CC BY
49
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТЯГОВЫХ ЦЕПЕЙ ЗАБОЙНЫХ СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ
ВЭНЬЧЖЕ ЯН, проф. Сианьского научно-технического ин-та, КНР, д-р техн. наук
Передвижной скребковый конвейер является основным доставочным органом в очистных забоях. Несмотря на определенные успехи в создании конвейеров, тяговые органы остаются недостаточно надежными и долговечными. Практика эксплуатации показывает, что большая часть отказов приходится на цепной тяговый орган, причем, по данным ИГД им. А.А. Скочинского, основной вид отказа - разрушение соединительных звеньев. Соотношения разрывов основных и соединительных звеньев в среднем составляет 1:18; кроме того, звенья достигают своего предельного состояния вследствие износодеформационных явлений, приводящих к вытяжке и обуславливавших нарушение зацепления цепи со звездочкой.
Основной критерий эксплуатационной прочности соединительных звеньев цепи - разрушающая нагрузка, определяемая кратковременными испытаниями на разрью. В зависимости от величины нагрузки звенья делятся на классы прочности (табл. 1).
До недавнего времени развитие цепей шло в направлении увеличения разрывного усилия. Несмотря на рост разрушающей нагрузки, надежность и долговечность цепного тягового органа остается недостаточной, поэтому необходимо разработать критерий, использование которого обеспечило бы выявление звеньев с низкой эксплуатационной прочностью и способствовало бы совершенствованию технологии их изготовления и упрочнения.
Практика эксплуатации тяговых цепей показала, что стандартные механические испытания соединительных звеньев не дают достоверной оценки долговечности и надежности тяговой цепи, находящейся в сложных условиях работы. Тяговая цепь работает в условиях длительного статического натяжения тягового усилия. Кроме того, в результате неравномерности хода тяговой цепи, определяемой приводными устройствам, звенья цепи испытывают переменные и изгибные нагрузки. В процессе работы возможно действие динамических нагрузок, возникающих вследствие обрушения на конвейер больших масс угля, заклинивания и заштыбовки цепи.
В настоящей работе рассматривается возможность оценки эксплуатационной прочности звеньев цепи по удельной мощности разрушения. Под удельной мощностью разрушения будем понимать удельную работу формоизменения звена при разрыве, отнесенную к единице времени. Работа формоизменения определяется величиной энергии, поглощаемой звеном и идущей на деформацию и разрушение:
Аф=РрЫ,
где Аф - работа формоизменения звена;
Рр - разрушающая нагрузка, определяемая ОСТом;
А/ - удлинение звена в процессе испытания.
Таблица 1
Размер цепи (калибр х шаг), мм Класс прочности Разрушающая нагрузка кН, не менее
18x64 С 370
д 430
24x86 С 650
д 730
Учет времени приложения разрушающей нагрузки хр до разрыва звена при испытаниях позволяет определить удельную мощность разрушения Ыр:
N.
_РрЫ
Особенность выдерживать звеном нагрузку Рр в течение длительного времени характеризует способность материала данного структурного состояния накапливать энергию с сохранением функционального назначения детали. Чем больше это время, тем меньше удельная мощность разрушения, тем выше надежность и долговечность цепного тягового органа.
Эксперименты по определению удельной мощности разрушения были выполнены на универсальной испытательной установке ЦЦМ-100ПУ. Использовался отрезок цепи, который состоял из круглозвенных звеньев, соединенных специальным звеном о помощью болтового соединения. Отрезок цепи устанавливался в призмы разрывной машины (рис.). Скорость приложения нагрузки на 1 мм2 площади поперечного сечения 20 Н/с. Удлинение звена определялось замером шага цепи до и после испытаний. Разрушающая нагрузка задавалась в соответствии с ОСТ 12.44.243-83. При испытании звеньев записывалась диаграмма нагрузка - удлинение. Исследовали отечественные звенья и звенья зарубежных фирм калибра 18x64, класса прочности Д (табл. 2).
Результаты испытаний соединительных звеньев, полученные при достоверности, не менее 0,9 со средней квадратической ошибкой по удлинению ±0,1 мм, по времени ± 1 с, приведены в табл. 3.
Рис. Отрезок цепи:
1 - цепь круглозвенная;
2 - соединительное звено;
3 - отрезок скобка
Таблица 2
Исследуемые звенья Т ехнологические особенности изготовления Материал Твердость НЯС
Отечественные Штамповка 35 ХГСА 38...47
Отечественные Гибка 35 ХГСА 36...46
Отечественные Упрочнение пробной нагрузкой 35 ХГСА 37...44
Англия Гибка 0,37 % С; 1,15 % Бі; 1,17 % Мп; 1,10 % Сг; 0,25 % № (35 ХГСА) 42...47
ФРГ Гибка 0,24 % С; 0,17 % Бі; 1,35 % Мп; 0,51 % Сг; 0,5 % N1; 0,4 % Мо (25 ХГНМ) 34...40
Италия Штамповка 0,22 % С; 0,18 % Бі; 1,30 % Мп; 0,55 % Сг; 0,54 % №; 0,42 % Мо (20 ХГНМ) 36...41
Таблица 3
Разрушающая нагрузка Рр, кН Удлинение А1 Время Гр, С Работа формоизменения Аф, кН м Удельная мощность разрушения с Место разрушения
мм м
430 9,2 0,009 8 3,87 0,484 По кулаку
430 11,0 0,011 15 4,73 0,315 По изгибу
430 и,з 0,0133 30 4,86 0,165 -
430 11,2 0,0112 20 4,81 0,240 -
430 12,4 0,0124 28 5,33 0,190 -
430 14,6 0,0146 25 6,27 0,250 По кулаку
Как показал анализ результатов испытаний, у звеньев, изготовленных штамповкой, местом повышенной концентрации напряжений является кулак, где имеется нарушение волокнистости, что и объясняет разрушение их в данном месте. При изготовлении гибкой сохраняется: целостность волокон, и звенья преимущественно разрушаются по изгибу звена. Звенья зарубежных фирм, изготовленные из сталей с содержанием никеля и молибдена, обладают большей пластичностью и вязкостью и способны в течение длительного времени накапливать энергию и выдерживать нагрузку. Упрочнение пробной нагрузкой позволяет стабилизировать структуру материала и обеспечивает задержку движения дислокаций, что повышает способность звена сопротивляться внешним нагрузкам.
Проведенные исследования по определению удельной мощности разрушения звеньев различного изготовления показыва-
ют, что наивысшей эксплуатационной прочностью обладают звенья, изготовленное гибкой и упрочненные пробной нагрузкой.
Выводы
1. Предлагается для оценки эксплуатационной прочности соединительных звеньев тяговой цепи использовать удельную мощность разрушения, определяемую длительностью нагружения при статических испытаниях.
2. Корректировка технологии изготовления и упрочнения соединительных звеньев в соответствии с критерием эксплуатационной прочности позволяет повысить надежность и долговечность тяговой цепи.
3. Повышение эксплуатационной прочности соединительных звеньев цепи достигается применением следующей технологии: гибка, термическая обработка и упрочнение пробной нагрузкой.
