Механизмы перестановки барабанов применяются в двухбарабанных подъемных машинах, а также в машинах с разрезным барабаном [2, 3, 4]. Назначение таких механизмов: создавать условия для поворота одного барабана относительно другого. Необходимость угловых поворотов (перестановок) одного барабана относительно другого возникает при навеске новых и замене старых подъемных канатов, при различных удлинениях (вытяжках) новых канатов, что приводит к изменению положения сосудов в крайних точках ствола (один сосуд пришел в конечную точку ствола, а второй еще не дошел), при осуществлении ремонтных работ и других операциях.
Механизмы перестановки выпускались различных типов, которые отличались по типу расцепного устройства — червячные, фрикционные, зубчатые рычажные, зубчатые безрычажные; по шагу регулирования — ступенчатое и бесступенчатое; по типу привода — ручной, пружинно-гидравлический, пружинно-пневматический; системам и способам управления.
Рис. 10.1 Сборка главного вала
подъемных машин типа 2БМ
| 
Рис. 10.2 Червячный механизм
перестановки барабанов малых подъемных машин типа 2БМ.
|
Первые типы подъемных машин оборудовались механизмами перестановки барабанов с ручным приводом. Примером таких механизмов является червячных механизм перестановки барабанов, которым оснащались малые подъемные машины типа 2БМ бывшего завода ЛКУ г. Донецка.
Сборка главного вала подъемных машин типа 2БМ-2500 и 2БМ-3000 (рис. 10.1) представляет собой двухопорный вал 1 с двумя цилиндрическими барабанами — рабочим 2 и холостым 3 — и механизмом перестановки барабанов 4. Рабочий барабан наглухо заклинен на валу тангенциальными шпонками 5, а холостой (переставной) посажен свободно на антифрикционных втулках 6 и соединен с валом червячным механизмом перестановки барабанов 4. Каждый барабан состоит из двух чугунных дисков 7 и 8, непосредственно устанавливаемых на коренной вал, металлической разъемной обечайки 9 и деревянной футеровки 10, состоящей из отдельных брусьев твердых пород дерева (дуб, вяз, ясень или бук). Диски из модифицированного чугуна имеют разъем по диаметру; на их спицах предусмотрены жимки для крепления подъемного каната. Внутренние диски 8 представляют собой сплошную отливку ступицы, спиц, реборды и тормозного обода. Наружные диски 7 тормозного обода не имеют.
Обечайка барабана состоит из стальных листов толщиной 8— 16 мм, сваренных между собой и прикрепленных болтами к дискам. Брусья футеровки толщиной 70—100 мм и длиной, равной ширине барабана между ребордами, прикрепляют к обшивке болтами с утопленными головками, закрываемыми сверху деревянными пробками. На футеровке нарезают желобки для подъемного каната. Коренной вал установлен на подшипниках качения (роликовых радиальных сферических двухрядных). Смазка подшипников осуществляется заполнением корпуса подшипника консистентной смазкой.
При креплении каната к барабану конец его пропускают через специальную прорезь обечайки внутрь барабана, огибают спицу и закрепляют жимком или наматывают на специальные бобины, установленные внутри барабана с обеих сторон.
Червячный механизм перестановки барабанов малых подъемных машин (рис. 10.2) состоит из червячного колеса 1, посажанного на коренном валу на шпонках, и двух червяков 2, свободно сидящих на валах 3, расположенных с двух противоположных сторон от червячного колеса. Валы 3 одним концом сидят на горизонтальных осях 4, закрепленных в дисках переставного барабана, а другим — соединяются тягой 5, имеющей стяжную гайку с маховиком 6.
При вращении маховика 6 стяжной гайки влево валы 3 раздвигаются и червяки 2 выводятся из зацепления с червячным колесом 1. При этом холостой барабан разъединяется с коренным валом машины, а червячное колесо вместе с коренным валом и заклиненным на нем рабочим барабаном свободно вращается в нужном для перестановки барабанов направлении. Чтобы холостой барабан, отсоединенный от коренного вала, не мог вращаться под действием натяжения подъемного каната, он удерживается во время перестановки специальным стопорным устройством за отверстия на реборде барабана. Устройство для стопорения барабана, установленное на фундаменте у опорных подшипников тормозных балок, состоит из двух тяг с вилками, стяжных гаек и болтов.
При вращении маховика 6 стяжной гайки вправо валы 3 стягиваются, червяки 2 входят в зацепление с червячным колесом 1 и холостой барабан соединяется с коренным валом (заклинивается).
В случае попадания зуба червяка на зуб червячного колеса необходимо провернуть свободно сидящие на валах 3 червяки до совпадения червяка с впадиной червячного колеса.
