К вопросу о выборе несущих канатов пассажирских канатных дорог Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

МАШИНОВЕДЕНИЕ. СИСТЕМЫ ПРИВОДОВ И ДЕТАЛИ МАШИН

УДК 679.724; 622-8

К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ НЕСУЩИХ КАНАТОВ ПАССАЖИРСКИХ

КАНАТНЫХ ДОРОГ

М.Н. Хальфин, А.А. Короткий, Б.Ф. Иванов

Рассмотрены вопросы выбора диаметра несущего каната закрытой конструкции маятниковой пассажирской канатной дороги в зависимости от площади поперечного сечения, предела прочности материала проволок и минимального коэффициента запаса прочности каната и нормы его браковки. Произведено сравнение норм браковки несущих закрытых канатов, подвергаемых MRT-контролю, по критерию «потеря сечения», устанавливаемых отечественными и зарубежными нормативными документами.

Ключевые слова: несущий канат, материал проволоки, предел прочности, браковка.

Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности пассажирских канатных дорог и фуникулеров [1] предусматривается определять прочность канатов пассажирских канатных дорог по формуле:

Fo > P ■ К з , (1)

где Fo - разрывное усилие каната в целом, принимаемое по сертификату или свидетельству об испытании; P - наименьшее натяжение каната; K 3 -минимальный коэффициент запаса прочности.

Значение минимального коэффициента запаса прочности несущих канатов маятниковых пассажирских канатных дорог (ПКД), должно соответствовать одному из трех условий, представленных в табл. 1.

Если в сертификате на несущий канат организации-изготовителя указано суммарное разрывное усилие всех проволок Fсум, то Fo определяют по выражению

F0 _ ^сум ■ Кпс,

где Кпс - коэффициент потери сечения, для закрытых канатов Кпс равен 0,9.

Таблица 1

Минимальные коэффициенты запаса прочности несущего каната

Состояние несущего каната Коэффициент запаса прочности

Рабочее состояние без активированного тормоза ловителя на несущем канате 3,15

Рабочее состояние с активированным тормозом ловителя на несущем канате 2,7

В нерабочем режиме с учетом климатических условий 2,25

По определенному разрывному усилию каната производится выбор конструкции каната, его диаметра и маркировочной группы канатной проволоки, что требует наличия паспорта канатной дороги, руководства по эксплуатации, справочной литературы, ГОСТов на различные конструкции канатов и других нормативно-технических документов.

В статье предлагается упрощенный метод определения диаметра и конструкции несущего каната ПКД, основанный на степенной зависимости диаметра каната от площади поперечного сечения всех проволок этого каната [2, 3]:

dk = Ь ■ , (2)

где 5 - общая площадь поперечного сечения всех проволок каната; Ь и п -постоянные, зависящие от конструкции каната (рис. 1) и определяемые из условия прохождения кривой через точки А и В:

Л (3)

(4)

dmin _ Ь ■ 5Ш1П :

d1

шах

Ь ■ 5

п

шах ■

Рис. 1. Зависимость диаметра каната от суммарной площади поперечного сечения всех проволок

Разделив выражение (3) на (4)

Ш1П

dУ

шах

Г \п

5Ш1П

шах у

и прологарифмировав его, получим значения постоянных b и n

b = dmin = dmax sn sn ' smin smax

ln dmin

d,

n =

max

S

ln min

s

°max

Разрывное усилие каната можно представить в виде:

F0 = ав ' S ' Кпс,

где ов - предел прочности материала канатной проволоки. Приравняв (1) и (7), получим

P • К З

s=•

• Кпс

тогда выражение (2) с учетом (8) запишется:

dk = b • Sn = dmin •

ав • Кп

г<П

smin V"в у

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

Подставив в (5) и (6) минимальное и максимальное значения диаметра каната и соответствующие им значения суммарных площадей поперечного сечения всех проволок, получаем уравнения выбора диаметра несущих канатов закрытой конструкции (табл. 2).

