive influence of the center of gravity of the GRU-z and its modules, with the proposed method of strapping, slinging, lifting and moving the load, is more effective and safe for work.
Ключевые слова: ГИДРОПОДЪЕМНИК, СТРОПОВКА, ПОДЪЕМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГРУЗА, МГНОВЕННЫЙ ЦЕНТР СКОРОСТИ, ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ГРУЗА, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ.
Key words: HYDRAULIC LIFT, SLINGING, LIFTING AND MOVING THE LOAD, THE INSTANTANEOUS CENTRE OF VELOCITY, THE CENTER OF GRAVITY OF THE LOAD, EFFICIENCY, RELIABILITY, SECURITY.
При транспортировке людей и грузов подвесным монорельсовом транспортом в шахтах продолжают происходить аварии, травмы различной
степени тяжести в результате падения дизель-гидравлического локомотива на почву горной выработки.
Исследованием установлено, что причина
Рисунок 1. Действующая схема (способ) подвески груза грузоподъемным устройством (гидроподъемниками) Figure 1. The current scheme (method) of suspension of cargo by a lifting device (hydraulic lifts)
деформирования рамы крепления гидромотора состоит в следующем: груз, подвешенный на две грузовые тележки с подъемным механизмом (на два гидроподъемника), не учитывает центр тяжести поднимаемого груза и расположение грузоподъемной силы гидроподъемника. Центр тяжести располагается между двумя грузовыми тележками (гидроподъемниками), а массу груза распределяют равномерно на четыре, а иногда и на восемь монорельсовых кареток грузовых тележек (гидроподъемников). Угол между тяговыми цепями гидроподъемника и траверсами составляет 180 градусов и более (рис. 1), что категорически запрещено Правилами стропального дела. Критическим считается угол 120 градусов. При организации технологических работ грузоподъемного устройства (гидроподъемников) на подвесном монорельсовом транспорте в шахте Правила стропального дела не учитывают вообще (рис. 1).
Рассматривая движение качения в шахте можно констатировать факт, что мгновенный центр скорости (МЦС) отсутствует. При плоскопараллельном движении качения, обязательным условием является - груз и центр груза находятся на днище платформы тележки сверху на верхней параллельной
плоскости, которая в свою очередь расположена параллельно основной плоскости. Например, это верхняя плоскость дороги, верхние плоскости головок рельс или внутренние нижние полки двутавровой монорельсовой балки.
Платформы тележки кузова опираются на оси, а оси на ступицы, ступицы на колеса. Происходит движение качения во взаимодействии с наружным диаметром колеса и основной плоскопараллельной поверхностью - дорогой.
Плоскопараллельное движение качения -это обязательное условие наличия МЦС в точке Р контакта с дорогой, что характеризует само качение[1]. Составим план МЦС (рис. 2).
Рассмотрим плоскопараллельное
движение качения роликоопор, отдельно взятой каретки на подвесном монорельсовом транспорте без груза (рис. 3).
Из рис. 3 видно, что что в точке Р происходит качение роликоопор, которое характеризуется наличием МЦС в этой точке по монорельсовой балке с плоскопараллельным движением каретки.
На практике встречается еще такое движение, как плоскопараллельное движение волочение плюс плужение.
Рассмотрим основной вопрос
Рисунок 2. Прицеп, груженный углем: 1 - дорога; 2 - колеса; 3 - прицеп; 4 - груз; 5 - центр тяжести груза; план
построения МЦС способом 1. Figure 2. Trailer loaded with coal: 1 - road; 2 - wheels; 3 - trailer; 4 - cargo; 5 - the center of gravity of the cargo; MDC
construction plan by method 1.
