Плоский канат

Плоский канат, який має паралельно розташовані у еластичній оболонці троси, який відрізняється тим, що по довжині виконаний ступінчастим зі збільшенням поперечного перерізу ступенів від одного кінця каната до іншого, при цьому кожний ступінь вибраний так, що по ширині кількість тросів в ньому складає m  2 (де m - кількість тросів попереднього ступеня, парне), а довжина ділянки ступеня прийнята з умови рівної міцності усіх ділянок за довжиною каната. (19) (21) a201014980 (22) 13.12.2010 (24) 10.02.2012 (46) 10.02.2012, Бюл.№ 3, 2012 р. (72) БЕЛЬМАС ІВАН ВАСИЛЬОВИЧ, КОЛОСОВ ДМИТРО ЛЕОНІДОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (56) SU 505764, 05.03.1976 US 5634499, 03.06.1997 UA 21061, 15.06.2001 UA 29069, 16.07.2001 SU 777117, 07.11.1980 3 97449 На кресленні наведено схему каната ступінчастої конструкції, де: 1 - троси, 2 - гумова оболонка, 3 - ділянки ступенів. В такому канаті використовують троси 1 з різним напрямком закручування - укладені троси 1 мають попарно-протилежний напрямок закручування. З метою додержання врівноваженості крутних моментів, троси 1 закінчуються в конструкції попарно, як показано на кресленні. Зрозуміло, що мінімальна кількість тросів 1 в кінцевому перерізі може дорівнювати двом. Максимальна кількість тросів 1 може бути обмежена лише конструкцією підйомної машини. Застосування гумотросового каната як головного замість традиційного круглого каната не вимагає значного зростання ширини барабана та дозволяє навіть зменшити його діаметр. В гумотросовому канаті троси 1 завулканізовані в гумову оболонку 2. Оболонка 2 забезпечує 4 перерозподіл напружень поміж тросами 1. Ступінчаста конструкція каната зумовлює дискретну зміну конструкції каната - зміну кількості тросів 1 в його перерізах. Така зміна конструкції веде до перерозподілу сил поміж тросами 1. Перерозподіл сил визначає максимальні напруження в канаті, а величини цих напружень зумовлюють можливу конструкцію каната. Отже, основними параметрами каната є довжини ступенів 3 та кількість розташованих тросів 1 в поперечному перерізі каната. В канаті ступінчастої конструкції від кінцевого вантажу кількість тросів 1 зростає. Для найбільш повного використання міцності каната треба, щоб збільшення кількості тросів 1 відбувалося в тому перерізі, в якому має місце мінімальний запас міцності n . Відповідно довжини ділянок повинні задовольняти умови: перша ділянка 1 Tm Tm  2Km 2 n n; Lmm  Q Lmm  Q  lm 2 друга ділянка 1 Tm  2 Tm  4Km 4 n  n( Lm  Q  Lm 2m 2 Lmm  Q  Lm 2m2  lm 4 1); третя ділянка 1 Tm  4 Tm  6Km 6 n  n, Lm  Q  Lm2m2  Lm 4m 4 Lmm  Q  Lm 2m2  Lm 4m 4  lm 6 де m - кількість тросів в першій ділянці; n статичний запас міцності каната; Lm - довжина ділянки з m тросами; Q - кінцеве навантаження; T - міцність одного троса в канаті, K - коефіцієнт нерівномірності розподілу зусиль поміж тросами, залежний від кількості тросів в канаті; m - вага каната одиничної довжини з т тросами; l - довжина ділянки нерівномірного розподілу навантаження каната поміж його тросами. Умови (1) рекурентні, з них довжини ділянок: перша ділянка 1 Tm  Qn Tm  2Km 2  Qn  lm 2n ;  Lm  mn mn друга ділянка 1 Tm  2  Qn  Lmmn Tm  4Km 4  Qn  Lmmn  lm 4n  Lm2  , m2n m 2n й т. д. У загальному випадку довжина і-тої ділянки ступінчастого каната i  Tm  2i  Q   Lm 2iIm 2iI  I 2  K m 2in  m 2i1  L m 2i1   i  Tm  2i  1  Q   L m  2iIm  2iI  n I 2  m 2i1   ( 2) Перша умова показує, на якій довжині припустимо збільшення кількості тросів 1 в перерізі каната. Одночасно друга - це умова міцності і-того ступеня включно, але без наявності і+1 ступеня. Приклад конкретного використання ступінчастого каната. Наприклад, нехай кінцеве навантаження Q  100 кН, зусилля розриву одного троса T  50 кН, маса каната одиничної довжини прямо пропорційна кількості тросів. Приймемо кількість тросів в канаті на відрізку взаємодії з корисним вантажем m  12 . Врахуємо, що при кількості тросів m  10 і більше, K  141. Коефіцієнт запасу , міцності приймемо n  5 . З залежності (2) маємо  0 L12    . 333 5 Отже канатом з дванадцятьма тросами можна піднімати прийнятий вантаж з глибини не більше 333м. Але шляхом збільшення кількості тросів цю довжину не можна збільшити. Якщо отримана глибина підйому достатня, розрахунок довжини ступеня треба вважати виконаним. У протилежному випадку приймаємо для першого ступеня m  14 тросів і повторюємо розрахунок. У результаті маємо 200 L14    .  571 Отже, канат з 14 тросів можна застосовувати довжиною до 571м. Для більшої глибини необхідно збільшити число тросів до 16, залишивши перший ступінь з 14 тросами довжиною 200м. Використовуючи залежність (2), визначимо, яку довжину може мати другий ступінь. При цьому маємо на увазі, що m  14 , номер ступеня i  2 , а довжина попереднього ступеня прийнята L14   200 м. 170 L16    . 575 Приклад розрахунку другого ступеня Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 97449 6 i  Tm  2i  Q   Lm 2iIm 2iI  I 2  K m 2in  m 2i1  ; L m 2i1   i  Tm  2i  1  Q   L m 2iI m  2iI  n I 2  m 2i1    5000014  2  2  100000  200  5  14  22  2  1 41 5 ,  ;  5  14  22  1 L14  221   5000014  22  1   100000  200  5  14  22  2  5  5  14  22  1  170 L16    . 575 Тобто довжина другого ступеня, якщо він останній в канаті ступінчастої конструкції, не повинна перевищувати 575м. Якщо величина підйому в 200+575м недостатня, то слід другий ступінь прийняти не більшим, ніж 170м, і визначити довжину третього ступеня й т. д. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601