Wci garka ła cuchowa układaka przewodów kompleksu MIKRUS

Transkrypt

1 Dr in. Marek KALITA Instytut Techniki Górniczej KOMAG Wci garka ła cuchowa układaka przewodów kompleksu MIKRUS Streszczenie Summary W artykule przedstawiono rozwi zanie wci garki ła cuchowej WŁ-51 b d ce efektem współpracy ITG KOMAG, FMiU OMAG Sp. z o.o. oraz KOPEX MACHINERY S.A.. Wci garka, zabudowana w kompleksie cianowym MIKRUS, przeznaczona jest do naci gu i prowadzenia układaka przewodów doprowadzaj cych media robocze do kombajnu urabiaj cego. Okre lono wymagane parametry techniczne urz dzenia, omówiono proces projektowania i opisano ostateczn posta konstrukcyjn wci garki. Design of WŁ-51 chain hoist, developer in collaboration between KOMAG, FMiU OMAG Ltd. and KOPEX MACHINERY, JSC, is presented. The hoist is installed in MIKRUS longwall system and it is designed for tensioning and guiding the setter of hoses supplying the shearer with working media. Required technical parameters of the hoist are specified, designing process is discussed and final design of the hoist is described. 1. Wprowadzenie Z analizy danych, dotycz cych zasobów operacyjnych w gla kamiennego wynika, e około jednego miliarda ton w gla w Polsce zalega w pokładach niskich [3]. Jednym z urz dze umo liwiaj cych eksploatacj pokładów niskich [5, 7] jest opracowany przez Grup Kapitałow KOPEX MACHINERY S.A. kompleks cianowy do wybierania niskich pokładów. Podstawowym elementem kompleksu MIKRUS jest kombajn cianowy (rys. 1) przeznaczony do wybierania pokładów niskich, przy wytrzymało ci w gla na ciskanie powy ej 40 MPa [4]. Jednym z urz dze wchodz cych w skład kompleksu MIKRUS jest wci garka ła cuchowa WŁ-51, opracowana w ITG KOMAG, a wyprodukowana przez Fabryk Maszyn i Urz dze OMAG Sp. z o.o. (rys. 2). Wci garka ła cuchowa sterowana przemiennikiem cz stotliwo ci, przeznaczona jest do prowadzenia układaka przewodów doprowadzaj cych media robocze do głowic urabiaj co-ładuj cych kompleksu MIKRUS (rys. 3). Jej elementy robocze przystosowane s do zabudowy zgrzebłowego. w zastawce przeno nika Rys.1. Kompleks cianowy MIKRUS do wybierania niskich pokładów z zabudowan wci gark ła cuchow [1] Wci garka ła cuchowa ma na celu utrzymanie stałego napi cia rolki układaka i uniemo liwienie powstania p tli przewodów doprowadzaj cych media robocze przy nawrotach głowicy urabiaj co-ładuj cej kombajnu. Stały naci g układaka przewodów, niezale nie od kierunku i pr dko ci przemieszczania głowicy kombajnu, realizowany jest za pomoc przemiennika cz stotliwo ci współpracuj cego z silnikiem elektrycznym wci garki ła cuchowej [3]. Rys.2. Wci garka ła cuchowa WŁ-51 [2] MASZYNY GÓRNICZE 3/

