Назад в библиотеку

1.В.Г.ГЕЙЕР В.С.ДУЛИН Гидравлика и гидропривод .



      Проведены исследования усилий в центрально расположенной горизонтально замкнутой тяговой круглозвенной цепи размером 23 х 86 мм на полноразмерном натурном образце забойного конвейера СПЦ 91 длиной 15 м.
Производились замеры потребляемой электроприводом конвейера мощ¬ности и усилий в тяговом органе на прямолинейных и изогнутых участках рештачного става и при обводе тяговой цепи вокруг приводной и натяжной звездочек.
      Разработаны тензодатчики специальной конструкции, способные вместе с цепью обходить вокруг концевых звездочек, обеспечивая непрерывную запись усилий по всему контуру тягового органа. Две независимые друг от друга электрические схемы датчика смонтированы в Т-образных пазах центрального вертикального звена трехзвенника цепи. Электросхемы имеют наружные экранизированные выводы, позволяющие в случае выхода из строя одной схемы продолжать работу, используя вторую схему, без ремонта датчика. Пазы датчика залиты эпоксидной смолой и закрыты стальной фигурной крышкой с резиновой прокладкой, что делает конструкцию влагонепроницаемой. Крышка для повышения ударо-прочности утоплена в пазах корпуса. Два крайних горизонтальных звена трехзвенника цепи служат для подсоединения датчика в цепной тяговый орган с помощью стандартных соединительных звеньев типа ЗС, равнопрочных звеньям цепи.

      Влияние датчика на характер колебаний тягового органа практически исключено, т. к, жесткость звена-датчика соизмерима с жесткостью рядовых звеньев цепи. Датчик имеет линейную зависимость деформации от усилия, чувствительность датчика 0,1 кН.
      Так как тяговый орган конвейера СПЦ 91 горизонтально замкнутый, валы звездочек расположены вертикально, а звездочки вращаются в горизонтальной плоскости. Силовое взаимодействие с карманами зубьев звездочки осуществляется вертикальными звеньями цепи, а горизонтальные свободно размещаются в пазах между верхними и нижними зубьями. Измерение углового перемещения звездочки производилось отметчиком зубьев (датчик в виде нормально разомкнутого контакта).

      Получены следующие результаты. Спектр динамических нагрузок тягового органа состоит из нескольких составляющих. Колебания, наличие и частота которых определяются кинематикой зацепления на приводной звездочке, назовем вынужденными колебаниями основного тона. Период основного тона вынужденных колебаний То зависит от скорости движения тягового органа и двойного шага звеньев цепи [1] и для исследуемого конвейера составляет 0,285 с.
      Низкочастотная составляющая спектра колебаний тягового усилия в цепи с периодом Tн= 1,6...1,8 с имеет максимальную амплитуду, по сравнению с другими двумя составляющими, а частота ее непостоянна и изменяется в зависимости от амплитуды (с увеличением амплитуды уменьшается, и наоборот) . Предположительная причина возникновения низкочастотных колебаний цепи — торцевое и радиальное биение звездочки. Высокочастотные составляющие спектра колебаний тяговой цепи обнаруживаются при значительной скорости движения пленки осциллографа (не менее 200 мм/с). Имея малую амплитуду колебаний, они не оказывают заметного влияния на результирующее усилие в цепи.

      При расшифровке осциллограмм отмечено, что в предварительно натянутой цепи после кратковременного включения привода происходит некоторое уменьшение предвари¬тельного натяжения. Это объясняется тем, что при растяжении цепи с плавным нарастанием усилия (при работе винтового или гидравлического натяжного устройства) звенья ее могут принимать эксцентричное положение относительно друг друга за счет сил трения скольжения (сцепления) в местах контактов между звеньями . Сила Т, выпрямляющая цепь вдоль ее воображаемой оси, имеет небольшую величину вследствие незначительной величины угла а. Поэтому, когда натянутая цепь неподвижна, силы трения сцепления свободно удерживают звенья цепи в эксцентричном положении друг относительно друга. В результате воздействия на цепь знакопеременных динамических усилий, являющихся следствием пускового рывка и кратковременного движения по желобу, цепь удлиняется на некоторую величину ∂l за счет перегруппировки звеньев вдоль воображаемой продольной оси цепи.
      Если натяжение цепи производится с помощью привода, рывками, то описанного явления не наблюдается.

