Kołowroty

I.      Kołowroty – przeznaczenie i klasyfikacja  1

II.         Kołowroty do transportu bliskiego  2

1.     Kołowroty typu EKO - budowa  2

2.     Kołowroty typu PNEKO   3

3.     Kołowroty typu MKP i LKP  4

4.     Kołowroty typu KESD-15 i KED-25  4

III.        Kołowroty specjalne  4

1.     Kołowroty zgarniakowe typu DEKO   4

2.     Kołowroty do prac szybowych typu Kuba  5

3.     Kołowroty bezpieczeństwa. 5

IV.        Obsługa i konserwacja kołowrotów   6

1.     Obsługa kołowrotów   6

2.     Konserwacja kołowrotów   6

 

I.  Kołowroty – przeznaczenie i klasyfikacja

Kołowroty spełniają w transporcie podziemnym funkcję pomocniczą. Stosuje się je obecnie do transportu wozów na małych odległościach po drogach poziomych lub w pochylniach i upadowych. Oprócz kołowrotów do transportu stosuje się kołowroty specjalne, służące do zabezpieczania maszyn urabiających, pracujących na dużych nachyleniach, jako wyposażenie niektórych maszyn ładujących itp.

Kołowroty dzieli się ze względu na:

1) przeznaczenie — na kołowroty:

-        do transportu bliskiego,

-        specjalne,

2) rodzaj energii napędowej — na kołowroty:

-        pneumatyczne,

-        elektryczne,

-        elektrohydrauliczne w skrócie hydrauliczne.

3) liczbę i rodzaj nośników liny — na kołowroty:

-        jednobębnowe,

-        dwubębnowe,

-        z kołem pędnym,

4) sposób zabudowania — na kołowroty:

-        przenośne,

-        przewoźne (na podwoziu),

-        stałe.

Kołowroty zwykłe mają konstrukcję najprostszą i stosuje się je do typowych prac transportowych.

Kołowroty specjalne mają konstrukcję przystosowaną do ściśle wyznaczonych zadań.

Kołowroty pneumatyczne mimo wielu zalet jak bezpieczeństwo wobec zagrożenia metanowego i niewrażliwość na przeciążenia, są praktycznie wyparte z użycia przez znacznie mniej energochłonne kołowroty elektryczne.

Kołowrót jednobębnowy ma jeden bęben, na który nawija się linę na ogół jednowarstwowo.

Kołowrót dwubębnowy ma dwa bębny umieszczone przeważnie obok siebie na wspólnym wale. Napędzanie bębnów może być wspólne (bębny sprzężone sztywno) lub niezależne.

Kołowrót z kołem pędnym w którym nośnikiem liny jest koło linowe, opasane około trzykrotnie przez zamkniętą i naprężoną linę. Lina napędzana jest przez tarcie występujące między nią a kołem pędnym.

Kołowroty przenośne stosuje się przeważnie podczas wykonywania robót przygotowawczych, w których przestawia się je często w miarę postępu czoła chodnika. Kołowroty te mają zwykle silniki o małej mocy, są lekkie i wymagają rozparcia o strop.

Kołowroty przewoźne zmontowane są na podwoziach z kołami w celu ułatwienia ich transportu z jednego miejsca na inne.

Kołowroty stałe mają zwykle silniki o dużej mocy. Stosuje się je w pochylniach zbiorczych do transportu dużych mas. Mocuje się je zazwyczaj na fundamentach betonowych na długi okres pracy w jednym miejscu.

II. Kołowroty do transportu bliskiego

1.    Kołowroty typu EKO - budowa

Kołowroty typu EKO, są najbardziej rozpowszechnionymi kołowrotami w górnictwie. Produkuje się je w kilku wielkościach, różniących się między sobą mocą silnika i innymi parametrami technicznymi. Kołowroty typu EKO są to kołowroty jednobębnowe napędzane silnikami elektrycznymi za pośrednictwem przekładni obiegowych.

Podstawowymi zespołami kołowrotów typu EKO są: (patrz rys. 1) silnik elektryczny kołnierzowy 1 z wyposażeniem, dwustopniowa przekładnia obiegowa 2, bęben 3 z osłoną 4, hamulec bębnowy 5, hamulec sprzęgłowy 6, przekładnia obiegowa sprzęgłowa oraz rama 7.

