Файл: Люблинский К.И. Шахтные подъемные машины и лебедки с турбомуфтами.pdf

невозможно в связи с наличием искрообразований в контакт­ ных частях электродвигателя и в коммутационной цепи управ­ ления (контакторные панели, роторное сопротивление, командоаппарат и т. д.).

В связи с имеющимися недостатками привода с асинхрон­ ным фазовым электродвигателем большой практический инте­ рес для шахтного подъема имеет электропривод с турбомуфтой,

или, как его называют, гидроэлектропривод.

Возможность снижения динамических усилий в узлах ма­ шины, снятие с приводного электродвигателя функций управ­ ления подъемной машиной и возможность создания взрыво­ безопасной схемы управления открывают широкие перспективы

для применения гидроэлектропривода на подъемных машинах, работающих как на поверхности, так и в шахте, опасной по

газу или пыли.

Для шахтного подъема гидроэлектропривод является новым

А. И. Кухтенко, С. С. Цвейбаума «Применение гидравлической передачи для рудничных стационарных установок».

В1941 г. Ново-Краматорским машиностроительным заво­ дом и Центральным научно-исследовательским институтом тех­ нологии машиностроения (ЦНИИТМашем) велись теоретиче­ ские и проектно-конструкторские работы по применению турбо­

трансформаторов для привода подъемных машин. Однако эти работы не были закончены.

В1945—1946 гг. под руководством проф. Ф. Н. Шклярского доц. А. Е. Максимовым и другими работниками кафедры горной электротехники Ленинградского горного института были про­ ведены исследования, давшие положительные результаты [4].

Первая опытная шахтная подъемная установка с гидроэлек­ троприводом была введена в эксплуатацию в 1947 г. в Ленин­ граде на одной из шахт строительства Ленинградского метро­ политена. Проектирование, изготовление и монтаж редуктора со встроенными в него турбомуфтами, или турбозубчатого ре­ дуктора, были проведены механическим заводом Ленметро-

строя по материалам и при консультации кафедры горной электротехники Ленинградского горного института.

Испытания этой подъемной машины дали положительные результаты, и Ленметрострой в 1948 г. выпустил партию гидро-

зубчатых редукторов улучшенной конструкции для других шахт строительства метро [5].

Вкороткий срок все шахты Ленметростроя были оборудо­

ваны подъемными установками с турбозубчатыми редукторами.

Вугольной промышленности работы по созданию подъемной машины с гидроэлектроприводом уже прошли три периода. Первый период начался с испытания турбозубчатых редукторов Ленметростроя.

10

В 1949 г. Донгипроуглемашем были разработаны чертежи шахтных лебедок с применением турбозубчатых редукторов Ленметростроя, а Южгипрошахтом — схемы электрической ком­ мутации этих установок.

Кроме того, в 1950 г. Донгипроуглемаш разработал проект новой подъемной машины 2БМ-2000 с турбозубчатым редук­ тором, в котором использовались турбомуфты Ленметростроя.

Все эти машины были изготовлены на заводах Ленметро­

строя и б. Главуглемаша, смонтированы на шахтах и испы­ таны.

Измерения при испытаниях проводились при помощи ви­ зуальных приборов.

Результаты испытаний первых образцов подъемных машин с турбозубчатыми редукторами [3] были положительными. Не­

Испытания показали также, что применительно к условиям эксплуатации шахтных подъемных машин турбозубчатый ре­ дуктор имел и серьезные недостатки. Основные из них:

1)невозможность получения устойчивых низких (50% от номинальной) скоростей без применения маневрового тормоза;

2)неточность регулирования;

3)наличие разрыва во времени между моментом перевода рычага управления турборедуктором и началом вращения ба­ рабанов;

4)значительный нагрев масла при работе редуктора на

низких скоростях, что особенно опасно при работе турбозубчатого редуктора в подземных условиях.

Всвязи с этим б. ВУГИ, Донгипроуглемашу и МакНИИ

были поручены научно-исследовательские, проектно-конструк­ торские и экспериментальные работы по усовершенствованию

турбозубчатых редукторов.

Второй период был начат с испытания на шахтах № 1—2 им. Войкова треста Свердловскуголь (Донбасс) и № 1 «Россошинской» в Подмосковном бассейне турбозубчатых редук­

торов, сконструированных Донгипроуглемашем. Эти испытания

проводились при помощи совершенной самопишущей аппара­ туры.

При испытаниях были получены дополнительные и более точные сведения для анализа явлений, происходящих в турбо­ муфтах.

Попытки получения устойчивой низкой скорости при работе турбомуфты без нагрузки приводили к возникновению незату­ хающих колебаний скорости, характер изменения которых при­ веден на рис. 6.

При таком режиме работы даже не осуществлялся нормаль­ ный пуск машины.

11

Когда управление производилось не только регулированием количества жидкости в муфте, но и искусственным повыше­ нием нагрузки (применение рабочего тормоза), эти колебания

скорости исчезали и пуск машины осуществлялся плавно. Но такой режим управления с одновременным использованием

двух рукояток неудобен.

При исследовании этого явления работниками ВУГИ из опыта было установлено, что скачкообразное колебание ско­ рости между наименьшим и наибольшим его значениями объяс­ няется наличием двух кругов циркуляции жидкости в муфте при малом ее заполнении.

Рис. 7. Два круга циркуляции жидкости в турбомуфте

В рабочей полости гидромуфты жидкость может циркулиро­ вать либо по большому кругу, либо по малому (рис. 7). Более подробно этот вопрос изложен в специальных работах [1, 2].

