Дротяний канат

1 Дротяний канат, що складається із звитих по гвинтових ЛІНІЯХ дротів або дротяних паем, який відрізняється тим, що крок гвинтових ЛІНІЙ (крок звивки каната) є безперервно або дискретно змінним ПО ЙОГО ДОВЖИНІ 2 Дротяний канат за п 1, який відрізняється тим, що крок звивки каната є змінним за ЛІНІЙНИМ законом згідно з формулою тт _ тт U U к п к - крок звивки в КІНЦІ каната (кінцевий крок), L - довжина ділянки каната, що має змінний крок звивки, х - координата вздовж каната З Дротяний канат за п 1, який відрізняється тим, що крок звивки каната є дискретно змінним по ділянкам його довжини згідно з формулою тт U U к _ тт " Де - крок звивки І-ОІ ділянки каната, тт ' - крок звивки каната на першій ДІЛЯНЦІ ВІД початку процесу змінної звивки, к - крок звивки каната на останній ДІЛЯНЦІ процесу змінної звивки, к - відстань від середини першої до середини останньої ділянки, ДЄ х - крок звивки каната на відстані початку, х від його тт ' - крок звивки на початку каната (початковий крок), Корисна модель являє собою дротяний канат переважно для використання як шахтний ПІДЙОМНІ канат На шахтних підйомних машинах використовують ПІДЙОМНІ канати стандартного типу по ГОСТ 7668, 7669, 3085, 18901 та ІНШІ ЗГІДНО ІЗ нормати вною документацією, наприклад, ГОСТ 3241 [1], ці канати мають постійний крок звивки гвинтових елементів (дротів або пасм) по всій довжині канату Особливість роботи звитого дротяного канату у вертикальному ПІДВІСІ великої довжини полягає у тому, що власна вага канату, діючи вздовж його ВІСІ, викликає його кручення, навіть якщо його КІНЦІ X 1 - відстань від середини першої ділянки до середини І-ОІ ДІЛЯНКИ 00 закріплені від кручення Це явище добре відоме спеціалістам та аналітичне проаналізоване у книзі [2] Дія власної ваги приводить до того, що верхня половина канату розкручується, а нижня, навпаки закручується При цьому наступає збільшення кроку звивки канату на верхній його половині, а на нижній - крок звивки зменшується В результаті, після першого ж опускання в шахту дротяний канат придбає змінний крок звивки самий короткий унизу біля підйомної судини, а самий довгий наверху біля шківа або барабану У середині висоти вертикального підвісу крок звивки канату не змінюється На ПІДЙОМНІЙ машині барабанного типу змінний крок звивки канату фіксуєть 1284 ся і в такому рівновісному стані канат намотується на барабан, а потім змотується при всіх повторних циклах спуск-підйом Вказане вище явище кручення канату грає негативну роль, бо приводить до суттєвого перенавантаження одних гвинтових елементів та, навпаки - до розвантаження і навіть вісєвому стиску інших Наприклад, по цій причині були випадки обриву металевих сердечників канатів на верхній половині та випучування і вихід їх із канату на нижній половині [2] В кінцевому результаті це призводить до зменшення технічного ресурсу (ДОВГОВІЧНОСТІ) канату Особливо сильно кручення канату проявляється при глибині шахти (довжині канату у вертикальному ПІДВІСІ) більш як 1000м Чим глибша шахта, тим більше кручення, таким чином, тим гостріша описана проблема Корисна модель - це канат, який має змінний крок звивки гвинтових елементів (дротів або дротяних пасм), при чому нижній кінець канату має самий короткий крок звивки, а верхній - самий довгий крок звивки Крок звивки канату може змінюватись по лінійному закону згідно з формулою И "-И" Н =н L де Нх - крок звивки канату на відстані х від його початку, Нп - крок звивки на початку канату (початковий крок), Нк - крок звивки в КІНЦІ канату (кінцевий крок), L - довжина ділянки канату, що має змінний крок звивки, х - координата вздовж канату Крок звивки канату може змінюватись дискретно по ділянкам його довжини згідно з форммулою Н,=Н П Н "і Н ' де И,, - крок звивки і-тої ділянки канату, Нп - крок звивки канату на першій ДІЛЯНЦІ ВІД початку канату (початковий крок), Нк - крок звивки канату на останній ДІЛЯНЦІ змінної звивки (кінцевий крок), Lk - відстань від середини першої до середини останньої ділянки, X, - відстань від середини першої ділянки до середини і-тої ділянки канату Технічний результат полягає в зменшенні крутного моменту та кручення канату під дією власної ваги, тобто в створенні підйомного канату, який після опускання в шахту не буде змінювати або мало змінить початкові параметри звивки В остаточному підсумку, це приведе до підвищення технічного ресурса (ДОВГОВІЧНОСТІ) каната з перемінним кроком звивки, у порівнянні з таким же канатом, котрий був би виготовлений з постійним кроком звивки Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому зображені На фіг 1 а - схема розташування піднімального каната в шахтному стовбурі, б - епюра кутових переміщень (кутів поворота) перетинів каната по його довжині, 4 в - епюра деформацій кручення каната по його довжині, г - схема зміни кроків звивки каната по його довжині в наслідок деформації кручення, На фіг 2 - схема дискретної зміни кроків звивки каната по ділянках його довжини При навісі канат спочатку намотують на барабан 1 піднімальної машини, потім проводять через копровий шків 2 і кріплять до піднімальної судини З, фіг 1 ,а Між ШКІВОМ 2 і піднімальною судиною в нижньому положенні утворюється вертикальний ПІДВІС каната, максимальною довжиною 1 Після опускання каната в шахту (фиг 1, а) на кожен елемент його довжини dx, крім кінцевого навантаження Q та ваги частини каната, що розташована нижче q(L-x), діє його власна вага qdx (q -вага одиниці довжини каната) Під дією власної ваги перетин каната в цьому МІСЦІ повертається на кут фх, фіг1, б Середній перетин вертикального ПІДВІсу каната (при 2 ) повертається на максимальний кут фтах У реальних умовах фтах складає десятки обертів Кінцеві перетини (х = 0 і х = L) закріплені від обертання, тому для них фх = 0 На фіг 1 ,в показана епюра деформацій кручення каната dx з якої видно, що верхня половина вертикального каната розкручується (9Х 0 Середина каната ( x=I L 2 ) не випробує деформацій кручення (0 Х = 0 ), тому тут зберігається крок звивки Но, з яким був звитий весь канат, фіг 1,г У наслідку закручування каната на нижній половині встановлюються більш короткі кроки, а на верхній - більш довгі кроки, ніж Но Самий короткий крок Ні Но - вгорі біля копрового шківа В реальних умовах шахт, глибиною 1000 1500м різниця Нг - Но і Но - Н-і, складає від 10 до 100% в залежності від конструкцій стандартних канатів Оскільки перемінний крок звивки каната встановлюється в наслідку деформації кручення, то це приводить до несприятливого перерозподілу навантажень між його елементами і, як наслідок, до зниження його ДОВГОВІЧНОСТІ Канат - корисна модель має змінний крок звивки, як наслідок спеціального конструювання та регламенту виготовлення Тому в експлуатації на шахті він випробовує значно меншу деформацію кручення, що сприяє більш надійній його роботі При конструюванні канату початковий Нп і кінцевий Нк кроки звивки вибирають з конструктивнотехнологічних міркувань та з врахуванням досвіду експлуатації канатів на конкретній шахті Найкраще, якби ці кроки відповідали б тим крокам, що аналогічний канат з постійним кроком приймає в експлуатації, тобто Hn = Hi a Hk = V\i (див фіг 1,г) Але, якщо це неможливо за якимись причинами, то і не обов'язково, тому що у всіх випадках з Нп < Ho < Hk буде отриманий позитивний ефект у наслідку зменшення деформації кручення каната В 1284 разі безперервної зміни кроку звивки по довжині виготовленого каната він визначається формулою "-И" L де Нх - крок звивки канату на відстані х від його початку, Нп - крок звивки на початку канату, Нк - крок звивки в КІНЦІ канату, L - довжина ділянки канату, що має змінний крок звивки, х - координата вздовж канату В тому разі, коли по технологічним причинам канат - корисна модель не може бути виготовленим із безперервно змінним кроком, він має дискретно змінний крок по ділянкам його довжини У цьому випадку довжину каната L розбивають на k ділянок (чим більше, тим краще) фіг 2 Довжини ділянок h, І2, Із, її Ik можуть бути однаковими, але це не обов'язково На кожній і-тої ДІЛЯНЦІ канат має свій крок звивки Н, що відповідає формулі Н =н Н,=Н И і L -х, де И, - крок звивки І-ОІ ділянки канату, Нп - крок звивки на першій ДІЛЯНЦІ ВІД початку канату, Нк - крок звивки на останній ДІЛЯНЦІ ЗМІННОЇ звивки, Lk - відстань від середини першої до середини останньої ділянки, X, - відстань від середини першої ділянки до середини І-ОІ ділянки Приклад Для рудоуправління їм Кірова, м Кривий Ріг, виготовлені 8-ми пасні піднімальні канати довжиною 1460м з наступними кроками h = 300м, Ні =435мм, 12 = 700м, Н2 = 470мм, 1 = 300м, Н3 = 505мм, 3 Ц= 160м, Н4 = 470мм В цьому випадку І_ = h + Ь + Із = 1300м Остання ділянка Ц = 160м при роботі каната на шахтній піднімальній машині не переходить у вертикальний ПІДВІС, тому вона звита з таким же кроком як і середня ділянка Ь, тобто Н2 = Н4 = 470мм Пропонована корисна модель може бути використана не лише для шахт, але й для інших випадків експлуатації канатів у вертикальному ПІДВІСІ великої довжини, наприклад, аеростатних, якірних, каротажних Канат - корисна модель не повинен використовуватись на підйомних машинах із шківами тертя (системи Кепе) Джерела інформації 1 ГОСТ 3241 Стальные канаты Технические условия 2 Гдушко М Ф Стальные подъемные канаты - Киев, Техніка -1966 - 3 2 7 с Фіг. 2 1284 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71