Применяют, в основном, стационарные скреперные
установки с лебедками, смонтированными на специальной закрепленной раме или
бетонном фундаменте, и иногда — передвижные с лебедками на гусеничном,
колесно-рельсовом или пневмошинном механизмах перемещения.
Передвижные скреперные установки, называемые
скреперными грузчиками или скреперно-погрузочными машинами, используются при
камерно-столбовых и других системах разработки, а также при проходке
подготовительных выработок.
При разработке калийных руд применяют
скреперно-погрузочную машину с гусеничным механизмом перемещения, на котором
установлены трехбарабанная скреперная лебедка, приемный лоток, скребковый
конвейер, дробилка и перегрузочный конвейер. Эта машина предназначена для
погрузки в другие транспортные средства и вторичного дробления калийной руды в
очистных камерах.
Стационарные скреперные установки, имеющие
принципиально одинаковые конструкции, состоят из скрепера, лебедки, канатов и
блоков.
Скреперы по конструктивному исполнению подразделяются на гребковые, ящичные, гребково-ящичные
и совковые.
Для доставки крупнокусковых абразивных руд
широко применяются гребковые скреперы (рис. 7.3, а—г). Ящичные скреперы (рис. 7.3, д) применяют для доставки
мелкокусковой горной массы невысокой крепости. Гребково-ящичные скреперы
отличаются от односекционных жестких гребковых скреперов наличием небольших
боковых стенок и применяются для доставки среднекусковой горной массы
повышенной влажности.
По способу изготовления различают литые,
сварные и комбинированные скреперы, по исполнению — неразборные и разборные, по
расположению режущих кромок — односторонние и двухсторонние.
К конструкции скрепера предъявляют такие
основные требования как обеспечение полного и быстрого его заполнения, высокая
прочность, возможно меньшее сопротивление перемещению, устойчивость при
движении по неровной почве выработки.
Гребковый скрепер (см. рис. 7.3, а) состоит
из корпуса 1, представляющего собой заднюю стенку, рабочая кромка
которой снабжена сменным лезвием 2, выполненным из износостойкой
хромоникелевой стали, боковых тяг 3 и двух серег 4 и 5 .для крепления головного и
хвостового канатов. Благодаря такой конструкции обеспечивается хорошее
внедрение гребкового скрепера в крупнокусковую горную массу, но ввиду
отсутствия боковых стенок возможны некоторые потери руды по трассе доставки.
Гребковые скреперы выполняют односторонними
(см. рис. 7.3, а) или двухсторонними
(см. рис. 7.3, б) с двумя рабочими
лезвиями. Двухсторонние скреперы в случае переворота в процессе движения по
навалу крупнокусковой руды не требуют восстановления их в прежнее положение,
однако применение их возможно только в выработках значительной высоты.
Гребковый шарнирно-складывающийся скрепер (см.
рис. 7.3, в) обеспечивает хорошее внедрение
и заполнение. При холостом ходе благодаря складыванию задней стенки уменьшается
сопротивление перемещению скрепера. Он редко опрокидывается и проходит через
небольшой просвет под кровлей выработки над навалом руды.
Многосекционные гребковые скреперы выполняют
жесткими или шарнирно-складывающимися (см. рис. 7.3, г). Такие скреперы при относительно небольшой ширине обеспечивают
большую производительность, чем односекционные, и применяются в выработках шириной
1,6—2 м.
Ящичный скрепер (см. рис. 7.3, д) состоит из задней
стенки с режущим лезвием и двух боковых стенок, благодаря которым достигаются
меньшие потери доставляемой горной массы по сравнению с гребковым скрепером.
Однако вследствие наличия боковых стенок обеспечивается хорошее внедрение
ящичного скрепера только в разрыхленную мелкокусковую горную массу. Ящичные
скреперы широко применяются для доставки калийных руд.
Все типы скреперов имеют буквенные
обозначения, например, гребковые односекционные жесткие — СГ, гребковые
многосекционные жесткие — СГМ, гребковые односекционные
шар-нирно-складывающиеся — СГШ, ящичные — СЯ, совковые — СС. Главный параметр скрепера
— расчетная геометрическая вместимость в кубических метрах, указываемая после
буквенного обозначения, например, СГ-0,4, СЯ-0,6 (табл. 7.1).
Рис.
7.3. Типы скреперов:
а - г — гребковые (а — односторонний жесткий; б — двусторонний жесткий; в — односекционный
шарнирноскладывающийся; г — многосекционный); д — ящичный
Таблица 7.1
Параметры гребковых односекционных жестких и ящичных скреперов
Тип
Расчетная
вместимость, м3
Размеры, мм
Масса скрепера, кг
ширина
длина
высота
легкого
тяжелого
СГ
0,1
710
950
400
85
160
0,16
860
1250
500
160
265
0,25
950
1400
560
265
400
0,4
1120
1700
670
400
560
0,6
1250
2000
800
560
800
1
1500
2360
900
800
1180
2,5
1900
3000
1250
1600
2120
4
2260
3550
1500
2120
3000
СЯ
0,16
700
800
360
85
160
0,25
850
950
400
160
265
0,4
950
1120
450
265
400
0,6
1120
1400
500
400
560
1
1250
1700
560
560
800
1,6
1500
2000
630
800
1180
2,5
1700
2560
710
1180
1600
4
1900
3000
800
1600
2120
Наиболее широкое распространение получили
гребковые и ящичные скреперы: легкие — для доставки горной массы плотностью в
разрыхленном состоянии до 2 т/м3; тяжелые — то же плотностью
свыше 2 т/м3.
