Повышение надежности стыковых соединений конвейерных лент на горнодобывающих предприятиях: На примере РУП "ПО "Беларуськалий" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Левченя, Жанна Брониславовна

• Левченя, Жанна Брониславовна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Левченя, Жанна Брониславовна

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И НАДЕЖНОСТИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ.

1.1. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СОЕДИНЕНИЙ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ

1.2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СОЕДИНЕНИЙ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ.

1.3. выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И НАДЕЖНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТКАНЕВЫХ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ.

2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ В МЕХАНИЧЕСКОМ СОЕДИНЕНИИ.

2.2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ С ЦЕЛЬЮ ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗКИ МЕЖДУ НИМИ.

2.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗГИБА СОЕДИНЕНИЯ ЛЕНТЫ НА НАГРУЖЕННОСТЬ СКОБ.

2.4. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОРЯДНЫХ

И ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

2.5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОРЯДНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

2.6. выводы.

3. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И НАДЕЖНОСТИ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТКАНЕВЫХ ЛЕНТ.

3.1. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЯ.

3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ВУЛКАНИЗИРОВАННОГО СОЕДИНЕНИЯ.,.

3.3. РАСЧЕТ УСИЛИЯ СДВИГА В МНОГОСТУПЕНЧАТОМ ВУЛКАНИЗИРОВАННОМ СОЕДИНЕНИИ.'.

3.4. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕНИЙ В КЛИНОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ.

3.5. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ТКАНЕВОЙ ОСНОВЕ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТКАНЕВЫХ ЛЕНТ.

3.6. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.7. РАСЧЕТ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ.

3.8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

3.9. выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И НАДЕЖНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ КОНВЕЙЕРНЫХ

ЛЕНТ.

4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ВУЛКАНИЗИРОВАННОМ СОЕДИНЕНИИ РЕЗИНОТРОСОВЫХ ЛЕНТ.

4.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ТРОСОВ В СОЕДИНЕНИИ.

4.3. РАСЧЕТ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ ТРОСОВ НА ПРИЛЕГАЮЩИХ К СОЕДИНЕНИЮ УЧАСТКАХ.

4.4. РАСЧЕТ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СМЕЩЕНИЯ ТРОСОВ В РАЗЛИЧНОГО ТИПА СОЕДИНЕНИЯХ.

4.5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ В СОЕДИНЕНИИ С ИСКРИВЛЕННЫМИ ТРОСАМИ.

4.6. ОПТИМИЗАЦИЯ ДЛИНЫ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ ЛЕНТ.

4.7. МОДЕЛЬ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ ЛЕНТ.

4.8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ.

4.9. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение надежности стыковых соединений конвейерных лент на горнодобывающих предприятиях: На примере РУП "ПО "Беларуськалий"»

В настоящее время ленточные конвейеры являются наиболее эффективным и высокопроизводительным видом конвейерного транспорта. Их использование в шахтах позволяет концентрировать горные работы, повысить нагрузки на забой. Для открытых горных работ именно ленточные конвейеры в большинстве случаев наиболее полно соответствуют техническим и экономическим параметрам горных машин и позволяют использовать поточную и циклично-поточную технологию. Доказано, что поточная технология с использованием конвейерного транспорта позволяет существенно поднять производительность труда в отрасли и снизить себестоимость добычи.

Эффективность работы ленточных конвейеров во многом определяется техническим состоянием лент и, прежде всего, состоянием стыковых соединений. Численность ленточных конвейеров на шахтах и солеотвалах РУП «ПО «Беларуськалий» превышает 800 единиц и ежегодно изготавливается более 300 соединений концов лент.

До 70 % простоев и трудоемкости обслуживания ленточных конвейеров вызваны восстановлением стыковых соединений. Более 50% аварий на ленточных конвейерах угольных шахт происходит из-за разрыва стыковых соединений.

При выработке конвейерных лент во многом из-за ненадежности соединений используются одни из наибольших в технике запасы прочности. Однако, надежность и долговечность ленточных контуров остается низкой.

Опыт эксплуатации и испытаний различных типов соединений свидетельствует об их недостаточной агрегатной прочности, составляющей около 60 % - 70 % от прочности цельной ленты, и малой долговечности. Недостаточная надежность и долговечность соединений конвейерных лент связана с тем, что существующие теоретические модели и методы расчетов не могут учесть ряд важных факторов и имеют недостаточную точность. Экспериментальные исследования не в состоянии охватить всю гамму сочетаний параметров и условий эксплуатации. В условиях РУП «ПО «Беларуськалий» на передний план выдвигается проблема, связанная с высокой химической активностью транспортируемого груза (хлористые соли натрия и калия), вызывающего интенсивную коррозию тросов и скоб и ускоряющего процесс разрушения стыковых соединений ленты.