      При обводе тензозвена вокруг звездочек с одновременной записью усилий в цепи обнаружено, что при вхождении вертикального звена цепи с датчиком в контакт с зубьями звездочки и последующим движением его по дуге окружности зацепления совместно с шестизубой звездочкой в тяговом органе возникают пиковые усилия . Они соответствуют определенным взаимным положениям тензозвена и зубьев звездочки.
      

      Когда центр ведущего (по отношению к датчику) вертикального звена цепи пересекает ось приводной звезды, перпендикулярную оси става конвейера , корпус звена датчика, не вошедший еще в зацепление с зубъями, полиостью воспринимает тяговое усилие, развиваемое звездочкой (положение 1 тензодатчика). Отметки на осциллограммах показывают начало фазы зацепления в положениях 1, 2 и 3 тензозвена .

      Такое резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний цепи непосредственно перед звездочкой и на ней объясняется, помимо особенностей кинематики зацеплений цепи со звездочкой, тем, что колебания происходят в непосредственной близости от источника [3].
      Если непосредственно перед звездочкой наблюдаются вынужденные колебания с максимальной амплитудой, то на некотором расстоянии от нее на рабочей ветви цепи вследствие затухания колебаний, вызванного поглощением энергии рывков материалом прутков звеньев цепи и местами их стыков (внутренние по отношению к цепи, распределенные по ее длине сопротивления), а также вследствие трения цепи и скребков о направляющие, о перемещаемый груз и трения между частицами груза (внешние по отношению к цепи, распределенные по ее длине сопротивления) [4] амплитуда вынужденных колебаний убывает по кривой l , г).

      После поворота звезды на 60° корпус датчика смещается на двойной шаг цепи в положение 2 , которое до поворота занимало ведущее по отношению к датчику вертикальное звено цепи. В этом положении корпус датчика уже жестко вошел в зацепление с двумя парами зубьев звездочки и лежит в вертикальном кармане между ними, воспринимая задней радиусной частью сжимающее усилие от двух задних зубьев (верхнего и нижнего) и растягивающее усилие от ведущего вертикального звена цепи [5].

       Именно появлением сжимающего усилия объясняется, в основном, уменьшение амплитуды вынужденных колебаний в положении 2 датчика (второй пик усилий). Кроме того, в этом положении часть тягового усилия, воспринимаемого датчиком, расходуется на трение в местах контакта между соседними звеньями цепи (продольный изгиб цепи в горизонтальной плоскости) и между звеном корпусом датчика и вертикальным карманом (ложем) звездочки [6]. Амплитуда результирующего усилия в этот момент времени (второй пик усилий на осциллограмме) в среднем на 28 % меньше амплитуды первого пика усилий, воспринимаемого датчиком в положении 1.
      При следующем повороте звезды на 60° датчик занимает положение 3.
      Амплитуда результирующего усилия в этом положении меньше амплитуды первого пика, но больше второго, и после пересечения тензо звеном продольной оси звездочки, параллельной цепи усилие в цепи уменьшается до предварительного натяжения.
      Различие в картинах тяговых усилий объясняется тем, что звенодатчик взаимодействует с разными по геометрическим параметрам карманами звездочки.
      Одновременно со снижением тягового усилия после схода со звезды происходит резкое уменьшение амплитуд составляющих спектра колебаний тягового органа .

      Таким образом, при силовом взаимодействии звеньев тяговой цепи со звездочками забойного скребкового конвейера в цепи наблюдается повышение амплитуды вынужденных колебаний (в 1,5—1,8 раза, по сравнению со среднединамическими усилиями на переходном рештаке), что объясняется особенностями кинематики зацепления цепи со звездочкой, а также тем, что колебания проиходят в непосредственной близости от их источника и гасятся на расстоянии примерно 1 м от точки набегания на звездочку вследствие большого значения коэффициента затухания.
      Увеличение амплитуды динамических усилий на звездочке представляет собой реальный фактор снижения усталостной прочности рядовых и соединительных звеньев тягового органа и приводных звездочек.
      Зацепление цепи с зубьями звездочки происходит не только в точке набегания цепи на звездочку, но и по дуге окружности зацепления, т. е. с несколькими зубьюми кдновременно. Количество зубфев звездочки, одновременно участвуьщих в зацеплении, прямо пропорционально предварительному еатяжению фепи и общему количеству зубьев звездочки.

Назад в библиотеку