№83-13
Вплив форми поперечного перерізу елементів армування композитного тягового органа на опір стисканню та зсуву еластомерної оболонки
Д.Л. Колосов1, https://orcid.org/0000-0003-0585-5908
І.В. Бельмас2, https://orcid.org/0000-0003-2112-0303
С.В. Онищенко1, https://orcid.org/0000-0002-5709-7021
О.І. Білоус2, https://orcid.org/0000-0001-6398-8843
Г.І. Танцура2 https://orcid.org/0000-0002-8672-1153
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
2 Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 83:145–160
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/83.145
АНОТАЦІЯ
Мета. Встановлення залежності жорсткості шару елестомерної оболонки, розташованої поміж елементами армування (тросами) композитного тягового органа (каната), від форми їхнього поперечного перерізу.
Методика дослідження. Числове розв’язання математичної моделі напружено-деформованого стану еластомерної оболонки композитного тягового органа методом скінчених об’ємів з використанням засобів САПР.
Результати дослідження. Встановленопоказники напружено-деформованого стану еластомерної оболонки, розташованої поміж елементами армування композитного тягового органа, від форми їхнього поперечного перерізу. Отримано параметри жорсткості гумового прошарку на стискання за умов зближення тросів та їхнього взаємного зсуву вздовж осі каната.
Встановлено, що жорсткість гумового прошарку на зсув впливає на зміну розподілу сил та переміщень тросів каната.Водночас зміна розподілу відбувається за довжиною каната. При цьому прийняття умовної (спрощеної – кругової) форми перерізу троса призводить до отримання завищених значень. При стисканні перевищення жорсткості при малих кроках розташування тросів сягає до 2,5, при зсуві – 1,3.
Наукова новизна. Встановлено закономірності впливужорсткості шару елестомерної оболонки композитного тягового органа на його напружено-деформований стан з урахуванням форми поперечного перерізу елементів армування. Встановлено, що однакові переміщення тросів та розподіли сил їхнього натягнення в двох типах каната з однаковими механічними та геометричними параметрами, окрім жорсткості на зсув, відрізняються поміж собою пропорційно відношенню кореня квадратного із жорсткості гумового прошарку на зсув.
Практичне значення. Встановлений вплив форми перерізів тросів на жорсткість зсуву та стисканню елестомерної оболонки каната доцільно враховувати при проектуванні композитних тягово-несучих органів, як одну з особливостей умов їхньої експлуатації на підйомно-транспортних установках та капітальних спорудах.
Ключові слова: композитна конструкція, тяговий орган, канат, стрічка, ванта, елементи армування, еластомерна оболонка, поперечний переріз, стискання, зсув, жорсткість, математична модель, числове моделювання, напружено-деформований стан.
Перелік посилань
1. Колосов, Д. Л. (Наук. кер.). (2017). Теоретико-прикладні основи створення енергоефективних та екологічно безпечних систем глибоководного підйому корисних копалин (Заключний звіт НДР, № держреєстрації 0116U004622). Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет».
2. Болотін, В. В., & Новичков, Ю. М. (1980). Механіка багатошарових конструкцій. Машинобудування.
3. Болотін, В.В. (1984). Прогнозування ресурсу машин і конструкцій. Машинобудування.
4. Бельмас, І. В., Колосов, Д. Л., & Колосов, А. Л. (2014). Дослідження напружено-деформованого стану гумотросового каната на ділянці переходу до трубчастої форми. Вісник ПНІПУ. Геологія. Нафтогазова та гірнича справа, (12), 48–55.
5. Бельмас, І. В., Сабурова, І. Т., & Задорожна, І. М. (2008). Попередження руйнування тягового органу крутопохилого підіймача. У Збірник наукових праць Керченського морського технологічного інституту. Механізація виробничих процесів рибного господарства, промислових та аграрних підприємств (Вип. 9, с. 132–136).
6. Блохін, С. Є., Колосов, Д. Л., & Колосов, А. Л. (2009). Напружено-деформований стан плоского гумотросового тягового органа на барабані. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, (30), 88–91.