2 2. Podstawowe parametry techniczne wcigarki WŁ-51 Wcigark łacuchow układaka przewodów kompleksu cianowego MIKRUS zaprojektowano w cisłej zalenoci od parametrów ruchowych i charakteru pracy urzdzenia urabiajcego. Jej zabudowa na przenoniku oraz wyznaczona przestrze robocza narzuciły szereg wymaga dotyczcych budowy i zasady działania urzdzenia. W pierwszym etapie prac projektowych przeanalizowano wymagania, jakie powinno spełnia urzdzenie, w tym: moliwo utrzymywania stałej siły nacigu układaka przewodów, przy pracy dwukierunkowej i zmiennej prdkoci łacucha w zakresie 0 do 13,5 m/min, przewidywana długo łacucha ok. 250 m, pionowa zabudowa osi rolki napdowej, umiejscowienie silnika w układzie poziomym, zabudowanie rolki napdowej w gabarycie 250 mm, napd koła łacuchowego przekładni stokow, zastosowanie napdu przekładni silnikiem elektrycznym o mocy 13 kw (ok obr/min synch. 50 Hz) zabudow enkodera, prac silnika przy sterowaniu momentowym, Rys.3. Układak przewodów mediów roboczych kompleksu MIKRUS [4] sił ucigu wynikajc z mocy zainstalowanego silnika i wymaganej prdkoci liniowej. Na podstawie ww. wymaga oraz konsultacji z producentem i uytkownikiem urzdzenia opracowano projekt wstpny wcigarki, a nastpnie wykonano dokumentacj konstrukcyjn, na podstawie której FMiU OMAG Sp. z o.o. wyprodukował prototyp urzdzenia. Podstawowe dane techniczne wcigarki łacuchowej WŁ-51 s nastpujce: siła ucigu 51 [kn] prdko przecigania łacucha 0 15 [m/min] przełoenie przekładni 41,89 maksymalny moment obrotowy na wejciu 85 [Nm] obroty silnika elektrycznego na wejciu [min-1] długo łacucha 250 [m] rozpito łacucha 125 [m] typ łacucha 13x36 [mm] współczynnik bezpieczestwa dla łacucha n 5 wysoko konstrukcyjna przekładni 543 [mm] szeroko konstrukcyjna przekładni 505 [mm] masa wcigarki łacuchowej (bez łacucha i silnika elektrycznego) 375 [kg] masa całkowita 1325 [kg] 3. Przekładnia walcowo-stokowa wcigarki łacuchowej Głównym zespołem wcigarki łacuchowej jest przekładnia walcowo-stokowa. W pierwszym etapie prac projektowych wykonano obliczenia weryfikujce parametry kinematyczne i wytrzymałociowe [6] w oparciu o schemat kinematyczny pokazany na rysunku 4. Do oblicze przyjto napdowe koło łacuchowe 6-cio gniazdowe współpracujce z górniczym łacuchem krótkoogniwowym typu 13x36 mm oraz nastpujce dane: r = 69,5 mm promie podziałowy łacuchowego koła napdowego, n s = 1460 obr/min obroty silnika elektrycznego, n x p = 0,432 m długo łacucha przypadajca na jeden obrót koła łacuchowego, V ł = 15 m/min - prdko łacucha, 22 MASZYNY GÓRNICZE 3/2013

3 (rys. 5) i poł czeniu z układakiem przewodów spełnia swoj funkcj. Sposób wykonania i u yte materiały umo liwiaj stosowanie wci garki w przestrzeniach niemetanowych i metanowych, w wyrobiskach zaliczonych do stopnia a, b lub c niebezpiecze stwa wybuchu metanu oraz w wyrobiskach zaliczonych do klasy A lub B zagro enia wybuchem pyłu w glowego. Wci garka ła cuchowa WŁ-51 jest zakwalifikowana do urz dze grupy I kategorii M2. Rys.4. Schemat kinematyczny przekładni walcowo-sto kowej [1] Dla zało onej pr dko ci ła cucha Vł = 15 m/min oraz liczby obrotów koła nap dowego nk: nk = Vł n p (1) obliczono przeło enie całkowite ic przekładni: ic = ns = 42 nk (2) Zaprojektowana do wci garki ła cuchowej przekładnia składa si z trzech stopni ch oraz jednego stopnia sto kowego o przeło eniu 1:1. Taki układ kół z batych jest wynikiem analiz kinematycznych prowadzonych pod k tem jak najkorzystniejszej zabudowy urz dzenia oraz spełniania wymaga odbiorcy. Rys.5. Wci garka ła cuchowa zabudowana na przeno niku zgrzebłowym [1] Ostatecznie przyj to wielko ci modułów oraz szeroko ci poszczególnych wie ców z batych uj te w tabeli 1. Wielko ci modułów oraz szaro ci wie ców z batych [ ródło: opracowanie własne] Tabela 1 Stopie I II III IV sto kowy Moduł m12 = 2 mm m34 = 3 mm m56 = 5 mm m78= 12,5 mm Szeroko wie ca b12 = 20 mm b34 = 45 mm b56 = 45 mm b78 = 36 mm Rys.6. Wci garka ła cuchowa główne zespoły [1] Przyj te wielko ci kół z batych oraz wyznaczone moduły poszczególnych stopni przekładni pozwoliły na wyznaczenie przeło enia całkowitego równego: ic = 41,89 Po wykonaniu oblicze i analiz kinematycznych mo liwym było opracowanie postaci konstrukcyjnej przekładni oraz jej zabudow we wci garce ła cuchowej. 4. Budowa i zasada działania wci garki ła cuchowej WŁ-51 Opracowana przez ITG KOMAG wci garka ła cuchowa WŁ-51 jest maszyn, która po zabudowaniu na przeno niku kompleksu cianowego MASZYNY GÓRNICZE 3/2013 Rys.7. Przekładnia walcowo-sto kowa WS-42 [1] Wci garka ła cuchowa WŁ-51 składa si puj cych zespołów (rys. 6): z nast - 23

