Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. 9
О стойкости шахтных подъёмных канатов закрытой конструкции и мероприятиях по её повышении . . 9
Задачи исследования 15
2. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СТОЙКОСТЬЮ ПОДЪЁМНЫХ.
КАНАТОВ ЗАКРЫТОЙ КОНСТРУКЦИИ 17
Методика оценки стойкости проходческих подъёмных канатов 17
Стойкость закрытых канатов на шахтах Восточного Донбасса 22
Причины выхода из строя канатов закрытой конструкции 25
Структурные дефекты закрытых канатов 25
Причины нарушения структурной целостности канатов закрытой конструкции 30
2.4. Исследование качества проволоки канатов закрытой
конструкции 32
О качестве канатной проволоки 32
Выбор способа оценки качества канатной проволоки 36
Установка для испытаний канатной проволоки на усталость 37
Сравнительные испытания канатной проволоки . . .40
Результаты испытаний канатной проволоки . . . . $4
2.5. Обоснование необходимости конструктивного совер
шенствования проходческих закрытых канатов ... 50
Выводы по главе 53
3. РАСЧЁТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОДЪЁМШХ ПРОХОДЧЕСКИХ
КАНАТОВ ЗАКРЫТОЙ КОНСТРУКЦИИ 54
Теоретические предпосылки расчета канатов 54
Конструктивные особенности отечественных и зарубежных канатов закрытой конструкции 65
Расчет проходческих канатов с учётом равномерного распределения нагрузки в их элементах 80
Предварительный расчет основных геометрических соотношений спирального каната 80
Вывод соотношений основных параметров свивки закрытого проходческого каната с учётом факторов силового взаимодействия "... 83
3.4. Определение коэффициентов пропорциональности
уменьшения диаметров проволок для закрытых
канатов точечного и линейного касания 90
Выводы по главе 96
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКРЫТЫХ КАНАТОВ .... 97
4.1. Методика и техника экспериментальных исследова
ний 97
Цель и задачи экспериментальных исследований . . 97
Методы экспериментальных исследований распределения нагрузки в канате 98
Объект исследований 100
Экспериментальная установка и измерительная аппаратура 105
Методика экспериментальных исследований .... Ю9
Оценка погрешностей III
4.2. Результаты экспериментальных исследований
нагружения элементов опытных канатов ИЗ
4.2.1. Результаты испытаний каната Ioc+6+12-18 .... ИЗ
4.2.2. Результаты испытаний опытных канатов 120
4.3. Сравнение результатов экспериментальных и 126
теоретических исследований 126
Выводы по главе 130
5. МЕТОДЖА РАСЧЕТА ПРОХОДЧЕСКИХ КАНАТОВ ЗАКРЫТОЙ
КОНСТРУКЦИЙ 131
5.1. Выбор основных конструктивных параметров
закрытых канатов *31
Алгоритм расчета конструктивных параметров .... *^7
Описание программы расчёта конструктивных параметров каната 141
Область применения канатов, изготовленных с учётом принципа равномерного распределения
напряжений в их элементах *^9
Выводы по главе 160
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1б2
ЛИТЕРАТУРА 164
ПРИЛОЖЕНИЯ Г
Введение к работе
Дальнейшее развитие горнодобывающей промышленности, предусмотренное "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на І98І-І985 и на период до 1990 года", утвержденными ХХУІ съездом КПСС [i] , должно быть достигнуто всемерным развитием добычи угля открытым способом, а также за счет закладки глубоких шахт, совершенствования технологии шахтного строительства, разработки новых пластов на глубоких горизонтах, более интенсивного использования и создания нового высокопроизводительного шахтного оборудования.
Одной из важнейших стационарных установок шахт, от которых зависит их бесперебойная работа, является подъёмная установка. При проходке новых шахт подьемЕїая установка имеет ещё большее значение. Её производительность и надёжность в значительной степени определяют скорость проходки, введение в строй новой шахты. Надёжность проходческих и стационарных шахтных подъёмных установок находится в прямой зависимости от долговечности и качества подъёмных канатов.
Практика эксплуатации канатов, как за рубежом, так и в нашей стране, показала, что канаты ряда конструкций с успехом используемые на шахтах небольшой и средней глубины на глубоких шахтах показывают низкую стойкость. При большой высоте подъёма более стойкими оказываются трехграннопрядные канаты односторонней свивки, многопрядные малокрутящиеся канаты и канаты закрытой конструкции.
