ИЗ ВЕ С Т И Я
Том 97 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1959 г
К МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА И ВЫБОРА ШАХТНОГО ПОДЪЕМНОГО КАНАТА
В. Ф. КУЦЕПАЛЕНКС)
(Предс тавлспо проф. докт. техп. I И. А. Балашевым
Шахтные подъемные установки являются крупными пртребителями  стальных проволочных канатов. На этих объектах только в Кузбассе эаскодуется ежегодно около 150 тыс. м каната общим весом порядка 700 т и стоимостью свыше 1,5 млн. руб. Будучи дорогим, канат в то же время влияет на размеры и стоимость всего подъемного сооружения, а значит и на его экономику.
В настоящее время расчет подъемного каната производится с учетом единственного требования Правил безопасности, относящегося  обеспечению надежности его в работе. Экономической стороне оасчета уделяется недостаточно внимания.
В ажное значение в экономическом отношении имеет характеристика прочности проволок каната при простом одноосном растяжении (зпч). Целесообразно выбранная величина зпч повышает эксплуатационную выносливость каната, уменьшает капитальные и эксплуатациОННЫе расходы по подъемной установке.
В существующей литературе вопрос разработки способов обосно ванного выбора пределов прочности не находит отражения. На практике данная характеристика принимается по усмо г рению проектировщика шахтного подъема, в пределах стандартных ее значений 030—200 кГ/ММ 2 ). Видимо, в связи с таким положением канаты, работающие на шахтах, в большом числе случаев не могут быть оправданы в части принятых величин зпч. Например, в Кузбассе, при глубинах большинства шахт до 250 м и концевых нагрузках канатов до 15 т принимают в пределах 130—190 КГ/ММ 2 , причем около 60 0 /0 всех  канатов имеют зпч= 150—160 кг/мм 2 и около  кг/мм 2 .
По указанному вопрос»? ОТДе льнымл специалистами предложены рекомендации. Так, пр Д. Г. Житков, исследуя выносливость канатов на пробежных машинах, получил наилучшие результаты с пределом прочности проволок 180 кг/мм 2 . Он рекомендует эту величину для канатов рудничного по љеиа, особенно в случаях тяжелых • условий работы [Ш. В. А. Цветков считает целесообраз мм для глубин шахт до 400 м предел прочности 150—160 кг/мм 2 [2].
Названные рекомендации изолированы от конкретных конструкций канатов и конкретной производственной обстановки, а следовате.ЛЬНО, неприемлемы для практического применения.
 95
Практика не всегда оправдывает высокие пределы прочности. На главном клетьевом подъеме рудника Темир- Тау (Кузнецкий металлургический комбинат) в течение многих лет работают канаты с апч 180—l90 кг/мм 2 , однако срок их службы составляет всего 130— 150 дней. Обследуя подъемнио установку, мы выяснили, что сни•жение выносливости канатов здесь вызывается преждевременным усталостным разрушением проволок от абразивного повреждения пылью руды и породы. В таких условиях канаты из проволок с меньшими значениями будут работать значительно лучше.
Изичая вопрос о выборе предела прочности, нами рассмотрена его связь с другими факторами, определяющими технико-экономиче скую рациональносль подъемной установки. К таким факторам относятся: размеры каната и подъемной машины, условия эксплуатации и конструкция каната.
В результате изучения разработан метод проектирбвания подъемной машины, каната, а также выбора целесообразной величины
Метод проектирования, применяемый в настоящее время, основывается на зависимостях:
 (2)
где d — диаметр каната, то— условный объемный вес каната,
D6, В — диаметр и ширина барабана подъемной машины.
Величина то для сл андартных подъемных канатов составляет 8900—10000 кг/мз и при расчете каната на прочность принимается с любым значением, лежапџ•м в указанных пределах.
 Размеры барабанов подъемн й машины, получаемые согласно приведенным зависимостям, имеют наиболее существенное значение для подъемной уста новки, так как они всецело определяют ее экономику. Но, как видно, эти размеры определяются через величины зли, то, которые менее важны, к тому же выбраны с известной произвольностью. Следовал ельно, требования экономической целесообразности здесь не получают должного отражения.
Считаем полезным изменить принцип проектирования, связав интересующие нас величины зависимостью вида  f(D6, В). (3)
Выбрав обоснованные размеры органов навивки, ,можно найти необходимое рациональное значение предела прочности.
При проектировании подъемной машины следует исходить из максимального использования ее грузоподъемности и навивочной поверхности. Это обстоятельство в современной практике и литературе совершенно не акцентируется и недостаточно учитывается. Предлагается следующая методика проектирования.
l . Выбирается подъемная машина по ее грузоподъемности, согласно неравенству  макс 0' (4)
 ма кс максимальное стати т еское натяжение канала в кг, допу:скаемое конструкцией машины
— концевая нагрузка каната в кг.
2. Определяется величина навивочной поверхности барабана
 8171 , (5)
96
— зазор между двумя смежными витками каната на барабане в мм,
Нд допускаемая к навивке максимальная длина рабочей части каната в м,
 - длина запасной части каната в м,  - длина витков трения в м.
В расчетах обычно принимается: 2—3 мм, [з—— 30—35 м,  вт т где п, в т З— число обязательных витков трения. Из уравнения (5) определяется диаметр каната
 (6)
Разделив обе части уравнения (6) ка D6• 10 3 , получаем
 (7)
Величина  0,001 и ею можно пренебречь.
В соответствии с требованиями Правил безопасности и в зависи мости от величины концевой нагрузки и высоты подъема принимается наиболее подходящее соотношение в пределах
а,
Из уравнения (7) определяется величина Нд
но (80—100) п в— (8)
З. Производится проверка подъемной машины по навивочной поверхности, согласно хјс.ловию
 (9)
где Н— расчетная высота подъема.
