автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.05, диссертация на тему:Исследование и совершенствование элементовкрепления скребка к цепи тягового органа цепного скребкового конвейера

УКРАШСЬКА 1НЖЕНЕРН0-ПЕДАГОГ 1ЧНА АКАДЕМШ

На правах рукопису

Репетенко Михайло Володимировкч

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТА ВДОСКОНАЛЕННЯ ЕЛЕЫЕНПБ КРШЛЕННЯ СКРЕБКА ДО ЛАШЩГА ТЯГОВОГО ОРГАНУ ЛАНЦЮГОВОГО СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА

05.05.05 - П1дйомно-транспоргн1 машкни -----

АВТОРЕФЕРАТ дисертацП на вдобуття паукового ступени кандидата техн!чних наук

Харк1в - 1996

ДисертаЩею е рукопис.

Робота виконана на Харк1вському машинобуд!вному завод!

"Св1тло шахтаря", в Харк!вському Державному Пол1тэхн1чному Ун1верситет!.

Науков! кер!вники - доктор техн!чних наук

Леусенко Анатол1й Васильович; кандидат техн1чних наук, доцент

1зюмський В1ктор Павлович.

0ф!ц!йн1 опоненти:- доктор техн1чних наук.професор С1галов Леон!д Наумович; кандидат техн1чних наук,доцент Вишневецький Георг1й Валентинович.

• Пров1дна установа - Донецький державний проектно-ко-

нструкторський 1 експеркментальний !нститут комплексно! механ!зац11 шахт.

Захист в!дбудеться " & ¡л Я_1996

о $ годин! на зас1данн! скец!ап!зовано1 вчено! ; ради Д 02.10.01 в Укра1нськ1й 1нженерно-педагогхчн1й АкадемП за адресою: 310000, ГСП м.Харк!в, вул.Ук!верситетська,16.

3 дисертац!ея можна ознайомитися у б.1бл1отец1 академП.

Автореферат роз1сланий сл^Я_1996.

Вчений секретар

спец1ал!зовано! вчено! ради

- 3 -

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ АктуальнЮть теми 1 ступень досл!дженност1 тематики ди-сертацИ. Вугхдля, нафта, газ - це оснозн1 джерела енергп. Для УкраХни яка мае обмежен1 запаси нафти 1 газу, видобуван-ня вуПлля набувае великого значения.Надзвичайно велико значения вуПлля в металургп, коксох!мН та в багатьох 1нших галузях промисловост1. Необх1дн1сть в зб1льшенн1 видобування вуг!лля , полегшенн1 умов пращ в шахтах 1 п1двищенн1 техн1ки безпеки, зимогае в!д г!рничо шахтного обладнення, 1 особливо в!д скребкових конвейер1в, як! еосновними елемен-тами п1дйомно транспортних комплекс1в , подальшого 1х вдос-коналення.

На частку скребкових конвейер1в припадае половина в!дмов механ!зованних. комплексгв по видобуванню вуПлля 1 40% в!д загально! кхлькосИ в1дмов скребкових конвейер!в припадае на розрив ланпюгового тягового органу.

0дн1ею з основних причин в1дмсв у робот1 ланпюгового тягового органу е розрив з'еднувально! ланки (у конвейерах типу СП) та вузла кр!плення скребка до ланцюга (у конвейерах типу СПЦ га СКП ). Велика к!льк1сть розрив!в пов'язана з не-достатньою досконал:1стю цих об'ек?1в. Р1шення прсблеми п1двицення. над1йност1 цих об'екг!в неможливе поза науково обгрунтованих розрахунк!в 1 метод!в по вивченню та оц1нц! м1цност1, базованих на-доел!дженн! напружено-деформованого стану (НДС) з'еднувально! ланки та вузл!в кр1плення скребка до ланцюга, завдяки сучасним науковим досягненням.

Мета роботи та задач! досл1джекь. Полягае у п1двиш,енн1 м1цност1 тягового органу скребкового конвейера на основ! науково обгрунтованих досл1джень та удосконаленн! самого ненадежного елементу тягового органу - з'еднувально! ланки ( у

конвейерах типу СП ) та вузла кр!яленкя скребка до ланцога (у конвейерах типу СЩ та СКП ).Досягнення ц!е! мети зд1йсшсеться: на основ! вивчення фактор!в, зояиваючих на роботу тягового органу 1 встановлення 1х взаемовпливу , роз-робки класиф1кац!йно1 схеми цих фактор!в ; на основ!, роз-робки моделей навантакення ланцсг!в та з'еднувальних ланок, розробки програм розрахунку на ЕОМ та проведеннх розрахунко-вих досл!джень, як! б обгрунтували рацЮнальну кокструкц!ю з'еднувально! -ланки, та вузла кр!ллення скребка до ланцюга, проведенн1 необХ!дних експерименталъних досл!джень; наос-нов! технолог!чних заход1в,як! б сприяли досягненню поставлено! мети.