Угол внедрения гребковых скреперов α = 45÷60°,
ящичных — α = 30÷45°. Ширина скрепера В должна быть в 2—2,5 раза
больше максимального размера доставляемого куска руды. В некоторых случаях
ширина скрепера ограничивается шириной выработки.
Лебедки скреперных установок имеют два или три
барабана с соосным (С) или параллельным (П) расположением барабанов и
двигателя. Наибольшее распространение получили лебедки с соосным расположением
барабанов и двигателя (рис. 7.4, а),
однако в узких выработках и на проходческих работах применяют скреперные
лебедки с параллельным расположением барабанов и двигателя (рис. 7.4, б).
Привод скреперной лебедки, как правило,
электрический (асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором), реже —
пневматический (для лебедок небольшой мощности, используемых в шахтах, опасных
по газу и пыли).
Управление скреперными лебедками может быть
ручным дистанционным или автоматическим.
Все выпускаемые отечественной промышленностью
скреперные лебедки имеют одинаковые кинематические схемы, способы включения
барабанов и выполнены из унифицированных деталей. Во время работы лебедки
двигатель не реверсируют. Периодическое подключение барабанов к постоянно
вращающемуся центральному валу осуществляется посредством
планетарно-фрикционных механизмов.
Скреперная лебедка (см. рис. 7.4, б) состоит из двигателя 1, редуктора
2, блоков рабочего 3 и
холостого 4 барабанов с планетарными редукторами 5 и 6, выполненными
идентично, тормозных устройств (фрикционов) 7
и притормаживающих устройств 8.
Лебедка установлена на раме 9. На корпусе лебедки закреплены направляющие
рамки с роликами 10 для канатов.
Рис. 7.4. Скреперные лебедки: а -
типа 2С; б - типа 2П
Скреперная лебедка действует следующим образом
(рис. 7.5). Вращение от редуктора 1 передается центральному валу 2, на котором жестко закреплены
солнечные шестерни 3 и 9, находящиеся в зацеплении с сателлитами 4 и
10, свободно посаженными на водила 7 и 12. Сателлиты, в свою
очередь находятся в зацеплении с венцовыми шестернями 5 и 11, наружные
обода которых охватываются тормозными устройствами 6. Водила 7 и 12 жестко
скреплены с барабанами 8 и 13, которые свободно посажены на
центральном валу 2.
При выключении тормозных устройств 6 шестерни
3 и 9 вращаются по часовой
стрелке, а сателлиты 4 и 10 и венцовые шестерни 5 и 11 — против часовой стрелки.
При этом барабаны 8 и 13 не вращаются, так как планетарный
редуктор в данном случае выполняет роль простой зубчатой передачи с паразитной
шестерней.
При затормаживании венцовой шестерни 5 сателлиты
4, вращаясь относительно солнечного колеса 3, увлекают во вращение водило 7 вместе с барабаном 8, на который
наматывается головной канат. Одновременно происходит свободное сматывание
хвостового каната с барабана 13. При затормаживании венцовой шестерни 11
происходит вращение барабана 13 и обратное движение скрепера.
Разное число зубьев солнечных шестерен 3 и 9 и
сателлитов 4 и 10 обеспечивает различную скорость движения
головного и хвостового канатов.
Согласно ГОСТ 15035—80 изготовляют скреперные
лебедки мощностью 10, 17, 30, 55 и 100 кВт. Каждой конструкции лебедок (табл.
7.2) присваивается обозначение (например, 30ЛС-2ПМ, 55ЛС-2СМ, 100ЛС-3СМ),
которое расшифровывается следующим образом: первая цифра — мощность лебедки в
киловаттах; ЛС —лебедка скреперная; следующая цифра — число барабанов; П и С —
соответственно параллельное или соосное расположение барабанов и двигателя; М —
модернизированная.
