Научная статья на тему 'Расчёт нормы браковки крановых канатов по критерию волнистости с учётом температурных напряжений'

Расчёт нормы браковки крановых канатов по критерию волнистости с учётом температурных напряжений Текст научной статьи по специальности «Текстильная промышленность»

CC BY
462
37
Поделиться
Ключевые слова
НОРМА БРАКОВКИ / КРАНОВЫЕ КАНАТЫ / НАПРЯЖЕНИЕ РАСТЯЖЕНИЯ / ТЕМПЕРАТУРНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Аннотация научной статьи по легкой промышленности, автор научной работы — Хальфин М. Н., Коваленко О. А.

Приведены формулы, позволяющие определить норму браковки крановых канатов по критерию волнистости с учётом температурных напряжений

Похожие темы научных работ по легкой промышленности , автор научной работы — Хальфин М.Н., Коваленко О.А.,

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Расчёт нормы браковки крановых канатов по критерию волнистости с учётом температурных напряжений»

УДК 677.72.01

М.Н. Хальфин, д-р тех. наук, проф., зв. кафедрой, (8635) 255-637, xalfin@km.ru (Россия, Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ)),

О.А. Коваенко, канд. техн. наук, асс., (8635) 222-053, koa-77@mail.ru (ЮРГТУ (НПИ))

РАСЧЁТ НОРМЫ БРАКОВКИ КРАНОВЫХ КАНАТОВ ПО КРИТЕРИЮ ВОЛНИСТОСТИ С УЧЁТОМ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Приведены формулы, позволяющие определить норму браковки крановых канатов по критерию волнистости с учётом температурных напряжений.

Ключевые слова: норма браковки, крановые канаты, напряжение растяжения, температурные напряжения.

Согласно [1] допустимое значение радиуса волнистости Яв определяется исхода из условия прочности наиболее нагруженной проволоки каната:

°р+А.^—, (1)

2

где . - напряжение растяжения в проволоке от действия натяжения и кручения, вызванное действием растягивающей силы; Ас. - дополнительное напряжение растяжения в проволоке каната, имеющего волнистость; авр - предел прочности материма канатной проволоки; 2 - коэффициент

запаса прочности наиболее нагруженной проволоки.

С учётом температурных напряжений . выражение (1) примет вид

I А А . -I- /Т <"

рр

°р+А.+. ^-Бр. (2)

2

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

В соответствие с [1] и с учётом неравенства (2) выражение допустимого радиуса волнистости в относительной форме для каната двойной свивки примет вид:

Я )

“в ^ 2

Як Як Тх А

где Як - радиус каната; Тх - сила натяжения каната; А - обобщённый коэффициент жёсткости каната,

2

А = Е соб а соб Р

А1 2 — 3

—соб Р + — соб ссбш Р соб В + А Я

А

бш Р собР + — СОБ4р + АЯсоб2 Р Я ) А

где Е - модуль упругости первого рода; а - угол свивки слоя проволок; в - угол свивки слоя прядей; г - радиус свивки проволок; Я - радиус свивки прядей; Д15 Д2, Д3 - определители второго порядка, Д - определитель третьего порядка, элементами которых являются коэффициенты жёсткости, определяемые из [1-3]:

Д1

A12 A14 ; Д2 = A11 A14 ; Д3 = An A12

A22 A24 A12 2 A “ 3 A12 A22

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

д =

т т т

—A14 — A24 — A44

An A\2 Ai4

A12 A22 A24

An = ao cos P+ 2 —sin P cos P + —— ---------cos P +

R R

A12 = a0Rcos2 Psin P + c0(l + tg4p)cos5 P + ~0 ^ sin3 P -

2 " R2

5 о , b0 cos4 з

cos P;

R

2

-g0(l + cos2 P)coR P sin3 P;

R

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

A22 = a0R2 sin2 PcosP + b0cos7 P + g0(l + cos2 p) sin2 PcosP +

+ 2c0R cos4 P sin P;

A14 = a0Rcos3 P±c0sinPcos2P + sin2 P -—sin4PcosP — -

R

g0

H

—sin2Pcos2 P H

A24 = a0 R 2 sin Pcos2 P ± С0 r( cos5 P - sin2 PcosP — -¿0 sin Pcos4 P — +

V H) H

+ g0 sinP cos2 p(l + cos2 p);

3 2 ( 2 g 0 ^

A44 = ÜQR cos P± Co sin Pcos P cos P + — +

V H

+ b0 sin2 P cos p{^ + sin2 p)!0 + go cos2 P + go cos p.

H

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Здесь знак «+» принимается для канатов односторонней свивки, «—»

- для крестовой свивки; a0, b0 , c0 - коэффициенты жёсткости пряди:

f f f a o = ZmAn ; bo = Zm^22 ; c 0 = XmA^ , где m - количество проволок в слое;

