CC BY
13
Инж.-техн. С. Ф. Лебедев.
. Типовой парашют свОирских ш с точка зрения безопасности при подъеме.
(К статье 2 стр. чертежей).
Парашют—это чрезвычайно распространенная принадлежность подъемных клетей, употребляемых в горном деле. Его назначение—остановить подъемную клеть в случае обрыва подъемного каната и тем предупредить смерть или искалечение целого ряда лиц, которые в такой момент находились бы в клети (спуск и подъем рабочих и служащих) но ввиду того, что почти всегда одна и таже клеть служит и для пассажирских, и для грузовых поездок, парашют принято теперь устанавливать на всех клетях. Несмотря на это, парашют очень мало изучен теоретически и в особенности в русской литературе. Поэтому на практике случается видеть парашюты, которые никогда не будут действовать в нужных обстоятельствах- и представляют своим весом только излишнюю нагрузку каната. Здесь я попытаюсь дать более или менее точную характеристику парашюта с непосредственным действием пружины, который наиболее распространен на Сибирских копях.
I. Идея парашюта.
Схематически парашют представлен на рис. 1. Подъемный канат прикрепляется к болту А. которые посредством рычагов Д передают вращение 2-м валам, расположенным поперек клети. Концы* этих валов несут упоры К— последние во время работы будут прижаты к шахтовым проводникам. Тот же болт А служит осчо винтовой пружины, .которая одной плоскостью обреза опирается на верхние скрепления клетей, а другой на шайбу болта.
В работе подъемный канат действует на болт А и сжимает пружину. Одновременно тяги В поворачивают валы и отжимают упоры, от шахтных проводников. В случае обрыва каната болт А оттягивается пружиной вниз, тяга В поворачивают валы упоров и нажимают последние к проводникам. Развивающееся трение останавливает клеть. Таков же по идее парашют па рис. 2, с одной конструктивной разницей, что пружина имеет своею осью тот же вал, на котором насажен упор, почему отпадает надобность в шарнирном соединении этого вала с болтом А: он соединен цепью В. В том и другом парашюте подъемный канат действует на пружину лишь до тех пор, пока не будут натянута поддерживающие цепи (в углах клети).
II. Возбуждение силы парашюта.
Из этого описания ясно, что действующей силой парашюта является пружина, и, разумеется, также ясно, что силой тяжести (весом груза) восполь-заваться здесь нельзя, невозможно. Представим себе, что вместо пружины был бы взят груз. Тогда при обрыве каната клеть и связанны! с ней парашют с грузом находились бы в состоянии свободного падения с ускорением «g» (грубо говоря); относительное положение частей, в частности и груза, совершенно не изменилось бы, и, следовательно, упоры парашюта сьободно повесли бы в воздухе в полном бездействии. Я останавливаюсь на этом вопросе потому, что до сих пор встречаются парашюты, где роль возбуждающей силы отводится грузу, и конструкторы подобных парашютов, очевидно, еще не свободны от заблуждения.
III. Детали парашюта.
Соответственно схеме 1, парашют состоит из следующих деталей: 1. стержня (или болта) парашюта «а», 2. 2-х тяг «В» (соединяющих болт «А> с валами упоров). 3. 2-х рь<чагов «Д», 4. 2-х валов, на обоих концах которых насажены упоры (с необходимыми опорами), 5. этих упоров «К», 6. пружины, 7. 2-х деревянных проводников, прикрепленных к стволу шахты.
Соответственно схеме 2-й, парашют состоит из тех же деталей с следующими изменениями: 1) тяги «В» заменяются цепями, 2) пружины расположены на тех же валах, что и упоры и стало быть, имеют горизонтальную ось.
Весь смысл первого изменения (замена 7яг цепями) совершенно ясен, так как пружины здесь непосредственно поворачивают валы упоров (а не через болт «А» и тяги «В»)—и в жестком соединении нет никакой нужды.