Рис. 7.5. Кинематическая схема скреперной лебедки
Таблица 7.2
Технические характеристики скреперных лебедок
Параметры
10ЛС-2СУ
17ЛС-2С
30ЛС-2СМ
55ЛС-2СМ
100ЛС-2СМ
30ЛС-2ПМ
55ЛС-2ПМ
100ЛС-2ПМ
30ЛС-3СМ
55ЛС-3СМ
100ЛС-3СМ
Тяговое усилие на рабочем канате, кН
9,8
15,7
27,5
44
78,4
Скорость каната м/с:
рабочего
1,1
1,11
1,17
1,33
1,37
холостого
1,5
1,54
1,6
1,8
1,9
Диаметр каната, мм
12
14
15
19,5
23
Канатоемкость барабана, м
45
60
90
100
125
Масса, кг
355
641
1146
1997
3510
1325
2393
3985
1550
2720
4825
Скреперные лебедки мощностью до 30 кВт
применяют при непродолжительной отработке маломощных залежей на подэтажах, а
также при проведении подготовительных выработок, мощностью 55 и 100 кВт — в
больших очистных камерах и на горизонтах выпуска руды.
Управление барабанами скреперной лебедки
производят вручную (машинист при этом постоянно находится у лебедки), реже — с
помощью устройств дистанционного или автоматического управления. В последних
случаях улучшаются условия труда машиниста, который может находиться у места
загрузки скрепера, повышаются производительность и безопасность обслуживания.
В скреперных лебедках с
дистанционным управлением обеспечивается включение барабанов лебедки на
расстоянии и автоматическое переключение на холостой ход после разгрузки:
скрепера. Переключение тормозных рычагов барабанов производится пневмо- или
гидроцилиндрами, управление которыми осуществляется клапанами, переключаемыми с
помощью соленоидов. Соленоиды расположены в распределительной коробке,
соединенной гибким кабелем с переносным блок-постом управления лебедкой.
Устройства автоматического управления
скреперной лебедкой обеспечивают работу без вмешательства машиниста и
отключение двигателя при обрыве каната. Переключение барабанов при нахождении
скрепера в конечных точках осуществляется датчиками, которые получают импульсы
от скрепера, канатов или от вращающихся деталей лебедки, центрального вала или
барабанов. Например, в скреперных лебедках с автоматическим управлением от
канатов, на которых в определенных точках жестко закреплены муфты, переключение
барабанов осуществляется при воздействии муфт на конечные выключатели,
управляющие соленоидами клапанов гидроцилиндров. Штоки гидроцилиндров, как и в
лебедке с дистанционным управлением, связаны с тормозными рычагами.
Канаты, применяемые
в скреперных установках, должны обладать высокой прочностью, гибкостью и
износостойкостью. Обычно используют шестипрядные канаты двойной свивки с органическим
сердечником крестовой свивки (проволоки в прядях и пряди каната свиты в противоположных
направлениях), так как они меньше подвержены кручению по сравнению с канатами
односторонней свивки, в которых направление навивки проволок в прядях и навивки
прядей в канате совпадают. В зависимости от типа свивки прядей различают канаты
с точечным касанием отдельных проволок между слоями прядей (типа ТК), линейным
касанием (типа ЛК) или с комбинированным точечно-линейным касанием ТЛК. Пряди
используемых в горной промышленности канатов сплетают из стальной светлой или
оцинкованной проволоки с расчетной прочностью 1570—1960 МПа. Пряди по отдельным
слоям сплетают из проволок одинакового (канат ЛК-О) или разного (канат ЛК-Р)
диаметра. Канаты с линейным касанием отдельных проволок между слоями типа ЛК
более гибкие, износостойкие и выдерживают большее число изгибов по сравнению с
канатами типа ТК.
Условные обозначения канатов крестовой сливки,
используемых в скреперных лебедках, 6×19+1 о. с. или 6×36+1 о. с. (первая цифра
— число прядей в канате, вторая — число проволок в пряди плюс один органический
сердечник). Диаметр каната (от 14 до 28 мм) выбирают в зависимости от мощности скреперной
лебедки.
При доставке крепкой абразивной руды канаты
быстро изнашиваются, поэтому расход их в среднем составляет от 25 до 60 кг на
1000 т доставляемой руды.
Блоки скреперной
установки (рис. 7.6, а) должны быть
прочными, легкими, обеспечивать простую запасовку и снятие каната, а также
пропуск каната, связанного узлом, быть удобными для переноски и закрепления.
Диаметр блока должен быть не менее 15—18 диаметров каната. В скреперных
установках применяют блоки диаметром 200—400 мм.
Рис. 7.6. Блок скреперной установки и способы его
крепления:
а — конструкция блока; б — клиновое
крепление штыря блока; в — клиновое крепление сухаря; г —
крепление блока на стоике; д — крепление блока на цепи; 1 — штырь; 2 — клин; 3 —
стойка
В зависимости от места установки различают
блоки концевые и поддерживающие. Концевые блоки, закрепляемые в конце
скреперной установки и огибаемые под большим углом хвостовым канатом,
испытывают большие нагрузки. Поддерживающие блоки устанавливают по трассе
скреперования для подвешивания хвостового каната.
Крепление блоков производят с помощью штырей
(рис. 7.6, б), канатных анкеров (рис.
7.6, в), удерживаемых забитыми в
шпуры клиньями, иногда — с помощью петли каната на стойках (рис. 7.6, г) или отрезка цепи (рис. 7.6, д).
