Репетенко М.В., канд. тех. наук, доцент

Украинская инженерно-педагогическая академия, г. Харьков

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАГРУЖЕНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ ТЯГОВОГО ОРГАНА ЦЕПНОГО СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА

В настоящее время уголь наряду с нефтью и газом, является одним из основных источников энергии. Для Украины, у которой собственные запасы нефти крайне ограничены, первостепенное значение приобретает добыча угля. Потребность в неуклонном росте добычи угля, облегчении условий работы в шахтах и повышении техники безопасности предъявляют высокие требования к горношахтному оборудованию и, в частности, к скребковому конвейеру, являющемуся одним из основных подъемно-транспортных элементов механизированного комплекса.

На долю скребковых конвейеров, по различным данным, в настоящее время приходится свыше половины отказов механизированных комплексов по добыче угля, причем 40% от общего числа отказов приходится на отказы, обусловленные порывом цепного тягового органа. Одной из основных причин выхода из строя цепного тягового органа является порыв соединительного звена - узла крепления скребка к цепи (для конвейеров типа СП).

Тяговый орган скребкового конвейера, например СП2О2, собирается из парных отрезков круглозвенной цепи 18 на 64 мм длиной 96О мм, скребков из специального проката, либо штампованных, разомкнутых соединительных звеньев. Крепления скребка в конвейерах производится при помощи болтов, стягивающих скобы соединительного звена, между которыми расположен скребок. Тяговый орган конвейера СП3О1 собирается из парных отрезков круглозвенной цепи 24 на 86мм, штампованных скребков и разомкнутых соединительных звеньев. Крепления скребка в конвейерах СП2О2, СП2О2В1М, СП3О1 производится при помощи болтов, стягивающих скобы соединительного звена, между которыми расположен скребок [1].

Целью работы является создание модели нагружения соединительных звеньев для скребковых конвейеров типа СП2О2, СП2О2В1М, СП3О1, которые получили широкое распространение на угольных шахтах Украины.

Изложение основного материала. Рассмотрим режимы прохождения соединительного звена на рабочей ветви цепи при движении скребка без перекоса

На рис.1,а показана схема нагружения соединительного звена и скребка в этом случае. При перемещении скребка в направлении v, усилие Р, приложенное со стороны вертикального звена, расположенного впереди соединительного звена больше усилия Р¹ от вертикального звена, расположенного сзади, причем

Р – Р¹ = О,5Р_гр,

где Р_гр - нагрузка, действующая на скребок. Силы, действующие на одно звено, например левое, приведены на рис.1,б. Неравномерность загрузки цепей приводит к перекосу скребка в силу чего он занимает положение, показанное на рис.1,в.

Уравнения равновесия скребка n имеет вид:

Р_1n¹ - Р_1n = Р_2n - Р_2n¹ + Р_гр , (1)

О,5(Р_1n + Р_1n¹ + Р_2n + P_2n¹)l_с sin a =((Р_1n¹ – Р_1n)h-Р_гр a)cosa

откуда находим

Р_1n¹ = Р_1n + d(Р_1n + Р_2n)tga + Р_гр(e + 0,5dtga) , (2)

Р_2n¹ = Р_2n - d(Р_1n + Р_2n)tga + Р_гр(1-e-0,5dtga) ,

где d=l_С/h , e=a/h .

Угол a_n зависит от деформации цепи на участке от скребка n до звездочки. Правая ветвь цепи подвергается действию большей силы, чем левая

a_n-1 =a _n - Da, (3)

где Da= (Р_2(n-1) - Р_1(n-1))l_C/h .

Таким образом, вдоль цепи, на участке между соседними скребками происходит перераспределение усилий натяжения и изменения угла наклона скребков.

Полученные соотношения являются основой для расчета на прочность соединительного звена.

Выводы:

1. Определены режимы нагружения соединительных звеньев тяговых органов скребковых конвейеров.

2. Разработана математическая модель нагружения соединительных звеньев как при жестком защемлении соединительного звена со скребком, так и при шарнирном.

3. Получены системы уравнений, которые позволяют осуществить разработку прочностной модели соединительных звеньев.

ЛИТЕРАТУРА

1.Леусенко А.В., Высоцкий Г.В., Эйдерман Б.А. Скребковые конвейеры : Справочное пособие. – М.: Недра, 1993.- 221с.