Каряченко Н.В.

Национальная металлургическая академия Украины

 

К ВОПРОСУ ОБ ИССЛЕДОВАНИИ ДИНАМИКИ КАНАТОВ     ГРУЗОТРАНСПОРТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

        С ПОДВИЖНОЙ ИНЕРЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ

 

В на­стоя­щее вре­мя в раз­лич­ных от­рас­лях на­род­но­го хо­зяй­ст­ва (гор­но­до­бы­ваю­щая про­мыш­лен­ность, строи­тель­ст­во, сель­ское хо­зяй­ст­во, за­во­ды и др.) при­ме­ня­ют­ся гру­зо­транс­пор­ти­рую­щие ус­та­нов­ки, пред­на­зна­чен­ные для транс­пор­ти­ров­ки штуч­ных гру­зов, дис­крет­но за­кре­п­лен­ных на гиб­ком тяговом ор­га­не, вы­пол­нен­ном в ви­де  од­но­го или не­сколь­ких па­рал­лель­ных ка­на­тов, це­пей, лент рас­по­ло­жен­ных го­ри­зон­таль­но, вер­ти­каль­но или на­клон­но. К ним от­но­сят­ся как ма­ши­ны не­пре­рыв­но­го дей­ст­вия, так  и ус­та­нов­ки цик­ли­че­ско­го дей­ст­вия. Сре­ди них, та­кие как под­вес­ные ка­нат­ные до­ро­ги стационарного типа, переносные канатные дороги и краны, ус­та­нов­ки вертикального подъема, установки, применяемые при наклонном подъеме в карьерах, эле­ва­то­ры лю­леч­но­го и по­лоч­но­го ти­пов и др.

Об­щей ха­рак­тер­ной осо­бен­но­стью яв­ля­ет­ся то, что в них дос­та­точ­но про­тя­жен­ные, пря­мо­ли­ней­но ори­ен­ти­ро­ван­ные уча­ст­ки гиб­ко­го тягового ор­га­на, с за­кре­п­лен­ны­ми на нем не­сколь­ки­ми  штуч­ны­ми гру­за­ми, опи­ра­ют­ся в по­пе­реч­ном на­прав­ле­нии на дис­крет­но рас­по­ло­жен­ные про­ме­жу­точ­ные опо­ры. Во вре­мя ра­бо­ты ус­та­но­вок на уча­ст­ках ме­ж­ду опо­ра­ми од­но­вре­мен­но мо­жет на­хо­дить­ся от од­но­го до че­ты­рех-шес­ти и бо­лее дви­жу­щих­ся со­сре­до­то­чен­ных гру­зов, со­вер­шаю­щих  про­доль­ные и по­пе­реч­ные ко­ле­ба­ния вме­сте с тяговым ор­га­ном.