 Из уравнения (6) определяется величина d. По каталогу выбирается канат стандартного диаметра, ближайшего к расчетному в сторону увеличения или уменьшения, и выписываются значения d, р, s , где р— вес I м длины каната в кг,
 — площадь сечения металла каната в мм2 .
5. Необходимая величина предела прочности определяется по уравнению
(Qo + Р Но) т кг
мле
где т статический запас прочности каната, принимаемый по нормам Правил безопасности,
Но - расчетная длина отвеса каната.
7. и:-јв. тпи, т. 97.
llo iIOe'lVqeHHOMY принимается стандартная величина. Выбранный канат оценивается с точки зрения выносливости, определяемой его внутренними свойствами и УСЛОВИЯМИ подъемной установки, на которой он будет работать. При этом учитываются:
а) К о н ст р у к ци я к а н ата.
Канаты типа JIIf• с линейным касанием проволок весьма выноСЛИВЫ в эксплуатации и бу д ху т оправдывать применение более высок их пределов прочности. Обычная конструкция канатов, особенно конструкция 6 Х 37-4- диаметрах до 39 мм не обеспечивает использование металла до наступления усталости, а поэтому здесь нецелесообразно принимать высокопрочный материал проволок;
б) У слови я работы к а н ата.
Принимается во внимание интенсивность работы подъемной установки (частота подъемных операций), наличие и возможное влияние факторов, понижающих усталостную прочность металла (коррозия, абразивность, условия механического износа), состояние шахтного ствола, способ загрузки сосудов. тип подъемного двигателя и способ . управления им.
Выносливость каната должна сочетаться с фактором тяжести условий его работы.
6. Производится проверка:
а) на грузоподъемность машины
макс -— 
б) на запас прочности каната
 (Qo -}-рНо
Для круглых стандартных канатов отечественного производства имеет место соотношение
Подставив в уравнение (10) значение s из (13) и а! из (6), получим:
(()0 •4-l)140) т
Уравнение (14) по :азывает, что предел прочности есть функция многих величин, в том числе и размеров подъемной машины, а поэтому она соответствует виду связи (З), положенному в основу метола расчета.
Сравним на конкретном примере результаты расчетов по суще-
ствиошему и предлагаемому методам.
! ' у, ть дано: гл \'бина шахТЫ—З00 м, необходимая концевая на-
г рузка  кг.
Требуется выбрать подъемную машину и канат для выдачи грузов. Выполнив нсооходимые операции, получим данные, которые при-
веден в та и ле-
Из таблицы видно, что объем расчетных и других операций по обоим методам примерно один жов. Большое различие получено в отношении подъемной машины: при однорядной навивке на бараб ме существшощий метод дает машину 2X4Xl,7, предлагаемый—
98
Предлагаемый метод имеет существенные преимущества. Своев структурой он учитывает грузонесущую способность подъемной машины, ее резервы, лучше удовлетворяет экономическим требованиям расчета. На ряде этапов проектирования • шахтного подъема (выбор подъемной машины, принятие отношения предела ПРОЧНОСТИ
оценка принятого каната) метод стимулирует творческую инициативх  проектировщика и ограничивает возможную необоснованную рецеп -
туру.
Данный метод позволяет производить анализ некоторых важных
вопросов. Так, нами проанализировано 104 случая различных комбина иий концевых нагрузок канатов и глубин шахт, имеющих место в Кузбассе. В каждом случае увязывались все факторы, через кото рые сказывается влияние предела прочности проволок Па размеры подъемного каната и машины.
   Анализ показал, что для нынешних условий Кузбасса наиболее целесообразно применять предел прочности металла каната 160 КГ[ММ!. Эта величина предела имеет наибольшую повторяемость (47 раз  наибольшее число совпадений со смежными значениями зпч, даюищими для равных условий одинаковые размеры диаметра каната (29 совпаде ни й С 5 п ч 170 кг/млВ и 32—с зпч 150 кг!мм 2 ). Практическая надобность в пределах прочности свыше 160 кг/мм 2 встречается только в 28 случаях, причем 11 из них относятся к глубинам шахт боле а ЗОО м, то есть к будущим условиям Кузбасса. Канаты с пределом прочности проволок от 160 до 180 кг, мле при оггинаковых концевых нагрузках не требуют изменения типоразмеров подъемных машин и обеспечивают на них транспортировку грузов на одинаковую высоту. Исключение составляют редкие случаи, встречающиеся при глубинах шахт свыше 250 м.
Таким образом, применение в Кузбассе большого числа подъемных канатов с пределом прочности проволок свыше 160 КГ/ММ 2 не вызывается реальной необходимостью, а в материальном отношении приносит ощутительный ущерб: пределы прочности 170—180 кг/ммпо сравнению с 160 кг !мм2 удорожают канат на 10—15 0 /0 [31.
Как видно из изложенного, вопрос расчета и выбора подъемного каната имеет важное экономическое значение. [фи его решении должны обязательно учитываться требования экономичности. Предлагаемый для этой цели метод отражает указанные требования в более полной мере, чем существующий.
ЛИТЕРАТУРА
Ж и т к о в Д. Г., П о с п е х о в И. Т. Стальные канаты для подъемнотра'\спортных машин. Металлургиздат, 1953.
Ц в е т к о в В. А. Составление нормативов расхода материалов на угольных шахтах. Отчет Восточн го научно-исследовательк.кого института МУ П, 1951.
З. Материалы и оборудование, применяемые в угольной промышленности. Том  часть 1. Углетехиздат, 1955.
 |
Скачать 1.01 Mb.
ОМСКОГО