IV. Запас прочности при расчете парашюта и его деталей.
Согласно Горных Правил (см. Правила для ведения горных работ в вилах их безопасности Изд. М. Т. IL )9И г. §§ 116, 117, 118 и 128), металлические канаты для подъема должны представлять не меньше, как 6-ти кратную прочность по отношению к наибольшему поднимаемому грузу, включая и вес самого канате. Там же указывается, что предельное (временное) сопротивление разрЕГву проволок должно быть не менее 18000 kg/cm2. Таким образом для целей подъема указывается пользоваться лишь материалом высокого качества и при непременном условии 6 кратного запаса прочности (не менее!!).
Исходя из соображений равнопрочности всех деталей конструкции, одинаково ответственных в работе, полагаю необходимым принять запас прочности при расчете парашюта .также 6.
Таким образом для металлов обязательно высокого качества должно быть принято:
1. Для железа не более 700 кгр/см2.
2. » стали » » 1000 кгр/см2.
V. Силы, действующие на парашют.
а. Подъем (Спуск) на канате.
Во время подъема или спуска на канате на клеть действуют силы, которые схематически изображены на рис. 3.
Равнодействующая всех сил «Р» равна
d2 Y
1. Р G -j- g 4 G(i : in . ...... - 4- S T;
1 dtä
здесь G — вес клети,
G,— вес полезного груза с тарой вагонетки,
G0 — вес хвостового каната,
m —масса движущихся частей, равная
G-p- Gi -4- Gft
m — —1—.....- -
fiel2 X
——- ускорение движения (знак -j- для подъема — для спуска) ET—- сила трений idt2
в проводниках, всегда направленная против движения.
При полном уравновешивании G0 должно быть "принято равным О (В выражении массы G0 останется и тогда).
Сила трения £Т равняется 4°/о от суммы всех движущихся весов, включая и вес подъемного каната1)
2. ЕТ.= 0,04 ( СтО, -}- О0 + 0к ). где (тк — вес под. каната.
/ (12Х \
Ускорение ( ■■ --- \ м. б. определено следующим образом.
Примерная диаграмма скорости клети для парового подъема представлена на рис. 4 и является совершенно типичной.
Пунктирная кривая отвечает тем условиям работы, при которых живая сила системы полностью переходит в работу вредных сопротивлений—условие, выполнимое лишь при шахте большой глубины2). Полная кривая соответствует обычным условиям, когда силам инерции системы противодействуют на ряду с вр.е/Сными сопротивлениям сила тормажения парового или ручного тор-маза и иногда контр-пар. Периоды ускорения обычно короче периода замедления и особенно, как показывают опыты, при цилиндрических барабанах без хвостового каната3). Но абсолютной величине эти периоды равны при паровом подъеме: период ускорения 3 —10 сек., период замедления 12—40 сек. без хвостового каната и при наличии последнего 6—20 сек.4). Кривая ОА с достаточной точностью м. б. принята за параболу. Тогда ускорение (в период ускорения будет найдено таким образом.
Площадь параболического А ОАК равна пройденному пути, т. е.
3. & = 'г/$Ут\, а для какого-нибудь произвольного момента «1» в этот период аналогично.
4. 81, 2/зУ1г где « V»—будет скорость в этот момент.
Беря производную, получаем
—■ 2/з (V 4- г--, но -\, отсюда
<11 <И (11
(1 v
У — -/а V —2/:! 1--и далее
Л1
\у —--------г=.--------. Здесь «ж» — уже ускорение для произвольного мо-
а у __ V
<11 2 г
мента, времени (в период ускорения).
Для начала этого периода (1=0) ч^со имеет наибольшее значение, для конца
Ум
П. .«I -..... I; ------
а ч
Среднее ускорение
г- Л» ^ ,1
¿. и П1 . Ясно; что движение начинается ударом, несомненно крайне
вредным для всех частей механизма. В качестве расчетного ускорения мы возьмем все-же среднее и, стало быть, должны для этого опррдилить скорость периода равномерного движения. Эта скорость движения в шахте устанавливается достаточно определенно правилами производства горных работ и представляет известную дробь от глубины тиахты.
