Обгрунтування параметрів та конструкцій двошарових гумо-тросових конвеєрних стрічок для гірничих підприємств

Ідея роботи полягає в підвищенні агрегатної міцності гумотросових стрічок за рахунок збільшення площі поперечного перерізу тросів при їх розташуванні у два шари та в підвищенні міцності стикового з'єднання ГТС із збільшенням площі взаємодії металотросів і гумової матриці в поперечному перерізі стрічки.

Методи досліджень. Поставлені завдання вирішувалися шляхом узагальнення та аналізу літературних джерел, у процесі теоретичних досліджень з проведенням необхідних експериментальних вимірів. У теоретичних дослідженнях напружено-деформованого стану ГТС використовувалися положення та методи теорії пружності, математичної статистики, а в експериментальних – апробовані методи лабораторних досліджень.

Основні наукові положення, що виносяться на захист:

1. При згині двошарової гумотросової стрічки на барабані зусилля в шарах тросів залежать від радіуса барабана, відстані між шарами тросів, механічних характеристик гуми та тросів. На привідному барабані при цьому, внаслідок виникаючих згинальних напружень, зусилля в більш віддаленому від барабана шарі тросів збільшуються на величину до 80%, а від передачі тягового зусилля тертям зменшуються на 30% від зусилля в набіжній гілці (для реальних діапазонів діаметрів барабанів).

2. Крок укладки тросів у шарах та між шарами впливає на максимальний коефіцієнт перевантаження kj, i в перерізі з пошкодженими тросами незалежно від механічних характеристик троса і гуми. Цей коефіцієнт набуває мінімального значення (kj, i =1, 35) при рівному кроці укладки тросів у шарах та між шарами.

3. Довжина стикових з'єднань двошарових гумотросових конвеєрних стрічок повинна становити не менше: 0, 55 м - для стику з шаховим розташуванням тросів у поперечному перерізі стрічки; 0, 7 м - для стику з переміжним розташуванням тросів; 1, 1 м - для східчастого стику. Збільшення довжини стику вище мінімального значення викликає незначне (менше 4%) підвищення його агрегатної міцності.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Уперше розроблено математичні моделі напружено-деформованого стану: двошарової гумотросової стрічки при пошкодженні тросової основи на прямолінійній ділянці конвеєра; стикових з'єднань стрічок двошарової конструкції; при згині двошарової гумотросової стрічки на барабані конвеєра з урахуванням прикладання тягового зусилля до стрічки, деформування гуми на стиск та згинальної жорсткості тросів.

2. Установлено вплив параметрів двошарової ГТС, механічних характеристик гуми і тросів, а також діаметра барабана на перерозподіл зусиль між шарами тросів.

3. Установлено закономірності перерозподілу зусиль між шарами тросів та по довжині ГТС при руйнуванні декількох тросів в одному перерізі двошарової гумотросової стрічки.

4. Обгрунтовано раціональні параметри стикових з'єднань та параметри типорозмірного ряду двошарових гумотросових конвеєрних стрічок міцністю до 6000 Н/мм ширини осердя.

Обгрунтованість та вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій забезпечуються використанням фундаментальних положень теорії пружності, адекватністю математичних моделей перерозподілу зусиль між цілими тросами в двошаровій гумотросовій стрічці при руйнуванні окремих тросів з аналогічними дослідженнями інших авторів для одношарових ГТС, задовільною збіжністю теоретичних та експериментальних результатів міцності стикових з'єднань двошарових гумотросових стрічок (розбіжність величин не перевищує 10% при довірчій імовірності 0, 95).

Наукове значення роботи зводиться до розробки нових математичних моделей: напружено-деформованого стану двошарових ГТС при взаємодії з непривідним і привідним барабанами конвеєра з урахуванням деформацій стиску і зсуву гуми між шарами тросів та згинальної жорсткості тросів; напружено-деформованого стану двошарових ГТС при пошкодженні окремих тросів в одному перерізі стрічки та напружено-деформованого стану стикових з'єднань двошарових гумотросових стрічок і обгрунтуванні на їх основі параметрів та конструкцій двошарових гумотросових стрічок і їх стикових з'єднань.

Практичне значення роботи – в обгрунтуванні параметрів типорозмірних рядів двошарових ГТС на основі тросів діаметром 4, 2... 5, 6 мм і розробці методики розрахунку параметрів стикових з'єднань двошарових гумотросових стрічок.

Реалізація результатів роботи. Основні наукові та практичні результати роботи використані при розробці: технічних умов “Стрічки конвеєрні гумотросові двошарові міцністю 1500... 6000 Н/мм ширини осердя” (ТУ У 016-002-010) на експериментальну партію 1000 пог. м, переданих для використання комбінату “Кривбасзалізорудком”, методичних рекомендацій щодо розрахунку стикових з'єднань двошарових гумотросових конвеєрних стрічок.

Особистий внесок здобувача: визначення завдань досліджень, мети та ідеї роботи, наукових положень; розробка математичних моделей і вибір методів досліджень; розрахунково-теоретичні дослідження та експериментальні виміри; аналіз отриманих результатів; формулювання висновків; розробка методичних рекомендацій стосовно можливого застосування результатів роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні її положення повідомлено і обговорено на: наукових семінарах кафедри рудникового транспорту НГУ (1999-2001) ; міжнародній науковій конференції “Сучасні проблеми та перспективи розвитку гірничої механіки” (м. Дніпропетровськ, Національна гірнича академія України, 1999) ; наукових симпозіумах “Неделя горняка” (м. Москва, Московський державний гірничий університет, 2001, 2002) ; науковому семінарі кафедри механіки машин та робототехніки (м. Москва, Московський державний вечірній металургійний інститут, 2001) ; міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми механіки гірничо-металургійного комплексу” (м. Дніпропетровськ, Національний гірничий університет, 2002).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 9 статей у фахових виданнях, з них шість - без співавторів, отримано 4 патенти України, 2 – матеріали конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 82 назв і викладена на 164 сторінках, у тому числі 78 рисунків, 11 таблиць і 2 додатків на 18 сторінках.

 

 

У розділі 1 розглянуто визначні праці з