Технічні науки/Гірнича справа

д.т.н. Петрина Ю.Д.,  к.т.н.  Гаврилів Ю.Л.,

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Дослідження теоретичних залежностей параметрів гнучкої ланки рухомої футеровки шківів

         Пружна гнучка ланка разом з натяжним обладнанням є головними елементами конструкції рухомої футеровки, що з’єднують футеровочні вкладиші в єдину систему, що дозволяє максимально скоротити втрати часу на монтаж, демонтаж та обслуговування рухомої футеровки. Надійність в експлуатації рухомої футеровки залежить від здатності гнучкої ланки з натяжним обладнанням витримувати екстремальні навантаження, що виникають при аварійному гальмуванні барабану підіймальної машини, особливо при спуску вантажу вниз.

Розрахункова схема обґрунтування параметрів гнучкої ланки з натяжним обладнанням показана на рис.1. В момент аварійного гальмування барабану підіймальної машини на рухому футеровку в межах дуги обхвату шківу канатом, діє рівномірно розподілене навантаження від підіймального канату і момент інерції  шківа, що породжує сили тертя в парах «канат–футеровка» і «шків–футеровка». Встановлено, що, оскільки коефіцієнт тертя підіймального канату по рухомій футеровці більший за коефіцієнт тертя останньої по ободу шківа, то в момент аварійного  гальмування барабана підіймальної машини має місце ковзання ободу шківа відносно рухомої футеровки.

Футеровочні вкладиші (ФВ) поза зоною обхвату шківа канатом, контактуючи з ободом шківа, переміщуються вздовж гнучкої ланки. Відокремивши один із вкладишів поза дугою обхвату шківу канатом (див. рис.1) , використаємо для випадку, що розглядається, теорему про зміну кінетичної енергії матеріальної точки:

                                                                                      (1)

де   Т і Т0  – кінетична  енергія вкладиша в початковому і кінцевому положеннях;

       – сума  робіт зовнішніх сил, що прикладені до вкладиша при переміщенні вкладиша з початкового положення в кінцеве.

 

 

Рисунок 1 – Схема шківа з рухомою футеровкою

 

 

 

 

Так як в кінцевому положенні ФВ знаходиться в стані спокою, то рівняння (1) приймає такий вигляд:

                                                     (2)

Запишемо рівняння (1) для k-го ФВ, рахуючи від точки набігання канату на шків(див.рис.1)

                                 (3)

де F1 – сила взаємодії k-го ФВ і шківа;

    –  переміщення k-го ФВ;

                                                                                   (4)

де  N0 – сила нормального тиску k-го ФВ на обід шківа від попереднього натягу гнучкої ланки

                                                                                   (5)

P – сила попереднього натягу гнучкої ланки;

А – кількість ФВ в ободі шківа;

– нормальна складова сили інерції ФВ;

G – вага ФВ;

– кут між векторами G і Pін;

                                                                                   (6)

f1 – коефіцієнт тертя футеровки по ободу шківа;

Рін – тангенціальна складова сили інерції ФВ.

                                                                                                    (7)

F2 – сила тертя взаємодії ФВ і гнучкої ланки;

                                                                      (8)

де f1 – коефіцієнт тертя ФВ по гнучкій ланці;

   Fk – сила стиску k-го пружного елемента.

                                                                                                      (9)

де с – жорсткість гнучкого елемента;

Xk – величина стиску k-го гнучкого елементу;

Fk+1 – сила стиску (k+1)-го пружного елементу

                                                                                                                 (10)

Враховуючи що:

                                 ,

запишемо систему рівнянь для n футеровочних вкладишів поза дугою обхвату шківу канатом:

         Розв’язавши систему рівнянь (11) відносно Xi, вирахуємо , яке не повинно перевищувати деяке значення . В іншому випадку ФВ по обидві сторони натяжного пристрою будуть піддані дії великих стискуючих сил. Крім того, виникає небезпека притиску скоб натягуючи пристроїв канатом до ободу шківа.

Визначимо максимально допустиме значення  із умов недотикання  скоб натяжного пристрою до ободу шківа. Допустимо, що ділянка гнучкого зв’язку з натяжним пристроєм між двома частинами ФР представляє собою хорду АВ кола радіусом Rr . Тоді прогин h гнучкого зв’язку не повинен перевищувати величину проектної відстані скоби натяжного пристрою від жолобу шківа.

 Враховуючи те, що:

                                                                                                      (12)

знаходимо:

                                                                                                  (13)

Знайдемо  з умови недотикання  скоб натяжного пристрою підіймальним канатом, тобто:

                                                                   (14)

Очевидно, що з двох значень , отриманих з (13) і (14), треба вибирати менше.

Деформація першого елемента X1 не повинна перевищувати критичної:

                                                                                 (15)

де   –  допустиме напруження стиску матеріалу пружних елементів;

      Sy  –  площа поперечного перетину пружного елемента.

Натяг гнучкої ланки в небезпечному перерізі Б-Б (див. рис.1)

при аварійному гальмуванні барабана підіймальної машини:

                                     Q = (+ P)                                             (16)

і не має перевищувати:

                                                                                             (17)  

де Рр –  розривна сила пружного зв’язку;

      –  коефіцієнт запасу міцності;

     –  сила тертя взаємодії ФВ і гнучкого зв’язку.

        Неважко бачити, що приведені залежності дозволяють визначити параметри рухомої футеровки для будь-якого типорозміру шківа.

 

Література:

 

1. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Машиностроение, 1988.

2. Яблонский А.А. Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике. М., Интеграл-Пресс, 2001.