См. Маковский, Описание рудничных подъемов. а) См. ВеЪг, \¥т<1щ£ Епргте.«. изд. 1912. ■') См. Е^еге, » ' ' '*
') ¡ЬИет р, 127.
Именно:
для шахт глу 'бит юю 7Гчп скорость 1/25 глуб. т.-е. 3m/s
л » 105» л » 1/30 » » 3,5 »
» > 150 » » » 1/35 » * 4,3 ».
» -> :» 2 Ч 5 » » » 1/40 » » 5,6 »
» .-> ;/ 300 » » » 1/45 » 6,6 »
>> >» 450 » » » 1/55 » » 8,2 »
л » • 900 » » » 1 /85 » » 10.6 »
» » » более » » » 1/100 » » до 16 »
Отсюда среднее ускорение (в.период ускорения; для парового подъема определится от 0,3 до 1,2 m/s2, что вполне согласуется и с данными опыта как лично моими, так и обширными опытами Futers'a
В случае электрического подъема диаграмма скорости клети имеет типичный вид рис. 5.
Периоды ускорения (t,), и замедления (t3) здесь равны, и изменение скорости следует закону прямой линии.
Длительность того и другого периода колеблется в пределах от 3 до 20 сек. в зависимости от глубины шахты.
Ускорение постоянно, очевидно, и равно также от 0.3 до 1,2 m/s2.
Ввиду безконечно больших значений ускорения вначале движения при паровом подъеме следует в расчетах в качестве среднего ускорения принимать наибольшее возможно^ т. е. 1 m/s2; при электрическом же подъеме ускорение м. б. всякий раз индивидуализировано с изменениями в указанных выше пределах.
Во время спуска или подъема на канате парашют удерживается в совершенном бездействии частью этой силы «Р»(см. оборот ниже) таким образом это—период пассивного состояния парашюта,
В. II о д ъ е м (с п у с к) п р и обрыве к а н а т а.
1. Канат обрывается При спуске.
В этот момент движущиеся массы клети обладают значительной кинетической энергией, которую и должен поглотить парашют.
Ясное дело, что израсходованная потенциальная энергия пружины парашюта как раз д. б. равна. кинетической энергии движущихся масс. Самое явление остановки клети м. б. схематически представлено т. о. (см. № 6, 7 и 8)
Из рисунков очевидно, что угол поворота упора во время процесса тор-мажения равен разности полного угла поворота и угла свободного хода (a^-f-fft). На практике всегда можно достигнуть равенства а2--<р, и т. о. сделать а0 — 2 <рг Полный угол поворота обычно бывает различным, в зависимости от того, какова инерция частей парашюта. При малой величине этого угла парашют приходит в действие даже при перемене хода клети (в начале подъема и спуска при снятии клети* с кулаков). Поэтому его сле-
■JT / 7Г \
дует делать но менее Но во всех случая угол тормажения (<f2) ко-
те
леблется в пределах около ~~ В дальнейшем и можно принять его равным
4:
8 . <р2 = --
4
Нажатие упоров вызывает силу трояия между упором и проводником, которая, работая на известном пути (s), останавливает клеть (см. рис. 8). Соот-
J) См. Правила для ведения горных работ М. Т. и П. 1911.
J) Filters. Winding Engines.
ношение между действующими силами м. б. получено на основании закона живых сил;
9 . пщ 8 + = I Р с1в == I N ^ где 2 и о »/о
111—-масса движущихся частей (см, выше)
нормальная сила Т — сила трения
•л — коэффициент трения скольжения Состояние пружины во время тормажения будет следующее: а) Пружина с вертикальной осью (см. рис. I)
Пружина, освобожденная от действия подъемного крана, выпрямляется и вместо прежней высоты «Ь», получает высоту «1^». Между силой, действующей на пружииу и ее деформацией, существует линейная зависимость, именно *):
круглые сечения—для цилиндрической пружины
коническои
10 . f:
11 . f
64 Р nR3
16 PnRp
GS«
Р и ■
-действующая сила ■число винтов
прямоугольные сечения цилиндрической
К — средний радиус пружины (для конической в
наиболее удаленной) части (т — модуль сдвига 3 -г- диаметр проволоки
12 _ -7,2 ШК3 (Ъа + Ь2) Р^ ~~ Ъ8 Ь3 6- '
конической
13 . f — 1,8 П R8n
'b2 + li2 Р
Vi~hs S,
i — деформация в направлении силы «buh»—стороны прямоугольного сечения (Ь — мень-# шая h — большая)
Всем формулам может быть придан один и тот же вид:
14 . Р = Af. где «А» означает постоянную велечину.
