Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1. Область исследования. Анализ условий работы пластинчатых цепей ГТМ 8
1.2. Анализ исследований износостойкости шарниров тяговых пластинчатых цепей 14
1.3. Анализ исследований в области выбора зазоров в шарнирах тяговых пластинчатых цепей 20
1.4. Анализ способов повышения износостойкости шарниров тяговых пластинчатых цепей ГТМ 24
1.5. Выводы и постановка задачи данного исследования... 26
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ ШАРНИРОВ ТЯГОВЫХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ЦЕПЕЙ 29
2.1. Программа и методика экспериментальных исследований 29
2.2. Планирование эксперимента 38
2.3. Проведения исследований, результаты измерений и их обработка 43
2.4.Обобщение результатов эксперимента 55
Выводы 68
3. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОПУСКОВ И ПО
САДОК ТЯГОВЫХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ЦЕПЕЙ 70
3.1. Обоснование выбора функционального размера размерной цепи тяговых органов 70
3.2. Определение закона распределения рассеяния отклонений зазоров шарниров пластинчатых цепей 74
3.3. Аналитические зависимости для подсчета минимального зазора в шарнирах цепей 76
3.4. Определение корректирующей функции линейной интенсивности изнашивания 91
Выводы 94
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 95
4.1. Реализация результатов исследований в промышленности 95
4.2. Экономическая эффективность работы 98
Выводы 108
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 109
ЛИТЕРАТУРА 112
Приложение ПІ 120
Приложение П2 122
Приложение ПЗ 125
Приложение П4 130
Приложение П5 145
Приложение Пб 151
Приложение П7 152
- Область исследования. Анализ условий работы пластинчатых цепей ГТМ
- Программа и методика экспериментальных исследований
- Обоснование выбора функционального размера размерной цепи тяговых органов
- Реализация результатов исследований в промышленности
Введение к работе
Машины непрерывного транспорта (МЕГ) с цепным тяговым органом нашли широкое применение в народном хозяйстве СССР. Им принадлежит большая роль в деле механизации и автоматизации трудоемких процессов во всех отраслях народного хозяйства и, особенно, в угольной и горнорудной промышленности. Как видно из "Основных направлений экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" в одиннадцатой пятилетке резко возрастет добыча сырья: угля, руды, строительных материалов, а также производство цемента, минеральных удобрений и т.д., то есть возрастут потоки крупнотоннажных материалов и грузов |"lj . Большой объем работ при транспортировании материалов и грузов в угольной и горнорудной промышленности выполняют и будут выполнять горно-транспортные машины с цепным тяговым органом. В настоящее время только в угольной промышленности на 151 обогатительных фабриках эксплуатируются свыше 2800 горно-транспортных машин (ГТМ) с тяговыми пластинчатыми цепями.
Это объясняется тем,что тяговые пластинчатые цепи, по сравнению с другими типами цепей имеют ряд достоинств [2,3,4, Б]. ' Но показатели надежности и долговечности тяговых пластинчатых цепей, являются недостаточными. Например, в углеобогатительной отрасли на обезвоживающих элеваторах Гб,7 | срок службы тяговых цепей не превышает 7...12 месяцев. Замена цепи связана с затратами на ее приобретение, например, стоимость одного комплекта цепи обезвоживающего элеватора Э06С составляет 179 рублей [8 J , трудоемкость замены тягового органа на элеваторе Э06С по данным Гб] находится в пределах 128...168 человеко-часов, при этом простои технологического оборудования доходят до 8..1 часов в сутки.
Основной причиной отказов пластинчатых цепей является абразивное и коррозионно-механическое изнашивание шарниров, которое выражается в изменении контактирующих поверхностей и увеличении шага цепи. Так линейный износ деталей шарниров ленты ковшевой обезвоживающего элеватора Э06С при обезвоживании антрацита пласта Ремовский крупностью 0 - 13 мм на обогатительной фабрике шахты Снежнянской производственного объединения (ПО) Торезантрацит за 8 месяцев эксплуатации при двухсменном режиме работы составил: валика - 8...10 мм, втулки - 4...6 мм (рис.1). Поэтому в качестве основного критерия долговечности тяговых пластинчатых цепей горно-транспортных машин принята износостойкость шарниров цепей [9] .
