РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОПРОВ КОРОБЧАТОЙ
КОНСТРУКЦИИ
2.1. Конструктивные особенности металлических копровых сооружений
Конструирование металлических копровых сооружений в современных условиях в
зависимости от их функционального назначения и условий эксплуатации является
задачей весьма сложной и ответственной.
С одной стороны конструкции копровых сооружений должны отвечать современным
требованиям по прочностным параметрам, воспринимать динамические нагрузки при
экстремальных режимах работы подъемного комплекса, с другой стороны
обеспечивать коррозионную стойкость, желательно на весь срок эксплуатации,
удобства при обслуживании и т. д.
Конструктивно надшахтные копры представляют собой обычно вертикальную
пространственную ферму рамной конструкции, высота которой определяется
технологическими параметрами подъемного комплекса. Это глубина ствола, тип
сосуда, назначение подъема, геометрическая схема подъема, и т.д. (рис. 2.1)
Основные элементы шахтных копров: станок, головка копра, укосина и подкопровая
рама. На верхнюю часть копра вместе с подъемным устройством, которую принято
называть головкой монтируют копровые шкивы. В зависимости от схемы подъема, они
могут располагаться рядом или в одной плоскости друг над другом. Эта часть
копра наиболее ответственная и наиболее подвержена коррозионному воздействию,
как окружающей среды, так и шахтной. Это происходит вследствие того, что
шахтная вода выносится на копровые шкивы канатами, отжимается и разбрызгивается
на металлические конструкции головки копра. Активному коррозионному разрушению
подвергается также станковая часть копра и, особенно, подкопровая рама [59].
Рис. 2.1. Общий вид копра решетчатой конструкции из прокатных профилей
Интенсивное коррозионное разрушение элементов копрового сооружения приводит к
ослаблению сечений и появлению опасных напряжений, которые могут в последствии
привести к потере несущей способности конструкции копра.
Традиционно все металлические конструкции шахтных копров изготавливают из
прокатных профилей. Для этого используется практически весь сортамент проката,
выпускаемого металлургической промышленностью (двутавры, швеллеры, уголки, лист
и специальные катанные и гнутые профили), наиболее применяемые из них являются
уголки, швеллеры и двутавры [6].
Прокатные профили или их комбинации подбираются расчетным путем. Как правило,
сечения элементов проектируют составными, преимущественно одностеночными,
стараясь получить возможно простой жесткий профиль удобный для присоединения в
узлах, и избегают узких щелей, затрудняющих окраску.
Наиболее распространенными для сжатых стоек копра являются крестовые сечения из
двух уголков, а для копров с высоким уровнем нагружения – из четырех уголков.
Стойки в большинстве случаев усиливают швеллерами или тавровыми сварными
профилями. Сжатые элементы связей копра проектируют из крестообразно
расположенных уголков или уголков в виде тавра. Головные балки, соединяющие
укосину с подшкивными и фасадными фермами, проектируют в виде двухстеночных
П-образных конструкций, что обеспечивает удобное присоединение к укосине. Для
стоек укосины выбирают составные двутавровые сечения или в виде усиленного
шпренгелем стержня таврового сечения с удлиненным листом. Аналогичные профили
используются и при конструировании балок подкопровой рамы. Таким образом,
металлическое копровое сооружение конструктивно состоит из множества различных
по форме и несущей способности сечений, что приводит к необходимости их
унификации.
При разработке проекта усиления металлических конструкций копра предусматривают
использование стандартных прокатных профилей. Это приводит к тому, что сечения
усиливаемых элементов копра становятся еще более сложными. Работы по усилению
действующих копровых сооружений весьма трудоемки и дорогостоящие. Расчеты по
подбору необходимого профиля усиливающего элемента выполняются с учетом
коррозионного разрушения элементов конструкции.
Одним из перспективных направлений при проектировании современных металлических
копровых сооружений, с целью унификации сечений, применяемых в рамных копрах,
является использование сварных коробчатых конструкций. Рамные копры коробчатой
конструкции, спроектированные инженером К.А. Пиличевым, успешно эксплуатируются
на шахтах Донбасса [60, 61].
Преимущество коробчатых конструкций при проектировании металлических копровых
сооружений очевидно. В процессе эксплуатации такие конструкции копров доступны
для проведения противокоррозионных мероприятий, они более долговечны по
отношению к решетчатым конструкциям копров, менее металлоемкие и легко
монтируются при минимальных сроках остановки работы подъема на время замены
копра (рис. 2.2).
Изначально, в зависимости от назначения подъема и технологических его
особенностей, производят построение геометрической схемы копрового сооружения.
Все элементы копрового сооружения разбивают предварительно на марки. При этом
учитывают вес каждого маркированного элемента с учетом удобства его монтажа и
грузоподъемности подъемных средств. Максимальные габариты каждого элемента
определяют из условий удобства транспортировки к месту монтажа.
Сечение каждого элемента копра подбирают расчетным путем (табл. 2.1). Как
правило, они имеют прямоугольное сечение и свариваются из металлического листа.
Через определенные промежутки коробчатые сечения усиливают диафрагмами, которые
привариваются внутри самих коробов. Стыковочные узлы маркированных элементов
подгоняются по месту при контрольной сборке на монтажной площадке [61].
При подборе сечений элементов конструкций копра расчетным путем, учитывается
необходимость создания равнопр
- Київ+380960830922