Kołowrót typu EKO

 

 

Rys. 1. Kołowrót typu EKO       

 

 

 

 

 

 

 

                                                          

Schemat kinematyczny kołowrotu EKO

 

 

 

     Rys. 2. Schemat kinematyczny kołowrotu EKO

 

 

 

 

 

Zasadę działania przedstawia schemat kinematyczny rys. 2. Silnik elektryczny 1, jest przymocowany do pokrywy 2 przekładni obiegowej 3. Obroty z silnika przenoszone są przez koła zębate napędowe 4 na dwa koła satelitarne 5. Wały 6 kół satelitarnych są ułożyskowane w widełkowym jarzmie 7 osadzonym na czopie wału bębnowego 8. Przekładnia jest dwustopniowa. Koła satelitarne 9 drugiego stopnia przełożenia osadzone na wałach 6 zazębiają się z nieruchomym kołem zębatym 10 o uzębieniu wewnętrznym. Bęben 11 osadzony jest obrotowo na wale bębnowym, ułożyskowanym w ściance przekładni oraz we wsporniku 12. Między bębnem 11 a wspornikiem 12 znajdują się hamulec 13 bębna i hamulec 14 sprzęgła. Przekładnia obiegowa sprzęgłowa, znajdująca się wewnątrz tarcz hamulcowych, składa się z koła napędowego 15, dwóch kół satelitarnych 16 ułożyskowanych na osiach 17, które z kolei osadzone są w tarczy sprzęgłowej 18, oraz z koła 19 o uzębieniu wewnętrznym osadzonym wewnątrz tarczy hamulcowej bębna.

Hamulce bębnowy i sprzęgłowy mają podobną konstrukcję, różnią się jedynie budową elementów sterujących. Hamulec bębnowy jest zakleszczony obciążnikiem i sterowany pedałem. Hamulec sprzęgłowy zakleszczany jest ręcznie dźwignią blokowaną samoczynnie zapadką umocowaną do ramy.

Jak długo hamulec bębnowy 13 jest zakleszczony, a hamulec sprzęgłowy 14 nie włączony, tak długo koło napędowe 15 obracając się wraz z wałem bębna napędza koła satelitarne 16, które otaczają się po kole 19 i obracają tarczę sprzęgłową 18 za pośrednictwem osi 17. Gdy hamulec bębnowy zostanie odhamowany (naciskiem na pedał), a jednocześnie hamulec sprzęgłowy zakleszczony (dźwignią ręczną), wówczas następuje unieruchomienie tarczy sprzęgłowej 18 z osadzonymi na niej osiami 17 kół satelitarnych 16, które teraz obracając się napędzają koło 19, a tym samym bęben 11. Dzięki blokowaniu hamulca przez zapadkę, obsługujący nie musi wywierać siły na ręczną dźwignię i wystarczy ją tylko utrzymywać w tym położeniu. Z chwilą zwolnienia nacisku na pedał oraz puszczenia dźwigni sprzęgłowej zapadka wychodzi samoczynnie z zazębienia i bęben zostanie zahamowany mimo nieprzerwanej pracy silnika.

W celu włączenia kołowrotu dociąga się stopniowo dźwignię ręczną „do siebie” i jednocześnie naciska na pedał odhamowując bęben. Łagodny rozruch bębna uzyskuje się przez powolne zaciskanie hamulca sprzęgła. Zmianę kierunku obrotu kołowrotu (nawijanie liny – odwijanie liny) wykonujemy przełączając na wyłączniku elektrycznym  tzw. PKO.

Obecnie przepisy bhp wymagają od kołowrotów dodatkowego urządzenia hamulcowego (hamulca bezpieczeństwa) działającego samoczynnie w razie zaniku energii napędowej. Podczas pracy kołowrotu hamulec jest odhamowany. Po wyłączeniu silnika lub zaniku energii elektrycznej następuje samoczynne zaciśnięcie się szczęk na  tarczy hamulca i unieruchomienie bębna.

Kołowroty typu EKO mogą być dodatkowo wyposażone w układak liny na bębnie.

