№81-10
Визначення розрахункових силових факторів у багатошаровій намотці гумовотросового каната
К.С. Заболотний1, О.В. Панченко1, М.В. Ковирєв1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 81:106–115
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/81.106
АНОТАЦІЯ
Мета. Основна мета цього дослідження полягає у визначенні розрахункових навантаженнь у витках багатошарової намотки гумотросового каната на основі вдосконаленого методу розрахунку силових факторів з урахуванням відсутності поздовжнього стиснення каната в багатошаровій намотці та залежності жорсткісних характеристик шарів від параметрів багатошарової намотки.
Методика базується на аналізі наукових робіт провідних фахівців у галузі машинобудування, що спеціалізуються на розробці підіймальних машин з гумотросовим канатом. Під час розробленні моделі визначення розрахункових силових факторів у багатошаровій намотці гумовотросового каната використано методи математичного моделювання.
Результати. Розв’язуючи задачі на визначення силових факторів у багатошаровій намотці гумовотросового каната, модель її бобінного органа уявили у вигляді послідовно надягнених одне на одне кілець кінцевої товщини, при цьому натяг троса не змінюється в межах шару стрічки; між тросами суміжних ділянок шарів стрічки радіальний тиск у гумі постійний; при надяганні кілець значення переміщень і напружень підсумовуються. Запропонований метод розрахунку силових факторів включає компоненти з визначення переміщень шару пакета гумотросового каната, коефіцієнтів поперечної жорсткості та розширення, апроксимуючих поліномів коефіцієнтів стиснення, навантажень і деформацій шарів каната.
Наукова новизна. Уперше запропоновано структурно-функціональну експоненційну модель розподілу приведеного тиску у витках багатошарового гумовотросового каната, яка враховує нелінійне зменшення контактних навантажень від центру намотування до периферії. Модель описується експоненціальною залежністю виду θ(j) = a ∙ e–bj + cі забезпечує апроксимацію експериментально-аналітичних даних з похибкою менше 0,3 %. Це дозволяє використовувати її для швидкого і достовірного інженерного аналізу напружено-деформованого стану витків у багатошаровому укладанні.
Практична значимість. Розроблена математична модель визначення розрахункових навантаженнь у витках багатошарової намотки гумотросового каната дозволяє знаходити такі значення параметрів бобінного підйомника, що дозволять уникнути небезпеки появи динамічних ефектів під час аварійного та робочого гальмування пристрою, викликаних крутильною жорсткістю тіла намотки.
Ключові слова: бобінна підіймальна машина, гумотросовий канат, багатошарова намотка, тіло намотки, композитний матеріал, силові фактори.
Перелік посилань
1. Kolosov, D., Dolgov, O., & Kolosov, A. (2013). The stress-strain state of the belt on a drum under compression by flat plates. Annual Scientific-Technical Collection. Mining of Mineral Deposits, 1, 351–357.
2. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., & Zhupiiev, O. (2019). Development of the theory of laying a hoisting rope on the drum of a mining hoisting machine. E3S Web of Conferences, 109, 00121. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900121
3. Belmas, I., & Kolosov, D. (2011). The stress-strain state of the stepped rubber-rope cable in bobbin of winding. Technical and Geoinformational Systems in Mining, 211–214.
4. Belmas, I., Kogut, P., Kolosov, D., Samusia, V., & Onyshchenko, S. (2019). Rigidity of elastic shell of rubber-cable belt during displacement of cables relatively to drum. E3S Web of Conferences, 109, 00005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900005
5. Zabolotny, K., & Panchenko, E. (2010). Definition of rating loading in spires of multilayer winding of rubberrope cable. New Techniques and Technologies in Mining, 223–229.
6. Zabolotnyi, K.S., Panchenko, O.V., Zhupiiev, O.L.,&Polushyna, M.V. (2018). Influence of parameters of a rubber-rope cable on the torsional stiffness of the body of the winding. Scientific bulletin of the National Mining University, 5, 54–63.
7. Ковирєв, М. В., Заболотний, К. С., Панченко, О. В., & Кухар, В. Ю. (2024). Розробка моделі багатошарової намотки каната із композитного матеріалу. Математичне Моделювання, 1(50), 64–75. https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(50)2024.305037