Поэтому широкое использование ленточных конвейеров, широкий диапазон условий их эксплуатации и режимов работы предопределяют актуальность высокоэффективных моделей и методов расчета стыковых соединений.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Ленточные конвейеры являются основой транспортного комплекса РУП «ПО «Беларуськалий». Их численность на шахтах и солеотвалах объединения превышает 800 единиц, а общая длина составляет около 330 км. Стоимость одного конвейера достигает 250 тыс. у. е., при чем 40 % - 70 % этой суммы составляет стоимость конвейерной ленты. Следует иметь ввиду, что наряду с высокой стоимостью ленты, свыше 50 % аварийных простоев конвейеров обусловлено ее выходом из строя. Отсюда очевидна актуальность исследований, направленных на повышение прочности и надежности конвейерных лент.

Опыт эксплуатации показывает, что долговечность транспортирующей ленты определяется в основном надежностью стыкового соединения, прочность которого составляет около 60 % - 70 % прочности цельной ленты. В тоже время, постоянно растущие требования к надежности лент, вызванные стремлением к повышению нагрузочно -скоростных режимов эксплуатации конвейеров, ставят проблему повышения прочности и надежности стыковых соединений в разряд требующих первоочередного решения. Фундаментальный вклад в теорию и расчет ленточных конвейеров, анализ напряженно-деформированного состояния транспортирующих лент и их стыковых соединений внесли: Бельмас И.В., Биличенко Н.Я., Гуленко В.Т., Дмитриев В.Г., Дьячков В.К., Завгородний Е.Х., Колосов J1.B., Котов М.А., Леонов Л.И., Панкратов С.А., Спиваковский А.О., Шахмейстер Л.Г., Штокман И.Г., РеутовА.А. и др.

В условиях РУП «ПО «Беларуськалий» на передний план выдвигается проблема, связанная с высокой химической активностью транспортируемого груза (хлористые соли натрия и калия), вызывающего интенсивную коррозию тросов и скоб и ускоряющего процесс разрушения стыковых соединений ленты. Коррозионное снижение прочности особенно ярко проявляется и требует учета при расчете стыковых соединений в случае, когда имеет место низкая адгезионная прочность между резиной и тросом.

Указанные причины в совокупности приводят к необходимости выбора оптимального типа соединения, разработки способов уменьшения неравномерности распределения нагрузки, создания удобных для механизированного изготовления и эффективных конструкций соединения. Решение этих задач сопряжено с необходимостью разработки методов расчета напряженно - деформированного состояния соединения. Работы в этой области посвящены в основном расчету вулканизированных соединений резинотросовых лент, эксплуатирующихся на мощных конвейерах, и в большинстве своем содержат модели, требующие t громоздких вычислений.

Цель работы. Повышение прочности и надежности различной конструкции соединений резинотканевых и резинотросовых конвейерных лент на основе исследования параметров их конструкции, типа, механических и реологических свойств ленты и элементов стыковых соединений.

Идея работы заключается в математическом обосновании оптимальных параметров конструкции стыковых соединений резинотканевых и резинотросовых конвейерных лент, влияющих на их прочностные и эксплуатационные свойства.

Задачи исследований:

1. Исследовать закономерности распределения усилий между соединительными элементами многорядных механических соединений резинотканевых лент.

2. Разработать методику расчета напряженного состояния ступенчатых и клиновых вулканизированных соединений резинотканевых лент.

3. Разработать модели и методы расчета напряженного состояния соединений резинотросовых конвейерных лент.

4. Экспериментально исследовать кратковременную прочность механических и вулканизированных соединений резинотканевых и резинотросовых лент с целью проверки работоспособности расчетных моделей.

5. Разработать методы управления распределением нагрузки в механических соединениях и рекомендации по повышению прочности и надежности соединений резинотросовых лент.

Методы исследований. Модели для расчета вулканизированных соединений резинотканевых лент основаны на представлении их в виде многослойных структур и предполагают линейную и нелинейную постановки. Для ступенчатых соединений реализация моделей осуществлялась путем численного решения краевой задачи для системы дифференциальных уравнений. Метод расчета напряженно -деформированного состояния резинотросовых лент основан на использовании объемной и плоской конечноэлементных моделей.

Изучалось напряженно-деформированное состояние соединений транспортирующих лент на линейной части конвейера, а также при их изгибе на приводном и неприводном барабанах.

Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:

- математическая модель и схема расчета распределения усилий между соединительными элементами и их рядами в многорядных механических соединениях резинотканевых лент;

- методика расчета напряженно - деформированного состояния вулканизированных ступенчатых соединений резинотканевых лент;

- метод расчета вулканизированных соединений резинотросовых лент, основанный1 на объемной и плоской конечноэлементных моделях;

- результаты исследования влияния механических свойств элементов конвейерной ленты и конструкционных параметров механических и вулканизированных соединений на их напряженно - деформированное состояние;

- практические рекомендации по повышению прочности стыковых соединений конвейерных лент.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.

