Аналитический метод исследования силового взаимодействия элементов стальных канатов при работе на блоках

Авторы

  • УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Россия
  • ИжГСХА, Ижевск, Россия
  • УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Россия
  • УдмФИЦ УрО РАН, Ижевск, Россия

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-3-46-54

Ключевые слова:

канат, долговечность, изгиб, блок, шкив, смазка

Аннотация

Рассматривается вопрос силового взаимодействия элементов стальных канатов (проволока, пряди и др.) при работе на блоках. Первоначально исследуется вопрос взаимного относительного перемещения проволоки при изгибе. Это явление более широко известно как депланация поперечного сечения проволочного каната. При определении дополнительных смещений учтено, что удлинение элементов каната происходит в обе стороны от точки набегания каната на блок (и в прямолинейный, и в криволинейный участки каната). Также учитываются дополнительные смещения, возникающие в изогнутой части каната.

Решается задача аналитического определения сил трения между проволоками каната, набегающего на вращающийся блок. Используемый подход основан на решении уравнения Эйлера для изогнутой на барабане нити. На завершающем этапе установлены зависимости для работы сил трения в зависимости от коэффициента трения между контактирующими поверхностями, обусловленные видом канатной смазки. В частности из полученных выражений следует, что при уменьшении коэффициента трения между элементами каната произойдет снижение совершаемой силами трения работы. Полученные результаты подтверждают, что использование эффективной канатной смазки будет способствовать энергосбережению, продлению срока службы стального каната.

Библиографические ссылки

Spak K., Agnes G., Inman D. Cable Modeling and Internal Damping Developments. Appl. Mech. Rev., 2013, vol. 65, no. 1.

Cardou A., Jolicoeur C. Mechanical Models of Helical Strands. Appl. Mech. Rev.,1997, vol. 50, no. 1, pp. 1-14.

Feyrer K. Wire Ropes, Tension, Endurance, Reliability. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2007.

Feyrer K. Wire Ropes Under Bending and Tensile Stresses. Wire Ropes: Tension, Endurance, Reliability. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2015, pp. 179-330.

Xiang L. Elastic-plastic modeling of metallic strands and wire ropes under axial tension and torsion loads. Int. J. Solids Struct. Pergamon, 2017, vol. 129, pp. 103-118.

Ma W., Lubrecht A.A. Detailed contact pressure between wire rope and friction lining. Tribol. Int. Elsevier, 2017, vol. 109, pp. 238-245.

Wu W., Cao X. Mechanics model and its equation of wire rope based on elastic thin rod theory. Int. J. Solids Struct. Pergamon, 2016, vol. 102-103, pp. 21-29.

Chen Y., Meng F., Gong X. Full contact analysis of wire rope strand subjected to varying loads based on semi-analytical method. Int. J. Solids Struct. Pergamon, 2017, vol. 117, pp. 51-66.

Meng F. Study on effect of inter-wire contact on mechanical performance of wire rope strand based on semi-analytical method. Int. J. Mech. Sci. Pergamon, 2016, vol. 115-116, pp. 416-427.

Chen Y., Meng F., Gong X. Interwire wear and its influence on contact behavior of wire rope strand subjected to cyclic bending load. Wear. Elsevier, 2016, vol. 368-369, pp. 470-484.

Onur Y.A. Experimental and theoretical investigation of prestressing steel strand subjected to tensile load. Int. J. Mech. Sci. Pergamon, 2016, vol. 118, pp. 91-100.

Costello G.A. Theory of Wire Rope. New York, NY: Springer New York, 1997.

Сергеев С. Т. Стальные канаты. Киев : Техника, 1974. 328 с.

Глушко М. Ф. Стальные подъемные канаты. Киев : Техника, 1966. 327 с.

Малиновский В. А. Стальные канаты. Ч. 1. Не-которые вопросы технологии, расчета и проектирования. Одесса : Астропринт, 2001. 188 с.

Малиновский В. А. Стальные канаты. Ч. 2. Основы теории изгиба и взаимодействия с опорной поверхностью. Одесса Астропринт, 2002. 180 с.

Талтыкин В. С. Обоснование метода повышения долговечности шахтных канатов с учетом контактного взаимодействия проволок / Московский государственный горный университет, 2009. 132 с.

Динник А. Н. Новости по подъемным машинам // Статьи по горному делу. М. : Углетехиздат, 1957.

Биргер И. А., Мавлютов Р. Р. Сопротивление материалов. М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. 560 с.

Сергеев С. Т. Надежность и долговечность стальных канатов. Киев : Техника, 1968. 238 с.

Сергеев С. Т. Теоретическое исследование переходных процессов при набегании каната на блок // Стальные канаты. 1964. Т. 1.

Глушко М. Ф. Депланация поперечных сечений и напряжения в канатах при изгибе // Стальные канаты. 1967. Т. 4, № 4. С. 65–75.

Глушко М. Ф. Исследование напряжений в стальных проволочных канатах // Расчеты на прочность. 1961. № 7.

Глушко М. Ф. Определение напряжений в проволоках спиральных канатов при изгибе // Научные тр. Харьковского горного ин-та. 1958. № 6.

Опубликован

2020-11-08

Выпуск

Раздел

Статьи