Введение к работе
Актуальность теми. Работа современного предприятия невозможна без надежно работающих транспортных средств. Подвесные канатные дороги, наряду с железнодорожным, автомобильным и другими видами транспорта применяются для перевозки различных грузов. Наиболее экономичным.и эффективным является применение подвесных канатных дорог при транспортировании грузов по пересечённой и труднодоступной местности.
В 1980-90 годах на территории бывшего Советского Союза действовало около 400 подвесных канатных дорог, общей протяженностью более 600 км.
Особенность грузовых подвесных канатных дорог (ГПКД) заключается в том, что средства для транспортирования грузов (ваго-нетки)перемещаются на некотором расстоянии от поверхности земли при помощи стальных канатов. В связи с этим их важнейшим преимуществом является возможность соединить конечные пункты по кратчайшему расстоянию, при этом не требуется сооружение мостов, тоннелей и выполнение трудоемких планировочных работ на местности.
ГПКД могут быть выполнены с замкнутым кольцевым движением вагонеток, при котором по одной линии дороги перемещаются гружённые вагонетки (грузовая сторона), а по другой линии возвращаются порожние вагонетки (порожняковая сторона), или же с маятниковым движением вагонеток. Наибольшее распространение получили ГПКД кольцевого типа, как наиболее производительные и зкономичные.
Одним из наиболее ответственных элементов ГГІКД кольцевого типа является несущий канат, по которому осуществляется перемещение вагонеток. От надежности несущих канатов во многом зависит бесперебойная работа и безопасность эксплуатации ГПКД.
Срок службы несущих закрытых канатов имеет довольно большой разброс по своей величине: от 85 до 1200 дней. Имеются случаи обрыва фасонных проволок несущих закрытых канатов с выходом их из взаимного зацепления, приводящие к преждевременному снятию этих канатов с эксплуатации на ГПКД кольцевого типа.
Учитывая эти обстоятельства, а также то, что несущие закрытые канаты, кроме ГПКД кольцевого типа, используются на маятниковых подвесных канатных дорогах (как грузовых, так и пассажирских), а также на шахтных подъемниках в качестве проводниковых; на
шагающих экскаваторах, в качестве вант, на подвесных канатных мостах в качестве несущих элементов, где браковочным признаком является также выход из взаимного зацепления фасонных проволок внешнего слоя канатов, проблема повышения стойкости несущих закрытых канатов является весьма актуарной.
Исследования по несущим закрытым канатам для подъемных канатных дорог, выполненные ранее в Одесском, Новочеркасском и Ленинградском политехнических институтах, НИИМетизе, г.Магнитогорск, на Волгоградском сталепроволочно-канатном и Магнитогорском калибровочном заводах показывают, что значительным резервом повышения стойкости несущих закрытых канатов на ГПКД являются совершенствование конструкций и технологии изготовления этих канатов с целью исключения выхода из взаимного зацепления . Z-образных проволок внешнего слоя этих канатов.
Цель исследований. Целью данной работы является повышение долговечности несущих закрытых канатов на ГПКД кольцевого типа.
Основная идея. Предотвращение выхода из взаимного зацепления внешних проволок несущих закрытых канатов при их эксплуатации на ГПКД путем совершенствования конструкций и технологии изготовления этих канатов.
Методы исследования. В теоретических исследованиях использовались методы и положения строительной механики каната и теории надежности; в экспериментальных - методы математической статистики, современные средства измерения и опытно-промышленные испытания.
Научная новизна. Установлена корреляционная зависимость удельной наработки несущих закрытых канатов, применявшихся на ГПКД кольцевого типа от эксплуатационных факторов;
определен механизм выхода из взаимного зацепления фасонных проволок внешнего слоя несущих закрытых канатов;
установлена величина максимального тангенциального зазора между фасонными проволоками внешнего слоя, при которой возможен их выход из взаимного зацепления;
установлено, что на величину тангенциального зазора, а следовательно, и на выход фасонных проволок из взаимного зацепления влияют следующие факторы: конструкция несущего каната, технологическая неуравновешенность несущих закрытых канатов от кручения; изгиб каната на качающихся башмаках опор ГКПД; эксплуатаци-
онные нагрузки на несущи канат;
- получены математические зависимости величины тангенциаль
ного зазора между фасонными проволоками несущего закрытого каната
от изгиба на качающихся башмаках, технологической неуравновешен
ности от кручения и эксплуатационных нагрузок.
В рабоие защищавшая:
корреляционные зависимости стойкости несущих закрытых канатов ГПКД кольцевого типа от эксплуатационных факторов;
обоснование влияния величины тангенциальных зазоров на выход из взаимного зацепления фасонных проволок внешнего слоя несущих закрытых канатов;
конструкция устройства для нейтрализации свивочных напряжений, возникающих в фасонных проволоках при их свивке в канат;
новые конструкции несущих закрытых канатов для ГПКД кольцевого типа с Q-образным профилем фасонных проволок во внешнем слое каната, исключающие выход из взаимного зацепления этих проволок и обладающие повышенной стойкостью.