1ЧЧЧ
Рисунок 3. Схема монорельсовой каретки на подвесном монорельсовом транспорте без груза: 1 - монорельсовая балка; 2 - монорельсовая каретка; 3 - роликоопоры; 4 - способ 2 нахождения МЦС на левой роликоопоре; 5 -
центр тяжести монорельсовой каретки; 6 - способ 1 нахождения МЦС на правой роликоопоре Figure 3. Diagram of a monorail carriage on a suspended monorail transport without cargo: 1 - monorail beam; 2 - monorail carriage; 3 - roller bearings; 4 - method 2 of finding the MCC on the left roller support; 5 - the center of gravity of the monorail carriage; 6 - method 1 of finding the MCC on the right roller support
Рисунок 4. План определения мгновенного центра скоростей, где МЦС отсутствует, тяговые силы стремятся попасть на линию центра тяжести перевозимого груза: 1 - трасса подвесной монорельсовой балки; 2 - монорельсовые каретки; 3 - груз; 4 - гидроподъемники; 5 - центр тяжести груза; 6 - дизелевоз; 7 -
гидродвигатель; 8 - рабочее колесо, вулколан Figure 4. Plan for determining the instantaneous center of speeds, where there is no MTS, traction forces tend to get to the center of gravity line of the transported cargo: 1 - track of the suspended monorail beam; 2 - monorail carriages; 3 - cargo; 4 - hydraulic lifts; 5 - the center of gravity of the cargo; 6 - diesel locomotive; 7 - hydraulic motor; 8 - impeller,
volcano
по перемещению груза с помощью гидроподъемников и дизелевоза на подвесном монорельсовом транспорте в шахте.
В действующей конструкции гидроподъемников центр тяжести ниже самой монорельсовой балки и ее основных плоскостей. Тяговая сила дизелевоза находится в вертикальной плоскости к основным плоскостям монорельсовой балки. Равнодействующий перпендикулярный вектор VА от точки А соприкосновения силы тяги Е и монорельсовой балки, действующей вдоль балки по направлению движения вектора скорости V с откладыванием вектора VА до линии поступательного движения центра тяжести груза, который находится под монорельсовой дорогой. Параллельно вектору плужения АВ, который откладывается от точки соприкосновения роли-коопор монорельсовых кареток и внутренней поверхности нижней полки двутавровой моно-
рельсовой балки, где не происходит качение, а происходит движение волочение (рис.4), плане определения МЦС, лежащей в точке Р, стремится к бесконечности, что доказывает отсутствие качения.
Проведенными расчетами установлено, что при подъеме груза на наклонной горной выработке теряется до 55% мощности двигателя на плужение и волочение. В схеме работы (рис.4) присутствует поступательное прямолинейное движение - происходит волочение четырех монорельсовых кареток, в которых на роликоо-порах отсутствует вращение, и двух гидроподъемников, между которыми снизу подвешенный груз (не поднятый и зафиксированный в пространстве, а подвешенный) в двух точках - это на соединительных пальцах, коромыслах и рабочих траверсах, а траверсы стали одно целое с грузом. Так сегодня подвешивают груз в шахтах.
жжжжжж^ WWW. ШЖЩЩ. Ш&^щзфжшмжшф. %
Рисунок 5. Отрыв анкерной крепи подвески монорельсовой балки, прогиб, деформация монорельсовой балки,
аварийное положение
Figure 5. Detachment of the anchor support of the monorail suspension, deflection, deformation of the monorail,
emergency situation
И к ним же прикладывается тяговая сила дизилевоза, которая приложена в точках соприкосновения рабочих колес (вулколанов) гидродвигателей далеко впереди от груза. При этом груз находится внизу, под дорогой, и МЦС в точке Р отсутствует [1].
Таким образом, при волочении присутствует и плужение, где дизилевоз стремится попасть на одну линию нахождения центра тяжести груза, так как будто бы груз волочили по почве с помощью любой тяговой установки, где центр тяжести груза и силы тяговой установки находятся на одной линии в одной плоскости [1]. Или плуг с тяговой установкой в одной плоскости, а сам лемех внизу под этой плоскостью.
Под действием этих сил происходит изгиб балки (рис. 5), отрыв анкерной системы подвеса монорельсовый дороги, поломки стрелочных переводов, колоссальный износ роликоопор, приводных колес (вулколанов), создается ава-
рийная ситуация, увеличивается риск травмирования работников.
Учитывая это предлагается новый инновационный способ строповки и перемещения грузов [2,3,4], где гидроподъемники являются грузоподъемным и несущим органом, а дизелевоз - это тяговая установка и только.
Рассмотрим предлагаемый способ перевозки груза на подвесном монорельсовом транспорте с учетом положения центра тяжести груза, а также наличием МЦС и плоскопараллельного движения твердого тела.
