РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ РОБОЧОЇ ПОВЕРХНІ БАРАБАНА НА КОНВЕЄРНУ СТРІЧКУ
У процесі експлуатації конвеєрів барабани зношуються нерівномірно по ширині. Такий характер зносу пояснюється декількома причинами: нерівномірним розподілом матеріалу на стрічці, перевищенням ширини барабана над шириною стрічки, в окремих випадках, знос зумовлений взаємодією стрічки забрудненою поверхнею з барабаном. Внаслідок такого зносу, барабани набувають форми, близької до нерозгортуваної поверхні типу відкритого тору (рис. 2.1). Окрім того, вживають барабани із збільшеним діаметром середньої частини [74, 53].
Рис. 2.1. Характер зносу барабана
Форма барабана як складової частини конвеєра, впливає на загальний технічний стан конвеєра, особливо на умови роботи стрічки. Потреба переміщення значних мас матеріалу на гірничому виробництві вимагає застосування стрічок підвищеної міцності - гумотканинних та гумотросових. Враховуючи, що стрічка є виконавчий орган конвеєра, умови її експлуатації у значній мірі впливають на роботу машини в цілому. Розглянемо, які зміни відбудуться внаслідок відхилення форми барабана від циліндра.
По-перше, конвеєрна стрічка набуде на барабані не форми циліндра, а форми поверхні подвійної кривизни. Набута форма барабана призведе до перерозподілу напружень у тяговому осерді конвеєрної стрічки. Перерозподіл напружень, пов'язаний зі зростанням напружень в одних ланках за рахунок розвантаження інших, зменшує зусилля при якому можливе руйнування стрічки, відповідно, і допустиме навантаження на стрічку - її тягову спроможність.
По-друге, конвеєри в гірничій галузі призначені для транспортування грудкових матеріалів. Для переміщення таких вантажів стрічкам надають лоткову форму. На ділянці, що межує з барабаном, форма стрічки змінюється від лоткової форми до форми, яку має твірна барабана. Зміна форми, як і у вище згаданому випадку, впливає на тягову спроможність стрічки. Оскільки зміни напруженого стану мають місце на двох ділянках стрічки, що межують поміж собою, то напруження складаються; це зумовлює потребу враховувати сумісний вплив обох чинників.
По-третє, гумотканинні стрічки підвищеної міцності у складі тягового осердя мають декілька паралельно розташованих прокладок. Деформування багатошарових матеріалів на барабані також пов'язано з перерозподілом напружень, відповідно із зменшенням тягової спроможності стрічки.
По-четверте, нерівномірний розподіл напружень у тяговому осерді стрічки призводить до зміни сил розтягу тросів у гумотросових стрічках. Розтяг троса пов'язаний із зміною (зменшенням) його діаметра, особливо на початку експлуатації. Зміна діаметра троса в гумовому осерді викликає додаткові напруження по поверхні адгезійного зв'язку гуми та троса. Порушення цього зв'язку призводить до проникнення вологи до троса, його корозії, руйнування стрічки, до зменшення міцності стиків, оскільки в стиках тягове зусилля від тросів одного відрізка стрічки передається тросам іншого тільки через адгезійний зв'язок.
По-п'яте, на барабані зі зношеною поверхнею троси тягового осердя стрічки розташовані таким чином, що їхні центри не лежать на одній прямій. Наслідком такого розташування є виникнення напружень зсуву в гумі у площинах, перпендикулярних тросам. Про вплив напружень у гумі, особливо по поверхням зв'язку гуми та тросів на стан стрічки та зусилля при якому можливе руйнування стиків, відповідно на тягову спроможність стрічки, сказано вище.
По-шосте, нерівномірний розподіл напружень у перерізі стрічки може викликати момент згину стрічки у її площині. Момент згину, прикладений до рухомої стрічки, призводить до повороту перерізу набігання стрічки на барабан. Внаслідок набігання стрічки на барабан під кутом до осі барабана, вісь стрічки зміщається відносно осі симетрії конвеєра - порушується сталість руху стрічки по конвеєру.
З наведеного видно, що нециліндрична форма барабана впливає на напружено-деформований стан стрічки, відповідно, і на зусилля при якому можливе руйнування стрічки, на сталість її руху. Тому, допустима нециліндричність може бути встановлена тільки на основі встановлення кількісних оцінок указаного впливу.
Розробці моделі деформування стрічки на барабані, дослідженням впливу зносу барабана на тягову спроможність та на сталість руху, як гумотросових так і гумотканинних стрічок, дослідженню напруженого стану гумової матриці внаслідок одновісного розтягу стрічки та внаслідок дії дотичних напружень, що діють у площинах перпендикулярних тросам, присвячений цей розділ.
2.1. Фізична модель
Під час взаємодії стрічки з веденим барабаном або при непрацюючому конвеєрі деформації стрічки зумовлені тільки формою барабана. Конвеєри для переміщення значних обсягів матеріалів в умовах гірничодобувної промисловості комплектуються гумотросовими стрічками або гумотканинними високоміцними стрічками.
Гумотканинні стрічки (рис. 2.2) підвищеної міцності мають декілька тканинних шарів, так званих прокладок, склеєних з гумовим прошарком - сквіджами. Тканинні прокладки, утворені з окремих, практично розташованих в одній площині, ниток. Будемо вважати, що ближня до барабана прокладка багатопрокладкової стрічки набуває форми поверхні барабана. Деформації зовнішніх прокладок нічим не обмежуються. Оскільки товщина тягового осердя гумотканинної стрічки значно менша за величину зносу барабана, то різницею деформацій по товщині стрічки можна знехтувати й розглядати гумотканинну стрічку з однією прокладкою. Гумотросова стрічка (рис. 2.2 а) - композитна за конструкцією. Паралельні, розташовані в одній площині троси діаметром d, запресовані в гумову оболонку з кроком t. Ширина стрічки В.
Рис.2.2. Конструкція гумотросової (а) та гумотканинної (б) стрічок
Конвеєрна стрічка на ділянці взаємодії з барабаном із зношеною поверхнею набуває форми поверхні подвійної кривизни. Радіуси кривизни, що лежа