Достоверность полученных данных. Достоверность выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом исходных данных о стойкости несущих закрытых канатов на ГПКД кольцевого типа (1163 каната); использованием современных методов исследований; критическим анализом работ, посвященных данному вопросу; лрименением апробированных статистических методов обработки исходных данных, выполнением расчетов на ЭВМ; опытно-промышленной проверкой предлагаемых решений.
Научное значение работ/. Заключается в разработке методов расчета конструктивных и технологических зазоров между фасонными проволоками, зазоров от изгиба несущих закрытых канатов на качающихся башмаках опор ГПКД кольцевого типа, от момента упругой отдачи несущих закрытых канатов за счет свивочных напряжений и от эксплуатационных нагрузок на несущий канат.
Практическое значение работа. Разработана методика расчета тангенциальных зазоров между фасонными проволоками несущих закрытых канатов для грузовых подвесных канатных дорог кольцевого типа с учетом исключения выхода5проволок из взаимного зацепления.
Разработаны конструкции несущих закрытых канатов с повышенной устойчивостью от кручения с z-образными проволоками во внешнем слое каната. Разработано и испытано устройство для нейтрали-
зации внутренних упругих напряжений, возникающих в фасонных проволоках несущих закрытых канатов при их свивке.
На уровне изобретения (патент N 181225? РФ) разработаны и внедрены в серийное производство новые конструкции несущих закрытых канатов с й-образными проволоками во внешнем слое. Результаты промышленных испытаний этих канатов на ГПКД кольцевого типа в условиях Стерлитамакского АООТ "Сода" показали повышенную стойкость (в 2,5 раза по сравнению с серийными канатами).
Внедрение результатів диссертационных исследований. Результаты исследований внедрены:
на АООТ "Волгоградский сталепроволочноканатный завод" (ВСПКЗ):,
методика расчета тангенциальных зазоров между z-образными проволоками при разработке технологических процессов изготовления несущих закрытых канатов;
методика расчета построения ft-образных проволок для несущих закрытых канатов;
технология изготовления несущих закрытых канатов стандартных конструкций с уменьшенной на 10-30% (в зависимости от диаметра каната) степенью относительной неуравновешенностью от кручения;
освоена и внедрена технология изготовления й-образных проволок и свивки несущих закрытых канатов с ft-образными проволоками во внешнем слое каната с изготовлением и испытанием опытно-промышленных партий канатов диаметром 60,0 мм - 2000 м и 45,0 мм - 2000 м;
испытано и передано к внедрению устройство для нейтрализации внутренних упругих свивочных напряжений в проволоках несущих закрытых канатов.
На Стерлитамакском АООТ "Сода":
методика расчета тангенциальных зазоров при изгибе несущих закрытых канатов на качающихся башмаках опор ГПКД кольцевого типа;
испытаны в промышленных условиях и внедрены в эксплуатацию в качестве несущих на ГПКД кольцевого типа закрытые канаты с й-образными проволоками во внешнем слое каната.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы основными частями докладывались и подучили одобрение на следующих
семинарах:
Всесоюзных научно-технических семинарах по проблемам прочности, надежности и долговечности стальных канатов (г.Одесса, 1972, 1974, 1989 и 1991 годах);
Российских научно-практических конференциях по проблемам надежности и безопасности эксплуатации крановых металлоконструкций и стальных канатов (г.Новочеркасск, 1992, 1995 годах);
научно-техническом совете АООТ "НИИМетиз" (г.Магнитогорск, 1995 год);
научно-техническом совете АООТ "ВСПКЗ" (г.Волгоград, 1995 год);
научно-техническом совете АООТ "Сода" (г. Отерлитамак, 1995 год);
заседании Волгоградского регионального совета РНТО Чермет (г.Волгоград, 1996 год).
Публикации. Всего опубликовано по канатной тематике 53 работы, в том числе по теме диссертации - 17 работ, из них 13 статей по результатам теоретических и экспериментальных исследований и 3 авторских свидетельства на изобретения и 1 патент РФ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений; изложена на 179 страницах, в том числе на 92 ; страницах представлен текст, 19 страницах - рисунки, 23 страницах таблицы и 31 ; страницах - приложения: список использованных источников из 130 наименований приведен на 14 страницах.
Работа выполнена на АООТ "Волгоградский стапепроволочнока-натный завод" и на кафедре "Подъемно-транспортные машины и роботы" Новочеркасского государственного технического университета.