Основные результаты диссертации получены на базе фундаментальных положений теории упругости с использованием обоснованных методов решения. Достоверность полученных в диссертации результатов подтверждается также их достаточной (75 % - 80 %) сходимостью с экспериментальными данными и отсутствием противоречий между известными и установленными автором закономерностями.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально исследовано распределение усилий в многорядных механических соединениях резинотканевых лент. Показано, что при одноосном растяжении наиболее нагружены крайние ряды скоб: составляя 30 % - 50 % общего числа рядов, они воспринимают около 90 % нагрузки. Установлены закономерности распределения усилий между соединительными элементами, касательных напряжений в соединительном слое и растягивающих напряжений в тканевом каркасе соединения. Предложены новые методы повышения прочности и надежности механических соединений резинотканевых лент.

Разработаны математические модели для расчета напряженно -деформированного состояния вулканизированных ступенчатых соединений, предполагающие линейную и нелинейную постановки. Установлено, что при одноосном растяжении наибольшие касательные напряжения в соединительном слое наблюдаются на концах соединения, а локальные максимумы - на концах каждой ступени. В тканевых прокладках наибольшие растягивающие напряжения возникают на концах крайних ступеней, они выше в соседних с разорванными прокладках и в соединениях полунахлестного типа.

С применением плоской и объемной конечноэлементных моделей изучено распределение относительных смещений тросов вдоль соединения и касательных напряжений в межтросовой прослойке, в том числе при наличии дефектов на границе раздела «трос - резина». Показано, что при одноосном растяжении наибольшие значения максимальных касательных напряжений возникают в самых близко расположенных друг к другу точках поверхностей смежных тросов, а при изгибе на барабане эти точки смещаются к его поверхности."

Практическая ценность заключается в разработке методик расчета стыковых соединений конвейерных лент и рекомендаций, направленных на повышение их прочности и надежности.

Разработана методика расчета многорядных механических соединений резинотканевых лент на прочность, учитывающая механические свойства скоб и прокладок ленты, число прокладок, рядов и скоб в ряду. Показано, что , прочность и долговечность соединений повышается при разделке концов ленты на продольные полосы и наклоне скоб в направлении, противоположном действию растягивающей силы. Получены формулы для расчета оптимальных параметров соединения и соединительных элементов.

Предложено снижать неравномерность распределения растягивающих напряжений вдоль ступенчатого вулканизированного соединения резинотканевых лент путем увеличения толщины и снижения жесткости соединительной прослойки и увеличения жесткости тканевой прокладки. Установлена более высокая, по сравнению со ступенчатой, эффективность клиновых соединений при точном совмещении сердечников соединяемых концов.

Показано, что более равномерного распределения напряжений в ступенчатых соединениях резинотросовых лент можно достичь при увеличении толщины ленты и отношения шага укладки тросов к их радиусу. Максимальное относительное смещение тросов в трехступенчатых соединениях уменьшается при уменьшении, вплоть до вырождения, длины короткой ступени и увеличении длины перекрытия крайних тросов. Для лент с отношением шага укладки к радиусу тросов менее 1,2 целесообразно применение одноступенчатых соединений. Применение барабанов с эластичной футеровкой на конвейерах с резинотросовыми лентами позволяет уменьшить максимальные касательные напряжения в 1,1-1,2 раза.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы для совершенствования технологии формирования многорядных механических соединений, обеспечивающей близкое к равномерному распределение усилий между рядами скоб. В результате обеспечено повышение долговечности стыковых соединений в 1,2 - 1,5 раза. Рекомендации по выбору типа клеевых и вулканизированных соединений резинотканевых лент позволили в 1,1 - 1,2 раза повысить их срок службы. Аналогичный результат достигнут за счет применения вкладышей различной жесткости в соединениях резинотросовых лент. Годовой экономический эффект от внедрения методов повышения долговечности стыковых соединений конвейерных лент на РУП «ПО «Беларуськалий» составил 82 тыс. у.е.

Публикации. По результатам исследований, изложенных в диссертации, опубликовано 9 статей в научно-технических журналах и сборниках, 2тезиса докладов в трудах международных научно-технических конференций.

