А.Д Мехтиев

Карагандинский государственный технический университет

 

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БАЛКИ ТОРМОЗНОГО УСТРОЙСТВА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

 

Задачей является создание математической и машинной модели, для анализа и выявление наиболее загруженных узлов тормозных устройств ШПМ. Алгоритм моделирования показан на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 1- Алгоритм этапов моделирования

Исследования влияния возникающих нагрузок на элементы тормозной балки ШПМ, используя математическую и имитационную машинную модель с последующим анализом полученных результатов и разработкой способов усиления конструкции.  Эти методы позволяют  повысить долговечность и надежность элементов тормозной балки шахтной подъемной машины.

В процессе эксплуатации ШПУ возникают значительные тормозные усилия в элементах тормозного устройства, в следствии превышение нагрузки или резких остановок подъемного сосуда в шахтном стволе в аварийных ситуациях. Предаваемые тормозные усилия от тормозных цилиндров через кинематические элементы тормозной системы – колодкам, создают значительные нагрузки на эти элементы. При значительном сроке эксплуатации подъемной установки и перегрузках, в отдельных элементах конструкции тормозных устройств, возникают повреждения связанные с временной усталостью метала, что приводит к появлению трещин.

На шахтах Караганды и Экибастуза применяются подъемные машины 2Ц-4х2,3; 2Ц–5х2,3; 2Ц-5х2,4 и 2Ц-6х2,4. Их тормозные устройства содержат тормозные балки, имеющие одну опорную стойку согласно рисунку 1, тормозная балка имеет сварную конструкцию из листовой конструкционной стали с толщиной стенки от 20 до 40 мм в зависимости от диаметра органа навивки. На практике более 50 % отказов подъемных установок составляют поломки тормозных устройств, связанные с повреждением втулок и проушин крепления втулок тормозных тяг.

Первым этапом исследования начинаем с построения математической модели механических части тормозной системы в зависимости от конструкции и количества подвижных частей, в общем виде

 ,

где n – количество дискретных массивных элементов тормоза;

      JK – момент инерции массивных элементов тормоза;

         φK – угол поворота каждого массивного элемента тормоза;

         Ci – жесткость каждого элемента;

     MK – момент инерции внешних сил действующих на элементы тормоза.

Математическая модель движения балки тормозной системы при повороте опорной стойки в шарнире О и О1 (рисунок ), в общем виде

,

где – момент инерции балки, относительно оси О;

– масса балки тормозной системы;

– расстояние от центра массы балки до оси О;

– момент инерции стойки балки, относительно оси О;

– угол отклонения от равновесного положения;

– приведенная жесткость колодок;

– расстояние от О до О1.

Рисунок 1 - Тормозная балка с одно опорной стойкой

 

Математическая модель с учетом продольной и изгибающих деформации

;                                                                              (2.4)

,

 

где А; В; С  – агрегатные коэффициенты жесткости конструкции;

         u; Θ – продольное и изгибающее усилия поперечного сечения, балки S, в отличие от нормального без нагрузки Sнор< S< Sкрит при приложенной нагрузке

 

,                

 

где l  – длина конструкции.

 

Жесткость конструкции тормозной балки представлена как упругое тело, обладающее некоторой приведенной жесткостью ε в точке его контакта с колодками, которые прижимаются к тормозному ободу органа навивки каната.

В основе способа оценки жесткости конструкции лежит определение основной частоты изгибающих колебаний конструкции с шарнирно-опорной стойкой в точке контакта. Жесткость опоры конструкции εБ, приведенная жесткость конструкции тормозной балки С, поперечная жесткость тормозных колодок при прижатии их к тормозному ободу, органа навивки каната εк.

 

.                                                            

 

Второй этап моделирования и исследования  модели балки тормозного устройства с целью повышения надежности работы шахтной подъемной установки подробно рассмотрен источниках  [1, 2].

 

Список использованной литературы

 

1 Мехтиев А.Д., Лихачев В.В., Булатбаев Ф.Н. Исследование модели балки тормозного устройства с целью повышения надежности работы шахтной подъемной установки. Труды Междунар. научн. конф. Наука и образование - ведущий фактор стратегии "Казахстан-2030". Выпуск 2. КарГТУ, 2008 -511 с; с.54-56.

2 Жаутиков Б.А., Лихачев В.В., Мехтиев А.Д., Булатбаев Ф.Н. Восстановление конструкции тормозной балки шахтной подъемной машины с использованием дисковых накладок. IV Международной научно-практической конференций «AKTUALNE PROBLEMY NOWOCZESNYCH NAUK - 2008» Przemysl.  2008 -109 с; с.23 – 25