Подвесные канатные и монорельсовые дороги

Подвесные канатные дороги

Подвесные канатные дороги применяются в случаях, когда из-за сложного рельефа местности применение железнодорожного, вод­ного и автомобильного транспорта невозможно. Эти дороги на промышленных предприятиях применяются преимущественно для внешних перевозок при доставке сырья, твердого топлива и других грузов и при вывозке отходов производства в отвал, а также для внутризаводских перевозок при подаче грузов со складов к цехам и между ними.

Дальность транспортирования грузов подвесной канатной до­рогой зависит от рельефа местности, условий движения и доходит при одном приводе до 10–12 км. При необходимости перемеще­ния грузов на большие расстояния устраивают несколько участков дороги с самостоятельными приводами, располагая их последова­тельно.

Преимуществами канатных дорог являются:

- возможность устройства их по кратчайшей трассе, незави­симо от рельефа местности;

- отсутствие работ, связанных с планировкой местности;

- возможность подачи грузов на значительную высоту, а также в бункеры, склады, штабели;

- механизация и автоматизация работ по погрузке и выгрузке грузов из вагонеток;

- высокая надежность работы.

Подвесные канатные дороги по своему устройству делятся на два типа: одноканатные и двухканатные.

Одноканатные дороги имеют один замкнутый кольцевой канат, представляющий собой одновременно несущий и тяговый орган для передвижения тележек. Дороги этого типа весьма просты, выпол­няются преимущественно с кольцевым движением тележек, но ши­рокого применения не получили из-за сравнительно малой произ­водительности (до 25 тс/час), небольшой протяженности и незна­чительных углов подъема трассы дороги.

Двухканатные дороги имеют два каната: один – несущий, по ко­торому катятся вагонетки, а другой – тяговый, которым они при­водятся в движение. Эти дороги выполняются с кольцевым и маятни­ковым движением вагонеток. Они более сложны, чем одноканатные, характеризуются высокой производительностью (до 350 тс/час) и возможностью преодолевать большие уклоны местности.

В общем виде двухканатная дорога (рис. 9.1) имеет две конечные станции – погрузочную 10 и разгрузочную 1. Между ними натя­нуты два несущих каната 7, по которым передвигаются груженые и порожние вагонетки 6. Один конец каждого несущего каната закреплен неподвижно анкером 9, а другой натягивается натяжным грузом 2. На концевых станциях дороги вагонетки с одного из не­сущих канатов переходят на подвесные рельсы 11, по которым они направляются для обратного движения по другому канату. Под­весные рельсовые пути могут иметь разветвления для размещения на них вагонеток и выполнения погрузочно-разгрузочных операций. В пролетах между станциями располагаются опоры 4 с опорными башмаками 5 для несущих канатов и с поддерживающими роли­ками для тягового каната 8.

Несущие канаты разбиваются на натяжные участки длиной 1–2 км, для чего на линии дороги ставятся промежуточные натяж­ные или якорные станции, через которые вагонетки проходят ав­томатически, без расцепления с тяговым канатом.

Тяговый бесконечный канат, к которому при помощи сцепных приборов приключаются или отключаются вагонетки, служит для движения их по несущим канатам или по рельсовому пути. Тяго­вый канат на опорах поддерживается роликами, а на станциях оги­бает направляющие и приводные блоки.

Для подвесных дорог используются несущие канаты закрытого и полузакрытого типа. Отдель­ные участки несущего каната поддерживаются опорными башма­ками и соединяются между собой соединительными муфтами, в ко­торых он крепится стальными клиньями. В качестве тягового каната используют канаты параллельной свивки с линейным касанием проволок. Тяговый канат приводится в движение преимущественно блочными приводами, расположенными на одной из конечных станций.

В канатных дорогах применяются следующие приводы с канато-ведущими блоками:

- приводы с одно- или многожелобчатым приводным блоком, последовательно огибаемым тяговым канатом;

- уравнительные приводы, состоящие из ряда одножелобчатых блоков, соединенных между собой дифференциалами;

- приводы с повышенным сцеплением, имеющие приводные блоки с зажимами, увеличивающими силу давления каната.

Силовой привод включает электродвигатель, редуктор, тормоз­ное устройство и аварийный тормоз, срабатывающий при разгоне вагонеток.

