САЙТ НИКОЛАЯ РУСИНА -

- ЖИВОПИСЬ, СКУЛЬПТУРА, ПРОЗА И ЕЩЕ КОЕ ЧТО


ГЛАВНАЯ


ОСТАВЬТЕ ВАШИ КОММЕНТАРИИ
НА СТРАНИЦЕ НАШЕГО ФОРУМА

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ

ТОНКИХ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ d1.0...1.2 мм

Цели исследования: Целями исследования являются: - определение причин разрушения канатов протяженной тросо-блочной системы из тонких канатов , подверженной воздействию атмосферы; - разработка способов предохранения канатов от разрушения. Работа каната в блоке: Но определению А.И.Дукельского в проволоках, кроме напряжений растяжения, при огибании блоков появляются дополнительные напряжения изгиба, а также контактные напряжения в местах соприкосновения наружных проволок с ободом блока. Эти изгибные и контактные напряжения имеют пульсирующий характер, они исчезают при выпрямлении каната. В результате появляется усталость металла, и после известного числа перегибов начинают разрушаться проволоки, сначала наружные, а затем и внутренние, пока, наконец, не наступает полное разрушение каната. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТРОСО-БЛОЧНЫХ СИСТЕМ. Приведем некоторые рекомендации из различных источников, касающиеся выбора O блока в зависимости от O каната. Проф. Дукельский А.И. «Подвесные канатные дороги…» : 1) Использование канатов с Gв =160…180 кгс\мм2 считается оптимальным для повышения долговечности канатов. У нас был использован канат с Gв =165 кгс\мм2. 2) Основное значение для долговечности имеют величина O блока и напряжение растяжения Gр. Выносливость каната при прочих равных условиях изменяется пропорционально величине (D/d *1/Gр)**2 3)Рекомендации по выбору отношения D/d : при a > 20* D/d > 60…80 где a - угол обхвата блока d- диаметр каната ( У нас было D/d =32 при a =90* ) «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» : Для тяжелых режимов работы D/d > 30 Максимальное значение D/d > 35 устанавливается для весьма тяжелых режимов работы, в остальных случаях оно гораздо меньше. Мархель И .И "Крановые канаты": 1) Гибкость каната определяет его способность к перегибу на блоках в пределах упругой деформации благодаря внутреннему скольжению проволок. Гибкость характеризуется коэф. гибкости : К гиб =dк /d , где d – наибольший диаметр проволок в канате, мм. d к - диаметр каната, мм. Для крановых канатов: К гиб > 11.6 (У нас К гиб = 1.2/0.45=2.7) 2) Жесткие канаты (с большим O проволок и малым К гиб ) более стойкие к износу. ( У нас - канаты жесткие). 3} Определение долговечности строится на использовании длительных наблюдений аналогичных канатов в эксплуатации . М.А.Букштейн "Стальные канаты"»: Долговечность канатов определяется отношением: К=D/ d , где D – диаметр блока (барабана) d - диаметр проволоки. В рекомендованных конструкциях: К =450 ( У нас К = 38\0.4=95 ) Если принять К=450 ,то для каната d 1,2 необходим D =450* 0.4=180 мм) Общая рекомендация всех авторов: Футеровка блока упругим материалом (капрон, резина...) значительно ( в 1.5...2 раза) повышает долговечность канатов (уменьшаются контактные напряжения) ; (У нас - канавка блока – стальная) ХАРАКТЕРИСТИКА НАШЕЙ КОНСТРУКЦИИ БЛОКА: 1) Отношение D/d=32 для блока соответствует рекомендациям "Правил устройства и безопасной ....кранов"; 2) Запас прочности каната nр=60; 3) Диаметр каната 1,0...1.2 определяется требованием минимальной инерционности нашей тросо-блочной системы; 4) Блок установлен на шарнире (3 степени свободы) , что согласно рекомендациям "Устройства и эксплуатации константной сети..." уменьшает износ каната. 5) Канат жесткий, что является гарантией его высокой стойкости к истиранию. 6) Низкая надежность наших канатов является результатом отсутствия опыта сооружения аналогичных систем подобной протяженности и выражается в недооценке влияния условий эксплуатации на усталостную прочность канатов. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ: 1) Данные метеостанции для нашей территории: Скорость ветра средняя - 14м/с максимальная - 25м/с Данных по частоте порывов ветра на территории нет. Согласно учебнику "Устройство и эксплуатация контактной сети...", ветровые нагрузки в воздушных проводах могут вызывать а) автоколебания f = 40...60 1/мин - борьба с ними заключается в установке специальных демпфирующих устройств; б) вибрация f = 100 1/сек - борьба с ней заключается в усилении мест соединения проводов с опорами специальными рессорами; ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ КАНАТОВ: В результате обследования поврежденных канатав была установлена причина обрыва проволок канатов - "характерный усталостный излом без следов истирания проволок", (см.таблицу повреждений канатов М.А.