При расчете цепей на долговечность приходится учитывать большое количество факторов, прямо или косвенно влияющих на износ шарниров.
Влияние удельного давления р , упругих свойств материала (модуль упругости Е ), прочностных характеристик материалов & , Ту , фрикционных свойств сопряжения (коэффициент трения + ), шероховатости и волнистости поверхностей, твердости трущихся поверхностей и наличия абразива на износостойкость шарниров цепей, работающих в абразивной среде, достаточно изучены [4,10,II,12,13,14,84,85,86] . Влияние зазоров в шарнирах на изнашивания контактирующих поверхностей изучены
Рис.1. АбразиЕно-коррозионный износ валика (а) и втулки (б) тяговой цепи обезвоживающих элеваторов Э06. не достаточно.
Цель работы - установление зависимости изнашивания шарниров тяговых пластинчатых цепей горно-трансшртных ма -шин от зазоров между валиком и втулкой для повышения их долговечности.
Идея работы - использование явления "сводообразования" абразивных частиц в зазорах шарниров тяговой пластинчатой цепи для повышения их износостойкости.
Автор защищает: I. зависимость износа контактирующих поверхностей шарниров тяговых пластинчатых цепей горно-транспортных машин от зазоров и времени их работы в абразивно-коррозионной среде; выбор функционального параметра размерной цепи тягового органа горно-транспортных машин; минимальный зазор в шарнирах тяговых пластинчатых цепей; зависимость интенсивности изнашивания шарниров тяговых пластинчатых цепей горно-транспортных машин; местодйку расчета допусков и посадок элементов шарнирных соединений тяговых пластинчатых цепей горно-транспортных машин.
Практическая ценность проведенных исследований заключается в разработке научно-обоснованных решений по определению минимального изнашивания контактирующих поверхностей в зависимости от рационального зазора. Это приведет к снижению интенсивности износа шарниров, к повышению долговечности пластинчатых цепей, а значит к уменьшению числа отказов горнотранспортных машин.
Реализация настоящих теоретических и экспериментальных исследований дает возможность получить годовой народно-хозяйственный эффект свыше 340 тыс.руб.
Область исследования. Анализ условий работы пластинчатых цепей ГТМ
Наиболее широкое применение горно-транспортные машины с тяговыми пластинчатыми цепями нашли в угольной промьппленности, на углеобогатительных фабриках, на предприятиях черной и цветной металлургии, на горно-обогатительных предприятиях.
Они являются неотъемлемой частью цепи аппаратов обогатительных фабрик и горно-обогатительных комбинатов .[14 15], выполняют транспортные и технологические функции и позволяют удобно компоновать технологическое оборудование промышленных объектов.
Характеристика основных параметров и размеров горно-транспортных машин с тяговыми пластинчатыми цепями приведена в таблице I.I.
Из таблицы I.I следует, что основные параметры горно-транспортных машин, применяемых в угольной и горнорудной промышленности, имеют широкий диапазон: производительность изменяется в пределах от 38 до 1100 т/ч, скорость движения цепи -от 0,25 до 0,63 м/с, разрушающая нагрузка на одну цепь - от 300 до 2000 кН.
Программа и методика экспериментальных исследований
Программа экспериментальных исследований износа шарниров тяговых пластинчатых цепей от величины первоначального зазора предусматривает следующие этапы: I) измерение параметров контактирующих поверхностей деталей шарниров до проведения испытаний; 2) математическое планирование эксперимента; 3) подбор шарниров с первоначальными зазорами согласно матрицы планирования эксперимента и маркирование деталей шарнирных соединений; 4) проведения испытаний шарниров на износ на стенде; 5) измерение параметров контактирующих поверхностей шарниров после проведения испытаний; 6) обработка результатов испытаний.