Червячный механизм перестановки барабанов малых подъемных машин не имеет дистанционного управления, включение и выключение его производится вручную рабочим, который размещается внутри барабана.
Червячный механизм перестановки позволяет фиксировать холостой барабан в любом его положении, т. е. производить точную (бесступенчатую) регулировку длины; подъемного каната при навеске или при вытяжке в процессе работы, а также производить перестановку клетей при одновременной работе подъемной машины с нескольких горизонтов.
Подъемные машины завода НКМЗ до 1963 года выпуска имели зубчатый рычажный механизм перестановки барабанов. Зубчатый рычажный механизм перестановки барабанов (рис. 10.3) состоит из зубчатого колеса 1, рычажного механизма 2, зубчатого венца 3 и шестигранной втулки (шестигранника) 4.
Зубчатый венец прикреплен болтами к лобовине переставного барабана, а шестигранная втулка жестко закреплена шпонками на коренном валу подъемной машины. Зубчатое колесо свободно насажено на шестиграннике и при помощи хомута 5 и вилки 6 связано с рычажным механизмом 2, приводимым в движение штоком 7 пневматического цилиндра. Рычажный механизм передвигает зубчатое колесо по шестиграннику 4, вводя или выводя его из зацепления с зубчатым венцом, и этим соединяет или отсоединяет переставной барабан от коренного вала подъемной машины.
Рис. 10.3 Зубчатый рычажный
механизм перестановки барабанов подъемных машин завода НКМЗ выпуска до 1963 года.
| Конструкция рычажного механизма перестановки устарела и рычажный механизм заменен более компактным и удобным в эксплуатации безрычажным механизмом перестановки барабанов. Однако на шахтах находятся в работе подъемные машины и с рычажным механизмом перестановки. Сборка главного вала подъемных машин типа 2Ц современной конструкции (рис. 10.4) представляет собой двухопорный вал 1с двумя цилиндрическими барабанами сварной конструкции: переставным 3 и заклиненным 7. Вал опирается на подшипники качения, установленные на постаментах 2. Обечайка 5 барабанов из толстолистовой стали имеет нарезку для укладки подъемного каната. Тормозными ободьями 6 служат крайние участки обечайки барабанов. |
| Лобовины 8 барабанов из толстолистовой стали крепятся пассованными (под развертку) болтами к ступицам 9, 10, 11 и 12 из стальной отливки. Для увеличения жесткости барабанов к внутренней поверхности обечайки приварены кольца жесткости 13. Соединение переставного барабана с валом производится механизмами перестановки 4. | 
Рис. 10.4 Сборка главного вала подъемных машин типа 2Ц современной конструкции.
|
В настоящее время подъемные машины выпускаются с зубчатыми безрычажными механизмами перестановки с пружинно-пневматическим приводом, где соединение переставного барабана (переставной части барабана) с главным валом обеспечивается усилием трех предварительно сжатых пружин, а расцепление — подачей сжатого воздуха в три приводных цилиндра, располагаемых равномерно по соответствующей окружности соосной с главным валом (рис 10.5).
Рис. 10.5 Механизм перестановки подъемных машин завода НКМЗ
1 – ступица; 2 – венец зубчатый; 3 – венец наружный; 4 – цилиндр пневматический; 5 – пружина; 6 – регулируемая тяга; 7 – кольцо; 8 – блокировочное устройство; 9 – подшипник.
Механизм перестановки (рис. 10.5) подъемных машин завода НКМЗ состоит из составных частей: ступицы 1, неподвижно соединенной с валом подъемной машины; венца зубчатого 2, соединенного болтами с переставным барабаном (указанный венец установлен на вал подъемной машины на роликоподшипнике 9 и может свободно вращаться на валу); венца наружного 3, соединяющего своими зубьями ступицу 1 и венец 2. На ступице 1 установлены: три цилиндра пневматических 4, предназначенные для перемещения венца наружного 3 относительно ступицы 1 и венца 2; три пружины 5, которые предназначены для удержания в соединенном состоянии венца наружного 3 со ступицей 1 и венцом 2. Венец зубчатый 3 посредством регулируемых тяг 6 соединяется с кольцом 7, воздействующим на блокировочное устройство 8 в процессе перестановки барабанов. Питание цилиндров пневматических 4 осуществляется через распределительную сеть воздуховодов. При нормальной работе подъемной машины ступица 1 и венец зубчатый 2 соединены между собой венцом наружным 3 под действием усилий предварительно сжатых пружин 5. При перестановке барабанов в распределительную сеть воздухоприводов подается сжатый воздух, под действием которого цилиндры 4 перемещая венец наружный 3 в осевом направлении на зубьях ступицы 1, освобождают от зацепления с ним венец зубчатый 2. Вал подъемной машины вместе со ступицей 1 и венцом наружным 3 получают возможность проворачиваться относительно переставного барабана, соединенного болтами с венцом зубчатым 2.