7. Білоус, О. І., & Колосов, Д. Л. (2010). Напружений стан гумової оболонки каната на барабані конвеєра подачі шихти в доменну піч. Металургійна та гірничорудна промисловість, (4(262)), 113–114.
8. Колосов, Д. Л., Білоус, О. І., & Танцура, Г. І. (2012). Модель та визначення напружено-деформованого стану гумотросового каната, стиснутого жорсткими плоскими плитами. У Збірник наукових праць Керченського державного морського технологічного університету та Дніпродзержинського державного технічного університету (13), 64–68.
9. Бельмас, І. В., Колосов, Д. Л., & Білоус, О. І. (2006). Динамічний вплив руйнування троса плоского гумотросового тягового органа. У Збірник наукових праць Дніпродзержинського державного технічного університету (Технічні науки). Машинобудування. Механіка, 146–150.
10. Колосов, Д. Л., Білоус, О. І., & Танцура, Г. І. (2009). Вплив пориву троса на міцність гумотросового тягового органа ступінчастої конструкції. У Збірник наукових праць Дніпродзержинського державного технічного університету (Технічні науки). Машинобудування. Механіка, (1(11)), 86–89.
11. Kolosov, D., Dolgov, O., & Kolosov, A. (2013). The stress-strain state of the belt on a drum under compression by flat plates. In Annual Scientific-Technical Collection: Mining of Mineral Deposits (pp. 351–357). CRC Press Taylor & Francis Group.
12. Блохін, С. Є., Колосов, Д. Л., & Танцура, А. І. (2005). Математична модель напружено-деформованого стану гумотросового гнучкого тягового органа з пошкодженнями тросової основи. У Форум гірників: матеріали міжнародної конференції (Т. 1, с. 111–115). Національний гірничий університет.
13. Блохін, С. Є., Колосов, Д. Л., & Танцура, А. І. (2007). Визначення допустимих пошкоджень тросової основи гумотросового головного каната шахтної підйомної машини зі шківом тертя. У Форум гірників: матеріали міжнародної конференції (Ч. 3, с. 32–35). Національний гірничий університет.
14. Бельмас, І. В., Колосов, Д. Л., Танцура, Г. І., & Конох, Ю. В. (2008). Напружений стан ступінчастого каната з пошкодженим тросом. У Форум гірників: матеріали міжнародної конференції (Ч. 3, с. 183–186). Національний гірничий університет.
15. Zabolotny, K., & Panchenko, E. (2010). Definition of rating loading in spires of multilayer winding of rubber rope cable. In New Techniques and Technologies in Mining (pp. 223–229). CRC Press Taylor & Francis Group.
16. Заболотний, К. С., Панченко, Є. В., & Жупієв, А. Л. (2011). Теорія багатошарової навивки гумотросового каната. Національний гірничий університет.
17. Zajczenko, W. (2013). Wpływ parametrów liny wyrównawczej płaskiej stalowo-gumowej na naprężenia i odkształcenia w powłoce gumowej na bębnie zawieszenia. In Bezpieczeństwo pracy urządzeń transportowych w górnictwie: Materiały na konferencję (pp. 1–17).
18. Колосов, Д. Л., Онищенко, С. В., Білоус, О. І., & Танцура, Г. І. (2020). Дослідження напруженого стану оболонки композитного тягового органа від дії дотичного навантаження. Гірнича електромеханіка та автоматика (технічні науки), (103), 67–73.
19. 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
20. Belmas, I. V., Kolosov, D. L., Kolosov, A. L., & Onyshchenko, S. V. (2018). Stress-strain state of rubber-cable tractive element of tubular shape. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 60–69. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-2/5
21. Колосов, Д. Л. (2015). Розвиток теорії шахтних підйомних установок з головними гумотросовими канатами (Докторська дисертація, спеціальність 05.05.06). Національний гірничий університет.
22. Дарія-Заде, С. (2013). Чисельна методика визначення ефективних характеристик односпрямовано армованих композитів. Вісник Національного технічного університету «ХПІ», (58), 71–77.
дата першого надходження статті до видання – 02.10.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 05.11.2025
дата публікації (оприлюднення) – 29.12.2025