4 przekładni walcowo-stokowej WS-42 (poz.1), zespołu koła napdowego (poz.2), zespołu napinania (poz.3). Podstawowym zespołem wcigarki jest jej przekładnia walcowo-stokowa WS-42 (rys. 7). Przekładnia składa si z trzech stopni ch oraz jednego stopnia stokowego. W przekładni walcowo-stokowej moment obrotowy z silnika elektrycznego przekazywany jest poprzez sprzgło elastyczne na napdowy wałek zbaty z 1, a nastpnie na koło zbate z 2 osadzone na wałku zbatym z 3, współpracujcym z kołem zbatym z 4 osadzonym na wałku zbatym z 5 współpracujcym z kołem zbatym z 6. Koło zbate z 6 osadzone jest na wałku zbatym z 7 o zbach skonych zazbiajcych si z wałkiem zbatym z 8 równie o zbach skonych (rys. 8). W efekcie kocowym obroty i moment obrotowy z silnika elektrycznego sterowanego enkoderem przekazywane s na koło łacuchowe zabudowane w zespole napdowym. Rys.9. Zespół łacuchowego koła napdowego [1] Rys.10. Zespół napinania [1] 5. Podsumowanie Rys.8. Koła i wałki zbate przekładni walcowo-stokowej [1] Zespół koła napdowego (rys. 9), połczony za pomoc sprzgła z przekładni WS-42, napdza łacuch za pomoc szeciogniazdowego koła napdowego. Zabudowane w zespole napdowym wkładki umoliwiaj zmian kierunku prowadzenia łacucha. Wałek łacuchowego koła napdowego umoliwia zasprzglenie go z wałkiem wyjciowym przekładni. W dolnej czci zespołu napdowego przewidziano moliwo zabudowy enkodera. Elementem roboczym wcigarki jest łacuch krótkoogniwowy typu 13x36 mm rozpity w rynnie przenonika zgrzebłowego pomidzy kołem napdowym, a kołem zwrotnym zabudowanym w zespole napinania (rys. 10). Zespół napinania, oprócz prowadzenia łacucha umoliwia równie wybranie luzów wynikajcych z długoci łacucha. Wieloletnia współpraca KOMAG-u z Zabrzaskimi Zakładami Mechanicznymi S.A. (obecnie KOPEX MACHINERY S.A.) oraz Fabryk Maszyn i Urzdze OMAG Sp. z o.o. zaowocowała midzy innymi opracowaniem i wdroeniem wcigarki łacuchowej WŁ-51 bdcej jednym z elementów kompleksu cianowego MIKRUS. Głównym zadaniem przedmiotowej wcigarki jest utrzymywanie stałego napicia i prowadzenia, za przemieszczajcym si kombajnem cianowym, przewodów doprowadzajcych media robocze. Realizowane jest to poprzez zastosowanie łacucha rozpitego pomidzy kołem napdowym i zwrotnym wcigarki. Do łacucha podłczono wózek jezdny układaka przewodów. Zasadniczym zespołem wcigarki jest przekładnia walcowo-stokowa o całkowitym przełoeniu i c =42. Opracowanie przekładni oraz kompletacj wcigarki uwarunkowano wymaganiami odbiorcy (wymiary i lokalizacja zabudowy). W efekcie opracowanej przez ITG KOMAG dokumentacji konstrukcyjnej wyprodukowano i wdroono dwa egzemplarze wcigarki zabudowanej w systemie MIKRUS. 24 MASZYNY GÓRNICZE 3/2013

5 Zastosowane w kompleksie sterowanie momentowe współpracujce z zabudowanym we wcigarce enkoderem, zapewnia wymagane napicie przewodów przechodzcych przez układak oraz przemieszczanie ich niezalenie od kierunku ruchu kombajnu. Literatura 1. Dokumentacja fotograficzna ITG KOMAG. 2. Dokumentacja techniczna nr W wcigarki łacuchowej WŁ Dziura J.: Kompleks Mikrus nowa technologia wybierania pokładów niskich. Maszyny Górnicze 2012, nr 3, str Dziura J.: Kompleks Mikrus nowa technologia wybierania pokładów niskich. Napdy i Sterowanie 2013 Rok XV, nr 1(165), str Jaszczuk M.: Uwarunkowania rozwoju technologicznego cianowych systemów mechanizacyjnych. Maszyny Górnicze 2007 nr 4 s Ochduszko K.: Koła zbate, Tom I, Konstrukcje, wyd. 5 uzupełnione, poprawione i uaktualnione, WNT Warszawa Sikora W.: Scenariusz rozwoju technologii wydobycia wgla w warunkach utrudnie górniczych. Maszyny Górnicze 2007, nr 4, s Artykuł wpłynł do redakcji w sierpniu 2013 r. MASZYNY GÓRNICZE 3/