Достов!рк!сть наукових лоложень, висновк!в та рекомен-дац!й обумовлена результатами теоретичного анал!зу з вико-ристанням методу'к!нцевих елемент!з, теорП пружност! , методу сил, експерименталъних роб!т ( випробуванъ на утсм-лен1сть та м1цн1сть ), використанням статистичних метод1в та широким застосуванням ЕОМ на вс1х етапах вккснання роботи.

Наукова новизна роботи пслягае у розробц! модел! на-ванталсення для типових конструкц!й скребкових конвейер!в. Розробц! методики розрахунку на м!'дн!сть з'еднувальних ланок дволанцюгових конвейерхв типу СП, методики розрахунку на м1-цнхсть вузла кр!плення скребка до ланцюга на основ! метода к1нцевих елемент!в для нового типу конвейер1в типу СЩ та экспериментального конвейера СКП-1У. Методики розрахунк!в пристссован! для обчислення на ЕОМ ,' розроблен! програми розрахунк!в.

Декларац!я конкретного особкстого внеску дисертанта у розробку наукових результат!в, що зиносяться на захист. Обг-рунтування схеми навантзхення ссковних тип!е тягових оргак1в

скребкових конЕейер1в, розроблена методика розрахунку на м1-цн!сть з'еднувальних ланок конвейер1в типу СП, екеперимея-тальн! досд1дження тягових органхз конвейер1в цього типу , розроблена методика розрахунку на м!ин1сть вузл1в кр1плення скребка до ланцога для конвейер1в типу СЩ та СНП-1У. Обг-рунтуЕання на баз! теоретичних та експериментзльних дослхджень зассб1в до ШДЕшення над1йност1 та довгов!чност1' тяговсго органу.

Теоретичнна 1 практична Шннхсть роботи. Бона полягае у тему, до на баз1 теоретичних та експериментальних дссл!джэнь розроблен1 рекомендацП що до конструкц!I з'еднувальних ланок, 1х параметр1з, конструкцН вузла кр!плення скребка до ланцюг1в. Запропонован найб!лыи придатний матер!ал для виго-товлення з'еднувально! ланки, для нового конвейера СЩ та экспериментального конвейера СКП-1У , виконан! розрахунков1 досл!дженя НДС вузл!в крхплення до ландага, як1 необх!дн1 для подаяьшого вдссконалення та тдввдення мщнсстх 1х тяго-вих орган1В.

Методика досл!д»ень. Бона мютить аяая!тичн1 дослхдаен-ня , математичне моделювання досл1джузаних систем , за допо-могою ЕОМ та експериментзльних дс-сл1даень в умовах наближен-них до реальних.

Р1вень реад1зац11, 'впровадження наукових розробок. Ре-зультати роботи використат :. на завод1 "Св1тло шахтаря" для вибору величини зазору м!ж скребком та з'еднувальною ланкою; для виготовлення з'еднувальних ланок ¿з стая1 ЗОХГНЕМФА що ран1ше не викориетовувалася (проведен! тривал1 шахтю спос-тереження) •, для виготовлення тягового органу нового конвейера СЩ та екопериментального СНП ; при експлуатацП тягового органу конвейер!в 1з з'еднувальною ланкою з

раШснальким зазором га з ново! стал! на шахтах: "Центральна", ш. Ленхнського Комсомолу Украхни , !м.Ф.П.Лют!кс-за,"Днхпровська", Нововолинська Ы1,Великсмостозська N2, при розробщ та використанн! методик по зипробуванню з'еднуваль-них лакок та випробуванню 1х на мхднхсть вхд утоми та 1нших, ' ЯК1 були затверджен! в прийнятому порядку 1 прийкят! до ви-керистання на завод! "Св!тло шахтаря" та шахтах:"Центральна", !м.Лен1нського Комсомолу УкраХни Дм. Ф. П. Лютхко-ва,"Дн!провська",Нововолинська N1.Ееликомостовська N2.

Економ!чний ефект в1д використання результат!в роботи лише на серШому конвейер! СП202 складае 1 500 ООО крб. в мхсяць на один конвейер в щнах 1991р. Економ1чний ефект та методика йоге ощнки п!дтверджен! листом з Виробничого Об'еднання "ПавлоградвуПлля".

Апробацхя робота.Основнх положения дисертацхйнох роботи були докладенх та отримали схвалення на зас1данн! ПрезщЦ'х Всесоюзно! наукоЕо техн!чко! нарад1 "Стан , напрямки вдоско-налення ! методи ефективного використання пхдземного транспорту на г!рнших п!дприемствах" (Горловка 1991р.), на сем!-нарх лабораторИ автоматизованих комплекса 1ГД !м. А.А.Ско-чинськсго (Люберщ 1991р.), на науковс-техн1чн1й кенферекцп кафедри ТММ ХП1 (Харкхв 1990р.).

