Параметры контактного взаимодействия в канатоблочной системе ПТМ

Плахова Е.А., к.т.н. Заярный С.Л., Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана

Определение параметров контактного взаимодействия в канатоблочной системе подъёмно-транспортных механизмов.

Фрикционное взаимодействие элементов канатоблочной системы (КБС) реализуется посредством дискретного, циклически возобновляемого, контакта. Функциональная структура такой триботехнической системы может быть представлена следующим образом: рабочее тело (РТ) → совокупность прочностных и конструктивные параметры ручья шкива; эквивалентный слой (ЭС) → виртуальное пространство с механическими свойствами определяемыми совокупностью дискретных, циклически возобновляемых контактных и структурных взаимодействий КБС; контртело (КТ) → совокупность прочностных и конструктивные параметры каната как анизотропной системы. Повреждаемость триботехнической системы КБС в значительной степени определяется механическими свойствами ЭС, среди которых определяющими является радиальная и касательная податливость.

Общий случай механической характеристики ЭС в координатах напряжения → деформации (τ → Δ) представлен на рис.1, где можно различить участки: упругого τ≤τ_y, упругопластического τ_y≤τ≤τ_y.n. и пластического деформирования τ_y.n.≤τ≤τ_max.

При τ≥τ_max континуум ЭС разрушается, между РТ и КТ возникает скольжение, а касательные напряжения τ = τ_f определяются силой трения.

Рис.1. Характеристика эквивалентного слоя.

Передача нагрузки в КБС обеспечивается возникающими в ЭС нормальными и касательными напряжениями. Циклическое разрушение и восстановление континуума ЭС определяет процесс развития его поврежденности.
Для определения механических характеристик ЭС разработаны две лабораторные установки по схемам А (рис.2) и Б (рис.3). Лабораторная установка по схеме А состоит из неподвижной призмы 1, подвижной призмы 2, каната 3 и датчика перемещений 4. Профили канавок призм, в которые свободно, без нагрузки по z, уложено КТ, соответствуют профилю ручья КВШ. Призмы 1 и 2 сжаты усилием R, которая имитирует усилие прижатия каната к ручью шкива. Нагрузка T_z на призму 2 соответствует натяжению каната и обеспечивает относительное смещение призмы 1 и 2 на величину Δ.

Рис.2. Определение касательной податливости КТ (схема А).

В лабораторной установке по схеме Б: призмы 1 и 2 подвижны; КТ 3 закреплено в направлении z и к нему приложено усилие N; призмы сжаты усилием R; касательные нагрузки T_z приложены к обеим призмам в противоположных направлениях. При этом перемещение по оси КТ равно нулю.

Рис.3. Определение касательной податливости КТ (схема Б).

По результатам испытаний податливость ЭС в направлении z определяется по схеме А как Δ_эс = Δ₁ - Δ₂, а по схеме Б как. Δ_эс = (Δ₁ + Δ₂)/2.

Определение параметра ЭС формируемого дискретным контактом для различных сочетаний РТ и КТ позволят уточнить модель фрикционных взаимодействий и повреждаемости элементов канато-блочных систем подъёмных машин и механизмов при различных условиях их эксплуатации.