Апробация. Основные результаты работы докладывались на научных совещаниях и семинарах в РУП «ПО «Беларуськалий» и ЗАО «Солигорский Институт Проблем ресурсосбережения с Опытным производством», а так же на Международных научно-технических конференциях «Теоретические и технологические основы упрочнения и восстановления изделий машиностроения», Новополоцк 2001 г. и «Материалы, технологии и оборудование для упрочнения и восстановления деталей машин», Новополоцк 2003 г.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Левченя, Жанна Брониславовна

4.9. Выводы

1. Разработан метод расчета НДС вулканизированных соединений резинотросовых конвейерных лент, основанный на совместном использовании объемной и плоской конечноэлементных моделей. Использование объемной модели позволяет исследовать распределение напряжений в межтросовой прослойке, моделировать такие дефекты соединения как локальная дезадгезия резины на поверхности троса, полости и трещины, непровар и пережег резины. Использование плоской модели позволяет определить распределение смещений тросов по всему полю соединения. Установлено, что при моделировании резинотросовых соединений расчетная схема должна содержать по ширине не менее пяти повторяющихся комбинаций тросов. Кроме того, в расчетную схему должны быть включены прилегающие к соединению участки ленты длиной не менее 10-15 метров.

2. Включение в плоскую расчетную схему прилегающих к соединении^ участков ленты позволяет учесть распределение относительных смещений тросов за пределами соединения и повысить точность расчетов.

Для конечноэлементного моделирования прилегающих к соединению участков ленты разработана экономичная вычислительная модель, позволяющая бесконечно длинные прилегающие к соединению участки ленты представить небольшим числом двухузловых КЭ, жесткостные характеристики которых уточняются итерационно в процессе расчета.

3. Распределение напряжений в поперечном сечении резинотросового соединения носит крайне неравномерный характер. При этом коэффициент неравномерности достигает значения от 3 до 5. При простом растяжении соединения максимальные касательные напряжения на поверхности тросов

Z"max имеют место в наиболее близких точках смежных тросов. При изгибе соединения на барабане зоны максимальных касательных напряжений смещены к поверхности барабана. Наиболее неблагоприятно на равномерность распределения напряжений влияет уменьшение отношения шага укладки тросов к радиусу троса, уменьшение толщины ленты до величин меньших 2-х диаметров тросов.

При изгибе соединения на неприводных барабанах гтах на поверхности троса возрастают в 1,5 - 2,0 раза. На приводных барабанах по сравнению с неприводными равного диаметра имеет место небольшое (менее 5%) снижение величины гтах для наиболее нагруженных участков соединения.

4. Конечноэлементное моделирование резинотросовых соединений дает возможность совершенствовать их напряженное состояние за счет изменения схемы укладки тросов и жесткостных характеристик. Уменьшение жесткости концов тросов в соединении оказывает не очень существенное влияние на относительные смещения тросов. При этом может иметь место как выравнивание распределения относительных смешений, так и увеличение неравномерности. Для одноступенчатого соединения длиной 1 м ступенчатое уменьшение жесткости всех тросов с 1,0 МН до 0,25 МН привело к уменьшению величины наибольших относительных смещекии на 4,7%. Для двухступенчатого соединения удалось добиться 14% эффекта, а для трехступенчатого - 10%. Использование двух типов - - ' . , . ■. «ч*. резин в трехступенчатом соединении позволило уменьшить величину ГтахНа 13%.

Уменьшение длины короткой ступени трехступенчатого соединения приводит к уменьшению величины наибольших относительных смещений тросов. При нулевой длине короткой ступени эффект составляет 48%.

Увеличение длины перекрытия крайних тросов в трехступенчатом соединении в 1,25 раза дает снижение величины наибольших относительных смещений на 2%.

5. Разработаны модель и алгоритм моделирования процесса разрушения" вулканизированных соединений резинотросовых конвейерных лент. Модель разрушения учитывает процессы распределения и перераспределения напряжений в соединении, старения, ползучести и усталости резины, деградации адгезии резины к поверхности тросов. Моделирование процесса разрушения соединений позволило установить, что основным недостатком существующих конструкций соединений является недостаточная живучесть из-за плохого перераспределения нагрузки между тросами, свободного распространения зоны отрыва резины вдоль окружности троса.

Для конвейеров длиной более 150 м накопление усталостных повреждений мало заметно, и прочностной расчет соединений возможен по коэффициенту запаса прочности с учетом изменения прочностных характеристик во времени.

6. Проведенные исследования позволили сформулировать следующие рекомендации:

Для высокопрочных резинотросовых лент, у которых отношение t/d < 1,2 целесообразно применять одноступенчатые схемы соединений с использованием резинотросовых вкладышей или заготовок. При этом конструкция вкладышей или заготовок должна обеспечивать возможно наиболее равномерную толщину соединительного резинового слоя между тросами ленты и армирующими элементами величиной не менее 1-2 мм.

Соединительные заготовки обеспечивают наименьшее время сборки, если их ширина составляет 300 - 400 мм.

В тех случаях, когда прочность ленты на растяжение не используется полностью (при сокращении производительности или длины конвейера) может быть использовано одноступенчатое соединение с вырубкой части тросов. Уменьшение прочности каркаса соединения, пропорциональная части удаленных тросов, позволяет повысить прочность межтросовых резиновых прослоек при сокращении длины соединения.