Шлком дисертад!я допов!далась та отрицала схвалення на зас!данн! НТР СКВ заводу "Св1гло шахтаря" (Харк1в 1994р.) , на зас!даннх кафедри ТММ ХДПУ (Харкхв 1994), на зас!даннх НТР ВО "Завод Малишева"(Харк1в, листопад 1994) , на зас1даннх НТР технополЮа "Мадшнобудування"(Харк1в,листопад 1994),на эасхданн1 НТР Донецького Державного проектно-конс-трукторського х экспериментального хнетитуту комплексно! ме-

ханхзацП шахт ( Донецьк, грудень 1994), на зас!данн1 НТ? Дснецького науково-досд1дного вуПльного Институту'(Донецьк, грудень 1994).

ПубЛкацП. За результатами виконаних досд!джень опубликовано 5 друкованих праць.

Обсяг роботи. Дисертащя вм1шуе вступ, п'ять розд!л1в, виснсвск та в1с1м додатк!в.Робота мютить : 133 машинописних стор1нкя основного тексту, 47 малшнк!в, список лз.тератури з 157 найменувань та 100 машинописних стор1нок додатк!в.

ЗМ1СТ ДИСЕРТАЦП ВСТУП

Наводиться анотаЩя рсботи , основн! науков1 положения, як! виносяться на захист, обгрунтовуеться актуальность та наукова новизна роботи.

1.СТАН ТА ЗАДАЧ1 ДССЛЦЩЕНЬ На основ1 характеристики техн!чного р!вкя скребкових конвейер!з були виявлен! особливост1 1х тягового органу. Ви-являють три'типи кр1плення скребка до Данцига:

-га допомогою з'еднувальяо! ланки (при цьому ланцюг розм!шуеться в бокових напрямних реитачно! ставн!: кснвейери СП87, 0188,01202,01301 та 1нщ1),

-крхплення скребка до лансюга штампованими скобами з двома гайками , ланцюг розм!шуеться посереденх рештачнс'1 ставн! (нов1 ковейери СПЦ262, СПЦ262 ),

-кр1плення скребка до лашдога вилкопод!бною частиною скребка, яка розм1щуеться по один б!к його краю (експеримен-тальний ковейер СКП-1У ).

Зараз е велика потреба у вивченн! та дослЦженн! кр!плення скребка до яашзсга. Для цього була запропонована

клаеифхкахця сил га 1яших фактор!Е, як! впливають на М1цн!сть тягового органу. Оснсвними факторами ,що впливають на м!цн!сть тягового органу е: д!йсне навантаження на лан-цюг, зное ланщзга та його елемент1в, короз!я , м!цн!сть еле-мент1в тягового органу.Ц! фактори у свою чергу залежнх в!д !нших та взаеыопов* язак!.Ка основ! залропоновано! кла-еиф!кацП був проведений анал!з праць,надрукованих у р!зних крахнах.

Теоретичним та практичним основам дослхдження роботи конвейера з ланцоговим тяговим органом присвячен! роботи: А.О.Сп!ваковеького,В.Л.Давидова,В.А.Зйдермана, I.Г.Штокмана, Б.О.СкородумоваД. 1.Чугреева,А.В.Леусенко,Д. 1.Момота,Л.Н.С1-галова, Г.В.Вишневецького, Л.Г.Шахмейстера, С.С. Гольтбухта, А.Готовцева, Т.Б.Портново!, Ю.А.Рихальського, В.В1 Бистрова, Т.Н.Род!но1,Г.Гудера, Г.Люр!нга, В.Шефера.Я.Скиби та !нших.

Виконаний анал!з праць показав , що е велика потреба у вдосконаленн! тягового органу скребкового конвейера.Це питания недостатньо досл1джене нав!ть у сер1йних конвейерах типу СП , як! зараз дуже поширен! на шахтах Укра1ни. Що сто-суеться нових конвейер!в типу СПИ та экспериментального конвейера СКП, то роботи по досл!дженио та вдосконаленню 1х тя~ гових орган!в майже не проводились.

Тому проблеми , як! розроблялися у дисергацП 1 як! направлен! на доеягнення поставлено! вице мети , е актуаяьними.

2.ТЕ0РЕТИЧН1 Д0СЛ1Д1ЕННЯ НАПРУЖЕНО ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ 3'еДНУВАЛЬН01 ЛАНКИ ТИПУ СП

Натяг ланцюга в кожном! м!сц! його робочо! частини мож-на подати як насл1док суперпозицП сили, що пов1льно змхн-юеться ! сиди, що швидко зм!нюеться обумовлено! поздовжнхми коливаннями тягового органу.Для анал!зу впливу деяких ре-

жпмхз, геометркчних га конструктйних фактсрхв на експлуа-TaHitei псказяики конвейера, доЩгъно у першому наблгасенн! знехтувзти поздовжн!ми коливаннями,а тяговий орган розгляда-ти як пружну не!нерц1йну систему,навангакену зовн!шними силами -При цьому будемо В1др1зняти два типи з'еднання скребка 1з з'еднувальною ланко»,а саме.жсрстке з'еднання типу защемления та шарн!рне.