Графический эта зависимость вырааится прямой, проходящей через начало координат (в осях Р и f см. рис. 9). Иа рис. 9 начало координат соответствует совершенно свободной пружине, точка «М» максимальному сжатию пружины при действии каната (Imax) точка «А» сжатию при начале тормажения и «Д» конец тормажения.
») См. Hntto 1902,419.
Если приведенное передаточное число от пружины до упора обозначим через «к», еила «И» (см. рис. 8) выразится для каждого момента тормажения.
15 . N = к Рх где Рх —сила пружины
А интеграл
р ^¿18 = Р ркРхсЬз = Г& цкР* J о и О о о ^
16 . С8 n и. <1я и. к Бавсв (к, — отношение-—V
т. е. будет пропорционален площади транеции Вавсб. которая выражает разность значений потенциальной энергии для начала и конца тормажения.
—отношение пути к деформации Гз). Величина силы «Ре» — конца тор-
Е,
мажения—совершенна очевидна. Она д. б. равна (учитывая передачи) общему весу клети, т. е.
17 . ¡а = ре к — mg, отсюда
18 • ре = —— [А к
Площадь трапеции 8абсв будет равна
19 . 8авсв = = 4. рь
2 2 ц к 2
Уравнение живых сил после подстановки перейдет в следующее:
, ту2 1 пщ' Г* . РЬ 1Б [>■ к
--1--= — --------------------- ь
к, 2 2 к, 1 2 к,
Отсюда *
' . .9 >
30 . рЪ— »±Ь±&.( — к)
11 V кГ к/
Наибольшая сила, действующая на пружину, превышает «р]>» не более, чем на 10%, так как свободный ход пружины делается из конструктивных соображений 0.1
21 . РШ„ — 1, 1 рь »1,1 ^ + - 7 к
¡х \ Ы» к
Передаточные числа «к и Ц» могут быть определены на основании таких соображений.
На рис. 10 изображены передаточные тяги в двух положениях при пассивной пружине и в конце тормажения. На основании начала возможных перемещений:
22 . Р о £8 — N11--Ц (для любого угла поворота).
соя а,
При безконечно малом повороте движ. дуги радиуса «12» можно считать равной «> »—вертикальному перемещению точки приложения силы, Р т. е.
23 . о = 12 о . »
носле постановки
РL, = Nlj --—и ■ • Cos а.
24 . К
1
N 12 Cos а,
Соответственно с прежними рассуждениями, уго.1 «а» принимает зиа~
ч'вния от «со,» до ««ра», т. е. от О до. а — Следовательно, «к» изменяется от
4
К = — . 1 -•--• — до К О Т —
I, 1! 2 I,
■Отношениеобычно равно 1:2
Тогда К = 1 . 2 = 2 в начале тормажения
К = 9,7 . 2 = 1,5 в конце » т. е. (-тановится к концу тормажения менее благоприятным «Кг» найдем аналогичным путеаС. Движение на пути «8» можно считать равномерно—замедлен-
У
■ным, ускорение которого, очевидно, будет где У—скорость падения, Т— время замедления до 0. Поэтому
V Т
9
О .
Время замедления при употребительных скоростях не должно быть большим, иначе остановка произойдет слишком поздяо, чтобы спасти людей от удара. Согласно опытов Австралийской Горной инспекции время остановки при помощи парашютов столь незначительно, что остановку можно считать мгновенной. Будем считать время равным 1 Тогда
26.8=: А 2.