Букштейн "Стальные канаты"), причем 30% всех повреждений расположены в точке схода с блока горизонтальной ветви канатов: ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА: Воздействие ветровой нагрузки на канат может иметь следующий характер: I) Колебания каната (без проворачивания блоков): ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ 2) Проворачивание блоков (из за подъема и опускания противовесов) при увеличении длины ветвей АВ и ВС: ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ 3) Вращение противовесов: ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ Оценим величину ветрового воздействия на вертикальные ветви каната. Методика "Справочника по кранам": ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ qo =v2/16 n =1.8 (H подвески=40...50 м) с = 1.2 b = 2.0 g = 1.1 P = qo * n * c * b * g =(142 /16) *1.8*1.2*2.0* 1.1=58.2 кгс/м2 F1 =40 м * 0.0012 м *58.2 кгс\м2 = 2.3 кгс ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ f1max =q* l2 /(8*s) = 2.3\40 кг\м * (40м)2 \(8 * 2.5 кг) =4.6 м F2 = Pв * 0.5м * 0.1м = 2.9 кгс т.е. fi = 45о l2= f2 = 4м Методика « Геодезические работы при сооружении Серпуховского синхрофазотрона» : ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ q = d *v2/8 = 1.2 * 142/ 8 = 29.4 кг\м f = q * l1**2 /(8 * H) = 29.4 * 402/(8*25) = 2352мм = 2.3м Будем считать кривую «a» - окружностью. la = SQRT(l1**2 + 16/3 * f1**2) = 40.35м delta l = lа – l1м = 0.35м n = delta l/(pi*D) =350мм\(3.14*38мм) = 2.94 т.е. блок провернется на «n» оборотов. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТИПА ВЕТРОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УСТАЛОСТНОЕ РАЗРУШЕНИЕ КАНАТА: Количество циклов N нагружения с напряжением G которое может выдержать конструкция определяется зависимостью: (G/Go)m = No/N Обычно m = 4...10 No = 10**6...10**7 Go = G-1 – предел выносливости образца при No (определяется экспериментально) т.к. долговечность N обратно пропорциональна величине напряжения при нагружении , то определим напряжение, возникающее в канате при различных типах нагружения. 1). Изгиб каната при перекатывании через блок. Для прямолинейной проволочки (по Дукельскому) имеем: Gи = Ек* d/D = 2.1 * 104 кг\мм2 * 0.4\38 = 221 кг\мм2 Gв проволоки = 165 кг\мм2 Однако т.к. в канате имеет вид спирали, поэтому напряжение в ней значительно меньше. Примем Gи = 100 кг\мм2 2).Изгиб каната при колебании противовеса: ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ f = 1м (реальная величина). Для одной проволочки d = 0.4мм f =P*l**3/(3*E*Jx) , отсюда P = 3*E*Jx*f/l**3 M = P * l Gи = M/W = 3*E*Jx*f*l/(l3*Wx) = = 3*2.1*10**6*0.05*0.4**4*100*400/(400**3 *0.1*0.4**3) = = 787.5 кг\см2 Gи1 >> Gи2 и, следовательно, при изгибе на блоке канат выдержит гораздо меньшее количество циклов. РАСЧЕТ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КАНАТОВ ПО ДУКЕЛЬСКОМУ «Стальные канаты» Сборник статей том 5 стр 225 : Количество циклов: I = k *Ao * (D/d)**2 *(nн- 2) тыс. циклов k =1 max величина Ао = 0.025 стальной блок Ао = 0.059 полимерная футеровка nн- 2 = 60 – 2 =58 nн- запас прочности. Для D/d = 30 I = 1*0.025*30**2*58 = 1305 тыс. циклов Для D/d = 80 I = 1*0.025*80**2*58 = 9280 тыс. циклов 2 месяца содержат 5.1*10**6 секунд Таким образом, если частота нагружения 60 1\мин = 1 1\сек, то за 2 месяца разрушится даже канат с «хорошим» блоком (D/d = 80) и запасом прочности nн = 60. Заметим, что все приведенные зависимости и рекомендации даны для крановых канатов d > 12мм и имеют эмпирический характер. ЗАМЕЧАНИЕ ПО КАЧЕСТВУ КАНАТОВ: В сертификате качества на канаты по ГОСТ 3062, используемые у нас в конструкции, вопреки требованию ГОСТ 3241-80 отсутствуют сведения об испытаниях проволок на циклическое изгибное нагружение по ГОСТ 1579-63. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ О ДОЛГОВЕЧНОСТИ КАНАТОВ: И.И.Мархель "Крановые канаты" Срок службы грузовых канатов (загруженных на 60%): 1) экскаватор – 1...1.25 мес, 2) порт, кран – 3...4 мес, 3) литейный кран - 2мес. 4) автомобильный кран – 6...8 мес. Сборник "Стальные канаты": Срок службы канатов: 6...20 месяцев. ВЫВОДЫ: 1) Причиной обрыва каната в нашем случае является усталостное разрушение участка каната в зоне блока от изгибных напряжений, возникающих при многократном перекатывании каната через блок под воздействием ветровых нагрузок. Указанное является результатом неправильного выбора режима эксплуатации нашей системы . 2) Для предотвращения обрыва канатов при дальнейшей эксплуатации стенда необходимо в продолжительных промежутках между испытаниями (более суток) противовесы поднимать и укладывать на площадку обслуживания, а в зоне блоков обе ветви каждого каната зафиксировать зажимом. ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ КАНАТОВ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 1) А.И.Дукельский "Подвесные канатные дороги и кабельные краны" М."Машиностроение" изд. 4 2) И.И.Мархель "Крановые канаты" М."Машиностроение" изд.2 3) И.А.Биргер и др. "Расчет на прочность..." М. Маш. изд.З 4) А.И.Дукельский "Справочник по кранам" изд.2 5) "Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов" 1983г. 6) "Устройство, сооружение и эксплуатация контактной сети и воздушных линий" А.В.Фрайфельд ... 7) "Стальные канаты" Сборник статей т.5,6 Киев «Техника» 8) М.А.Букштейн "Стальные канаты". 9) ГОСТ 3062-80 ГОСТ 3041-80 ГОСТ 1579-63
©2010-2017 Сайт Николая Русина.