На малинку 1,а показана частка тягового органу, яка об-мекена. скребками з номерами л та n-'l (п -1,2...). Тут п-1 в1дпоЕ1дае тему скребку , який у дакий час найбхлып близько розтангований до приводно! з1рочки. Припускаемо опечатку, що з'едкузальна ланка та скребок утворюють жорстке з'еднання. Скребск утворюе кутс^л з прямою, ¡до перпендикулярна напрямку його.руху. Ней кут , взагалЗ., залекить в1д характеру назан-такення ланпюга , довжини окремих його частин i з1д в!дстан1 до приводних з1рочок. При n-i&j-o. Частина тягового органу, що розглядаеться, зазнае чину сили Ргр (сила в!д дП ван-тажу). Припустимо, що Prp-const. На кожну з'еднувальну ланку вплизають сили навантажекня ланцюгз ( р^ (i-l-, 2).

Ззпишимо piBHHHHH рхвноваги скребка п: fin" Р<« : Рлп~ Pin + Ргр , (!)

0,5 ( ftn + Pin + Ргп + i( Вя- Pm)h - PrpQj .

Звхдки знаходимо PÙ-- Рщ +d(Pin + P2n)tf п+ РгР(<?+ 0,5d i^dn J, (2)

P2V ftn-d( P,n+ PSn) tgU+ Prp ( i-e-0,5 et î^drx ) де d=.ec/k , e = a/h.

Необх!дно зауважити,що навантаження Ргр значно меньше, н1ж натягуваккя Р^ i Pja Тому з (2) маемо, що Рщ > Рт а Ргп* /га.Тобто при нахил! скребка мае мхецэ перерозпод1л

5

к

Мал.1 Схема навантадання з'еднувальних ланок: а,б - лсорстке з'еднання з скребком, в- шарн1рне з'еднання з скребком.

навантажень ланцюга, навхтъ при P/nzP^n. Якца p,R > Р2а t то при наближенн! до приводних з!рсчок вхдбузаеться вир1вню-вання натягування ланцюПв.

Кут dn залетать в!д конф!гурац!1 траси, вз.д початкоЕоЧ (у некавантаженому стан! ) довжиии парадельних д!лянок лан-цюПз, та в!д поздсвжньс! деформацИ ланцюпв.

Ц1 формули дсзволяють визначити катягування ланцюПв р1зних д!лянск та в1дяов1дн! кути о, коли задан! сили iin, fin або Pu та Pzi останн! е тягсвиш силами В1Д прив1дних

3ipCK.

3 умсви р!вноваги тягового органу м!д з!рками та скребком п виходить: ' п

Pn+tèît - + Рзп +I Prpj (3)

Отриман! формули дають можлив!етъ визначити систему сил, впливаючих на з'еднувальну ланку.

У зипадку шарнхрного з'еднання ланпгога з! скребком (мал.1,в) з умови р!внозаги вит!кае , до

Ра--Яр'Рв W

3 умсви р!вноЕаги з'еднувально! ланки маемо:

Pi

( Р( * Pi ) le sin^A Ра h cosa д ; ( P£ + Pi)lcsindn"-2 PEficos«!„

w)

Оск!льки в загальному випадку натягування лашзог!в значно б!лыпе рд та РЕ , то = 0 . Тсбто не дивлячиеь на те, що скребок розташований з нахилом з'еднувальна

ланка не в!дчувае повороту i практично наЕантажена силами Р, р Р' Р' таким чином, при шарн!рному з'еднуванн1

' " ; 1 Si ■> M /

скребка ввгемозплкз аарзлелькк данцюг!в в!цсутн!й.

На малЛ,б показана узагалькяюча схема навантаження л!во! з'еднузальнох ланки. Тут f^ та Нв - це складов! ., як! шшгзаютъ на з'едаувалъяу лзкку з боку скребка; Иа - це момент'шх сил, N»,ß? - складов! с или Rn , а В) та Nd -складсвх с или

У процес1 експлуатацП з'еднузальна ланка зазнае складного напруаеного стану, при якому напряжения зм!кюютьея у певнйх межах, цо приводить до вгомленого стану.Найб!льшу не-безпеку викликають нсрмальн! напружекня на внутр!шньому контур! в nepepisax I та!'. (малг1,б),де з-за р!зко! зм!ни ге-ометричних параметр!з nepepiay з'язляються концентрат1 нал- • рузкень, як! приводить, при поганих умовах, до швидкого роз-вятку тр!цин втсмлення.Ддя змеяшення впливу фактора концент-рац!1* напруженъ у пьому та !нших nepepisax можна використати зазор S м!ж лапками з'едаувальнс! ланки та* скребком. Цей зазор усувають при складанн! лакцвга через затягування болтового з'еднання. При затягуванн! на вну?р!шньому контур! ланки, у його попэречних перер!зах з'являються напружекня стис-ку.