2.    Kołowroty typu PNEKO

Pneumatyczne, jednobębnowe kołowroty typu PNEKO są odpowiednikami kołowrotów elektrycznych typu EKO, z których wykorzystano część mechaniczną.

Kołowroty typu PNEKO-C są napędzane pneumatycznymi silnikami tłokowymi o gwiaździstym układzie cylindrów. Moce silników pneumatycznych są takie jak moce silników elektrycznych kołowrotów odpowiednich wielkości, lecz prędkości obrotowe — niższe. W celu uzyskania podobnych wartości prędkości nawijania liny i siły w linie zastosowano więc przekładnie zębate obiegowe o mniejszym przełożeniu.

 

 

3.    Kołowroty typu MKP i LKP

Kołowroty typu MKP (znaczenie symbolu: M — małogabarytowy, K — kołowrót, P - pneumatyczny) przeznaczone są do prac pomocniczych w przewozie, tzn. do przetaczania wozów kopalnianych w wyrobiskach górniczych poziomych. Wykonuje się je w dwóch wielkościach: MKP-9 (z silnikiem pneumatycznym typu STG-9) oraz MKP-17 (z silnikiem typu STG-17).

Produkowane są również lekkie pneumatyczne kołowroty pomocnicze typu LKP o mocy 2,2 kW, przeznaczone do prac pomocniczych i transportowych. Kołowrót ten jest bardzo wygodny w użyciu dzięki małym wymiarom (530X290X360 mm) i masie wynoszącej 45kg.

 

4.    Kołowroty typu KESD-15 i KED-25

 

Kołowroty te są dwubębnowe, przeznaczone do ciągnięcia w pochylniach lub upadowych dwutorowych. Dzięki wyposażeniu kołowrotów w dwa bębny można wozy ciągnąć w górę jednym torem, opuszczając jednocześnie inne — torem drugim. Taki sposób przewozu zwiększa przelotowość dróg transportowych oraz około dwukrotnie zwiększa wydajność transportu.

 

III. Kołowroty specjalne

Do kołowrotów specjalnych stosowanych w naszym górnictwie należą kołowroty do napędu ładowarek zgarniakowych, do prac pomocniczych przy głębieniu szybów oraz kołowroty bezpieczeństwa.

1.    Kołowroty zgarniakowe typu DEKO

Do poruszania zgarniakiem ładowarki zgarniakowej służą kołowroty typu DEKO, budowane w trzech wielkościach: DEKO-22z, DEKO-30z i DEKO-55z, różniące się między sobą głównie mocą silnika (znaczenie symbolu: D — dwubębnowy, E — elektryczny, K — kołowrót, O — z przekładnią obiegową, 22 lub 30 albo 55 — moc silnika w 1kW, z — dla urządzeń zgarniarkowych). Kołowroty typu DEKO-22z i DEKO-30z różnią się tylko silnikami i dlatego zwykło się je oznaczać symbolem DEKO-22/30z. W kopalniach o dużym zagrożeniu metanowym stosuje się również kołowroty typu DAKO-30z z napędem pneumatycznym. Pozostałe zespoły tego kołowrotu są takie jak kołowrotu z napędem elektrycznym.

Kołowrót typu DEKO-22/30z umocowany na płycie ma dwa bębny linowe, osadzone w łożyskach tocznych na wspólnym wale, napędzane przekładniami obiegowymi konstrukcji podobnej jak w kołowrotach typu EKO. Do jednego bębna umocowana jest lina ciągnąca zgarniak napełniony, a do drugiego lina ciągnąca zgarniak pusty.

2.    Kołowroty do prac szybowych typu Kuba

Do podwieszania i przemieszczania pomostów w szybach głębionych stosuje się. kołowroty typu Kuba-5 i Kuba-10. Kołowrót typu Kuba-5 umocowany do ramy jest napędzany silnikiem elektrycznym o mocy 7,5 KW. Obroty jego przez sprzęgło, wyposażone w hamulec cierny dwuszczękowy zaciskany zwalniakiem elektromagnetycznym, przenoszone są na przekładnię ślimakową o przełożeniu 1 : 50, a z niej na przekładnię zębatą czołową bębna linowego, składającą się z kół zębatych 5 i 6. Duże koło zębate tej przekładni stanowi jedno obrzeże bębna linowego. Drugim obrzeżem bębna jest koło hamulcowo-zapadkowe.