 

Рис. 9.1. Двухканатная дорога

Вагонетки канатных дорог состоят из кузова, под­вески, ходовой двух-четырехколесной тележки, сцепного при­бора в виде зажимов, которые сжимают тяговый канат под дейст­вием собственного веса кузова или принудительным путем. Сцеп­ление и расцепление вагонетки с тяговым канатом происходит автоматически; для этого при входе и выходе со станции имеются выключатели со специальными шинами, которые действуют на ры­чаги сцепного прибора вагонетки, раскрывая или закрывая зажим на ходу вагонетки и тем самым отъединяя или присоединяя ее к тяговому каналу. Соединение подвески с ходовой тележкой шар­нирное, что обеспечивает сохранение вертикального положения кузова при различных положениях несущего каната. Кузов ваго­нетки шарнирно связан с подвеской, что позволяет опрокидывать его для разгрузки в требуемых местах при помощи поворотной за­движки и запорной планки. Для больших емкостей часто при­меняют кузов с раскрывающимся днищем, который обес­печивает спокойную разгрузку и точно фиксирует ее место при помощи удерживающего рычага и защелки.

Для перевозки штучных грузов вагонетки снабжаются платфор­мами, прикрепляемыми к подвеске шарнирно, или другими спе­циальными захватами, определяемыми транспортными свойствами штучных грузов.

Цикл движения вагонеток состоит из следующих операций. Порожняя вагонетка, сцепленная с тяговым канатом, при входе на погрузочную станцию переходит с несущего каната на рельс и продолжает движение по нему до места выключения, где автоматически раскрывается зажим вагонетки и она расцепляется с канатом. Затем вагонетка обводится по рельсовому кольцу, нагружается и подводится к месту включения у выхода станции. При подходе к включателю вагонетка разгоняется на наклонном участке пути до скорости тягового каната, затем автоматически сцепляется с канатом, переходит с рельса станции на несущие канаты для следования к разгрузочной станции. При входе на разгрузочную станцию вагонетка автоматически расцепляется с тяговым канатом в выключателе, доводится по рельсовым путям к пункту грузки, разгружается, затем проходит через включатель и вновь пускается на линию дороги в направлении погрузочной станции.

Разгрузка вагонеток с насыпными грузами производится автоматически, посредством упоров, о которые ударяется защелка, удерживающая кузов от опрокидывания или раскрытия. Опорож­ненные кузова могут также автоматически возвращаться в исход­ное положение с помощью противовеса, укрепленного на кузове, или направляющей шины, размещенной на станции.

Для механизированной подачи насыпного груза из бункера станции в кузов вагонетки применяют объемные дозаторы или пи­татели с весовыми дозаторами.

Опоры канатных дорог выполняются из металла, дерева и желе­зобетона и, в зависимости от рельефа местности, имеют разнообраз­ную форму и высоту, достигающую 40–100 м; расстояние ме­жду ними 80–120 м и более. Деревянные опоры применяются для дорог временного назначения; преимущественное распростране­ние получили металлические сварные опоры, в пределах 5–25 м высоты с шири­ной колеи 3 м для нагрузок на консоль 6 и 10 тс. При выборе вы­соты опор следует учитывать высоту от поверхности земли до ваго­нетки, которая принимается от 2,5 до 6,0 м в зависимости от усло­вий работы дороги. Опоры состоят из металлоконструкций, опор­ных башмаков для несущего каната, поддерживающих роликов для тягового каната и фундамента.

Трасса дороги обычно прямая, но допускается трасса в виде ломаной линии, осуществляемая с помощью угловых станций.

Профиль дороги допускает крутые подъемы и спуски, предель­ная величина которых зависит от силы зажатия тягового каната в сцепном приборе вагонеток. Современные конструкции сцепных приборов допускают углы наклона до 45°.

Для ограждения наземных путей сообщения, населенных мест других сооружений промышленных предприятий под канатной дорогой устраивают предохранительные мосты или металлические сетки, размеры которых определяются требованиями техники безопасности.

 К двухканатным подвесным дорогам относятся отвальные канатные дороги, которые применяются на угольных, химических, газосланцевых, металлургических предприятиях и используются для транспортирования угля, шлаков и других насыпных грузов в отвал. Емкость отвалов, образуемых такими дорогами, достигает несколько миллионов тонн.