З'еднувадьна ланка являе собою ' статично невизначену систему дуже складно! конф!гурацП, яка може розглядатися як кривий брус. Розкриття статично! невизначекост! вводиться до визначення згинзючого моменту, поздсвжньо! та поперечно'! сил в nepepieax В-В , воно проводилося за допомсгою в!дпов1дних умов сум'хсност! деформац!й та умов р!вноЕаги.Розрахунки були зробдек! для конвейера СП202ВМ is з'еднувальною ланкою СП202.Попередньо була визначеяа матрица пхддатливостей необ-ххдна, для в1дп0в1дних ргвнянь.Розрахунки проводилися на ЕОМ.

НайбiJibia небезпечним режимом е той екстремальний випа-док , коли мча б один з ланкогЧв у деякому nepepisi защемлений. Защемлення приводить до того , ¡до навантаженян на лак-цюги зб!льшуетьея,доки сумарне тзгове зусилля на приводних з!рочках не зреете до деяко! величина обумезлено! настрою-ванням оСмежувальнсго приладу (Пдромуфти ). Для оц1нки насд!дк!в такого яз:ща було зроблене припущення , шо макси-мальае тягове зусилдя на привод! дср!знже 300 кН , а назан-таження на незааЦплений ланцюг у м!сц1 заиЦ пленяя дор!зн:-се 100 кН. При цьему було також зроблене припущення , яке в1дпоЕ1дае модел! навантаженкя ланцюга , що на д!лянц1 в!д MicuH вагЦплення до приводних з!рочок робоче навантажекня (Ргр ) дор!висе нулю. МЮце зааЦпленкя ланцюга в!дпов!дно дс номера скребка у розрахунках змхнювалося таким чином: п=22 , п-38 , п=68. Крок м!д скребкой брався 1024мм. При жорстксму з'еднувакн! скребка з з'здкувалънсю ланкск кути , знай-ден1 по наведеким ран!а формулам, в1дпов!дно дорхвксють 10", 15°,20°. При прийнятих припуценнях , в1дпов!дно з (3) -100кН, |^а=200кН. Вичерпний анал!з виконаних розрахунко-вих досл1джень наведений у глав! 4.

3.ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНI ДССЯЩ5ЕЕНЯ З'еДНУБАЛЬНО! ЛАНКИ ТИПУ СП Дссл1дженню були гаддан! з'гднувельн! ланки 3i стал1 35ХГСА, термсобробка 1х була типсва, зазор Mix лапками з'еднувально! ланки та скребком до затягування болтового з'еднання S був 0... 5 мм, а також аналоПчн! ланки, ¡до були оброблен! дробом 10 хвилин. Досл!дженням були також тданн! ланки 3i стал! 30ХГН2МФА, 35ГРСНА, 35ГСРА 3 зазором 0 i Змм. Дссл1джння проводилися в!дпсв1дко до розроблено'1 методики. Анал!з насл!дк1в дослХджекь покагуе :

- зазор забеспечуе збхлыиення цикл!чно! довгов1чност1 у 1,2-1,3 рази в ксжн1й партИ,

- обрсбка дробом зб1льшус циклхчну дсбгов1чн!сть у 1,7 рази,

- цикл!чна довгов1чнЮть ланок з! стал! 30ХГН2МФА у 1,5 -2 рази бшие Н1Ж у ланок з! стал1 35ХГСА,

- триЕЗЛ1 шахтн1 спостереження показують , ш,о ланки з! стал! 30ХГН2МФА маюгь перевагу перед ланками з! стал! 352ГСА, з яких зараз виготовляють з*еднувальн1 ланки ,

- коли зазор запишаеться невибранним у пронес! складання ланок тягового органу , втомлена довгов!чн1сть значно змен-шуеться. Тому несбх!дно забезпечити над!йне затягування болтового з'еднанкя, що виключае розкриття лапок, п!дтримус к!льцевш контур ланки замкнутим ! вказуе на несбх!дк1сть вдосконалювати болтове з'еднування , йоге контровку ! таке !ше.

Необх!дно в!дзначити, що зазор у Змм , що був отримакий з теоретичних досл!джень для ланок конвейера СП202 як найб!льш рац1ональний, виявляегься також ! рац!ональним з експериментзльних досл!джень. 4.АНАЛ13 В1ШШУ КОНСТРУКЦП ТА МАТЕР 1АЛУ НА М1ЦН1СТЬ I Д0ВГ0В1ЧН1СТЬ З'еДНУВАЛЬНИХ ЛАНОК ТИПУ СП На мал. 2 показан! графши залежност1 м!ж найб1льшими нормальними напруженнями (эн , Св на зовн1шних та внутр!шних волокнах у перер1зах I та Х- вхд величини зазору 5 . На граф!ках наведен! напруження , як1 впливають на найб1льш на-вантажену праву з'еднувальну ланку з номером п. Оск1льки при жорсткому з'еднанн! скребка навантаження на л!ву з'еднувальну ланку не симетричн! (мал.1,6) , то виконувалася оц1кка як верхньо! частини ланки (перер1з I ) , так ! нижньо! (перер1з I.). Для пор!вняння такок наведен! напруження в цих пе-

Мал.2 НормальHi капруження в nepepisñx Т.1 при р!зних кутахоЛ

рер!зах у випадку , коли скребок з'еднаний шарнХрно з ланкою (крив! "шарн.").