3.    Kołowroty bezpieczeństwa

Kombajny ścianowe i inne ciężkie ruchome maszyny górnicze w pokładach nachylonych i stromych wymagają stosowania specjalnych urządzeń chroniących te maszyny przed zsunięciem się pod wpływem własnego ciężaru. Zadanie to spełniają kołowroty bezpieczeństwa. Kołowrót taki ustawia się i kotwiczy, natomiast linę ubezpieczającą łączy się z kombajnem lub inną maszyną. Kołowrót bezpieczeństwa utrzymuje maszynę zabezpieczaną na stale napiętej linie, umożliwiając jej jednak swobodne poruszanie się w obu kierunkach (do kołowrotu i od kołowrotu). W razie nadmiernie szybkiego ruchu w kierunku od kołowrotu (w dół wyrobiska) kołowrót przytrzymuje kombajn za pomocą liny zabezpieczającej. Kołowrót bezpieczeństwa dostosowuje swoją pracę zarówno do prędkości kombajnu, jak i do kierunku jego ruchu.

Kołowroty bezpieczeństwa dzielą się:

1) według zasady pracy — na kołowroty:

-        półautomatyczne,

-        automatyczne,

2)    według energii zasilającej i stosowanej przekładni — na kołowroty:

-        pneumatyczne,

-       elektryczne,

-       elektrohydrauliczne (w skrócie hydrauliczne).

Kołowrót półautomatyczny dostosowuje prędkość nawijania liny na bęben i jej rozwijania do prędkości zabezpieczanej maszyny, wymaga jednak ręcznej zmiany kierunku obrotów bębna w razie zmiany kierunku ruchu maszyny zabezpieczanej.

Kołowrót automatyczny dostosowuje zarówno prędkość rozwijania i odwijania liny do prędkości kombajnu, jak też zmienia, kierunek obrotów bębna samoczynnie w wyniku zmiany kierunku ruchu maszyny zabezpieczanej.

Kołowroty pneumatyczne należą do najstarszych. W miarę wprowadzania kombajnów o coraz większej masie parametry techniczne tych kołowrotów okazały się niewystarczające. Zaniechano produkcji i stosowania kołowrotów pneumatycznych.

Kołowroty elektryczne niewyposażone w przekładnie hydrauliczne obarczone są wieloma wadami, z których najważniejszą jest trudność zsynchronizowania prędkości liny zabezpieczającej z prędkością posuwu kombajnu zabezpieczanego.

Kołowroty tzw. hydrauliczne są kołowrotami napędzanymi energią elektryczną, lecz wyposażone w statyczną przekładnię hydrauliczna o zmiennym przełożeniu regulowanym automatycznie Ten typ kołowrotów jest najodpowiedniejszy do zabezpieczenia kombajnów niezależnie od ich masy i parametrów ruchu przy pracy w wyrobiskach o dużych nachyleniach.

Pierwszym hydraulicznym kołowrotem bezpieczeństwa polskiej konstrukcji i produkcji był kołowrót typu KBH-2 z późniejszymi modernizacjami: KBH-3, KBH-4, KBH-5, KBH-6.

IV.               Obsługa i konserwacja kołowrotów

Nieprawidłowo obsługiwany lub niesprawny technicznie koło wrót może być przyczyną poważnej awarii i zagraża bezpieczeństwu pracy osób obsługujących je i znajdujących się w pobliżu kołowrotu, liny lub poniżej maszyny ciągniętej albo zabezpieczanej kołowrotem.

1.    Obsługa kołowrotów

Przy obsłudze kołowrotów należy przestrzegać następujących zasad:

-       Do samodzielnej obsługi kołowrotu mogą być dopuszczone tylko osoby uprawnione, które znają budowę, działanie i eksploatację kołowrotu.

-       Stanowisko, na którym zabudowany jest kołowrót powinno być należycie oświetlone.

-       Przed uruchomieniem kołowrotu należy się upewnić, czy nie ma nikogo w strefie zasięgu liny lub ruchomych części kołowrotu.

