Обґрунтування і розробка методу визначення розрахункових навантажень барабану шахтної піднімальної машини.

Abstract

Викладено методику наукових досліджень, спрямованих на створення методу визначення канатних навантажень барабана шахтної піднімальної машини, в якому враховано вплив геометричних і характеристик жорсткості конструкції барабана на зміну канатного навантаження. Розроблено алгоритми застосування методу для завдань практичного про-проектування. Математичні моделі деформацій обичайки і намотування витків канату використовуються в інженерній методиці. Розроблені методичні рекомендації щодо визначення розрахункових канатних навантажень циліндричних барабанів шахтних піднімальних машин використовуються в проектних роботах із створення нових барабанів шахтних піднімальних машин.

Изложена методика научных исследований, направленных на создание метода определения расчетных нагрузок барабана шахтной подъемной машины, в котором учтено влияние геометрических и жесткостных характеристик конструкции барабана на изменение канатной нагрузки. Показано, что пренебрежение этими факторами может занижать или завышать расчетное значение канатной нагрузки до 30 % и напряжений в 2 раза, т.е. станет причиной разрушения элементов либо излишнего запаса прочности барабана подъемной машины. Разработан метод определения расчетных нагрузок при намотке на цилиндрический барабан и размотке с него каната. Метод состоит в том, что процесс намотки каната моделируется последовательным надеванием на барабан, а также снятием с него предварительно растянутых гладких упругих колец с жесткостью, эквивалентной продольной жесткости каната, а цилиндрический барабан представляется в виде подкрепленной осесимметричной конструктивно-ортотропной оболочки. Доказано, что в ходе моделирования напряженно-деформированного состояния обечайки барабана относительные погрешности при замене спиральной канавки последовательностью кольцевых не превышают 6% по максимальным перемещениям и 10% по максимальной интенсивности напряжений. Получено выражение для изгибной жесткости обечайки барабана шахтной подъемной машины в виде произведения осредненной жесткости и коэффициента редуцирования. Показано, что расчетный случай для последующего уточненного расчета барабана можно выбрать по осредненным напряжениям в подкрепленной осесимметричной конструктивно-ортотропной оболочке. Метод определения определения нагрузок включает в себя ряд компонентов по определению изгибной и кольцевой жесткостей оболочки, аппроксимирующих полиномов коэффициента редуцирования и жесткостей лобовины, нагрузок и деформаций витков каната. Полезность метода заключается в сокращении трудоемкости выбора расчетного случая на основании исследования напряженно-деформированное состояние оболочки. Доказана адекватность указанного метода экспериментальным данным. Погрешность определения прогиба по сравнению с физическим экспериментом не превышает 9 % при доверительной вероятности 95 %. Разработаны алгоритмы применения метода для задач практического проектирования. Математические модели намотки каната и деформаций обечайки используются в инженерной методике. Установлено, что для разрезных барабанов шахтных подъемных машин при длинных консолях максимальные напряжения в обечайке возникают над лобовиной, а при коротких – между лобовинами. Найдено оптимальное значение относительной длины консольной части барабана. Получена зависимость относительной максимальной интенсивности напряжений в обечайке барабана от радиальной жесткости лобовины в виде экспоненты. Показано, что применение шпангоутов увеличивают напряжения в обечайке барабана и не влияет на его устойчивость. Доказано, что понижение радиальной жесткости лобовины снижает на-пряжения в обечайке, что достигается путем уменьшения ее толщины. Изменение формы ребра и введение дополнительных подкрепляющих колец вокруг отверстия позволяет создать работоспособную конструкцию лобовины, уменьшающую напряжения в заклиненной части барабана. Разработанные методические рекомендации по определению расчетных канатных нагрузок цилиндрических барабанов шахтных подъемных машин используются в проектных работах по созданию новых барабанов шахтных подъемных машин ПАО «НКМЗ».

The methodology of scientific research aimed at creating of the method definition cable drum load mine winders, which reflected the influence of geometrical and stiffness characteristics construction drum to change the cable load. The algorithms of the method for problems of practical design are developed. Mathematical models of deformation shell and winding turns of the rope used in engineering technique. Developed and implemented in the design of the development of new drums mine winders guidelines for determining the calculation of cable loads cylindrical drums mine winders.