та!.', значно б1лыи для тягоеого органу з ¡коротким з'еднан-ням' скребка пор1зняно з шарн1рним. Неодх1дно в!дзначити , що

Як св!дчать тривал! спостереження, що проводилися на шахтах Укра1ни, х1м!чний склад металу, з якого вирсблена з'еднувальна ланка,значно впливае на його довгов1ЧН1сть.Так, середня наробка на в1дмсву (порив лакки) для стал! 35ХГСА-3.03 тис.т ВУГ1Л.ЛЯ ; для стал! 35ГСРНА - 32,44 тис.т;, для стал! 35ГСРА - 37,28 тис. т; для стал! 30ХГН2МФА -109,6 ТИС.Т.

5.Д0СШДЖЕННЯ НАПРУЖЕНО ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ТЯГОВОГО ОРГАНУ СКРЕБКОВИХ КОНВЕЙбРШ МЕТОДОМ К1НЦЕВИХ ЕЛЕМЕНТ1В Математична модель напружено дефсрмованого стану (НДС) Еузла - сп!вв1дношення Шж напруженнями .деформащями, перемхщеннями 1 зовн!шн!ми зусиллями у середен! облает! , зайнято! вузлом , та на II меж!,- будемо виражати сп1вв!дно-шеннями лШйно'1 теор!'! пружност! у лШйн!.й постанови!.

Вудемо розглядати вузол у прямокутн!й систем! координат 0/]Х2Лз-При цьомуи.] Л-1...3- пере.чищення задано! точки т!ла у напрямку координатних осей.

Деформац!» £ |; виражають через напруження за допомогою

3 малюнку видно , що за Й>2мм напружэння у перер!зах I

бажаним значениям зазору е &

¡мм.

сп!вв!ДНОшень

(6)

шир/дсиял ^ ■ ви^сипски

де 6 = ^(6,, + +

Напруження •

виражают через дефорыацП так

ЗАеёуз

(7)

- середня деформац!я,

Е

б - + * зсування ыатер1аяу,

+ -сталаЛяме,

- коефШент Пуассона, 8 - символ Нронекера, дорхвнюе 1, коли 1=3, та О, коли 15*3.

Е кожн1й точц1 у середен! облает! Б , зайнято! тглом скребка, задоволъншоться р!внякня рхвноЕаги

+ № + р.: 0 . Ы...З. (8)

ЭХ1 Ш дХь и

де - компонента розподглено! по об'ему т!ла густини об'емних сил.

Коли в1сь ОХз спрямувати вертикально, то Р); Рг - 0 , а Рз --32/У , (9)

де 5 - густина матер!алу,

2 -9,8 м/сг прискорення в!льного пад!ння, V - об'ем т1ла. Спрямуемо в1сь ОХз обрано! системи координат вертикально угору, перпендикулярно рештачно! ставн!, б!сь ОХа- в нап-рямку руху, перпендикулярно рсбсчо! поверхн! скребка. Тод! граничн! умови для НДС будуть (мал.З) -на робоч1й поверхн! Бр скребка:

де /р -поверхнев! напруження сили тиску Рр прничо! маси, -на д1лянц1 Бн контакту заузини кронштейну з к1льцем ланиюга:

= Сгг^{п (И)

де - напруження сили натягу

-на нижн!й поверхн! скребка Бт , де в!дбуваеться тертя скребка з рештачною ставнею:

-iô-

Мал.З JliHil пост1йного значения 1нтесивност1 напружень: 1-SOMîIa, 2-160Ша, 3-240МПа, 4-320МПа, 5-400МПа, 6-480МПа, 7-550МПа, 8-640МПа.

-на д1лянках Бо контакту опор з кольцами ланцюга

-на дхлянЩ. клинення Бз

(14)

Б 1ншх м1сцях поверхн! т1ла , дср1внкють нулю нор-

де п - орт зовн!шньс1 нормал1 до меж! Б област1

- будь-як! два перпендикулярн! вектори, дотичн! до поверхн! Б у задонн1й точц1.

Шдставляши (6) у (7), а потхм в р1вняння (8) 1 граничн1 умови (9)-(15) отримаем краеву задачу теорП пруж-ност1 у перемхщеннях. Розв'язання тако! задач! будемо энахо-дити методом к1нцевих елемент1в. Силу натягу Рр у (10) та (И) беремо з тягового розрахунку.