В основу методики испытаний принята идея изнашивания натурных образцов деталей шарниров цепи транспортируемым материалом - рядовым антрацитом на стенде. Для чего в цехе завода им.Пархоменко отобраны серийно выпускаемые втулки (рис.2.I) и валики (рис.2.2) цепи элеватора обезвоживающего. Основным критерием отбора деталей шарниров были зауженные пределы твердости, соответствие марок сталей стандартам. Химический состав и механические свойства марок сталей приведены в таблице 2.1. Оценка износа проводится по разности линейных размеров трущихся поверхностей до и после испытаний. Достоинством принятой методики является отсутствие существенных вторичных факторов, например, масштабного фактора, которые могут повлиять на результаты испытаний.
class3 ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОПУСКОВ И ПО
САДОК ТЯГОВЫХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ЦЕПЕЙ class3
Обоснование выбора функционального размера размерной цепи тяговых органов
Конструкция любой машины должна удовлетворять двум основным условиям: I) обеспечить наименьшие затраты средств и времени при изготовлении ; 2) быть надежной и экономичной при эксплуатации.
Принципы формирования размеров деталей пластинчатых цепей, а также принцип комплектования их при сборке по природе .своей являются: вероятностными, а конкретное значение размеров деталей и собранных отрезков пластинчатых цепей случайными.
Известно, что с уменьшением допуска относительная стоимость обработки резко возрастает. По мере уменьшения величины допуска увеличивается вероятность появления брака. Существующие методы выбора и назначения допусков на детали тяговых пластинчатых цепей не всегда дают оптимальные результаты с точки зрения экономичности и долговечности.
Детали цепи, соединяясь между собой, должны создавать подвижные соединения. Что касается полной взаимозаменяемости, то этот фактор применительно к деталям пластинчатых цепей не играет определяющей роли. Детали пластинчатой цепи должны изготавливаться по принципу функциональной взаимозаменяемости, так как при отказе отдельных деталей тягового органа, например, разрушения пластины или валика, отрыва ковша и т.д., с целью восстановления работоспособности тягового органа транспортирующей машины приходится заменять целый отрезок цепи - так называемый комплект, включающий в себя два шага двух цепного органа с рабочими узлами (ковш, скребок, полотно и т.д.), а не отдельную деталь.
Из теории размерных цепей следует, что решение конкретной задачи осуществляется с помощью своей размерной цепи. Поэтому для проведения размерного анализа для узлов тяговых органов машин непрерывного транспорта необходимо построить свою размерную цепь, установить связь между размерами деталей и уточнить номинальные значения и допуски взаимосвязанных размеров, исходя из эксплуатационных требований и экономической точности обработки деталей. %и построении размерной цепи определения исходного (замыкающего) звена является определяющим этапом в методике расчета, т.к. от функционального параметра зависит значение и допустимый диапазон отклонений эксплуатационных показателей машины.
Реализация результатов исследований в промышленности
На основании теоретических и экспериментальных исследований определены технические решения в выборе конструктивных элементов бнстроизнашиваюших деталей шарниров пластинчатых цепей ИНГ, работящих в абразивно-коррозионной среде. В качестве примера на рис.4,1. показана эволюция полей допусков деталей шарниров тяговой цепи с параметрами - шаг цепи ъ = 400 мм, диаметр валика шарнира - d 44 мм обезвоживающего элеватора Э06С.
Практическая ценность работы состоит в том, что на основании выполненных исследований разработаны и утверждены отраслевые технические условия ОТУ 24-218-69 "Цепи тяговые пластинчатые (специальные)11, а также стандарт предприятия СТПІ5-10-80 "Цепи тяговые пластинчатые. Методика расчета допусков и посадок деталей цепей" (приложение П6)
