Двухканатная лебедка с гидравлическим шаговым приводом

Изобретение относится к горной промышленности, в особенности к шахтным подъемным устройствам с гидравлическим приводом. Устройство состоит из двух неподвижно закрепленных гидроцилиндров, через которые пропущены гибкие штоки, выполненные из каната закрытой конструкции. Гибкий шток имеет возможность быть попеременно захватываемым поршнями с управляемыми цангами, которые позволяют перемещать канат с грузом. Перемещение поршней происходит под действием рабочей жидкости, подаваемой в гидроцилиндры распределителями от маслостанции. Возвратные полости всех гидроцилиндров двухканатной лебедки соединены между собой, рабочие полости верхних цилиндров объединены трубопроводом и получают питание рабочей средой непосредственно от гидрораспределителя. Рабочая полость нижних гидроцилиндров одной из лебедок получает питание от малой полости мультипликатора. Рабочая полость гидроцилиндра второй лебедки получает питание от большой полости мультипликатора, основная полость которого получает питание через тот же гидрораспределитель, а отношение площадей рабочих полостей мультипликатора равно 1:2. Это позволяет упростить конструкцию и расширить технологические возможности устройства. 2 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности, в особенности к шахтным подъемным устройствам с гидравлическим приводом, и может быть использовано для доставки грузов по вертикальным и крутонаклонным стволам или другим горным выработкам угольной и горнорудной промышленности. Может быть использовано для удержания оборудования в стволе во время его проходки и в других отраслях промышленности для перемещения грузов.

Известна конструкция подъемного устройства, использующая для перемещения грузов гидроцилиндры с гибким штоком [1].

Недостатком известного устройства является то, что расстояние перемещения груза зависит от величины хода поршня гидроцилиндра и с увеличением расстояния приходится применять гидроцилиндры большой длины.

Указанный недостаток устранен в устройстве [2]. Однако использовать данное устройство для подъема грузов в вертикальном направлении нельзя, так как при перестановке поршня в цилиндре будет происходить опускание уже поднятого груза в первоначальное положение. Недостатком существующих лебедок с гидравлическим шаговым приводом является то, что при использовании их для производства работ, требующих совместного синхронного действия, наблюдается рассогласованность. Так, например, если требуется подвесить проходческий полок на двух канатах (при проходке стволов) с использованием указанных лебедок, то через некоторое время наблюдается перекос проходческого полка. Это объясняется тем, что скорости перемещения канатов двумя одинаковыми лебедками оказываются различными. Происходит это по причине неодинаковости нагрузок на каждую из лебедок, различия в пропускной способности гидравлических линий и др. Отличие в скорости перемещения (даже очень небольшого) через некоторое время и приводит к перекосам оборудования, размещенного в стволе на канатах.

Необходима такая конструкция двухканатной лебедки, которая была бы свободна от указанных недостатков, т.е. скорости перемещения обоих канатов были бы одинаковыми и не зависели от величины нагрузки на каждом из канатов - движение канатов должно происходить синхронно.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что возвратные полости всех гидроцилиндров двухканатной лебедки соединены между собой, рабочие полости верхних цилиндров объединены трубопроводом и получают питание рабочей средой непосредственно от гидрораспределителя, а рабочая полость нижних гидроцилиндров одной из лебедок получает питание от малой полости мультипликатора, рабочая же полость гидроцилиндра второй лебедки получает питание от большой полости мультипликатора, основная полость которого получает питание через тот же гидрораспределитель.

На фиг.1 изображена предлагаемая лебедка с гидравлическим шаговым приводом, ее принципиальная схема; на фиг.2 изображен разрез поршня с гибким штоком.