Предлагаемый способ строповки груза в горных выработках на подвесном монорельсовом транспорте обуславливает один гидроподъемник - одна единица перевозимого груза или два гидроподъемника и две единицы перевозимого груза. Построим план МЦС в точках Р и направления мгновенно поступательного плоскопараллельного движения и рассмотрим
■ ^ ■
п
щш
Рисунок 6. Определение плана МЦС предлагаемого инновационного способа перевозки груза на подвесном монорельсовом транспорте в шахте, в роликоопорах качение присутствует, мЦс схемы существует, где 1 -груз; 2 - гидроподъемник; 3 - монорельсовая каретка с роликоопорами; 4 - спаренный шарнир; 5 - монорельсовая балка; 6 - модуль груза; 7 - дизелевоз; 8 - гидродвигатель; 9- рабочее колесо, вулколан; 10 - уравнительные блочки на вспомогательных и рабочей траверсах; 11 - модуль груза; вид А- левая монорельсовая каретка;
вид Б - правая монорельсовая каретка Figure 6. Definition of the MDC plan of the proposed innovative method of cargo transportation by monorail suspended transport in the mine, rolling is present in the roller bearings, the MDC scheme exists, where 1 is the load; 2 - hydraulic lift; 3 - monorail carriage with roller bearings; 4 - twin hinge; 5 - monorail beam; 6 - cargo module; 7 - diesel locomotive; 8 - hydraulic motor; 9- impeller, volcano; 10 - leveling blocks on auxiliary and working traverses; 11 - cargo module; view
A - left monorail carriage; view B - right monorail carriage
воздействие тяговой установки дизелевоза на всю гидроподъемную перемещающую систему, включая сам груз и его центр тяжести (рис. 6).
В предлагаемом способе грузоподъемную силу располагают над центром тяжести груза, стропуют в 4-х местах с помощью уравнительных блочков и 4-мя спаренными ветвевыми стропами. Груз поднимают одномоментно. Как только груз оторвался от почвы, вся силовая составляющая сконцентрируется в одной точке.
При осуществлении подъема на поверхности от этой точки располагали бы четыре стропы одинаковой длины в виде пирамиды и в эту точку приложили подъемную силу подъемного крана, расположенную над центром тяжести, но в шахте невозможно пользоваться подъемным краном.
Благодаря модернизации способа строповки груза гидроподъемников с навесным оборудованием по технологии патента 2] осуществляется подъем и перемещение груза в стесненных условиях горной выработки. Переход на высокие критерии надежности системы безопасности и повышения производительности труда позволяет:
1. Снизить уровень аварийности и травматизма при доставке людей и транспортировке грузов подвесным монорельсовым транспортом в шахтах;
2. За счет снижения нагрузки в три раза на монорельсовую балку возможно избежать прогибов монорельсовой балки, отрыва анкеров, анкерного крепления, разрушение крепления горной выработки и негативных последствий динамических ударов;
3. Монорельсовые грузовые каретки гидроподъемников - основное оборудование подъемного сооружения. Разгрузив в три раза монорельсовые каретки каждого гидроподъемника, исключается интенсивный износ роликоо-пор;
4. Гидроподъемники при использовании и эксплуатации способа строповки и перемещения груза в горных выработках по патенту [2] с учетом центра тяжести груза и одномоментного подъема грузов дают возможность:
- в 12 раз снизить нагрузку на все механизмы и устройства самих гидроподъемников, строп, траверс, коромысел, крюков;
- увеличить в три раза грузоподъемность и в два раза грузопоток.
Использовать гидроподъемники как грузоподъемное гидравлическое устройство, грузоподъемное устройство, а не как транспортную тележку.