Цилиндр пневматический (рис. 10.6) предназначен для перемещения венца наружного 3 механизма перестановки и состоит из следующих составных частей: поршня 1; цилиндра 2; крышки 3 и манжеты 4.
Рис. 10.6 Пневматический цилиндр
перестановки барабанов.
| Цилиндр пневматический устанавливается на ступице механизма перестановки и крепится к ней неподвижно болтами. При вскрытии цилиндра пневматического для периодических осмотров последний остается соединенным с крышкой винтами 7. Уплотнение цилиндра 2 с поршнем 1 достигается манжетой, которая крепится к поршню 1 посредством кольца и болтов 5. Уплотнение между цилиндром 2 и крышкой 3 производится прокладкой 9. При подаче сжатого воздуха через отверстие 8 |
поршень 1 посредством штока 10 перемещает венец зубчатый 3 (рис. 10.6) для осуществления перестановки барабанов. Смазка цилиндра и поршня осуществляется маслом, содержащимся в сжатом воздухе.
Для предотвращения случайного растормаживания предохранительного тормоза переставного барабана в период перестановки барабанов и выдачи электрических сигналов на пульт управления подъемной машины о состоянии механизма перестановки механизм перестановки барабанов снабжен блокировочным устройством.
Рис. 10.7 Блокировочное
устройство
| Блокировочное устройство (рис. 10.7), состоит из следующих составных частей: 1 — кронштейн; 2 — шток с пружиной 3, роликом 4 и рычагом 5, неподвижно закрепленным на нем; 6, 7 — выключатели концевые; 8 — подшипники штока. Устройство блокировочное устанавливается с зазором между роликом 4 и поверхностью механизма перестановки А. |
При нормальной работе подъемной машины шток 2 под действием предварительно сжатой пружины 3 посредством рычага 5 воздействует на рычаг выключателя концевого 7, который выдает в схему управления электрический сигнал готовности машины к пуску.
При перестановке барабанов кольцо 7 механизма перестановки (рис. 10.7) через ролик 4 перемещает шток 2 на величину хода наружного венца 3 механизма перестановки. Рычаг 5 освобождает рычаг концевого выключателя 7, который под действием собственной пружины переключается и выдает электрический сигнал в схему управления на запрет пуска подъемной машины. При полном выходе из зацепления с венцом 2 наружного венца 3 механизма перестановки (рис 10.7), шток 2 рычагом 5 переключает выключатель концевой 6 и последний выдает электрический сигнал в схему управления о готовности подъемной машины к перестановке барабанов. Одновременно концевой выключатель 6 выдает электрический сигнал в схему управления, запрещающий растормаживание предохранительного тормоза переставного барабана.
Смазочная система опор переставного барабана предназначена для периодического пополнения подшипниковых опор переставного барабана густой смазкой при техническом обслуживании подъемных машин. Смазочная система состоит из ручной станции для нагнетания густой смазки поочередно к двум группам смазываемых точек. Выбор группы смазываемых точек производится переключателем. Для контроля давления смазки предназначен манометр.
Рис. 10.8 Стопорное устройство
| На случай ремонтов тормозных устройств или органов навивки каната подъемная машина снабжается стопорным устройством (рис. 10.8), которое предназначено для удержания от вращения барабанов в сборе. Крепится стопорное устройство к фундаменту подъемной машины посредством специального шарнира 6. |
Стопорение машины производится за отверстие 4 реборды 3 переставного барабана. Отверстия серьги 2 совмещается с отверстием реборды, после чего вставляется палец 7. Для изменения длины стопорного устройства обычно используется фаркопная гайка 5, которая позволяет зафиксировать машину за ближайшее отверстие реборды барабана.
Механизмы перестановки двухбарабанов подъемных машин завода «Донецкгормаш» несколько отличаются от механизмов завода НКМЗ. Механизм перестановки барабанов (рис. 10.9) состоит из зубчатой обоймы 1, зубчатого колеса 2, трубопроводов 3, приводных цилиндров 4, поршней 5, пружин 6, диска 7, кольца 8 и шпилек 9. Зубчатое колесо посажено на шлицы 7 главного вала 1, а зубчатая обойма неподвижно соединена с тормозным диском 11 левого барабана.
Пружины 6 (рис. 5.6) одним концам установлены в стаканах 10, закрепленных болтами на колесе 2. К торцам стаканов 10 приклеены резиновые амортизаторы 11, которые опираются на диск 7. Шпильки 9 ввернуты в диск и застопорены специальными шайбами. Противоположные концы пружин упираются в упорные кольца 12, установленные на шпильках 9.