Ход пружины из экономических соображений, также и конструктивных не
делается более 50 нпп 2).
Отсюда
27 . К. — —— ----- 2 .50.10~3 = -—-— 8 10 V
• . I
Выражение для силы Ртах будет
28 . Ртах = lt 1
/(i + U, + U0)/2y . V
' I 'Ъ- U )
Коэффициент трения «р.» можно считать равным 0,5, как среднее между коэф. трения с водой и насухо, так как хотя проводники сухими почти ке бывают, но упоры имеют острые зубцы, что несомненно очень благоприятно для тормажения. Подставляя это -значение, имеем окончательно
29 Ртах - 1,1.. Г * + 1 \(С« + в, + <тв) ■
*) Frnlrs Mining Engines
J) С*, в работу «Подъем на Судженских конях».
В) Пружина с г о р и з о и т ал ь н о й осью (см. рис. 2)
Здесь пружины действуют непосредственно на упоры; число их не менее 2, чаще 4. Как видно из рис. 12, сила пружины и нормальная сила находятся в следующем соотношении:
30 . ]'Р]2 = Н1|, где 1 число пружин на валу.
Количество валов обычно 2, поэтому 2 РЛ2 2 N1, следовательно передаточное ЧИСЛО.
I, N Д2 . /„ 12 А к = — = -— .= 1 Здесь — = 1 .
« ^ \ 1» /
Сила «Р» определится следующим' образом: угол деформации при ме-гибе равен.
М<1н Р(]2 — у) . ,
.1 Л ? ■=■—.....- ------- —- - 1, с! и и
■ ' Е.Т К Л 2 '
Тогда.
к — У -- 11 — со« 1р)
} Т| 1
«/. о
Р 2 ттл р]о2(1 —созш)
Лф~ I — ...... г ' 1 где «л»—-число витков
Е.Т
V ]* 2 тхп
д щ ----или
ЕЛ
31.Р= А Д ю ( А -—-—Л т>е. V 2 теп /
зависимость также линейная (см. рис. 13).
Точке «М» соответствует максимальное натяжение пружины во врем«
подъема на канате, точка А — начало тормажения, Д — конец, разность между
углами деформациями для А и Д, как выше было указано,
"Г
Тогда интеграл
32. /' 8 N (1 8 : Д '-р <1 8
е' • ^ в
. Пути тормажения «8» соответствует изменению угла деформации ва — .< .
Если считать пути и углы поворота пропорциональными, тогда.
8 N }м1н= 8 2]^-_-г(РЬ + Ре)81 у-
Но 8 .. '
о
оо Г 8 ат (рь -Ь Р1 ) V 1 \}-
33. I N и (1 у — —' • —-'-
«/о 2
Уравнение живых сил перейдет в следующий вид:
Сила «pi » в конце тормажения д. б. равна
2 [л i
Окончательно
• о, „^(HG. + ^/av
ОП. pt)--------------------
i \
,7 р , 1п,__. I.Kft + Gt + G,) /2v
•> i. 1 шах =1,1 рь - ----------------------------------------- I - -•-
Í V g
4-2
i
(на каждую пружину!)
При одной пружине на валу ц.г.- 1) Ртах, очевидно, вдвое больше яри вертикальной пружине чем при горизонтальной. Отсюда следует, что вертикальная пружина находится в более выгодных условиях работы и всегда щ. б. предпочитаема горизонтальной.
2. К а н а т о б р ы в а е т с я при п о д ъ е м е.
В этом случав клеть сначала продожает свое движение по инерция, тор-мазящая сила порашюта замедляет это движение и, наконец, уничтожает инерционное движение клети, приводя ее в состояние покоя.
Ясно, что сила парашюта д. б. равна в начале тормажения
,¡2 у
3«. Тшош !» N • у к Р = ш — — £ Т — О — (т, — (Г„ .
<1 х"2
Г -в ковце тормажения
<! х1
„, х 1у г, — о.
(I х-
;-}9. Pco—l^-r^-t-Gj], т. е..
¡iK
Самое большое значение силы парашюта в взятом случае меньше, чем при ибоши1 г,о время спуска.