На конвейерах с резинотросовыми лентами необходимо использовать барабаны только с эластичной футеровкой. При отсутствии эластичной футеровки величина максимальных касательных напряжений в резине на поверхности троса увеличивается в 1,1- 1,2 раза на гладкой поверхности и в 2 - 2,5 раза на рифленой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи -повышении прочности и долговечности различной конструкции стыковых соединений резинотканевых и резинотросовых конвейерных лент на основе исследования механических, прочностных и эксплуатационных свойств соединений и создания моделей и методов расчета этих соединений.

Выполненные в работе исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Разработана математическая модель и схема расчета распределения усилий в многорядных механических соединениях резинотканевых лент П-образными скобами. Показано, что наиболее нагруженными являются крайние ряды скоб. Неравномерность распределения нагрузки между соединительными элементами возрастает с увеличением жесткости скоб и числа рядов, и существенно не изменяется при введении в соединение клея. Подобные закономерности распределения нагрузки получены для шарнирных соединений.

2. Моделирование многорядного механического соединения резинотканевых лент позволило предложить метод повышения его прочности путем выравнивания нагрузки между скобами и рядами скоб. Показано, что уменьшение неравномерности распределения нагрузки достигается при разделке концов ленты на продольной полосы, выборе оптимального числа рядов и скоб в ряду, наклоне скоб в направлении, противоположном действию растягивающей силы, а также путем выбора требуемого (для каждого ряда) диаметра ножек скоб. Получены формулы для расчета этих параметров.

3. Предложена методика расчета напряженно-деформированного состояния вулканизированных соединений резинотканевых лент, в которой соединение рассматривается как многослойная структура. Результаты численного решения краевой задачи для системы дифференциальных уравнений показали, что при одноосном растяжении наибольшие касательные напряжения т в соединительном слое возникают на концах соединения, а локальные максимумы - на концах каждой, ступеньки. Неравномерность распределения напряжений вдоль соединения возрастает с увеличением жесткости клеевой прослойки и уменьшением ее толщины.

При изгибе вулканизированного соединения резинотканевой ленты на барабане г увеличиваются в точке вступления соединения в контакт с барабаном в 1,1 - 1,7 раза и уменьшаются в точке выхода из контакта.

4. Расчеты НДС резино-тканевого каркаса показали, что наибольшие растягивающие напряжения в тканевых прокладках ступенчатых соединений имеют место на концах крайних ступеней, они выше в прокладках, соседних с разорванными, и в соединениях полунахлестного типа. Изгиб ленты на барабане сопровождается ростом напряжений в каркасе на 25 - 50 %. Для клиновых соединений получено равномерное распределение растягивающих напряжений в каркасе и прослойке.

5. На основе объемной и плоской .конечноэлементных моделей разработан метод расчета вулканизированных соединений резинотросовых лент. Показано, что при одноосном растяжении максимальные касательные напряжения ттах на поверхности тросов имеют наибольшие значения в наиболее близко расположенных друг к другу точках смежных тросов. При этом, наибольшие и наименьшие значения Ттах различаются в 3 - 5 раз, а их распределение становится более равномерным при увеличении толщины ленты и отношения шага укладки тросов к их диаметру. При изгибе соединения Ттах увеличиваются в 1,5 - 2 раза, а точка их наибольших значений смещается к поверхности барабана.

Показано, что в ступенчатых соединениях всех типов относительные смещения тросов можно уменьшить (до 10%) путем снижения их жесткости и увеличения длины перекрытия крайних тросов. В трехступенчатых соединениях более существенный результат достигается при уменьшении длины короткой ступени или переходе к вырожденному одноступенчатому соединению с вырезанным каждым третьим тросом.

6. На основе полученных результатов исследований предложены формула для расчета оптимальной длины вулканизированных соединений резинотросовых лент и конструкционные методы управления их прочностью.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Левченя, Жанна Брониславовна, 2004 год

1. Билан И.Е., Деркач П.М. Расчет параметров вулканизированных стыков резинотканевых лент // НИИинформтяжмаш. Угольное и горнорудное машиностроение. 1965. - Вып. 6. — С. 58 - 62.

2. Билан И.Е., Высочин Е.М., Деркач П.М. Методика расчета параметров стыковых соединений резинотканевых конвейерных лент. Киев: Наукова думка, 1970. - 9 с.

3. Высочин Е.М., Коваль А.В. Влияние концентрации напряжений на прочность несущего в стыке конвейерной ленты // Вопросы рудничного транспорта. М.: Недра, 1972. - Вып. 12. - С. 69 - 78.