Двухканатная лебедка с гидравлическим шаговым приводом содержит цилиндр 1 с рабочей 2 и возвратной 3 полостями и узлами 4 и 5 герметизации, насосный агрегат 6, распределители 7 и 8, датчики 9 и 10 контроля положения. В цилиндре 1 установлен поршень 11, имеющий возможность перемещения вдоль гибкого штока 12. Поршень 11 выполнен с расточкой 13, в которой размещена коническая цанга 14, подпружиненная при помощи пружины 15 относительно поршня 11, охватывающая гибкий шток 12 и взаимодействующая со ступенчатым поршнем 16, размещенным в поршне 11. Шток 12 уплотнен относительно поршня 11 поджимным сальником 17 с нажимным элементом 18. Ступенчатый поршень 16 и нажимной элемент 18 образуют в расточке 13 поршня 11 полости 19-21. При этом полости 19 и 21 сообщены посредством зазоров между частями сборного поршня с возвратной полостью 3, а полость 20 - с рабочей полостью 2. Гибкий шток 12 проходит также через второй гидроцилиндр 22, имеющий такие же узлы герметизации 4 и 5, рабочую 23 и возвратную полости 24 и поршень 25, имеющий точно такую же конструкцию, что и поршень 11, и поэтому изображенный на чертеже без разреза - непрозрачным. При этом поршень 25 так расположен в гидроцилиндре 22, что тяговое усилие, развиваемое им, направлено согласно тяговому усилию, развиваемому поршнем 11. Возвратные полости 3 и 24 соединены между собой трубопроводом 26. Сигнал о крайнем верхнем положении поршня 11 и о крайнем нижнем положении поршня 25 поступает через логический элемент «И» 28 на датчик положения 9, а сигнал о нижнем положении поршня 11 и верхнем положении поршня 25 поступает через логический элемент «И» 27 на датчик положения 10. Гидроцилиндры 1 и 22 помещены в корпус цилиндрической формы 29 с фланцем 30 в нижней части для крепления лебедки. В верхней части корпуса размещена траверса 31, на которой размещена (показана условно) катушка 32 (с дисковым тормозом 33), предназначенная для приемки и укладки холостой ветви каната (гибкого штока) 12. Катушка 32 имеет внутри привод для ее вращения (на схеме не показан как не имеющий отношения к сути заявки). Двухканатная лебедка с гидравлическим шаговым приводом также содержит второй цилиндр 34 такой же конструкции, что и цилиндр 1, с рабочей 35 и возвратной 36 полостями и узлами 37 и 38 герметизации. В цилиндре 34 установлен поршень 39, имеющий возможность перемещения вдоль каната (гибкого штока) 40. Конструкция поршня 39 аналогична конструкции поршня 11 (поэтому он изображен без разреза).

Канат (гибкий шток) 40 проходит также через гидроцилиндр 41, имеющий такие же узлы герметизации 37 и 38, рабочую 42 и возвратную 43 полости и поршень 44, имеющий такую же конструкцию, что и поршень 39 (и поэтому изображен без разреза). При этом поршень 39 так расположен в цилиндре 34, что тяговое усилие, развиваемое им, направлено согласно тяговому усилию, развиваемому поршнем 44. Возвратные полости 36 и 43 соединены между собой трубопроводом 45. На траверзе 46 размещена для приема и укладки холостой ветви каната 40 катушка 47 с дисковым тормозом 48.

Трубопроводы 26 и 45 соединены между собой трубопроводом 49, рабочие полости 23 и 42 соединены между собой трубопроводом 50, который соединен также с распределителем 8. Рабочая полость 2 соединена с малой полостью 51 мультипликатора 52, а рабочая полость 35 соединена с большой полостью 53 того же мультипликатора. Основная полость 54 мультипликатора 52 соединена с распределителем 8.

Гидроцилиндры 34 и 41 помещены в корпус цилиндрической формы 55, с фланцем 56 в нижней части, для крепления лебедки. На рабочих ветвях канатов (гибких штоках) помещены крюки 57 и 58. Отношение площади цилиндрической части полости 51 к площади цилиндрической части полости 54 мультипликатора 52 составляет 1:2. Двухканатная лебедка с гидравлическим шаговым приводом работает следующим образом. Предварительно двухканатная лебедка с гидравлическим шаговым приводом устанавливается при помощи фланцев 30 и 56, в вертикальном или горизонтальном положении. Рассмотрим работу лебедки при установке ее в вертикальном положении.