Л11 = EF

3 3 Q , 0 r . 2 • 3 Q 2а , r .2 • бо о

cos acos p + 2—sinacos asm pcos p +—— sin acosasm pcosp

R

+

+ GJ,

+ EJ

+ EJ

7 • 6 n o 3 4 • 3 n 2 n б 3 n

cos a sin pcos p^sin acos asin pcos p + sin acos acos p

R

2

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

■ б sin

i 2 n 2 3 2 3

pcosp +cos af sin acosa „sin acos asin

rR

--2-

2

+

p cos2 p1 + cos2 a rR

+

4 3 3 n ' 4 n 3 n

sin acos acos p + sin pcos p

r

2

R

2

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Л12 =EF

+ EJ

cosa cosp + rsin a sin3 p Y cos2 a sin p cosp + r sina cosa cos4 p

+

• 3

3 3n Rsin asin В

cos acos p +-------------------

Y 4 • 3,

3

2 o Y

cos asin pcosp + sin acos acos p R r

cos3 p(l + cos2 a)sina -

2Y

R sin acos asin p

R

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

sin3 ScoseL 2 sin2 acos2 acos2 8

^ -|1 + cos asina cosa - ^

• 2 2 2 „Л

si"3 pcos2 p (l +cos2 p

R

2 3 2 2 4 2 • 2 7I

Л22 = EFr cos asin pcos p + 2 Rr sin acos asin pcos p + r sin acos acos pi+

+ GJ,

+ EJ

+ EJ

>2

7 7 R. 3 4 4 R .6 -2o o

c;os acos p + 2—sin acos asin pcos p + —^sin acos asin pcos p

r

r

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

7 o( , 2 "P • 2 0R ( , 2 ) • 3 2-o 4 Q

cos pp +cos a sin acos a-2—1 + cos a^sin acos asin pcos p

R ■ 4 3 • 2 o o , í , • 2 o o

-^sin acos asin pcosp + 1 + cos pl sin pcosp

r2

g0 - жёсткость пряди на изгиб, g0 = X mEJ;

cos2 a cos2 p + — sin a cos a sin3 p cos p R

(ó + Gt) = E(s ~kt)=E

+ в (i? cos2 a sin p cos p+r sin a cos a cos4 p)+

+

+ sR I cos2 a sin2 p --T sin acosa sin3 p cosp I + sr sin2 a -kt

r

r

где , ег - поперечные деформации слоя прядей и проволок соответственно.

Деформациями ек , ег в приближённых расчётах можно пренебречь (ввиду их малости).

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

С учётом вышесказанного формула (4) примет следующий вид:

(°а + 5t )=E

cos a cos В + — sin а cosa sin В cos В \ +

R J

(5)

+ o[r cos2 a sin p cos P + r sin a cos a cos4 p)-kt Относительные деформации удлинения s и кручения 0 каната оп ределяются из решения системы: линейных уравнений статики каната [3]:

„ TxA22 ~MxA\2 .

0 =

A11 A22 - A12

MxAu ~TxA12 2

A11 A22 -A12

2

(6)

где Т - растягивающее усилие; Ых - крутящий момент. Подставляя выражение (5) в формулу (3), имеем

'А „ л

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

е

аб

E

Z

Ra

Re

<

cos2 a cos2 В + — sin a cosa sin3 В cos В R

2

r

.3

+

+ cos2 a sin В cos В + r sin a cosa cos

kt

Re TxE cos a cos В

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

A1 2 r 3

— cos В + cosa sin В cos В + AR

sin В cos В + cos В R

+ — R cos В A

(7)

где к - температурный коэффициент линейного расширения; t - температура проволоки.

Таким образом, получены выражения (3) - (7) максимально допустимого радиуса волнистости стального кранового каната с учётом температурных деформаций. Эти формулы могут быть использованы для определения нормы браковки (по критерию волнистости) стального кранового каната металлургического крана, эксплуатирующегося в условиях высокой температуры нагрева и резкого перепада этой температуры.

Авторами были проведены исследования формулы (7) для каната ГОСТ 7669-80 диаметром 42 мм; Р1 = 17,88°; Р2 = 7,14° ; а1 = 9,76° ; а2 =15,43°; а3 =16,46°; а4 =-16,15°; апш = -15°. Результаты исследования приведены на рисунке.

4

0,09

0,08

0,07

0,06

0 05

.«1

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

m

4 0,04

0,03

0,02

0,01

0

'Л*'

\ \ \

\ N 1 X ’

\ \ X. * *. „

V \

\ \ ' •,

\ \

\ \ \ 4

-z=2,5 -z=3,15

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

-----z=4,0

100 200

300

¿100

500 600

Температура, °С

Влияние температуры на допустимый радиус волнистости

Как видно из рисунка, с увеличением температуры нагрева уменьшается допустимый радиус волнистости каната. Так, например, при коэффициенте запаса прочности г = 3,15 допустимый радиус волнистости достигает нуля при температуре 390 °С. Это значит, что при температуре нагрева свыше 390 °С фактический коэффициент запаса прочности будет меньше 3,15 даже при отсутствии у каната волнистости.

Список литературы

1. Хальфин М.Н. Расчёт стальных канатов с учётом различия геометрических параметров и механических свойств проволок // Изв. Вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2005. Спецвыпуск. С. 5-13.

2. Хальфин М.Н. Теория и расчёт стальных канатов с учётом различия геометрических и механических параметров поволок // Горное оборудование и электромеханика. 2007. №2 10. С. 37-42.

3. М.Ф. Глушко. Стальные подъёмные канаты. Киев: Техника, 1966. 327 с.

M. Halfm, O. Kovalenko

Calculation of norm of rejection the crane of ropes by criterion of a sinuosity with the account of temperature pressure

Models of definition of deep indicators of atmospheric corrosion taking into account specificity of a design of load-lifting cranes are offered. All specifying newly introduced ущее тле ущее ивлении influence of an excited environment are described.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Получено 07.04.09