Завод по производству съемного канатного грейфера для большого уклона в угольной шахте

Когда говорят про грейферы для крутых уклонов, многие сразу представляют стандартные ковши с усиленными тросами. Но на деле там целая наука — угол в 35° и 50° требует разного подхода к конструкции подвеса, иначе на разгрузке начинаются постоянные заклинивания. Мы в АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент как-то полгода переделывали крепление траверсы после жалоб с шахты ?Воркутинская? — оказалось, при резком наклоне стандартный шкворень создает момент кручения, который рвет тросы за 2-3 месяца.

Почему съемная конструкция — не просто удобство

Изначально съемность рассматривали как способ быстрой замены при износе. Но на глубине 400 метров с влажностью под 90% болтовые соединения начинают ?жить своей жизнью?. Пришлось разрабатывать систему быстросъемных замков с фиксацией от самопроизвольного раскрытия — те самые патенты, которые теперь используем в грейферах серии СКГ-У.

Кстати, ошибочно думать, что для крутых уклонов нужен просто более мощный двигатель. На деле перегрузка чаще возникает из-за неправильного распределения массы ковша. Наш инженер Петров как-то показал на модели: смещение центра тяжести на 15 см увеличивает нагрузку на тросы на 30% при угле 45°.

Сейчас тестируем новую схему с противовесом в задней части ковша — пока сыровато, но на испытаниях в шахте ?Распадская? удалось снизить вибрацию при подъеме на крутом участке. Хотя есть нюанс с разгрузкой — противовес мешает полному опрокидыванию, придется дорабатывать.

Реальная эксплуатация против лабораторных расчетов

Ни одна формула не учитывает, как ведет себя измельченный уголь с высоким содержанием сланцевых прослоек. Помню, в 2018 году поставили партию грейферов на шахту в Кемерово — через неделю звонок: ?Заедает при захвате?. Приехали — оказалось, мелкая фракция забивается в зазоры между щеками, плюс влажность создает эффект цементации.

Пришлось экстренно увеличивать зазоры и добавлять вибрационные пластины на внутренние стенки. Кстати, это решение потом перекочевало в базовую конструкцию — такие мелочи обычно в расчетах не фигурируют, но определяют работоспособность.

Сейчас при проектировании всегда закладываем 20% запас по моменту раскрытия — после случая на горизонте -310м, где давление пород деформировало направляющие втулки. Хотя по паспорту все соответствовало нормативам.

Технологические компромиссы при больших уклонах

Чем круче уклон, тем критичнее становится вопрос безопасности. Стандартные блокировки не всегда срабатывают при рывках — мы перешли на электромеханическую систему с датчиком натяжения троса. Дорабатывали ее совместно с инженерами из АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент — их опыт с подвесными транспортными системами очень пригодился.

Кстати, их сайт yysft.ru сейчас выложил новые техтребования к монтажу — там как раз учтены наши наработки по креплению направляющих роликов для уклонов свыше 40°.

Самое сложное — найти баланс между прочностью и массой. Увеличение толщины стенки ковша на 2 мм дает прирост веса в 200 кг — для наклонных выработок это критично. Пришлось переходить на высокопрочную сталь 110Г13Л — дороже, но позволяет сохранить ресурс без перегрузки тросов.

Неочевидные проблемы с износом

На горизонтальных участках основной износ идет по режущим кромкам. На уклонах же добавляется эрозия внутренней поверхности от абразивного скольжения угля. После анализа сколов с трех шахт пришли к схеме наплавки твердым сплавом не только кромок, но и зоны перехода дна в боковины.

Еще одна головная боль — износ роликов на направляющих. При угле 55° появляется боковая составляющая нагрузки, которую не учитывают стандартные подшипниковые узлы. Перешли на конические роликоподшипники с лабиринтными уплотнениями — межремонтный период вырос с 4 до 11 месяцев.

Кстати, ошибочно менять все ролики одновременно — теперь рекомендуем шахтам делать ротацию: заменять по 2-3 штуки при каждом плановом обслуживании. Так удается избежать резкого изменения динамики хода.

Перспективы и тупиковые ветки развития

Пытались внедрить полимерные вставки для снижения трения — на испытаниях в АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент показали снижение энергопотребления на 18%. Но в реальных условиях угольная пыль забивала полимерные пазы, плюс температурный режим в забое превышал допустимый для материала.

Сейчас экспериментируем с гидродинамической моделью — пытаемся рассчитать оптимальную геометрию ковша для разных типов угля. Предварительные данные показывают, что для бурых углов лучше подходит трапециевидная форма, для антрацитов — сферическая. Но это еще требует проверки.

Из явных тупиков — попытка сделать универсальный грейфер для уклонов 30-60°. Показатели на крайних значениях получались хуже, чем у специализированных моделей. Пришлось вернуться к градации по трем классам: малый уклон (до 35°), средний (35-50°) и крутой (свыше 50°).

Взаимодействие с другими системами

Часто проблемы возникают не с самим грейфером, а с его стыковкой с конвейерной линией. Особенно на перегрузочных узлах — там где уклон меняется с 15° на 45°. Пришлось разрабатывать переходные секции с изменяемой геометрией, сейчас их производит АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент как часть комплексных решений.

Еще нюанс — совместимость с системами автоматизации. Стандартные датчики уровня плохо работают на наклонных поверхностях, перешли на ультразвуковые сканеры. Но и там есть ограничения — при высокой запыленности требуется частная очистка оптики.

Сейчас ведем переговоры о создании испытательного стенда с имитацией реальных условий — с переменными углами и разными типами груза. Без этого все лабораторные испытания дают лишь 60% полезной информации.