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

У пучку - два троси (верхній і нижній). При цьому крок укладання тросів приймався постійним, h1 = h2;

По чотири троси в пучку,   (рис. 4).

Моделювалося пошкодження одного, двох, трьох та чотирьох тросів при їх різному розташуванні по перерізу стрічки.

Напружено-деформований стан тросів у ГТС характеризується безрозмірним коефіцієнтом концентрації зусиль  , що дорівнює відношенню зусилля в даному тросі   до середнього зусилля  , яке припадає на кожен трос стрічки без дефектів.

У результаті числового розв’язку отримані графічні залежності змін зусиль у тросах та переміщень перерізів тросів по довжині стрічки.

Як приклад на рис. 5, 6 зображені графіки зміни коефіцієнта концентрації зусиль   на випадок пошкодження двох крайніх тросів у сусідніх шарах і переміщення x перерізів обірваних та цілих тросів по довжині стрічки l.

Порівняльний аналіз показує, що найбільше перевантажені троси, сусідні з обірваним, перевантаження решти тросів значно менше і знижується в міру віддалення від пошкодженої ділянки незалежно від того, в якому шару розташований пошкоджений трос. Віддаляючись від перерізу з дефектом, зусилля в тросах вирівнюються до середнього значення  .

Порівняння графіків, які описують навантаження тросів при різних схемах укладки тросів доводить, що зона пошкодження за схемою 1 (h1=h2) характеризується більшим градієнтом напружень, ніж за схемою 2 ( ). Це обумовлено тим, що найближчий до пошкодженого трос в одному шару сприймає значне навантаження. При поривах тросів зусилля в них та максимальні дотичні напруження згасають на незначних довжинах (до 1 м) за різних пошкоджень. Найбільш небезпечний випадок - пошкодження декількох сусідніх тросів (пучок) в одному перерізі стрічки. До того ж максимально перевантаженими (кj, i > 2) виявляються троси, сусідні з пошкодженими. Отже, під час пошкодження тросової основи краще укладати по чотири троси у кожному пучку з мінімальною технологічною відстанню між тросами (рис. 4).

Якщо переміщення між шарами тросів відсутнє, система (5) розпадається на дві незалежні системи рівнянь, кожна з яких еквівалентна відомій зсувній математичній моделі одношарової конвеєрної стрічки. Таким чином, застосовувана раніше математична модель одношарової конвеєрної стрічки є окремим випадком системи (5). З метою перевірки вірогідності числового математичного моделювання зіставлено результати, отримані при розв’язанні системи (5), з аналітичними та експериментальними результатами досліджень НДС одношарової гумотросової конвеєрної стрічки. Розбіжність між кінцевими розв’язками не перевищила 2... 3%.

У розділі 4 досліджено математичну модель напружено-деформованого стану стикових з'єднань двошарових гумотросових стрічок, зроблено оцінку збільшення довговічності ГТС при переході на стрічки двошарової конструкції.

Довговічність ГТС багато в чому залежить не лише від міцності та якості самої стрічки, а й від міцності стикового з'єднання. Найбільш міцне і відночас просте у виготовленні - односхідчасте стикове з'єднання з коефіцієнтом перекриття k = 2. У високоміцних ГТС одношарової конструкції можливість використання зазначеного стикового з'єднання обмежена, а застосування багатосхідчастих стиків призводить до значного зниження їх міцності (50... 70% від агрегатної міцності стрічки). Конструкція двошарової стрічки дозволяє використовувати односхідчастий стик.

Для опису математичної моделі стикового з'єднання використовувалися диференціальні рівняння (5), що характеризують напружений стан тросової основи. Досліджувалися такі можливі конструкції стикових з'єднань: троси розташовані в шаховому порядку, парне чергування тросів у стику та східчастий стик внапусток. У першому випадку кожен некрайній трос однієї стрічки взаємодіє з трьома тросами іншої стрічки, а крайні троси взаємодіють з двома тросами іншої стрічки. У другій схемі - кожен з некрайніх тросів однієї стрічки перебуває у зв’язку з двома тросами іншої стрічки, а крайні троси - з одним тросом іншої стрічки. У східчастому стиковому з'єднанні шар тросів однієї стрічки через гумовий прошарок взаємодіє з шаром тросів іншої стрічки. Унаслідок того, що кожен з тросів однієї стрічки взаємодіятиме лише з одним тросом іншої стрічки, стик виходить найменш міцним з розглянутих. Цей стик, проте (на відміну від аналізованих) може бути виконаний не тільки методом гарячої вулканізації, а й холодної.

Граничні умови по краях стику, в якому троси покладені в шаховому порядку, подані нижче.

Для непарних значень j = 1, 2, 3, 5, …, n-1 при i = 1, а для парних – при i = 2;

Для парних значень j = 2, 4, 6, 8, …, n при i = 1, а для непарних – при i = 2.

Початок координат було вміщено в лівому (нерухомому) перерізі стику, вісь х спрямована вздовж осі стикового з'єднання. При розв’язку системи диференціальних рівнянь (5) за заданими вище граничними умовами задавалися переміщенням правого перерізу стику на величину . Фізично дана модель відповідає розтягненню стрічки в затискачах випробувальної машини, коли один кінець стрічки кріпиться до нерухомого затискача, а другий - до рухомого, якому задається переміщення . У результаті числового розв’язання диференціальних рівнянь за описаною методикою знайдені значення переміщень перерізів тросів та зусилля в них. Характер зміни зусиль та переміщень для стикового з'єднання з шаховою укладкою тросів відображено на рис. 7 і 8.

На рис. 7 і 8 уведені такі позначення: криві 1, 2, 3, 4 відповідають тросам верхнього шару лівого кінця стрічки, а криві 1, 2, 3, 4 - тросам її правого