VI. Расчет деталей.
А. Парашютный болт.
Размер «2» определяется диаметром стержня крюка безопасное!* и бывает равен
!, 05 о0
Размер, «к» опрёделяетея свободным ходом крюка безопасности и зависит от величины нагрузки. Эти размеры удобно взять по таблице М. Knf«ímm *). Средняя их величина для нагрузок. ;
до М 12'-
? II1'' ni i i'
1 - м«
- Н
i
IT1/ L"
^ М. lOtclnm. Mining Structures р. 37.
Размер «а» и «8» равны а~ 1,58 *) 8= 1,2 8 «?>» найдется по формуле:
(Ь — о) 8 к^ — Р
40. Ь ----—-------8.
к21, 2 8
Длима «Ь» определяется из следующих соображений. 1. к ной удобно д. б. присоедииер крюк безопасности, 2 д. б. удачно распределены валики для тяг и цепей. Этим условиям удовлетворит.
етр «с!» устанавливается взависимости от силы, действующей на
парашют
ти й 2
41.--кз — 2 Ртах
(а болта определяется свободной длиной пружины (см. ниже)
Диаметры отверстий для""тяг «8» и для цепей равны
,9 * ___ ,1 2
1> Тяги (см. р. 1).
Тяга находится под действием силы пружины. Наибольшая сила, действующая т нее, очевидно, равна
43. Р, = Ртах Сом
Обычно угол «а» равен 30(' и всегда конечно м. 6. определен чертежом при данных размерах клети и расположении частей парашюта. Длина тяги также удобнее всего определяется чертежом, но для предварительных расчетов м. б, взята
44. ] = (Ю—15) (1, где с! — диаметр парашютного болта.
Диаметр тяги определяется на сжатие по формуле:
<~ А 2
45. —кч= \\
4
проверяется на продольной изгиб, как стержень с свободными концами, при запасе прочности 6.
(конечно при = 35
С Рычаги Д (см. рис. I.) Рычаги «Д» подвергаются изгибу под действием силы, равной 2 N
( при ----- ™ 1). причем, очевидно. \
46, 2 N — Ршах
г) Ом, Зобарыков Д. М.
На один рычат действует сила >
47.
2
При длине рычага 12 — (4 — 6) d уравнение прочности для прямоугольного сечения рычага
48. к6 — Ртах (3 — 2) d. 6
Отношение — обычно равно-—, тогда размеры будут известны, h 2 '
Д. Упоры К (см. рис. I)
Упоры также подвергается изгибу и, стало быть, д. б. рас читаны подобно рычагам «Д». Ввиду того, что удар непосредственно приходится на них, размеры упоров следует определять при допускаемом напряжении не свыше половины того же для рычагов т. е.
Kt - bV - 300 ыг/см2 К. Вал.
Ршах
Вал (точки ось) подвергается изгибу сосредоточенной силой Р, ^ ----
2
Расстояние между опорами его равно клети (обычно а^-1,2 — 1,5ю) Диаметр его равен
О, ici* 1>mad 2 4k6
При kg — 700 клг/см2 и 1 = 1 49. d c/m —0,5 PralT H. Il p y ai и h a.
1. С вертикальной осью.
Поперечное сечение чаще прямоугольник, редко круг.
Размеры поперечного сечения определяются из условий прочности на кручение по формуле:
50. для прямоугольника PmaxR —-;2¡s l)2hks ,
1
51. для круга Ртах К —d3 k,
5
Здесь «Е.» средний радиус пружины и может быть принят равных (приблизительно) радиусу парашютного болта при цилиндрической пружине; для конической «Н» будет означать наибольший радиус, равный «d» (диаметр, болта Напряжение, ввиду отличного материала для пружин м. б. взято
Ps = 4500 — 8000 'иг/см* ■
первое для легких конструкций,- второе для тяжелых. Число винтов (п) пружины определится по формуле:
Gd3 h Ч_
52 П= 7j 2 n R3 (d2 -f- h2) P
для прямоугольной конической К0 —радиус верхнего основания, остальные обозначения прежние.