4. Завгородний Е.Х., Кузьменко В.И. Концентрация напряжений при изгибе стыковых соединений многослойных конвейерных лент на роликах // Изв. вузов. Горный журнал. 1981. - № 2. - С. 59 - 62.

5. Завгородний Е.Х. Концентрация напряжений при изгибе стыковых соединений многослойных конвейерных лент на отклоняющих барабанах // Изв. вузов. Горный журнал. 1980. - № 1. - С. 53 - 56.

6. Завгородний Е.Х., Морев В.И. Об изгибе многослойных систем типа конвейерных лент по круговой цилиндрической поверхности // Изв. вузов. Горный журнал. 1975. - № 11. - С. 101 - 105.

7. Завгородний Е.Х. Теория взаимодействия грузонесущих элементов как основа создания высокоэффективных ленточных конвейеров: Автореф. д-ра техн. наук: / Днепропетровск: ДГИ, 1989. 34 с.

8. Поддубный С.А. Вулканизация соединений транспортерных лент и приводных ремней. М.: Учпедтехиздат, 1957. - 144 с.

9. Завгородний Е.Х., Карабасов О.Г., Кузьменко В.И. Стыковка конвейерных лент. // Тематический обзор. ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ. М., 1983.-52 с.

10. Инструкция по выбору, монтажу и эксплуатации конвейерных лент.— М!: НИИРП, 1981.-75 с.

11. Правил а эксплуатации подземных ленточных и пластинчатых конвейеров на угольных и сланцевых шахтах. М.: ИГД. им. А.А. Скочинского, 1980. - 222 с.

12. Н.Инструкция по стыковке и ремонту конвейерных лент // Кривой рог. ПО Кривбассрудоремонт, 1982. 65 с.

13. Влияние угла скоса на прочность стыковых соединений резинотканевых конвейерных лент / Биличенко Н.Я., Ищук В.И., Заболотный Ю.В., Дудко М.А. // Изв. вузов. Горный журнал. 1977. - № 3. - С. 75 - 78.

14. The use kevlar aramid fibres in conveyor belt. Part 2. Static strength of splices. Roberts A.W., Bertz E., Goh B.N., Low S.C. // Bulk Solids Handling. 1988. - Vol.8, № 4. - P. 429 - 441.

15. Klarbing A., The influence of slip hardening and interface compliance on contact stress distributions. A mathematical programming approach // A.P.S. Selvaduari; and G. Voyadjis, eds., Mechanics of Material, interfaces (Elsevier, Amsterdam, 1985)43-59.

16. Klarbing A., A mathematical programming approach to threedimensional contact problems with friction // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 58 (1986) 175-200.

17. Флеббе Г. Динамическая прочность соединений как критерий расчета конвейерных лент // Глюкауф (русский перевод), М.: Недра, 1988, № 6, с. 25 30.

18. Чернов Р.И. Исследование прочностных свойств стыковых соединений резинотросовых конвейерных лент, применяемых в угольных шахтах. Дисс. канд. техн. наук. М.: МГИ, 1968. 168 с.

19. Чернов Р.И., Маковеев Н.И. Анализ методов соединения концов резинотросовых лент // Вопросы безопасности в угольных шахтах. М.: Недра, 1966, с. 48-52.

20. Высочин Е.М., Коваль А.В. Влияние конструктивных параметров тросовой ленты на ее эксплуатационную надежность. (Реф. инф.) К.: Наукова думка, 1970. 19 с.

21. Колосов J1.B. Научные основы разработки и применения резинотросовых канатов подъемных установок глубоких рудников. Дисс. . докт. техн. наук, Днепропетровск; ДГИ, 1987. 570 с.

22. Колосов JI.B. Стыковые соединения высокопрочных резинотросовых лент // Изв. вузов. Горный журнал. 1983, № 11, с. 86-91.

23. Колосов J1.B., Бельмас И.В. Напряженно-деформированное состояние стыковых соединений резинотросовых лент // Изв. вузов. Горный журнал. 1981, № 8, с. 68 71.

24. Колосов JI.B., Леонов И.И., Новикова Т.Н. Методика определения жесткостных и прочностных параметров стыковых соединений резинотросовых лент // Шахтный и карьерный транспорт. М.: Недра, 1984, № 9, с. 64-70.

25. Колосов Л.В., Джур В.В. Методика сравнительной оценки усталостных свойств резинотросовых канатов, стальных канатов и стальной ленты // Изв. вузов. Горный журнал. 1981, № 8, с. 91 92.

26. Бельмас И.В., Колосов Л.В. Исследование механических характеристик металлотросов // Изв. вузов. Горный журнал. 1990, № 9, с. 81 83.

27. Бельмас И.В. напряженное состояние резинотросовых лент при произвольном повреждении тросов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1993, № 6, с. 45 48.

