Назад в библиотеку
2. Спорыхин В. Я., Сноведский В. М. Эксплуатационные параметры тяговых цепей скребковых конвейеров // Уголь Украины. – 1983. – № 7 . – С. 28-29..
Наибольшее влияние на вероятность безотказной работы механизированного комплекса оказывает забойный конвейер: на него приходится более 55% продолжительности простоев лавы, причем 50% простоев скребковых конвейеров и 53% трудоемкости устранения отказов — на тяговую цепь. В зависимости от условий эксплуатации срок службы цепей может меняться в широких пределах: в выработках с агрессивными водами цепи выходят из строя через 1 — 1,5 мес. Средние сроки службы круглозвенных цепей на конвейерах типа СП составляют 5 — 8 мес. Задача улучшения эксплуатационных параметров тяговых цепей имеет важное значение и является одной из наиболее актуальных для дальнейшего совершенствования забойных конвейеров.
Основной показатель надежности тяговой цепи — вероятность безотказной работы, т. е. вероятность того, что в заданном интервале времени (или в пределах заданной наработки) не будет отказа тягового органа. Отказы разнообразны, их можно разделить на параметрические и функционирования (порывы линейных и соединительных звеньев, заклинивание тяговой цепи, выход из направляющих, соскакивание цепи со звездочек), т. е. тяговый орган не может выполнять своих функций. Параметрический отказ приводит к выходу параметров тяговой цепи за допустимые пределы. Вначале круглозвенная цепь подвержена интенсивной вытяжке. Замеры свидетельствуют, что наружная длина звеньев остается практически постоянна на весь период эксплуатации, т. е. появляется нелинейность характера износа звена во времени. Такое протекание износа является следствием процесса приработки шарниров звеньев. Круглозвенные цепи в начале эксплуатации соприкасаются малыми площадями (точки касания), которые функционально зависят от геометрических параметров сопрягаемых частей и действующей нагрузки. Это и предопределяет наличие существенно значимого процесса приработки, на долю которого приходится до 35% допустимого износа звеньев по шагу.
При эксплуатации цепи вследствие интенсивного линейного износа ее звеньев в шарнирах и увеличения шага происходит переход звеньев на большие начальные окружности тяговых звездочек, что вызывает рост нагрузки в цепном контуре и повышает износ. Со временем шаг звеньев возрастает до некоторого предельного значения, при котором происходит соскакивание цепи со звездочки, повышается вероятность порыва линейных и соединительных звеньев. Предельно допустимое увеличение шага круглозвенной цепи калибра 18х64 составляет 1—6%. Потеря работоспособности тягового органа или отказ функционирования — прямое следствие параметрического отказа.
Вероятность безотказной работы круглозвенной тяговой цепи зависит от трех групп факторов: величины допустимого увеличения линейного размера звеньев по шагу и от дисперсии начальных размеров звеньев цепи σа; факторов, характеризующих процесс приработки тяговой цепи; средней скорости линейного износа звеньев в шарнирах и ее дисперсии.
Допустимый линейный размер звеньев по шагу зависит от калибра применяемых цепей и типа тяговых звездочек. Дисперсия начальных размеров звеньев цепи является одним из важных показателей качества изготовления круглозвенных цепей.
В целях получения количественных оценок влияния основных конструктивных и технологических параметров цепей на величину технического ресурса тяговых цепей определялось значение гамма-процентного ресурса в зависимости от группы анализируемых параметров. Для нахождения абсолютных и относительных коэффициентов чувствительности использовались данные проведенного шахтного эксперимента. Испытывалась серийная круглозвенная цепь, калибра 18х64, установленная на скребковом конвейере СП-63м. Цель эксперимента — определение зависимости линейного износа звеньев в шарнирах в функции времени. Относительная чувствительность определялась при 10%-ном изменении каждого параметра. Наибольшее влияние на ресурс цепи оказывает приработочный износ, среднеквадратическое отклонение шага цепи в состоянии поставки и средняя скорость линейного износа звеньев по шагу в период нормальной эксплуатации. Среднеквадратическое отклонение приработочного износа, длительность приработки и среднеквадратическое отклонение средней скорости линейного износа звеньев по шагу в меньшей степени влияют на ресурс.
Проведенный анализ предопределил методику дальнейших исследований. Параметры начального разброса величин шага цепи, являющиеся технологическими, исследовались на стадии производства цепей. Группа параметров, характеризующих процесс приработки, определяется конструктивными параметрами шарниров звеньев цепи и исследовалась на стадии проектирования звеньев круглозвенной цепи. Общая цель исследований — повышение долговечности скребкового конвейера путем увеличения технического ресурса тяговой круглозвенной цепи разбивается на ряд частных целей: на стадии производства разработка мероприятий, направленных на повышение точности выпускаемых круглозвенных цепей; на стадии проектирования — совершенствование конструктивных параметров шарниров цепи для уменьшения приработочного износа. Проверка эффективности решений проверялась на заводских специальных стендах и на промышленном оборудовании при эксплуатации.