Ш)8Ь31"
58 11 = Ч^бч^ЬМ^^
ух!4 £ *
для круглой цилиндрической п
для круглой цилиндричеекои п~
6 4 R3 Р Gd4f
16 К3 Р.
Стрела прогиба «!',» как выше было указано, равна
/==50м/м. Таков обычный ход пружины.
В процессе конструирования стрела указывается ходом упоров и других деталей парашюта и удобно выясняется из чертежа, так, что 50 м/м следует
считать размером предварительным и наибольшим.
2. О горизонтальной осью.
Форма поперечного сечения чаще круг, »'узмеры »»пределаются па формуле:
1
54. 2 Ртах К =— £« к!>
причем «11» равен диаметру вала, на котором находится пружина, кв.-:-6500 к/см 2 *).
Число витков определяется по формуле
А «р Е те &
• ^ (не 1>,ш!х!> .
А — полный угол поворота, который соответствует силе «Р» Очевидно, д.а«я Ртах «А7)» будет больше. Обычно, как выше сказано, при подъеме на
Зл
канате упор поворачивается на угол ^
Отсюда м. б. установлено число витков.
' ч
Ртах 2 тг К211
■ Действительно А «ртах =------
Е I
Р 2 тс Е,2 п
(Аш)р = -^ ,*от сюда
Зтг (Ртах — Р) 2 Г К2 II
А 9шнх — (А ©)р - = .....V"---и
Е1
56. II = 3. 7 5 , Г1 РКг
Таким образом
3,75.14 1.Е1
57. 11 =- 2
1 тах !<-
Напряжения см. Hütte.
Вместе с тем угол,, на который нужно закрутить пружину при установке.будет
Р. 2 тсК2п
58. Л (о —
Е I.
От дополнительного угла закручивания под действием каната возникает значительное дополнительное напряжение. Можно его вперед оценить и в зависимости от его величины выбрать число витков.
Представим себе, что мы закрутили пружину на угол % моментом М. Тогда, но закону сохранения энергии, имеем
М Ф0 М2 2 и ЦII
и отсюда
о
El.
Е1ф0
59. М ——"— Из уравнения прочности 2 к 11 п
М ' 8
'кЬ -— - и предыдущего 1 Л
Е % 8
получим 60. кЬ ---—
4 т К п
Зтс
Обычно = —в этом случае дополнительное напряжение 4
61. kl)
о Ed
16 Е п
При d—25 м/м n=30 В,—70 м/м Е=2. 0.106 kg/cm%b Й 4000 kg/cm*.
Отсюда следует, что дополнительный угол поворота очень велик его следует но возможности уменьшать. Иначе необходимо увеличивать число витков. Во всяком случае, принимая определенный °/о напряжения на дополнительный угол, из предыдущей формулы мы получим число витков.
Лучше всего взять дополнительное kl> доп. — (30—35) °,0 Kd допустимого, именно 1500 клг/см2
VII. Характеристина типового парашюта.
Рассмотрим парашют с вертикальной пружиной для -двух этажной клети при глубине шахты 100 саж. (200т) (одна вагонетка на этаже).
I Вес клети двухэтажной колеблется от l,2t для стальной клети
до 2,0*- для железной клети 1)
Мы находимся в Сибирских условиях, где стальных клетей пока нет. Отсюда.
Ст = 2000 клгр.
»
Допустим, далее, как то обычно, что парашют должен работать при пассажирских поездках; при грузовых он будет выключен. Тогда; при одно временном спуске не более 4-х человек,
О, =80.4 = 320 клг. Возьмем
G, = 350 клр.
i) М. ketchnm М. S. ст. 30.
Хвостового каната пока такме не устраивается, след. = О Таким образом
G-f-Gt-j-G0 = 2350 kgr. Средняя скорость движения клети (по пред. таблице) 5
U = —- = 2,5 m/s, так как скорость пассажирских поездок в два рая.
Л
меньше грузовых.