5. Технология позволяет избавиться от вектора плужения;
6. Дизель-гидравлический локомотив - тяговый орган, такой же, как лебедка
подъемного сооружения: обеспечивает увеличение мощности дизель-гидравлического локомотива на 41,4 % на горизонтальных выработках по прямолинейному движению горной выработки и на 55,2 % при подъеме по горной выработке 15 град; позволит избежать перегрузок, перегрева и колоссального износа поршневой группы двигателя, динамических ударов, повышенного износа приводных колес (вулкола-нов), всей гидросистемы дизель-гидравлических локомотивов; увеличится эффективность работы монорельсовой балки (дороги) с грузоподъемными устройствами (гидроподъемниками);
7. Технология позволит произвести плавный поворот по радиусу изгиба монорельса, в результате исключается поломка стрелочных переводов;
8. Экономить средства и время. Годовой экономический эффект на один дизель-гидравлический локомотив и два гидроподъемника по эксплуатационным затратам без учета стоимости монтажа/демонтажа комплексов механизированной крепи и забойного оборудования и стоимости дизель-гидравлического локомотива составит 19 млн. 660 тыс. руб. (эксплуатационные затраты, материальные ресурсы, ГСМ, затраты на СИЗ). Для Кузбасских шахт в год 5,5 млрд. руб. - экономия по запчастям, ГСМ. Прибавьте к этому экономию финансовых средств от остановок производственных работ, убытки от аварий, травм, простоев, стоимости дизелей, которые приходится закупать гораздо чаще из-за не рационального использования, стоимости монорельсовой балки, которую чаще необходимо ремонтировать, усиливать, а также сумма штрафов, выписываемых контрольно-надзорными органами и т.п.
9. Не требуются дополнительные конструктивные изменения внутренней конструкции гидравлических подъемников (гидроподъемников, грузоподъемных устройств), дизель-гидравлических локомотивов и монорельсовой балки.
Таким образом, необходимо кардинально менять организационно-технологическую систему по подъему и перевозке груза в горных выработках на подвесном монорельсовом транспорте, исходя из уменьшения сопротивления при транспортировке груза, используя законы физики, теоретической механики, стропального дела, законов качения и плоскопараллельного движения, инновационные технологии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Клебанов Я. М., Черняховская Л. Б., Шабанов Л. А. Плоскопараллельное движение твердого тела. / Самара, -2008. - 26. - С. 1-10.
2. Тарасов В. М., Тарасова А. В., Тарасов Д. В. Пат. 2333880 РФ. МПК В66С 1/12 (2006.01). Способ строповки грузов в горной выработке. Патентообладатель Тарасов В. М. № 2007130250/11; заявл. 07.08.2007; опубл. 20.09.2008, бюллетень № 26. - 10 с.
3. Тарасов В. М., Тарасова А. В., Тарасов Д. В. Тарасова Н. И. Пат. 2480396 РФ. МПК В66С 1/12 (2006.01). Монтаж-но-демонтажный способ строповки и транспортировки лавного конвейера в горной выработке. Патентообладатели Тарасов В. М., Общество с ограниченной ответственностью «Ривальс Современные Инновационные Технологии» (ООО «РивальСИТ»). № 2011148728/11; заявл. 29.11.2011; опубл. 27.04.2013, бюллетень № 12. - 10 с.
4. Модернизация гидроподъемников на подвесном монорельсовом транспорте / В. М. Тарасов [и др.] //Биржа интеллектуальной собственности. - 2015. - № 5. - С. 57-64.
REFERENCES
1. Klebanov Ya. M., Chernyakhovskaya L. B., Shabanov L. A. plane-Parallel motion of a solid body. / Samara, - 2008. -26. - P. 1-10.
2. Tarasov V. M., Tarasova A.V., Tarasov D. V. Pat. 2333880 of the Russian Federation. IASC B66C 1/12 (2006.01). Method of slinging loads in mines. Patent holder Tarasov V. M. № 2007130250/11; application. 07.08.2007; publ. 20.09.2008, Bulletin No. 26. - 10 PP.
3. Tarasov V. M., Tarasov A.V., Tarasov, D. V. Tarasov, N. I. Pat. 2480396 of the Russian Federation. IASC B66C 1/12 (2006.01). Installation and dismantling method of slinging and transportation of lava conveyor in mining. Patent Tarasov V. M., the Society with limited liability "Rivals Modern Innovative Technology" (LLC "Rivulet"). No. 2011148728/11; application. 29.11.2011; publ. 27.04.2013, Bulletin No. 12. - 10 PP.
4. Modernization of hydraulic lifts on suspended monorail transport / V. M. Tarasov [et al.] //intellectual property Exchange. - 2015. - № 5. - P. 57-64.
53