Ма­те­ма­ти­че­ская мо­дель про­доль­ных и по­пе­реч­ных ко­ле­ба­ний, про­ис­хо­дя­щих в та­ких ор­га­нах ана­ло­гич­на ма­те­ма­ти­че­ской мо­де­ли, опи­сы­ваю­щей про­доль­ные и по­пе­реч­ные ко­ле­ба­ния ка­на­тов гру­зо­транс­пор­ти­рую­щих ка­нат­ных уст­ройств, не­су­щих под­виж­ную рас­пре­де­лен­ную и дис­крет­ную инер­ци­аль­ную на­груз­ку. Не­смот­ря на боль­шое ко­ли­че­ст­во тео­ре­ти­че­ских ра­бот, по­свя­щен­ных ис­сле­до­ва­нию в об­лас­ти ди­на­ми­ки та­ких сис­тем, до на­стоя­ще­го вре­ме­ни мно­гие во­про­сы еще тре­бу­ют сво­его бо­лее глу­бо­ко­го ис­сле­до­ва­ния. Прак­ти­ка экс­плуа­та­ции гру­зо­транс­пор­ти­рую­щих сис­тем по­ка­зы­ва­ет, что ди­на­ми­че­ские про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие при их ра­бо­те, в ря­де слу­ча­ев при­ни­ма­ют не­ус­той­чи­вый ха­рак­тер, ам­пли­ту­ды по­пе­реч­ных и про­доль­ных ко­ле­ба­ний ка­на­тов с гру­за­ми воз­рас­та­ют до опас­ных для безо­пас­ной экс­плуа­та­ции пре­де­лов (на­при­мер, рас­кач­ка ка­бин на ка­нат­ных до­ро­гах и др.). Раз­ра­бот­ка тех­ни­че­ских ме­ро­прия­тий, обес­пе­чи­ваю­щих ус­той­чи­вую ра­бо­ту та­ких ус­та­но­вок, тре­бу­ет более полного рас­кры­тия за­ко­но­мер­но­стей про­те­ка­ния ди­на­ми­че­ских про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих в тя­го­вых ор­га­нах с пол­ным уче­том их ха­рак­тер­ных осо­бен­но­стей. Эти особенности за­клю­ча­ют­ся в дис­крет­ном рас­по­ло­же­нии не­сколь­ких дви­жу­щих­ся со­сре­до­то­чен­ных гру­зов на од­ном уча­ст­ке ме­ж­ду дву­мя со­сед­ни­ми про­ме­жу­точ­ны­ми опо­ра­ми, влия­нии ско­ро­сти дви­же­ния на вол­но­вые про­цес­сы в ка­на­тах гру­зо­транс­пор­ти­рую­щих уст­ройств.

  Ди­на­ми­ка ка­на­тов гру­зо­транс­пор­ти­рую­щих уст­ройств, не­су­щих под­виж­ную рас­пре­де­лен­ную и дис­крет­ную инер­ци­аль­ную на­груз­ку бы­ла ис­сле­до­ва­на при од­но­вол­но­вом пред­став­ле­нии ре­ше­ния раз­ре­шаю­щих урав­не­ний дви­же­ния, т.е. при пред­став­ле­нии ре­ше­ния в ви­де од­ной груп­пы стоя­чих волн. Од­на­ко, та­кое пред­став­ле­ние да­ет не­пол­ную, и в боль­шин­ст­ве слу­ча­ев, оши­боч­ную кар­ти­ну про­те­ка­ния ди­на­ми­че­ских про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих в та­ких сис­те­мах, а имен­но, ко­ле­ба­ния в них осу­ще­ст­в­ля­ют­ся в ви­де сум­мы двух групп стоя­чих волн с оди­на­ко­вы­ми час­то­та­ми, но раз­лич­ны­ми фор­ма­ми и фа­за­ми ко­ле­ба­ний. По­это­му, при од­но­вол­но­вом пред­став­ле­нии ре­ше­ния раз­ре­шаю­щих урав­не­ний при лю­бом чис­ле удер­жи­вае­мых в ре­ше­нии чле­нов, не­воз­мож­но пол­но­стью опи­сать ди­на­ми­че­ские про­цес­сы, так как не учи­ты­ва­ет­ся вто­рая груп­па ко­ле­ба­ний, свя­зан­ная со ско­ро­стью дви­же­ния мас­со­вой на­груз­ки.