Застссузання до змхшано! краевох задач! (9)-(15) методу к!нцевих елемент!в ззодиться до наступного. Область 0, в ЯК1Й розв'язуеться задача , под!ляеться на кхнцев! елементи

- тетраедри з сп1льними вершинами.СукупкЮТь цих тетраедр!в утворке тр1ангуляц1йну область, а множина 1х вершин - розра-хункову с!тку. Сам! вершини при цьому мають назву - вузл1в с1тки.Задача визначення трьох складових поля перем1щення и^Х), 1=1...3 - функцп трьох зизначенних X , 1-1...3, ут-ворюючих просторову зм1ну Х-(XI,Хг,Хз), -зводиться до визначення функц1й , к=-1,. .И у вузлах розрахунково! с:тки. Тут N - к1льк!сть вузл1в схтки.

Значения складових поля перем!щень у середин! тетра-едр1в тр1ангуляцИ за методом к1нцевих елемент!в визначаеть-ся лШйною !нтерполяц!ек! по 1х.значениям у вершинах тетра-

2

(15)

- so -

едрхв - вузлах робочо! с!тки.

Перемещения при цьому подамо у вигляд! :

UiiXhí Uík4kU) (16)

км

де^М- базисн1 функцП методу к!нцевих елемент!в -кускоео-л1н1йн1 функцП, кожна з яких однозначно визначаеть-ся умовами: LfK (^-j; fk(Х^О, i*k) %(X) -лШйн! функцП у кояжому з тетраедр1в тр1ангулящ.1.Кожна з функц!Й Чк(Х I вхдм!нна вхд нуля лише у середен! тетраедр^в , як! мають ву-зол одною з! csolx вершин. Тому, необх1дн1 до визначення коефЩхенти Ц-^ р!вняння (16) виявляються значениями в1дпо-в1дних складових поля перем!щень у вузлах робочо! cítkk.

Для задоволення граничних умов для поля перемхщень у (12)-(14) ввакаемо, що для вузл1в сатки , hkí лежать на дглянках поверхя1 , де задан! так! умови; , в!дпов1дн1 ко-ефШенти у (16) дор!внвють нулю.Решта коефШент1в у (16) визначаеться з умови ,що повна потентальна енерг1я поля пе-рем!щень повинна бути мШмалъна:

ÍSGij(U)¿ij(U)c¿\/-j P3MV"j LUzc¿S-

i-i j-i a j ^p

-j fnuiCí5 (Ю

¿a

Шдставляючи (16) y (17) та 1нтегрутаи отримаемо , що повна енерг1я поля перемЩень буде квадратичною функц!ею в1д коеф!ц1ент1в у (16). Умови

Э\У п , 1=1... 3 , к-1... N , (18)

виявляються необх1дними 1 достатн!ми умовами мшмума поля перемЩень виду (16). Ш умови дають систему лШйних ал-гебрагчних р!внянь для визначення U-щ у (16). Порядок тако!

- 21 -

системи дор!внюе ЗИ. '

Таким чином , розв'язання задач! (9)-(15) методом к1нцевих елемент!в зводиться до : побудови тр1ангуляц!йно! облает! ; вирахуванню ксеф1ц1ент!в ! правих частин системи л!н!йних алгебра!чних р!внянь; розв'язання цих р!внянь; ви-рахування деформацИ у центрах ваги тетраедр1в тр1ангуляци за формулами (16) та (6); вирахування напружень у центрах ваги тетраедр1в по формул! (7).

Через великий порядок систем вс1 розрахунки виконува-лись на ЕОМ.

За умову м!цност! обираеться критерш !нтенсивност! напружень , який в!дбивае "середне" дотичне напруження:

О* > б"й (19)

деС|-!нтенсивн!сть напружень

^ -Сгг)гнъг 3 - +аЛ

(э в-граница мщност! матер1алу при однов!сн1м розтягуванн!.

На мал.3 наведен! л!н11 пост!йного значения 1нтесив-ност1 напружень скребка конвейера СКП.

Метод к1нцевих елемент!в був таксж використаний для досл1дження НДС скоби конвейера СЩ.

ВИСНОВКЙ

У дисертац!йн1й робот! прозедено розв'язання актуально! науково! задач! - досл1дження ! вдосконалення вузла кр!плення скребка до ланцюга за допомогою вивчення його нап-ружено-деформованого стану. При цьому було встановлено: 1.Напружений стан з'еднувально'! ланки СП при дан!й март стал! та технологи виготовлення залежить В1д зазору м!ж скребком 1 лапками з'еднувально! ланки , характеру II

з'еднання в! скребком,, взаемозв'язку з'еднувальних ланок двох паралельних ланцюПв та в1д навантаження.

2.Найб1лыпу небезпеку становлять нормальн1 напруження у двох перер!зах: на меж! кулака та м1ж площиною прикладання зовн1-шньо! сили 1 лапкою ланки. Особливо небезпечн! розтягувальн! напруження на внутр!шньому контур!, як1 сприяють розвитку тр!щин втоми у м!стах п!двищено1 концентрац!! напружень.

3.На баз! досл!джень НДС з'еднувально! ланки , пропонуеться рацюнальна величина зазору м1ж скребком ! з'еднувальною ланкою. Для з'еднувально! ланки СП202 цей зазор дор1внюе Змм.

