УДК 622.625.5

Денищенко А.В.,

Национальный

горный университет, Украина

СНИЖЕНИЕ ИЗНОСА РОЛИКОВ КАНАТНЫХ ДОРОГ

Широкому внедрению канатных напочвенных дорог (далее ДКН) в угольную промышленность Украины препятствует низкая надежность отдельных узлов установок. Особенно актуальной проблема долговечности ДКН становится при их использовании для транспортирования горной массы, оборудования и материалов при проходке горных выработок и при монтажных работах в лавах [1]. Опыт эксплуатации канатных напочвенных дорог в подготовительных забоях шахт западного Донбасса показал, что ролики поддерживающих устройств диаметром 90 мм выходят из строя в течении 1,5-2 месяцев работы. Теоретические исследования [2] позволили определить величину контактных напряжений и предложить пути снижения износа рабочей поверхности роликов (рис. 1).

Для экспериментальной проверки предлагаемых решений кафедрой транспортных систем и технологий НГУ совместно с кафедрой технологии горного машиностроения был проведен комплекс шахтных исследований на специальном стенде. В качестве экспериментальных применялись ролики: с опорной поверхностью, футерованной резиной и легированной сталью, обработанные электроискровым легированием, электродуговой металлизацией и ударно-волновым упрочнением [3].

В качестве входной переменной принимается величина пробега ДКН, в качестве выходной – величина износа опорной поверхности ролика. В ходе эксперимента измерялся диаметр ролика в месте контакта его с тяговым канатом в трех диаметральных сечениях, отстоящих друг от друга на 120⁰.

Рис. 1. Способы снижения износа рабочей поверхности ролика.

Относительная величина износа

,

где – среднее арифметическое значение линейного износа; – исходный диаметр ролика.

Результаты экспериментального исследования величины износа роликов представлены на рис. 2.

На основе анализа напряженного состояния зоны контакта каната с роликом и экспериментальной проверки результатов этого анализа можно сделать следующие выводы:

напряжения, возникающие в контактной зоне, превышают предел усталости конструкционных сталей;

методы поверхностного повышения прочности рабочей поверхности роликов не дают существенного эффекта, поскольку упрочненный слой на мягкой основе, испытывая высокие контактные напряжения, растрескивается и отслаивается;

применение мягкой футеровки роликов из резины не может быть реко-мендовано вследствие ее разрушения из-за высоких удельных давлений. Очевидно, что и футеровки из полиамидов в этих условиях не будут долговечны (допустимое удельное давление полиамидов всего на 30 % выше, чем у резины);

Рис. 2. Кривые износа экспериментальных образцов роликов: 1 – серийного;

2 – с электроискровым легированием; 3 – с электродуговой металлизацией;

4 – с ударно-волновой обработкой; 5 – с футеровкой из легированной стали; 6 – с футеровкой из резины.

применение роликов из легированных сталей с последующей термообработкой существенно (до 30%) снижает износ рабочей поверхности роликов, однако вопрос влияния их на износ тягового каната требует дополнительных ис-следований. Кроме того, при внедрении подобной технологии резко возрастают расходы на производство роликов;

создание в рабочей поверхности ролика предварительно-напряженного состояния позволяет повысить его износостойкость на 30 – 40%;

весьма перспективным с точки зрения повышения долговечности как под- держивающих устройств, так и тяговых органов, представляется использование в ДКН плоских металлических либо обрезиненных канатов, что позволяет снизить контактные напряжения ниже допустимых;

рекомендуемый для ДКН максимальный угол перегиба каната на роликах поддерживающих устройств (6˚ – в инструкции по эксплуатации; 15˚ – в ПБ) является завышенным и не должен по величине контактных напряжений для серийных установок превышать 1,5˚.

Дальнейшие исследования целесообразно проводить в направлении изучения процессов, происходящих в зоне контакта резинотросового тягового органа каната с роликами и шкивами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шмиголь А.В., Федоренко С.В., Денищенко А.В. Транспортные проблемы при прохождении подготовительных выработок на шахтах Западного Донбасса // Уголь Украины. – 1983. – №1. – С. 25-26.

2. Коптовец А.Н., Зиль В.В., Денищенко А.В. Частные решения контактной задачи для расчета прочности роликов канатных напочвенных дорог // Горный журнал. Известия ВУЗов. – 1994. –№1. – С. 79-82.

3. Пути повышения износостойкости поддерживающих устройств шахтных канатных напочвенных дорог // Дидык Р.П., Вьюник А.Н., Денищенко А.В. и др. Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1993. – №3. – С. 52-53.