Рис. 10.9 Механизм перестановки
барабанов подъемных машин завода
«Донецкгормаш».
| Вращение от главного вала 13 к левому (переставному) барабану передается через зубчатое колесо 2, соединенное шлицами с валом 13 и входящее в зацепление с зубчатой обоймой 1. Зубчатое колесо 2 удерживается в зацеплении с зубчатой обоймой 1 силой предварительно сжатых пружин 6. Отсоединение переставного барабана от вала 13 производится выводом из зацепления зубчатого колеса 2 с зубчатой обоймой 1, которое осуществляется подачей сжатого воздуха в приводные цилиндры 4. При этом зубчатое колесо 2 вместе с закрепленными на нем цилиндрами 4 переместится влево по шлицам вала 13 до упора в кольцо упорное 12. |
Соединение переставного барабана с валом производится вводом в зацепление зубчатого колеса 2 с зубчатой обоймой 1 путем выпуска сжатого воздуха из приводных цилиндров 4. При этом зубчатое колесо под действием силы пружин 6 переместится вправо до упора амортизаторов 11 в диск 7.
Сжатый воздух к вращающемуся валу подается через специальное устройство, установленное на торце главного вала. В приводные цилиндры механизма перестановки воздух поступает из внешнего неподвижного трубопровода через полую ось, осевое и радиальное отверстия в главном вале и трубопровод механизма перестановки.
Рис. 10.10 Устройство для подвода
сжатого воздуха
| Устройство для подвода сжатого воздуха изображено на рис. 10.10. Устройство состоит из корпуса 1 с установленной в нем на подшипниках качения 2 полой осью 3 и крышки 4. Корпус 1 установлен в отверстии на торце главного вала машины. Подшипниковый узел уплотнен резиновыми манжетами 5, а зазор между поверхностями корпуса 1 и главного вала уплотнен резиновым кольцом 6. |
На конце полой оси 3 установлен угольник 7, к которому присоединяется внешний трубопровод. Стопорная планка 8, прикрепленная к торцевой крышке корпуса подшипника, удерживает полую ось 3 от вращения.
Для того чтобы не допустить растормаживания переставного барабана в то время, когда он отсоединен от главного вала машины, а также для предотвращения самопроизвольного отсоединения переставного барабана от главного вала предусмотренаблокировка механизма перестановки (рис. 10.11).
Рис. 10.11 Механизм блокировки перестановки барабанов
В стакане 1, закрепленном в корпусе коренного подшипника, установлен шток 2. На конце штока закреплен шарикоподшипник 3. Свободный конец штока воздействует на выключатели 4 и 5. Пружина 6 удерживает шток 2. Блокировка работает следующим образом. Зубчатое колесо механизма перестановки при выходе из зацепления перемещает шток 2, свободный конец которого последовательно воздействует на выключатели 4 и 5. При вводе зубчатого колеса механизма перестановки в зацепление шток и выключатели 4 и 5 возвращаются в исходное положение под действием пружины 6. Выключатели 4 и 5 включены в схему управления подъемной машины.
Перед перестановкой заторможенный переставной барабан дополнительно стопорится специальным тормозным стопорным устройством(рис. 10.12). Стопорение должно производиться при неподвижной машине.
Стопорное устройство предназначено для стопорения машины при монтаже или ремонте тормозного устройства. Стопорение должно производиться при неподвижной машине. При пользовании стопорным устройством разность статических натяжений канатов не должна превышать 10 кН. Устройство стопора: втулки 1 и 2 приварены к раме машины.
Втулка 2 имеет трапецеидальную нарезку, в которую ввинчивается палец стопора 3. Для стопорения машин палец стопора 3 гладким концом вводят специальной рукояткой или гаечным ключом между двумя специальными ребрами тормозного диска. Для этого второй конец стопорного устройства имеет квадратное сечение.
Рис. 10.12 Стопорное устройство
| Время, необходимое для перестановки барабанов подъемной машины при зубчатом дистанционном механизме перестановки, составляет 2—3 мин. Для безопасной работы подъемных машин при включении механизма перестановки на пульте управления предусмотрены блокировки, которые не позволяют: |
- включить кран механизма перестановки, т. е. рассоединить переставной барабан с коренным валом, до тех пор, пока рукоятка рабочего тормоза не будет поставлена в положение «Заторможено»;
- растормозить переставной барабан до тех пор, пока кран механизма перестановки не будет выключен, т. е. переставной барабан не будет соединен с коренным валом подъемной машины.
Лабораторная работа №11