4.Пропонуеться виключити жорсткий зв'язок м!ж з'еднувальни-ми ланками паралельних ланцюПв. 0ск1льки жорсткий зв'язок викликае перенапруження з'еднувально! ланки при 11 нер!в-.ном!рному навантаженн!, особливо у випадках р!зкого гальму-

вання або заклинення хоч би одного з ланцюПв. б.Вихсдячи з тривалих шахтних спостережень була запропонов-ана нова сталь для виготовлення з'еднувально! ланки типу СП, яка ран!ше не використовувалася.

6.Розрахунок на м!цн1сть скребка типу СКП экспериментального конвейера СКП-1У показав ', що при його заклиненн! , найб!льш! напруження мають масце в облает! з'еднання скребка з кронштейном.При цьому м!щпсть скребка визначаеться м!цн!-стью зварювання скребка до кронштейну (запас м!цност1 1,9), що св!дчить про рацюнальний виб1р його конструкцИ.

7.Анал!з розпод!лу напружень в трьохрожков!й скоб! конвейера СПЦ показуе , що нав!ть при максимальних навантаженнях у центральному стрижен! скоби в облает! 11 кр!плення до скребка , габеспечуеться запас м!цност! у 1,15, що св!дчить про рац!ональн!сть тако! конструкцИ.

8.3апропонован1 методики розрахуику скребка СКП та скоби СПЦ придатн! для оц1нки 1х НДС 1 при 1нших умовах (гео-метрП, 1нших навантаженнях i.r.i.)

OcHOBHi.положения дисертац1йно1 роботи надрукован1:

1 Л.Ф.Изюмская, М.В.Репетенко. К вопросу о взаимодействии элементов круглозвенной цепи двухцепных скребковых конвейеров со звездочкой привода. В сб. Теория механизмов и.машин. Киев 1993 с.163-170

2 В.П.Изюмский,М.В.Репетенко.К вопросу о нагрудении соединительных звеньев тягового органа двухцепных скребковых конвейеров. В.сб.Теория механизмов и. машин. Киев 1993 с.182-131

3 А.В.Леусенко, М.В.Репетенко. Выбор величины предварительного натяжения цепи одноцепных скребковых конвейеров. Известия' высших учебных заведений.Горный зкурнал ,N10. 1991 с.66-68.

4 А.В.Леусенко, Г.В.Высоцкий, М.В.Репетенко. .Цепи и.цепные замки тяговых органов скребковых конвейеров. Харьков. ХЦНТИ. 1991 17с. , '

5 А.В.Леусенко, Г.В.Высоцкий, М.В.Репетенко. Тяговые органы забошых скребковы конвейеров. М. ЦНИЭИуголь. 1991. 33с.

Repetenko M.V. Research and perfection of the elements fastening screper to chain of the flight chain annoured face conveyor pour mines.

The dissertation Is a manuscript.The dissertation is on . compertltlon of candidate's degree technical.

Speciality is the lifting transport machine (05.05.05). Ukrain engineer pedagogical academy. Kharkov 1996.

The defend dissertation contains the theoreticals researches of the stress state elements chain (connecting, link) of an armoured face conveyor pour mines and re'sults of

experiments researches. The stress state of the connectln link (when given sort steel and technology making) depend: from clearance between scraper and grips of the connecting; links, from constraint two parallel chains and loads. It i: given recommendation on optimum clearance, steel's sort an< tecnology making of the connectings links. The results ol the dissertation are inculcated. It is brouht datas ol economic effect.

Репетенко Ы.В. Исследование и совершенствование элементов крепления скребка к цепи тягового органа цепного скребкового конвейера. Вид диссертации - рукопись.Диссертация не соискание ученой степени кандидата технических наук, по специальности 05.05.05.-подъеыно-транспортные машины, Украинская инженерно-педагогическая академия. Харьков 1996.

Защищается диссертация,в которой содержатся теоретические исследования напряженного состояния элементов крепления скребка к цепи (соединительных звеньев) тягового органа скребкового конвейера в зависимости от их конструкции, а также результаты экспериментальных исследований. Ус таков лен-но , что напряженное состояние при данной марке стали и технологии изготовления зависит от зазора между скребком и лапками соединительного звена , характера взаимосвязи соединительных звеньев двух параллельных цепей и от нагрузок.Даны рекомендации по рациональной величине зазора, по материалу и технологии изготовления соединительных звеньев. Осуществлено промышленное внедрение полученных реэультатлв, приводятся данные о их эффекте в процессе эксплуатации.

Ключов1 слова: Тяговий орган, ланцюговий скребковий

конвейер, з'еднувальна ланка, м!цн1сть.:_

БП N 03700 Подписано к печати 3.01.96 Формат бумаги 60x90 1/16, Объем 1 печ.лист.Заказ N 812 Тираж 100. Отпечатано на ротапринте АО "Полиграфия"