Наибольшее применение получили двухканатные маятниковые отвальные дороги с автоматической разгрузкой вагонеток в пролете. Эти дороги бывают одно- и многопролетными. Длина отвальных пролетов достигает 400–600 м, высота опор мачтового типа с от­тяжками 100–150 м; увеличения емкости отвала достигают созданием ряда радиально расположенных отвалов, обслуживаемых (последовательно или одновременно) одной погрузочной станцией.

В отвальных дорогах маятникового типа применяются четырех­колесные вагонетки с опрокидывающимся кузовом и реже – с от­кидной стенкой или раскрывающимся днищем. Раскрытие или опро­кидывание кузова в заданном месте производится при реверсировании движения вагонеток с помощью специальных разгрузочных механизмов, связанных с ходовой частью тележек, или при помощи механизмов, действующих на запорное устройство кузова.

Движение тягового каната на этих дорогах производится при­водами с канатоведущими блоками. Скорость движения вагонеток на однопролетных дорогах составляет 5 м/сек, на многопролетных – 2–3,5 м/сек.

Распространены также отвальные канатные дороги с круговым движением вагонеток, используемые при большой протяженности дороги с большими отвальными пролетами.

Производительность канатных дорог определяется в зависимости от скорости движения вагонеток, расстояния между ними и полез­ной грузоподъемности:

,

где  – скорость движения вагонеток, м/сек; при отсутствии авто­матического обхода кривых батареи блоков = 2,5–3,5 м/сек, а при автоматическом обходе кривых и отдельных блоков скорость понижается;

 – полезная грузоподъемность (тс) для насыпных грузов, зависящая от емкости вагонетки, объемного веса груза, тс/м3 и коэффициента заполнения  ();

– расстояние между вагонетками, м.

При заданной часовой производительности можно определить:

а) число вагонеток, отправляемых в час,

, шт.

б) интервал времени между отправляемыми вагонетками

, м

в) расстояние между вагонетками

, м

г) общее число вагонеток, движущихся на каждой ветви при длине дороги L

, шт.

Число вагонеток, необходимое для загрузки обеих ветвей, равно . Количество вагонеток, находящихся под погрузкой и разгруз­кой, определяется в зависимости от времени, необходимого для выполнения этих операций.

Потребную мощность для выбора двигателя можно определить по величине окружного усилия Р на ободе приводного блока.

Величина наибольшего натяжения в набегающей ветви тягового каната определяется методом обхода по точкам или приближенно по выражению

, кгс,

где – число вагонеток на груженой ветви дороги;

 – вес вагонетки с грузом, кгс/м;

– вес тягового каната, кгс/м;

 – длина одной ветви тягового каната, м;

 – коэффициент сопротивления движения вагонеток (для дорог с силовым приводом  = 0,006; для дорог с тор­мозным режимом  = 0,0045);

– угол наклона линии, град;

– натяжение каната, создаваемое натяжным грузом, .

Зная усилие в набегающей ветви тягового каната, можно опре­делить величину окружного усилия по формуле:

 или ;

отсюда

, кгс,

где  – усилие в сбегающей ветке каната, кгс;

 – коэффициент трения между канатом и приводным блоком; для чугунных блоков  = 0,1; для блоков, футерованных кожей или деревом, = 0,16; для блоков, футерованных резиной, = 0,2–0,25;

 – угол обхвата канатом приводных блоков, град ( =  в зависимости от схемы привода).

Мощность двигателя привода канатной дороги

, кВт,

где  – окружное усилие, кгс;

 – скорость движения тягового каната, м/сек;

 – к. п. д. привода ().

Для дорог с тормозным режимом при определении мощности по указанной выше формуле следует вводить в числитель.

По вычисленной потребной мощности подбирается соответствующий двигатель, а также при­водное устройство.

Приводное устройство состоит из главного двигателя, колодочного тормоза, редуктора, двухжелобчатого приводного блока, аварийного тормоза, вспомогательного двигателя.

Расчет элементов привода на прочность производится по пу­сковому моменту двигателя, ограниченному электрической защитой; расчет на выносливость – по нормальной нагрузке двигателя при полной загрузке дороги вагонетками в условиях установившегося движения.