При проведении опытов в рабочую полость муфты был введен сердечник, который исключил возможность движения жидкости по малому кругу, и она циркулировала только по

большому кругу. Или наоборот, специальной формой турбо­ муфты обеспечивали движение жидкости только по малому кругу циркуляции.

При этом колебания скорости (рис. 8) отсутствовали и

предоставлялась возможность получения любой низкой устой­ чивой скорости.

Недостаточная точность регулирования скорости заключа­ лась в том, что одному и тому же положению рукоятки управ­

ления соответствовали различные скорости движения машины.

Этот недостаток был устранен по предложению работников б. ВУГИ, одновременное управление впуском и выпуском жидкости из муфты было заменено на управление только вы­ пуском жидкости.

Вопрос защиты турбомуфты от перегрева рабочей жидкости решен Донгипроуглемашем совместно с МакНИИ при помощи

установки специальной защитной аппаратуры.

Все эти мероприятия были проверены в лабораторных усло­ виях, а затем и на шахтных действующих подъемных маши­ нах. Результаты этих испытаний подробно изложены в рабо­ тах [1, 2].

13

Третий период работы состоял в конструировании, изготов­ лении и испытании подъемной машины 2БМТ-2000 с турбозубчатым редуктором на основе полученных данных о новых формах круга циркуляции муфты, схеме управления наполне­ нием муфты и системе защиты.

Общий вид подъемной машины 2БМТ-2000 с турбозубчатым

Подъемная машина состоит из коренной части 1 на двух­ опорном валу, с двумя цилиндрическими барабанами и чер­

вячным механизмом перестановки, тормоза 2 с угловым пере­

мещением балок, гидравлического привода тормоза 3 с грузо­ вым аккумулятором давления 4, пульта управления 5, указателя глубины 6, ограничителя скорости 7.

Новыми узлами машины являются турбозубчатый редук­

тор 8, система питания его 9, система охлаждения 10, аппара­ тура защиты и система управления турбозубчатым редуктором.

Техническая характеристика подъемной машины 2БМТ-2000

стурбозубчатым редуктором приведена в табл. 1.

Опытная партия подъемных машин 2БМТ-2000 с турбозуб-

чатыми редукторами конструкции Донгипроуглемаша изготов­

лена заводом им. XV-летия ЛКСМУ и установлена на шахтах Донбасса («Кочегарка» и № 4/5 «Никитовка» треста Горловскуголь).

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТУРБОЗУБЧАТОГО

РЕДУКТОРА С СИСТЕМОЙ ПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Турбозубчатый редуктор предназначен для управления подъемной машиной при непрерывном вращении двигателя. При его помощи осуществляется пуск подъемной машины, движе­ ние машины на максимальной скорости, регулирование ско-

14

рости, остановка подъемной машины, реверсирование и тормо­

жение.

Схема турбозубчатого редуктора, системы его питания и управление приведена на рис. 10.

Ведущий вал 1 редуктора соединен муфтой с валом элек­ тродвигателя. На валу на шпонках насажены два насосных колеса 2, к которым болтами прикреплены чаши 3, обхваты­ вающие турбинные колеса 4. На наружной цилиндрической

поверхности каждой чаши на скользящих шпонках посажено шиберное кольцо 5, которое может передвигаться вдоль оси ведущего вала. Шиберное кольцо перемещается при помощи рычагов с зубчатым сектором 6 и шестерни 7, связанной через кулису 8 с валом 9 золотника трехходового крана 10.

Турбинные колеса на шариковых подшипниках, связанные шпонками с шестернями 11 и 12, свободно вращаются вокруг ведущего вала 1.

Обхватывающие чаши, шиберное кольцо, насосные и тур­ бинные колеса образуют две турбомуфты — левую и правую. Шиберное кольцо 5 имеет по окружности ряд отверстий. Если шиберное кольцо находится в среднем положении, то отвер­ стия в чашах 3 совпадают с отверстиями в шиберном кольце и полости муфт сообщаются с полостью картера редуктора. Если шиберное кольцо сдвинуто от центра в какую-либо сто­

рону, то отверстия чаш одной из турбомуфт продолжают совпа­ дать с отверстиями шиберного кольца, а отверстия чаши другой турбомуфты закрываются шиберным кольцом.

Зубчатые передачи турбозубчатого редуктора имеют сле­ дующую схему.

Шестерня 11 сцеплена через паразитное колесо 13 с коле­ сом 14, сидящим на вал-шестерне 15, а шестерня 12 находится в зацеплении непосредственно с колесом 16, насаженным на вал-шестерню 15. Эта вал-шестерня находится в зацеплении

с зубчатым колесом 17 главного вала редуктора.

Система питания турбозубчатого редуктора состоит из мас­ лосборника 18, двух центробежных насосов 19 и трубопрово­ дов 20, 21 и 22. Слив масла из картера редуктора в масло­ сборник осуществляется по трубопроводу 23.

Управление подъемной машиной через турбозубчатый редук­ тор осуществляется перемещением рукоятки 24, связанной

с золотником крана управления 10 и шиберным кольцом 5.

При среднем положении рычага управления золотник крана

и шиберное колесо находятся в среднем положении и ведомый вал неподвижен. При этом масло не поступает в полость турбо­ муфт и центробежный насос перекачивает масло по трубопро­ воду 25 обратно в маслосборник.

Пуск машины для опускания верхнего каната в шахту осуществляется поворотом рукоятки 24 вперед. При этом ши­ берное кольцо перемещается вправо, закрывая отверстие левой