При подаче рабочей среды от насосного агрегата 6 через распределители 7 и 8 в основную полость 54 мультипликатора 52, составной поршень которого, перемещаясь, подает рабочую среду из полости 51 в рабочую полость 2, а из полости 53 в рабочую полость 35. Попадая в рабочую полость 2 гидроцилиндра 1, рабочая среда, одновременно по зазорам в сборном поршне 11, попадает в полость 20, воздействует на поршень 16 и нажимной элемент 18, осуществляя посредством цанги 14 фиксацию поршня 11 относительно гибкого штока 12 и надежное зажатие сальника 17 (в зависимости от давления рабочей среды). Поршень 11 и шток 12, зафиксированные друг относительно друга, перемещаются вверх (по чертежу) и перемещают гибкий шток 12. Аналогичные процессы происходят в поршне 39, расположенном в гидроцилиндре 34 при попадании рабочей среды из полости 53 в рабочую полость 35. При этом рабочая жидкость из возвратной полости 3 гидроцилиндра 1 выдавливается в возвратную полость 24 гидроцилиндра 22, а также из возвратной полости 36 гидроцилиндра 34 будет выдавливаться в возвратную полость 43 гидроцилиндра 41, заставляя перемещаться поршень 25 в нижнее положение (поршень 25 работает так же, как и поршень 11), выдавливая жидкость из полости 23 через распределитель 8 на слив. Аналогично поршень 44 при этом перемещается в нижнее положение, выдавливая жидкость из полости 42 через распределитель 8 на слив.

При подходе поршня 11 к крайнему верхнему положению и поршня 25 к крайнему нижнему положению сигналы об этом через логический элемент «И» 28 (то есть когда поршни обоих гидроцилиндров, двигаясь в разных направлениях, достигнут крайних положений, необходимых для переключения на обратное движение) будут поданы к датчику контроля положения 9. Одновременно с этим в крайнее нижнее положение переместится и поршень 44. После этого распределитель 8 переключается в положение подачи рабочей среды в рабочую полость 23 гидроцилиндра 22 и в полость 42 гидроцилиндра 41 через линию 50. Рабочие полости 2 и 35 при этом сообщаются соответственно с полостями 51 и 53 мультипликатора 52. В результате поршень 25 будет зафиксирован со штоком 12 (таким же образом, как в предыдущем случае это происходило с поршнем 11) и начнет перемещаться в верхнее положение, осуществляя перемещение гибкого штока 12. В это же время рабочая жидкость из возвратной полости 24 будет выдавливаться в возвратную полость 3 гидроцилиндра 1 и по линии 49, 45 в возвратную полость 36. Одновременно рабочая среда по зазорам в сборном поршне 11 попадает в полости 19 и 21, воздействует на ступенчатый поршень 16 и нажимной элемент 18, последние перемещаются в положение, позволяющее осуществить расфиксацию поршня 11 относительно штока 12 и ослабить зажатие сальника 17. Поршень 11 перемещается относительно штока 12 вниз. По достижению поршнем 11 крайнего нижнего положения и поршня 25 крайнего верхнего положения сигналы об этом через логический элемент «И» 27 (то есть когда поршни обоих гидроцилиндров достигнут положения, необходимого для переключения на обратное движение) будут поданы к датчику контроля положения 10. Одновременно с этим в крайние положения переместятся и поршни 39 и 44. При этом распределитель 8 переключится в положение подачи рабочей среды в рабочую полость 2 гидроцилиндра 1 и в рабочую полость 35 гидроцилиндра 34 через мультипликатор 52.

Далее цикл повторяется многократно, если система не будет отключена распределителем 7. При этом грузы, находящиеся на крюках 57 и 58, удерживаются и перемещаются вверх, а холостые ветви каната 12 и 40, выйдя из направляющих, расположенных на траверзах 31 и 46, поступают соответственно на приемные катушки 32 и 47 для укладки и аккумулирования.