-       Do stałych obowiązków obsługi należy kontrola i poprawa zabudowy kołowrotu przed każdą zmianą roboczą i każdorazowo w miarę potrzeby, uzupełnianie smarów w punktach smarowych, kontrola temperatury łożysk, przekładni i hamulców w celu niedopuszczenia do ich nadmiernego nagrzania, kontrola stanu wykładzin szczęk hamulcowych oraz utrzymywanie kołowrotu i stanowiska pracy w czystości. Do smarowania stosuje się smar stały ŁT-z, a do układu hydraulicznego olej hydrauliczny. Szczególnie ważna jest kontrola sposobu nawijania i odwijania liny w celu niedopuszczenia do spętleń, załamań oraz nieregularnego układania się liny na bębnie.

-       Na bębnie powinny zawsze pozostać co najmniej trzy zwoje liny.

-       Liny powinny być nawijane na bęben zgodnie z instrukcją dla danego typu kołowrotu (od dołu lub od góry).

-       Przy obsłudze kołowrotu pneumatycznego należy zwracać dodatkowo uwagę na to, by silnik nie został nadmiernie oblodzony. Nie wolno pracować bez założonego tłumika na silniku, a osoby obsługujące kołowrót powinny mieć indywidualne ochraniacze narządów słuchu. Powietrze sprężone powinno być wolne od zanieczyszczeń i wody.

-       Nie wolno pracować uszkodzonym kołowrotem. W razie stwierdzenia uszkodzenia lub nieprawidłowości pracy na leży dokonać przeglądu kołowrotu i usunąć uszkodzenie.

2.    Konserwacja kołowrotów

W czasie przeglądów bieżących wykonywanych codziennie należy sprawdzić:

-       ogólny stan kołowrotu i liny z zawiesiem,

-       zakotwienie lub rozparcie stojakami

-       połączenie poszczególnych zespołów między sobą,

-       stan hamulców,

-       działanie aparatury elektrycznej,

-       działanie oświetlenia i sygnalizacji,

-       w kołowrotach pneumatycznych — stan zawodnienia instalacji zasilającej,

-       w hydraulicznych kołowrotach bezpieczeństwa — poziom oleju w zbiorniku.

W czasie przeglądów cotygodniowych należy sprawdzić:

-       poziom oleju w przekładniach,

-       prawidłowość smarowania wału bębna oraz wszystkich przegubów dźwigni i cięgieł,

-       stan dokręcenia wszystkich śrub i nakrętek,

-       stan umocowania liny do bębna,

-       stan hamulców (ewentualnie wyregulować).

W czasie przeglądów comiesięcznych należy sprawdzić:

-       stan okładzin ciernych hamulców na bębnie i sprzęgle,

-       stan kół zębatych i sposób ich współpracy,

-       stopień zanieczyszczenia oleju w przekładniach,

-       stan przewodów elektrycznych i silnika.

Przegląd główny wykonuje się po rocznej eksploatacji lub przy każdej zmianie wyrobiska. Kołowroty zgarniakowe poddawane są przeglądowi głównemu co pół roku. Przegląd taki wykonuje się w warsztacie kopalnianym. Rozmontowuje się wtedy kołowrót i czyści oraz wymienia zużyte części.

Specjalne wymagania dotyczą w tym zakresie hydraulicznych kołowrotów bezpieczeństwa. Po pierwszych 600 godzinach pracy kołowrotu wymienia się olej w zbiorniku, przeprowadza przegląd przekładni o uzębieniu wewnętrznym i przekładni wyłącznika bezpieczeństwa oraz przegląd łożysk i uszczelnień. Dalsze przeglądy i remonty wykonuje się po około 1500 godzinach pracy kołowrotu.

Dokładny zakres czynności wymaganych podczas przeglądów podany jest w dokumentacji techniczno ruchowej danego kołowrotu.

 

 

Zebrał i opracował: Czesław Zając  2005r. / wrzesień 2013r.

 

 

Bibliografia:

- Antoniak J.  „Maszyny górnicze” Wydawnictwo „Śląsk”

- Janion A. „Maszyny i urządzenia górnicze”   Wydawnictwo „Śląsk”

- Korecki Z. Maszyny i urządzenia górnicze Wydawnictwo Śląsk 1985 r.

- Materiały własne