В тяговых органах горных машин круглозвенные цепи работают в условиях граничного трения. Средой является влажная угольноабразивная смесь, выполняющая роль смазки. Звенья в шарнирах осуществляют относительный поворот на звездочках и при изгибе конвейера. Площадка контактирования изогнута в трех измерениях и имеет седловидную форму. Радиусы кривизны контактирующих поверхностей в шарнире весьма близки между собой: для новых цепей они различаются на 20%, а в процессе эксплуатации эта разность непрерывно уменьшается. Следовательно, по условию работы и по своим конструктивным параметрам шарниры круглозвенных цепей приравниваются к тихоходным тяжелогруженым подшипникам скольжения, работающим в тонком слое промежуточной среды. Такого рода кинематические пары рассматриваются в классе плоских контактных задач теории упругости. Численное решение данной задачи на ЭВМ позволило сделать вывод о том, что наибольшее влияние на величину и форму распределения контактных напряжений оказывает конструктивный параметр С, определяемый соотношением радиусов элементов шарнира: уменьшение этого параметра с 0,2 до 0,08 при прочих равных условиях приводит к увеличению дуги контакта на 25%, общей площади контактирования в шарнире на 93,5% и к такому же уменьшению средней нагрузки на контакт.
Для подтверждения полученных результатов путем стендовых и шахтных сравнительных испытаний изготовлена опытная партия тяговых цепей калибра 18х64 с увеличенным радиусом прутка в шарнирной части.
Модернизация цепи заключалась в изменении радиуса пруткового металла в радиусной и шарнирной частях каждого звена цепи специально изготовленным калибровочным штампом. Сваренные цепи, подлежащие модернизации, подвергались дополнительному нагреву и проковке на прессе каждого звена. Для испытаний серийные и модернизированные цепи изготавливались из металла одной плавки на одном и том же технологическом оборудовании при одинаковых режимах термической обработки. Из анализа стендовых сравнительных исследований видно, что статическая прочность цепей удовлетворяет эксплуатационным требованиям, причем средняя величина относительного удлинения при приложении пробной нагрузки (330 кН) у модернизированных цепей на 11% меньше, чем у серийных. Это объясняется высокой начальной жесткостью шарниров модернизированных звеньев вследствие больших размеров площадки контактирования. Испытания на усталостную долговечность предусматривали минимально возможное количество циклов нагружения до разрушения — 70 000. По этому показателю оба типа испытуемых цепей удовлетворяют поставленным требованиям. У модернизированных цепей показатель усталостной долговечности на 53% выше, чем у серийных, что свидетельствует о благоприятных распределениях значений изгибающих моментов в опасных сечениях звеньев модернизированных цепей.
Сравнительные испытания цепей на износостойкость проведены на стенде в абразивной среде. Для увеличения точности измерений и снижения трудоемкости при замерах внутреннего шага звеньев круглозвенной цепи спроектировало и изготовлено измерительное устройство на базе электронной измерительной системы модели 217, выпускаемой московским заводом «Калибр». Анализ показал, что в начальный период работы (приработка шарниров) линейный износ звеньев в шарнирах у серийных цепей составил 1,2%, а у модернизированных — 0,4%. При нормальной эксплуатации скорость их износа примерно одинакова. Измерение внутренней длины каждого звена позволило полечить качественные характеристики распределения его износа в процессе испытаний. В силу кинематических особенностей зацепления цепи со звездочкой линейный износ по шагу имеет разную величину для вертикально и горизонтально расположенных звеньев. Средняя величина линейного износа горизонтальных звеньев цепи на 46% больше, чем вертикальных. Это необходимо учитывать при производстве цепей, так как по условиям существующей технологии вертикальные и горизонтальные звенья одной цепи изготавливаются на различных автоматах.
Чтобы определить скорость линейного износа звеньев в шарнирах на различных стадиях эксплуатации и ресурс цепей обоих типов по достижению ими величины предельного износа по шагу проводились сравнительные исследования серийных и модернизированных цепей на шахте им. М. Горького объединения Донецкуголь. Отрезки цепей установлены на серийном скребковом конвейере СП-6Зм со скоростью движения цепи 0,9 м/с при технологическом натяжении 10 кН. Перед установкой отрезки цепей измерялись и маркировались, в ходе испытаний штанген-циркулем с точностью 0,05 мм измерялись удлинения участков цепи, состоящих из смежных вертикальных, а затем и горизонтальных звеньев. Цикл наблюдений за цепями в период наиболее интенсивного приработочного износа составлял 1 неделю, а в период нормальной эксплуатации 1 мес. Длительность приработки для серийных и модернизированных цепей была соответственно 900х103 и 360х103 с, линейный износ в шарнирах за это время составил 1,1 и 0,22%. Средняя скорость линейного износа по шагу цепей в период приработки для серийных цепей была Зх10-9 м/с, для модернизированных — 1,39х10-9 м/с. При нормальной эксплуатации скорость износа для обоих вариантов цепей одинакова — 0,27х10-9 м/с.
Таким образом, в результате уменьшения скорости линейного износа звеньев в шарнирах в период приработки у модернизированных цепей получено увеличение технического ресурса на 25% для цепей с увеличенными площадками контактирования в шарнирах.
Назад в библиотеку