  В ра­бо­тах, по­свя­щен­ных ис­сле­до­ва­нию ди­на­ми­ки ка­на­тов гру­зо­транс­пор­ти­рую­щих уст­ройств, не­су­щих под­виж­ную массовую на­груз­ку и учи­ты­ваю­щих двух­вол­но­вой ха­рак­тер про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих в них, в ос­нов­ном, рас­смат­ри­ва­ют­ся ре­ше­ния для сис­тем с рав­но­мер­но рас­пре­де­лен­ной по дли­не мас­со­вой на­груз­кой. В то  же вре­мя, на­ли­чие в ней дис­крет­ных масс гру­зов ока­зы­ва­ет су­ще­ст­вен­ное влия­ние на ка­че­ст­ве­нную кар­ти­ну и ко­ли­че­ст­вен­ные ха­рак­те­ри­сти­ки ди­на­ми­че­ских про­цес­сов ис­сле­дуе­мых объ­ек­тов. На­при­мер, при рас­смот­ре­нии по­пе­реч­ных ко­ле­ба­ний ка­на­тов та­ких уст­ройств на­ли­чие од­но­го сосредоточенного груза вы­зы­ва­ет не толь­ко ко­ли­че­ст­вен­ные из­ме­не­ния час­то­ты ко­ле­ба­ний и кри­ти­че­ской ско­ро­сти, но и ка­че­ст­вен­ный ха­рак­тер их по­ве­де­ния. При рав­но­мер­но рас­пре­де­лен­ной инер­ци­аль­ной на­груз­ке кри­ти­че­ская ско­рость дви­же­ния (ско­рость, оп­ре­де­ляю­щая зо­ну ус­той­чи­во­сти ра­бо­ты сис­те­мы, вы­ход за  пре­де­лы ко­то­рой при­во­дит к рез­ко­му воз­рас­та­нию ди­на­ми­че­ских на­гру­зок  и сни­же­нию  ра­бо­то­спо­соб­но­сти сис­те­мы), и час­то­та ко­ле­ба­ний, яв­ля­ют­ся по­сто­ян­ны­ми во вре­мя все­го ра­бо­че­го цик­ла и за­ви­сят толь­ко от кон­ст­рук­тив­ных па­ра­мет­ров ус­та­нов­ки и зна­че­ния мас­со­вой на­груз­ки. При на­ли­чии дис­крет­но рас­по­ло­жен­ных гру­зов на не­су­щем ка­на­те кри­ти­че­ская ско­рость и час­то­та ко­ле­ба­ний за­ви­сят не толь­ко от масс этих грузов и па­ра­мет­ров ус­та­нов­ки, но и от их по­ло­же­ния во вре­мя дви­же­ния  ме­ж­ду опо­ра­ми, рас­стоя­ний ме­ж­ду ни­ми, то есть они ста­но­вят­ся пе­ре­мен­ны­ми. Кро­ме то­го, не ме­нее важ­ным яв­ля­ет­ся во­прос, при ка­ком чис­ле не­рав­но­мер­но рас­по­ло­жен­ных раз­ной мас­сы гру­зов ме­ж­ду опо­ра­ми, ре­ше­ние, учи­ты­ваю­щее их количество, зна­че­ние мас­сы и рас­по­ло­же­ние, мо­жет быть за­ме­не­но при­бли­жен­ным ре­ше­ни­ем раз­ре­шаю­щих урав­не­ний при ос­ред­нен­ных ко­эф­фи­ци­ен­тах, даю­щим впол­не дос­та­точ­ную точ­ность для прак­ти­че­ских рас­че­тов.

Все вы­ше­ска­зан­ное по­ка­зы­ва­ет, что вы­яв­ле­ние за­ко­но­мер­но­стей из­ме­не­ния основных динамических па­ра­мет­ров (частот, форм колебаний и критической скорости) для подъ­ем­ных и транс­порт­ных ус­та­но­вок не­об­хо­ди­мо для их пра­виль­но­го про­ек­ти­ро­ва­ния и безо­пас­ной экс­плуа­та­ции и яв­ля­ет­ся ак­ту­аль­ной науч­но-тех­ни­че­ской за­да­чей.

 

 

 

Литература.

1.                     Горошко О.А., Савин Г.Н. Введение в механику одномерных деформируемых тел переменной длины. - К., 1971. - 224 с.

2.     Савин Г.Н., Горошко О.А. Динамика нити переменной длины. - К.: Наук. думка, 1962. - 332 с.

3. Горошко О.А., Демьяненко А.Г., Киба С.П. Двохвильові процеси в механічних системах. – К., 1991. – 188 с.