CC BY
21
УДК 622.673.6:62-59 И.Н. Латыпов
СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРЕННОГО ТОРМОЖЕНИЯ КАНАТА ЛОВИТЕЛЕМ ПРИ ЗАВИСАНИИ СОСУДА
Стендовые испытания процесса экстренного торможения подъемного каната аварийного сосуда с помощью ловителя - устройства защиты от напуска каната проводились с целью решения целого комплекса задач [1] . Одна из них состояла в определении некоторых характеристик движущегося каната при обжатии его ловителем.
Испытательный стенд состоял из следующих основных элементов:
- ведущего барабана, в качестве которого использована подъемная лебедка типа БЛ 1200/ 1030У; -пружинно-клинового предохранительного ловителя (ПКПЛ) [2] - экспериментального экземпляра устройства защиты; - ведомого барабана с тормозным устройством для создания натяжения каната; - направляющих блоков; -комплекта измерительных и регистрирующих приборов и аппаратур.
Экспериментальные исследования велись на канате диаметром 20 мм конструкции ТК* 19 + о. с. по ГОСТ 3070 - 56. Кинематическая схема протяжки каната на стенде приведена на рис. 1. В основу применяемого ПКПЛ заложен ловитель со сходящимися губками клина и спинки. Профиль данных элементов ловителя до-
Рис. 1. Кинематическая схема стендовой установки для испытания ПКПЛ:
Д1, Д2 - тарировочные динамометры; ТД1-ТД3 - тензометрические датчики
пускал максимальное обжатие каната до 20 % от его первоначального диаметра. Но в процессе испытаний наибольшее обжатие было выполнено в пределах 7,5 %. Регулировка величины обжатия каната обеспечивалась за счет применения набора калиброванных прокладок, устанавливаемых между губками элементов ловителя. Угол клина был выбран равным 12 градусов, с ориентиром на опыт конструирования шахтных парашютов. Длина рабочих поверхностей спинки и клина была выбрана из расчета не менее длины двух шагов свивки каната, т.е. равной 300 мм. Элементы ловителя были изготовлены из углеродистой стали марки ст. 3. Трущиеся поверхности клина и станины для предупреждения задиров и схватываний были подвергнуты термообработке с последующей шлифовкой по
девятому классу чистоты. Пружина ловителя выполнена с условием обеспечения в широком диапазоне прямолинейную характеристику. Детали стопора - пиропривода были приняты с 10-кратным запасом прочности. Электровоспламенитель пиропривода, изготовленный из нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм, при включении в сеть с напряжением 24 В обеспечивала температуру накала спирали не менее 1000 градусов С, в результате чего была достигнуто надежное срабатывание стопора - пиропривода, т.к. температура воспламенения пороха не преваышает 290 °С.
Для измерения осевого усилия каната (силы торможения), перемещения клина, нормальной реакции каната при обжатии его ловителем применялся тензометрический способ измерения с использованием датчиков с базой 20 мм и сопротивлением 200 Ом. Измерение осевого усилия в канате производилось датчиком ТД1, наклеенным на вертикальную стойку несущего каркаса. Тарировка ТД1 осуществлялась с помощью динамометра Д1 типаТД-6, установленного в разрыв каната между направляющими шкивами. Датчик ТД2, определяющий реакцию каната, наклеивался на клин так, чтобы его ось совпадала с направлением нормальной составляющей реакции каната. Тарировка датчика ТД2 производилась динамометром Д2 типа ДС-5 при освобожденных от креплений клине и станине. Измерение перемещения клина производилось датчиком ТД3, наклеенным на пластине. Последняя была укреплена на упорных шайбах приводной пружины. Скорость вращения барабана подъемной лебедки определялась по напряжению тахогенератора. Все сигналы регистрировались осциллографом Н-102, причем сигналы, сня-
тые с датчиков ТД1-ТД3, предварительно усиливались тензометрической станцией ТД-4М.
В результате обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов были установлены значения коэффициента сопротивления ^ (у) движению каната, который
может быть аппроксимирован функцией вида
где 4тах- максимальное значение коэффициента сопротивления движению каната, соответствующее внедрению клина в канат на величину 8тах. Согласно полученного графика (рис. 2, а) наибольшее значение коэффициента ^ (У) равно ^ктах = 0,41.
Одновременно по этому же графику был определен опытный коэффициент и по формуле и = 1/1дРк. В нашем случае Рк = 450 , поэтому и =1. Кроме того, по графику 8тах = f (Ркл)
(рис. 2, б) была установлена величина реакции каната в зависимости от степени обжатия. Уравнение упругой характеристики каната может быть принято в виде:
Р (У ) = аДУ1",
где 1л - длина рабочей поверхности элементов ловителя, мм; у - величина внедрения клина в канат, мм; ак, пк-экспериментальные величины.
Значения величин ак, и , !ктах, пк для различных канатов определяются экспериментально. Для каната типа ТК6*19+о.с. (ГОСТ 3070-56) диаметром 20 мм эти экспериментальные величины равны ак =28,47; и =1;
^к тах =0,41; Пк =1,8. При этом коэф-
Рис. 2. Экспериментальные характеристики каната ТК6х19+о.с., d = 20 мм, полученные на стендовой установке: а) зависимость коэффициента сопротивления движению от степени обжатия; б) зависимость степени обжатия каната от усилия каната
фициент ^ и нормальная удельная ^ = 0,254агс1д3,93у,
реакция Руд (у) для данного каната Руд (у) = ак1лу"к = 28,471лу1,8,
будут вычисёяться по формуёам Причем Руд (у) измеряется в кг/мм.
--------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Латыпов И.Н. Шахтные подъемные 2. Ловитель: А.с.541762 (СССР) / В.Ф.
установки (Безопасность эксплуатации). Меньшиков, И.Н. Латыпов, З.Г. Салихов и
Уфа: Гилем, 2005. 360 с. др.: № 2120023/11 / Заяв. 03.04.1975;
Опубл. в Б.И. 1977, № 1. ШИН
— Коротко об авторе
Латыпов И.Н. - кандидат технических наук, доцент, зав. отделом проблем горнорудной промышленности, Институт проблем транспортировки энергоресурсов.
Рецензент канд. техн. наук, доцент В.В. Олизаренко, МГТУ им. Носова.
