А.Ф. Новиков, М.Ю. Константинов, Г.С. Лямин

ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ ШАХТНОГО ПОДЪЕМНОГО КАНАТА И ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВУ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕГО НАТЯЖЕНИЯ

Для обеспечения нормалыой работы многоканатной подъемной установки Правилами технической эксплуатации угольных и сланцевих шахт предусматривается еженедельный контроль за распределением нагрузки между головными канатами с тем, чтобы перегрузки в них не превышали 15% при нижнем положении сосуда. Наибольшее распространение на шахтах получили волновой способ контроля, основанный на использовании зависимости скорости распространения волны поперечных колебаний в канате от его натяжения.

При этом время распространения волны до сосуда и обратно измеряется с помощью обычного секундомера. Ошибка в измерении времени прохождения волны достигает 1с, а относительная погрешность 10 %. Поэтому нужен специальный измерительний прибор для определения времени пробегания волн колебаний по канату, который, реагируя на те или иные параметры колебательного процесса, должен включаться и отключаться автоматически. Чтобы сформулировать основные требования к такому прибору, необходимо изучить особенности колебательного процесса в канате.

Для решения этой задачи был использован метод киносьемки поперечных перемещений выбранного сечения каната. При этом методе исключается влияние массы датчиков и сил сопротивления в канате на параметры колебательного процесса. Запись велась на шестнадцати-миллиметровой кинопленке зеркальной кинокамерой "Красногорск-3" со скоростью 50 кадров в секунду. В поле кадра был установлен электросекундомер с ценой деления 0,01 с, а в одной плоскости со шкалой электросекундомера - масштабная линейка. Для устранения параллакса, вызываемого цилиндрической поврхностью каната, к последнему была прикреплена плоская пластика. Масштабная линейка располагалась параллельно пластине на расстоянии 5 - 10 мм от нее. Поперечные перемещния выбранного сечения каната фиксировались при возбуждении колебаний и в период многократного пробегания отраженной волны. На протяжении всего эксперемента электросекундомер был включен, что дало возможность записать перемещения сечения каната во времени. По составленным в результате обработки кинограммы таблицам, построен график колебательного процесса (рис. 1) Анализ полученных результатов показывает, что поперечным перемещениям каната в зоне его возбуждения сопутствуют перемещения в противоположном направлении на участках каната по обе стороны от указанной зоны, причем с меньшей амплитудой отклонения. Колебания - правильные, симметричные. Но уже первая отраженная волна имеет форму, отличающуюся от первоначальной, причем изменению подвергается, в основном, ее вторая половина. Это объясняется тем, что возбуждение колебаний производилось вблизи от подъемной машины (8-10 м). При этом образуется только прямая волна, движущаяся в сторону подъемного сосуда. Вычислениями установлено, что й рассматриваемом случае (длина отвеса каната равна 1000 м, период и время прохождения волны через данное сечение ссоответственно равны 19,6 и, 1,2 с) в колебании одновременно находится участок каната длиной примерно 120 м. При возвращении отраженной волны паредний ее фронт проходит через точку, перемещения которой записываются, достигает шкива трения и, отразившись, возвращается в эту точку до того, как , задний фронт волны пройдет через нее. Как видно из рис. 1, волна возбужденных в канате колебаний пробегает по нему многократно, отражаясь то от подъемного сосуда, то от машины. При этом форма кривой колебаний приближается к синусоиде, а время прохождения волны через данное сечение каната, равное вначале 1,1 с., увеличивается после каждого отражания примерно на 5 %.