В отечественной практике внедрение канатов закрытой конструкции на проходческих установках позволило значительно повысить скорость проходки стволов. Однако стойкость этих канатов как на стационарных, так и на проходческих установках невысока,
нередко они выходят из строя уже в первые месяцы эксплуатации из-за появления структурных дефектов.
Установлено, что одной из основных причин низкой долговечности закрытых канатов является неравномерность нагружения слоев проволок этих канатов в результате нерационального подбора их конструктивных параметров (диаметров проволок по слоям, углов свивки слоев и др.)» Переход к разработке глубоких горизонтов угольных шахт делает вопрос внедрения в практику эксплуатации подъёмных канатов с равномерным распределением напряжений при различных уровнях нагружения особенно актуальным.
Целью диссертационной работы является повышение надежности и долговечности подъёмных проходческих канатов закрытой конструкции путём совершенствования метода расчёта их конструктивных параметров с учетом равномерного распределения нагрузки между элементами.
В работе защищаются: методика определения наработки проходческих канатов; результаты исследований качества канатной проволоки; соотношения конструктивных параметров закрытых проходческих канатов, соблюдение которых обеспечивает равномерное распределение напряжений в проволоках слоев при различных уровнях нагружения; результаты экспериментальных исследований канатов, изготовленных с учетом принципа равномерного распределения нагрузки между элементами проходческого каната; методика и алгоритм расчета конструктивных параметров проходческих канатов закрытой конструкции.
Достоверность научных положений подтверждается представительными объёмами наблюдений и испытаний, хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также сопоставлением результатов эксперимента по исследованию распределения концевой нагрузки в канате с данными опытов других авторов.
Научная новизна заключается в следующем:
разработана методика определения наработки проходческих канатов ;
установлено, что качество отечественной проволоки канатов закрытой конструкции существенно не отличается от проволоки английских канатов;
установлено, что одной из причин преждевременного выхода из строя закрытых канатов является неравномерное нагружение отдельных слоев проволок этих канатов при изменении нагрузки;
получены соотношения конструктивных параметров проходческих закрытых канатов, обеспечивающие равномерное распределение нагрузки в слоях проволок этих канатов;
разработаны методика и алгоритм расчета конструктивных параметров проходческих закрытых канатов.
В первой главе работы проводится анализ причин выхода подъёмных канатов закрытой конструкции из строя и сформулированы задачи исследования. Для получения объективных данных о сравнительной стойкости проходческих канатов прядевой и закрытой конструкции во второй главе рассмотрен вопрос об определений формулы наработки канатов применительно к условиям проходческого подъёма; где канаты закрытой конструкции нашли применение. На основе полученных данных о непосредственных причинах снятия и замены канатов выясняется влияние на их стойкость различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов и намечаются пути повышения их долговечности. Приводятся данные комплексных исследований качества канатной проволоки, включающие результаты усталостных испытаний, проведенных на разработанной автором установке для ускоренных усталостных испытаний проволоки при симметричном изгибе. В теоретической части обосновывается принцип равномерного распределения нагрузки в элементах кана-
та при построении проходческого каната закрытой конструкции и ' получены основные соотношения параметров свивки этих канатов. Результаты теоретических исследований проверены на канатах в лабораториях кафедры "Подъёмно-транспортные машины" Новочеркасского политехнического института и канатного цеха Орловского сталепрокатного завода. Пятая глава посвящена разработке методики и алгоритма расчета подъёмных проходческих канатов закрытой конструкции.
В результате проведённых исследований разработан и изготовлен на Орловском сталепрокатном заводе канат, который эксплуатируется на проходческом подъёме комбината Ростовшахтострой, Методика расчета конструктивных параметров проходческих закрытых канатов передана на Харцызский сталепроволочно-канатный завод. Установка для ускоренных усталостных испытаний канатной проволоки внедрена на Волгоградском сталепроволочно-канатном заводе.
Работа выполнена на кафедре "Подъёмно-транспортные машины" НПИ, является частью проблемы горной промышленности СССР, решаемой Новочеркасским политехническим институтом в соответствии с программой Минвуза РСФСР "Охрана и рациональное использование земных недр" (приказ Минвуза РСФСР от 15.10.81., № 599).
Автор выражает благодарность доценту, к.т.н. Хальфину М.Н. за внимание к работе и научные консультации.
