CC BY
104
УДК 621.81.004.6
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕСУРСА ТЯГОВЫХ ЦЕПЕЙ МОЩНЫХ СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ
О.И. Андрианова, инженер-конструктор, СКБ ХМЗ «^вет шахтера»
Аннотация. Предложена методика прогнозирования ресурса тяговых цепей высокопроизводительных конвейеров на основании статистических данных эксплуатации тяговых цепей малого калибра.
Ключевые слова: ресурс, интенсивность изнашивания, тяговые цепи, скребковый конвейер.
Введение
При модернизации серийных и разработке новых скребковых конвейеров широко используются цепи с пониженным вертикальным звеном взамен менее мощных круг-лозвенных цепей. Цепи с пониженным вертикальным звеном (плоские цепи) имеют ряд преимуществ по сравнению с круглозвенны-ми цепями:
- обеспечивается возможность использования более мощных цепей без увеличения высоты рештаков и приводов;
- увеличена контактная поверхность вертикальных звеньев с днищем рештака, что позволило уменьшить давление в контакте;
- увеличена прочность звеньев на истирание благодаря увеличению и упрочнению поверхности трения.
Решение о применении более мощной цепи зачастую принимается при отсутствии данных о ее долговечности при эксплуатации в условиях очистных забоев.
Анализ публикаций
На данный момент накоплены сведения о долговечности в условиях очистных забоев цепей малого калибра, в частности 18^64. В методике [1] приведены данные по ресурсу цепи 18^64, основанные на статистических данных эксплуатации, и сделано предполо-
жение о том, что ресурс пропорционален площади контакта при максимальном износе.
Цель и постановка задачи
Данные о ресурсах цепей необходимы при решении вопроса применения тех или иных цепей на этапе проектирования конвейеров, а также при установлении регламента технического обслуживания. Ниже приведена методика, позволяющая на основе данных о долговечности цепей малого калибра прогнозировать ресурс более мощных круглозвенных и плоских цепей. Обозначения геометрических параметров цепей, используемые в статье, соответствуют принятым в [2, 3].
Методика прогнозирования ресурса мощных тяговых цепей
Ресурс цепи может быть определен как
R = А dд0П/1, (1)
где А dд0П - допустимый линейный износ вертикального звена цепи, мм, I - интенсивность изнашивания, мм/тыс.т.
Интенсивность изнашивания является функцией ряда переменных - давления в контакте N, скорости относительного скольженияv , наличия абразивных частиц и их изнашивающей способности, износостойкости материала детали и т.д.
I = куЫ, (2)
где k - коэффициент, характеризующий износостойкость материалов и условия работы.
Критерием выбора калибра тяговых цепей является максимальная эксплуатационная нагрузка, которая в соответствии с различными нормативными документами должна составлять 50 - 60% разрушающей нагрузки цепи. Значения разрушающей нагрузки кругло-звенных цепей и цепей с пониженным вертикальным звеном одного калибра и класса прочности равны. В [4] для круглых цепей из условия обеспечения требуемой прочности значение допустимого износа вертикального звена в зоне контакта с поверхностью рештака устанавливается равным 0,2а?. Данные по значению допустимого износа плоских цепей отсутствуют. Определим значения допустимого износа плоских цепей из условия, что допустимое изменение площади поперечного сечения плоской цепи при максимально допустимом износе соответствует изменению площади поперечного сечения круглозвен-ной цепи. Изменение площади поперечного сечения круглозвенной цепи определяется по формуле
А 5 =1? (Ы2гА а - А а2 + 8л/2гА а). (3)
При а а = 0,2? а 5 = 0,45г2. Отношение изменения площади поперечного сечения к номинальной площади поперечного сечения А 5 / 5 = 0,14.
Рис. 1. Поперечное сечение вертикального звена плоской цепи при износе А ?