Сила, действующая на пружину, равна
/2.2.5
'■Чтг
Ртах = 1, 1 ( 1 J 2350 — 3900 kg. Ртах — 3900 пер.
Парашютный болт. »
тс d2 7755
4 1 700 12,3 d-j-35 м/м
«» Т яги.
ird.-2 0,8 3900
—- — ------------ = 4,0 -
4 700
dj = 30 м./м.-
Проверка на продольный изгиб при 1 = 10 d. = 350 м./м.
6.0,8 3900 352 _ _й .
/min = —--= 2;56 см1
10.2.10.
• Для d = 30 м./м. /min = 3,97 см.4
Рычаги.
h3 3900 20, _ опп , ч — —------- (12 = 4 d — 200 м./м.).
12 2.700
h — 150 м./м. Ьв = 75 м./м.
У пор ы.
Так как передаточное число от рычагов к упорам 2, размеры первых изменятся лишь в отношении напряжений, увеличенных вдвое.
* h=150|/2 —200 м./м.
ъ= '=100 м./м.
Вал.
:s____
d — 0,5 |/390Ö = 75 М./м.
Пружина.
* •
Радиус пружины пусть б. равен, как обычно.
R = d = 35,0 м./м. Тогда из уравнения прочности при kb = 8000 клг/смА
'/.Ь%-?.90а3'5=>,78
8000
при I) = 5 м./м. — 0,5 см. 1 75 9 2.0,25
Высота употребляемых пружип колеблется
от h — 120 м./м. и Ь = 2м,/м. до h — 200 м./м. и b = 5 м./м. Таким образом придется поставить не менее двух пружин. Число витков при f= 25 м./м. (величина пружиненйя).
п = 8.
Отсюда, видно, как велики д. б. размеры пружины даже при этих легких условиях, чтобы торможение было надежным при спуске. При подъеме положение будет значительно благоприятнее.
При подъеме.
2 ¡x
« (л » можно принять равным I (Трение в, покоев
1 2 2250 Ртах = ——----—- = 1200 клгр.
2
Далее
8000
v. °'2 9 , - к « '
—----= 4.о = 5 м./м.
2.0.25
Соответственно при том же « п » величина пружинения.
f= —= 0,8 — 8 м./м.
3
VIII. Заключэния.
•
Из гышеизложенного с очевидностью следует, что действие типового парашюта при обычных размерах является надежным только при подъеме. Увеличивать размеры представляется в виду вероятного выпучивания пружины при возрастании.ее вымлы конструктивно невозможным,—увеличивать число пружин затруднительным, так как это крайне осложняет аппарат и делает его тяжелым, вследствие чего значительно понижается общий коэффициент полезного действия.
Поэтому нужно указать машинистам, обслуживающим машины с такими парашютами, наблюдать сугубую осторожность при спуске людей в шахту и .конечно решительно запретить им устраивать прогулки «с ветерком».
Во всяком случае настоящее исследование показывает, что задача надежного торможения парашютом с непосредственным действием пружины не разрешается. Необходимо переконструировать парашют так, чтобы пружина играла роль лишь начального возбудителя силы, во время же процесса торможения вся сила и значение должно быть передано надежным механическим тормозам и—лучше всего—без всякого участия пружины.
Значение парашюта (его пружины) очень важное, хотя и косвенное с другой стороны. Оно заключается в том, что неизбежные в работе подъемной машины удары (перемена хода, внезапные остановки и т. п.) ослабляются действием пружины (особенно с большим числом витков), и влияние ударов на состояние каната очень ничтожно—они почти не увеличивают напряжения в канате, если пружина имеет достаточное количество витков и необходимые размеры.
К статье инж. С. Ф. Лебедева: „Типовой парашют Сибирских копей с точки зрения безопасности» при подъеме". ^
п . 'I
!7л7ч7\л
Лй 8 ■
Взаимное иолож«нке проводника и упоров пря обрыве 8 «о»**« тормижевия.
К статье ияж. С. Ф. Лебедева: „Типовой парашют Сибирских копей е точки зрения безопасности» при подъеме".
