Штокман И.Г. Ляховский С.И. Расчет цепей на усталость

4. Штокман И. Г., Ляховский С. И. Расчет тяговых цепей конвейеров на усталость // Приложение к сборнику “Горные машины ” №4., - 1978. – С.3-10.

       Проведенные в Днепропетровском горном институте исследования показывают, что одной из причин частых порывов тяговых цепей конвейеров является усталость металла. Явления усталости возникают в связи с тем, что тяговые цепи испытывают значительные динамические нагрузки, обусловленные неравномерным движением тягового органа [1, 2, 3, 4].
      В статье излагаются основные положения расчета тяговых цепей на усталость.
      Максимальная нагрузка Q, действующая в любой точке цепи, определится как сумма величин статического натяжения S и динамической нагрузки Р, а минимальная — как их разность.
      Представленные на рисунке прямыми линиями огибающие минимальных и максимальных динамических нагрузок подтверждаются опытными данными.
      Диаграммы изменения нагрузок соответствуют случаю, когда натяжение порожней ветви достаточно для обеспечения растягивающих усилии в звеньях цени в любой момент времени. При этом

S₁ > P₁;       S₄ > P₄;       P₁ = P₄;      P_2,3 = 0

      Диаграмма изменения нагрузок соответствует случаю малого первоначального нагяжения:

S₁ = P₁ = 0;       0 < P_2,3 < P₄

      Общее число циклов N изменения нагрузки звена тяговой цепи за время его срока службы составляет:

N = iA      (1)

      где i — число обходов звеном цепи контура конвейера за нремя его службы;
            А — число циклов нагрузки за время одного обхода равное

2L/l₀      (2)

i = 3600 Tv/2L      (3)

где L — длина конвейера, м;
      L₀ - шаг звеньев цепи, м;
      v - скорость тяговой цени, м/с;
      T — срок службы цепи, час.

      Характер изменения нагрузки для тяговых цепей скребковых конвейеров отличается той особенностью, что как средняя составляющая цикла S, так и амплитуда цикла Р являются величинами переменными. Поэтому для оценки усталостной прочности цепи необходимо определить значение приведенной нагрузки Q_пр, имеющей постоянные среднюю составляющую и амплитуду цикла и эквивалентной по своему разрушающему действию действительной нагрузке.
      Обычно нагрузка приводится к симметричному циклу и оценка усталостной прочности производится на основании сравнения величины Q_np с предельной нагрузкой P_-1, соответствующей пределу усталости детали при симметричном цикле.
      Значение приведенной нагрузки Q_np определяют по формуле [5]:

где N₀ — базовое число циклов, при котором определялся предел усталости рассчитываемой детали;
      Рпр — отдельные значения нагрузок, имеющих симметричный цикл, или приведенные к симметричному циклу;
      N_i — число циклов нагрузки, которое испытывает звено за время срока службы цепи при нагрузке Р_пр;
      m — коэффициент, характеризующий наклон левой ниспадающей ветви кривой Велера [7].

      Так как в рассматриваемом случае нагрузка асимметрична, то приведение ее к симметричному циклу производится с помощью следующего выражения [6]:

Р_пр = Р_i + ΨS_i,      (5)

где Р_i — значение амплитуды симметричной составляющее усилия, действующего на звено тяговой цепи во время рассматриваемого цикла изменения нагрузок
      S_i — значение средней составляющей рассматринаемого цикла;
      Ψ — коэффициент, учитывающий влияние средней составляющей на величину предельной амплитуды цикла.

      При растягивающих средних напряжениях для деталей, работающих в условиях интенсивного корродирования, и при значительной концентрации напряжений (что характерно для тяговых цепей), предельная амплитуда почти не зависит от значения среднего напряжения [6].

      Опыты по определению усталостной прочности тяговой цепи под¬земного скребкового конвейера СКР-11, проведенные в Днепропетровском горном институте, показали, что для цепи конвейера СКР-11 предельная амплитуда цикла в условиях интенсивного корродирования не зависит от средней составляющей и имеет значение ±700 кг.
      Поэтому для тяговых цепей конвейеров с достаточной для практических целей точностью можно принять

Ψ = 0.       (6)

      Тогда выражение (5) примет следующий вид:

Р_пр = Р_i.      (7)

      Ниже рассматривается случаи (когда S₄ + Р₄ >S₁ - Р₁), соответствующий положениям b и е диаграмм изменения нагрузки.
      Обозначения, которые потребуются для дальнейших выкладок, представлены на диаграммах изменения нагрузок .
      Из рисунка видно, что значение Р_i на груженой ветви цепи плавно изменяется oт нуля у ведомой звездочки до Р₄ у ведущей, затем, при переходе через ведущую звездочку происходит скачок, и амплитуда на протяжении одного цикла становится равной P'_i (что вызвано падением натяжения цепи от значения S₄ + Р₄ до S₁ - Р₁), после чего значение Р_i на порожней ветви снова плавно изменяется от значения Р_i у ведущей звездочки до нуля у ведомой.

Назад в библиотеку