28. Бельмас И.В., Сабурова И.Т., Митрофанов Л.Л. Распределение усилий в тросах резинотросовой ленты конвейера // Изв. вузов. Горный журнал. 1990, № 12, с. 62-65.

29. Harrison A., Stress distribution in steel cord belts with cord plane deffects and inlaid repairs // Bulk. Solid Handling. 1988, - 8, № 4. p. 443 - 446.

30. Жуков В.А. Прочность резинотросовых конвейерных лент и их соединений с учетом эксплутационных повреждений. Автореф. . канд. техн. наук, Томск: Томский ПИ, 1989. 17 с.

31. Бельмас И.В., Колосов J1.B. Анализ схем стыковых соединений резинотросовых лент // Изв. вузов. Горный журнал. 1990, № 2, с. 83 85.

32. Alles R., Flebbe Н., Einsatzontimlerte verbindungstechnologien und anwendungstechische konsequenzen // Kautsch. und Gummi. Kunstst. 1993, 46, №2. p. 161 - 166.

33. Masaji Kakuda, Performance Required for Steel Cord Conveyor Belt Core Rubber // Bulk Solids Handling. 1983, v.3, № 3.

34. Бельмас И.В., Колосов JI.B. Исследование прочностных характеристик образцов поврежденных резинотросовых лент // Изв. вузов. Горный журнал. 1990, № 8, с. 81 84.

35. Бельмас И.В., Ропай В.А., Сергиенко А.В. и др. Напряженно-деформированное состояние резинотросовой ленты на переходном участке конвейера // Изв. вузов. Горный журнал. 1994, № 2, с. 81 83.

36. Скворцов A.M., Боровлев В.Н. Совершенствование механических способов стыковки тканевых конвейерных лент // Уголь Украины. 1990, № 10, с. 26.

37. Штокман И.Г., Эппель Л.И. Прочность и долговечность тяговых органов. М.: Недра. 1976. - 232 с.

38. Высочин Е.М., Завгородний Е.Х., Заренков В.И. Стыковка и ремонт конвейерных лент на предприятиях черной металлургии. М.: Металлургия, 1989. 192 с.

39. Скворцов A.M. Исследование прочности механических стыковых соединений тканевых конвейерных лент // Механизация процессов добычи угля из тонких плпастов на шахтах УССР. Донецк: ДонУГИ, 1984, с. 142-146.

40. Скворцов A.M., Кроль Б.А., Шконда В.В. Совершенствование стыковки конвейерных лент // Шахтный и карьерный транспорт. М.: Недра, 1983, вып. 8, с". 26 30.

41. Котов М.А., Григорьев Ю.И., Шконда В.В. Зарубежный опыт стыковки конвейерных лент на угольных шахтах. Темат. обзор. М.: ЦНИЭИуголь, 1986.-44 с.

42. Богачкина Г.С., Котт И.М. Оборудование для стыковки конвейерных лент. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1982. 28 с.

43. А.С. 1177214 СССР, F 16 G 3/00, Способ соединения концов конвейерной ленты / Скворцов A.M., Грумеза Л.И., Кроль Б.А., Опубл. 1985, Бюл. № 33.

44. Пасечный Ф.В., Подопригора Ю.А. Исследование прочности различных видов соединений резинотканевых конвейерных лент // Шахтный и карьерный транспорт. М., Недра, 1980, вып. 5, с. 29 31.

45. Джимиев И. А. Повышение прочности стыковых соединений резинотканевых лент для конвейеров горной промышленности. Дисс. . канд. техн. наук. М.: МГГУ, 1993. 136 с.

46. А.С. 1613745 СССР, F 16 G 3/16, Устройство сборки стыка резинотросовой ленты / Лапик В.В., Ампилова В.Д., Иванов В.К. и др., Опубл. 1990, Бюл. № 46.

47. А.С. 1551881 СССР, F 16 G 3/00, Стыковое соединение концов резинотросовой ленты и способ его осуществления / Зарецкий О-М., Бондаренко А.П., Леонов И.И.и др., Опубл. 1990, Бюл. №11.

48. Конвейерные ленты / Ф.А. Махлис, И.И. Леонов, О.Г. Карабасов, В.В. Никитин. М.: Химия, 1991. 169 с.

49. Гофман В. Вулканизация и вулканизирующие агенты. М: Химия, 1968. -464 с.

50. Голиков Г.Ф. О надежности стыков конвейерных лент // Горный журнал, 1994, 8, с. 44-45.

51. А.С. 967882 СССР, В 65 G 15/36, Соединение концов резинотросовой ленты конвейера / Высочин Е.М., Заренков В.И., Новикова Т.Н. и др., Опубл. Г982, Бюл. № 39.

52. А.С. 783521 СССР, F 16 G 3/10, Соединение концов резинотросовой ленты встык / Безпалько В.В., Заболотный К.С., Опубл. 1980, Бюл. № 44.