Синхронность движения поршней 11 и 39 достигается за счет соотношения площадей поршней мультипликатора 52, как 1:2. Этим достигается равномерное распределение (поровну) количества жидкости, поступающей из полостей 51 и 53 соответственно в полости 2 и 35.

Согласованное перемещение поршней 25 и 44 обеспечивается за счет общего соединения трубопроводами полостей 3, 24, 36 и 43 и косвенно мультипликатором 52, обеспечивающим, как пояснено выше, синхронное движение поршней 11 и 39, оказывающих дополнительное влияние на перемещение поршней 25 и 44. Таким образом, предлагаемые соединения полостей совместно с мультипликатором позволили синхронизировать движение четырех поршней.

Для остановки системы в любой момент (например, вручную) достаточно при помощи распределителя 7 прекратить подачу рабочей жидкости от маслостанции 6. При этом дополнительно катушки 32 и 47 могут быть заторможены дисковыми тормозами 33 и 48. Дисковые тормоза предназначены также для осуществления маневровых операций, например, при спуске груза.

Для возобновления работы достаточно включить распределитель 7, а для осуществления реверса необходимо воздействовать на систему распределителем 8 (например, при местном управлении).

Источники информации

1. А.с. СССР №4368249, кл. В66В 15/00, 1988.

2. А.с. СССР №1404693, кл. F15В 11/12, 1988.

Подъемное устройство с гидравлическим шаговым приводом, содержащее гибкий шток в виде каната закрытой конструкции, гидроцилиндр с рабочей и возвратной полостями и узлами герметизации, причем поршень и гибкий шток установлены в гидроцилиндре с возможностью относительного осевого смещения вдоль расточки, выполненной в штоке, узел уплотнения поджимных сальников с нажимными элементами, размещенными в поршне с образованием в нем полостей, сообщенных с рабочими полостями гидроцилиндра, гидрораспределители, датчики контроля положения и насосный агрегат, отличающееся тем, что гибкий шток проходит также через второй гидроцилиндр, имеющий такие же узлы герметизации, рабочую и возвратную полости и поршень, имеющий точно такую же конструкцию, что и поршень первого гидроцилиндра, при этом поршень второго гидроцилиндра расположен так, что тяговое усилие, развиваемое им, направлено согласно тяговому усилию, развиваемому поршнем первого гидроцилиндра, причем первый и второй гидроцилиндры помещены в первый корпус цилиндрической формы с фланцем в нижней части, причем один из гидроцилиндров верхний, а второй - нижний, а в верхней части первого корпуса цилиндрической формы размещена траверса, на которой размещена катушка с дисковым тормозом, имеющая внутри привод для ее вращения; подъемное устройство с гидравлическим шаговым приводом также содержит второй корпус цилиндрической формы, аналогичный первому, с двумя гидроцилиндрами и двумя поршнями и гибким штоком, причем один из гидроцилиндров верхний, а второй - нижний, таких же конструкций, что и первый корпус цилиндрической формы с гидроцилиндрами и поршнями, гибкий шток проходит через второй корпус, гидроцилиндры, и поршни, при этом поршень первого гидроцилиндра расположен так, что тяговое усилие, развиваемое им, направлено согласно тяговому усилию, развиваемому поршнем второго гидроцилиндра, в верхней части второго корпуса размещена траверса, на которой размещена катушка с дисковым тормозом, имеющая внутри привод для ее вращения, причем каждый корпус с включенным в него устройством образует лебедку, возвратные полости всех гидроцилиндров соединены между собой, а гидрораспределители соединяют только рабочие полости верхних гидроцилиндров каждого из корпусов, и подключают их к источникам питания и сливу за счет подачи на них сигналов от датчиков контроля положения соответствующих гидроцилиндров через логические элементы; устройство включает мультипликатор с малой и большой и основной полостями, рабочая полость нижнего гидроцилиндра одной из лебедок получает питание от малой полости мультипликатора, рабочая же полость нижнего гидроцилиндра второй лебедки получает питание от большой полости мультипликатора, основная полость которого получает питание через тот же гидрораспределитель, а отношение площадей малой и большой полостей мультипликатора равно 1:2.