Таблица 1 Значения допустимых износов плоских цепей
Калибр цепи 26x92 30x108 34x126 38x137
А атах , мм 3,2 3,7 4,3 4,8
Рассмотрим влияние площади контакта на интенсивность изнашивания. Интенсивность изнашивания цепи прямо пропорциональна давлению в контакте, которое уменьшается по мере истирания цепи и увеличения площади контакта. При линейном контакте давление максимально ^тах, по мере истирания цепи сила, действующая в каждой точке поперечного сечения, уменьшается пропорционально увеличению линии контакта N
(хорды) - —тах . Ресурс равен
Площадь поперечного сечения вертикального звена плоской цепи (рис. 1)
5 = -е(Ь2 - а2), 8
(4)
изменение площади поперечного сечения при истирании звена
R =А ?тахср1 =
ра / ¿тйХ
(7)
В качестве среднего значения хорды для круглозвенных цепей примем среднее арифметическое значение аср = 0,4а, тогда
R = 0,08?2/
(8)
р
А 5 = - еА а 4
(5)
Из условия А 5 / 5 = 0,14 найдем максимальный износ вертикального звена
А «и = 0,07(Ь2 - а2).
(6)
Значения максимально допустимых износов вертикальных звеньев плоских цепей различного калибра приведены в табл. 1.
Отношение ресурсов двух круглозвенных цепей различного калибра при равенстве прочих условий - начального давления в контакте, скорости относительно скольжения, условий эксплуатации
щ_ а2
R2
(9)
Для цепей с пониженным вертикальным звеном изменение интенсивности изнашивания
а
за счет изменения площади контакта не будет таким значительным как у круглозвен-ных цепей. Для упрощения расчетов примем, что истираемая половина площади поперечного сечения плоской цепи представляет собой трапецию с высотой (Ь2 - а2) / 2 и основаниями е и а = 0,57е (рис. 1). Изменение площади поперечного сечения
D S _ 2 «срА dmax = 0,14S . (10)
Таблица 2 Значения ресурсов тяговых цепей, тыс.т
Калибр цепи ю X 00 ЧС ОС X (N ОN X ю (N 00 о X о m 2 X 4t m m X 00 3
Кругл. цепи «ч m с ЧС V О ю «ч 00 1125 1400
Плоские цепи 1 1 1010 1180 1730 о 5 <N
Отсюда при А dmax = 0,07(b2 - a2)
аср _ 0,25p e
Lp
Ресурс цепи с пониженным вертикальным звеном может быть найден по формуле
R » 0,02p e(b2 - а2)/kvNm
(11)
Отношение ресурсов двух цепей с пониженным вертикальным звеном различного калибра при равенстве прочих условий
R_= ei(b21 - а21) R2 e2(b22 - а22)
(12)
Отношение ресурса круглозвенной цепи к ресурсу цепи с пониженным вертикальным звеном того же калибра одинаково для всех калибров и составляет
R^ _ 0,08d2
Rпл _ 0,02p e(b2 - a2)
_ 0,65
(13)
Значения ресурсов, рассчитанные по вышеприведенным формулам, при условии, что ресурс цепи 18^64 составляет 315 тыс. т [1], приведены в табл. 2.
Выводы
Полученные значения ресурсов цепей больших калибров могут быть использованы при решении вопроса об использовании тех или иных цепей на стадии разработки конвейеров, а также при разработке регламента технического обслуживания конвейеров. В дальнейшем эти значения должны уточняться при получении данных по эксплуатации цепей.
Литература
1. Расчеты экономического эффекта новой
техники (на примере средств непрерывного транспорта - шахтных скребковых конвейеров) / Методическое руководство. - Харьков: ХНАДУ, 2005. - 32 с.
2. ДСТУ ГОСТ 25996-2002. Ланцюги круглоланковi високомщш для прничого обладнання.
3. DIN 22255-2001. Плоские цепи для кон-
вейеров горного оборудования.
4. Руководство по применению и эксплуата-
ции звеньев цепей и соединительных элементов в горных и иных машинах и оборудовании фирмы «FASING-RAP-ID» (Польша).
Рецензент: Л.В. Назаров, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 20 июня 2007 г.