53. А.С. 962123 СССР, В 65 G 15/36, Соединение концов резинотросовой ленты конвейера / Васильченко Н.М., Опубл. 1982, Бюл. № 36.

54. А.С. 640069 СССР, F 16 G 3/10, Способ соединения резинотросовой ленты / Колосов JI.B., Безпалько В.В., Опубл. 1978, Бюл. № 48.

55. Сопротивление материалов. Под ред. Г.С. Писаренко. К.: Вища школа. 1973.-672 с.

56. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.

57. Вуба К.Т. О роли заклепок при сдвиге клееклепаных соединений внахлестку // Исследование прочности и деформативности клеевых соединений конструкционных строительных материалов. Под ред. Фрейдина А.С. М.: Стройиздат. 1975, Вып. 53, с. 64-71.

58. Потураев В.Н., Дырда В.И., Круш Н.И. Прикладная механика резины. К.: Наукова думка, 1980. 260 с.

59. Лебедева Е.К. Обобщенный закон Гука при малых деформациях резин // Изв. вузов. Технол. легк. пром-ти. 1990, 33, № 3, с. 20 - 23.

60. Ампилогова Н.В. Оценка запасов прочности резинотканевых лент конвейеров горных предприятий по наследственным вязкоупругим свойствам. Дисс. . канд. техн. наук. М.: МГИ, 1984. 182 с.

61. А.С. 582990 СССР,/ В 29 Н 7/22, Устройство для разделки концов конвейерных лент / Подопригора Ю.А., Калентьев В.И., Осипов А.С. и др., Опубл. 1977, Бюл. № 45.

62. Рубин М:А. Напряжения в клеевой прослойке клиновидного стыка резинотканевых конвейерных лент // Изв. вузов. Машиностроение, 1983, № 5, с. 93 96.

63. Болотин В.В., Новичков Ю.Н. Механика многослойных конструкций. -М.: Машиностроение, 1980. 375 с.

64. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1978. 831 с.

65. Левченя Ж.Б., Цоуфал С. Расчет прочности вулканизированных соединений резинотканевых конвейерных лент // Горная механика. -2003.-№ 1.-С. 82-84.

66. Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений. М.: Химия. 1971.-256 с.

67. Деркач П.М. Исследование прочности стыковых соединений резинотканевых конвейерных лент, применяемых в горной промышленности. Дисс. . канд. техн. наук. Днепропетровск: ДГИ. 1969.- 187 с.

68. ГОСТ 6768-75. Резина и прорезиненная ткань. Метод определения прочности связи между слоями. М.: Госстандарт. 6 с.

69. ГОСТ 14759-69. Клеи. Метод определения прочности при сдвиге. М.: Госстандарт. 6 с.

70. ГОСТ 14760-69. Клеи. Метод определения прочности при отрыве. М.: Госстандарт. 5 с.

71. ГОСТ 20-85. Ленты конвейерные резинотканевые. Технические условия. М.: Госстандарт. 48 с.

72. Ленточные конвейеры в горной промышленности / В.А. Дьяков, Л.Г. Шахмейстер, В.Г. Дмитриев и др. М.: Недра, 1982. 349 с.

73. Исследование бесступенчатой конструкции стыка резинотканевой ленты, средств его выполнения и способов повышения работоспособности. Отчет НИР. № Гос. per. 79008213. Брянск: 1980. 87 с.

74. Лурье А.И. Нелинейная теория упругости. М.: Наука, 1980. 512 с.

75. Белько С. Л., Левченя Ж.Б., Бумин Г.Л. Модели и метод расчета вулканизированных соединений резинотросовых конвейерных лент // Горная механика. 2002. - № 2. - с. 67 - 70.

76. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с.

77. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. 428 с.

78. Методика контроля стыков резинотросовых лент. ВостНИИ, Кемерово: 1984.-23 с.

79. Современное состояние производства конвейерных лент / Махлис Ф.А., Томчин Л.Б., Федюкин Д.Л. и др. М.:ЦНИИТЭнефтехим, 1983. 54 с.

80. Щерба В.Я., Левченя ХГ.Б., Бумин Г.Л. Моделирование долговечности соединений резинотросовых конвейерных лент // Горная механика.2003.-№2.-С. 59-64.

81. Джалалов М.Д. Экспериментальное построение функции ползучести резины // Маер. 7 Респ. конф. мол. Ученых по мат. и мех. Баку, май, 1986, кн. 2. Баку, 1987, с. 141 143.

82. Щерба В.Я., Левченя Ж.Б., Байко А.Е. Исследование напряженно-деформированного состояния и надежности соединений резинотросовых конвейерных лент в РУП «ПО «Беларуськалий» // Горная механика.2004. -№ 1. — с. 35-39.