Уравнения выбора диаметра несущего каната

Таблица 2

Номер ГОСТ Формулы для выбора диаметра каната Диапазон значений диаметра каната, мм

7675 dK=0,8888 • S °'5443 38,5 £ dR £ 51

18901 dR=1,1435 • S °'5089 38,5 £ dR £ 54

7676 d^,9629 • S0'5304 50 £ dR £ 70

Для ГОСТ 7676 были построены графики зависимостей несущего каната закрытой конструкции от предела прочности материала каната св (рис. 2) и минимального коэффициента запаса прочности К 3 (рис. 3).

Несущие канаты закрытой конструкции маятниковых ПКД подлежат браковке и соответственно замене, если:

- на участке длиной, равной 6 • , имеются обрывы двух и более смежных фасонных проволок наружного слоя;

- оборванные концы наружных проволок каната выступают, мешая прохождению ходовых колес вагона;

399

- на участке длиной, равной 30 ■ dк, одна шестая часть (16,6 %) фасонных проволок наружного слоя оборвана;

- имеется выход из замка одной и более проволок наружного слоя без ее обрыва;

- при износе наружной фасонной проволоки на 50 % ее высоты и

более.

с!к, мм А

70 -65

60

55 I-

0 1200 1300 1400 1500 1600 1700 ав,МПа

Рис. 2. Зависимость диаметра несущего каната от предела прочности

материала проволоки каната

Рис. 3. Зависимость диаметра несущего каната от минимального коэффициента запаса прочности

Кроме этого, в процессе эксплуатации маятниковой ПКД площадь поперечного сечения проволок несущего каната может уменьшиться из-за обрывов, износа, коррозии, контактного смятия, внутренних проволок, снижая этим расчетную разрывную прочность каната.

Для оценки состояния внутренних проволок несущие канаты ежегодно должны подвергаться магнитной дефектоскопии [1] по всей длине и при выявлении потери сечения проволок, достигшей 10 % и более, канат бракуется.

В табл. 3 приведены нормы браковки несущих канатов закрытой конструкции по критерию «потеря металлического сечения», определяемые согласно ЕК 12927-6 [4] на базовых длинах 200 ■ dк, 30 ■ dк и 6 ■ dк с помощью МЯТ-контроля.

Таблица 3

Нормы браковки несущих закрытых канатов, подвергаемой

М11 Т-контролю, по критерию «потеря сечения»1]_

Базовая длина каната Максимально допустимая потеря металлического сечения, %

200 • dR 10

30 • dR 8

6 • dк 5

Анализ данных таблицы показывает некоторое ужесточение нормативов по указанному критерию по сравнению с данными из работы [1].

Список литературы

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности пассажирских канатных дорог и фуникулеров», в редакции Приказа Ростехнадзора от 28.04.2016 №170.

2. Крановые канаты: учеб. пособие / М.Н. Хальфин, А. А. Короткий, Б.Ф. Иванов, В.П. Папирняк; под ред. М.Н. Хальфина; Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова. Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2015. 127 с.

3. Хальфин М.Н., Сорокина Е.В., Иванов Б.Ф. Прочность несущего каната подвесной канатной дороги с учетом волнистости и кручения // Стальные канаты. Вып. 4. 2003. C. 52-57.

4. ЕК 12927-6:2004. Safety requirements for cableway installations designed to carry persons. Ropes. Part 6: Discardcriteria. P. 16.

Хальфин Марат Нурмухамедович, д-р техн. наук, профессор, Xal-finMN@,mail.ru, Россия, Новочеркасск, Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова,

Короткий Анатолий Аркадьевич, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет,

Иванов Борис Федорович, канд. техн. наук, профессор, ivanov@ikc-mysl. ru, Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет

TO A QUESTION OF THE CHOICE OF THE BEARING ROPES OF PASSENGER

CABLEWAYS

M.N. Halfn, A.A Korotky, B.F. Ivanov

Questions of the choice of diameter of the bearing rope of the closed structure of the pendular passenger cableway depending on the total area of cross section a wires of a rope, material strength its wires and the minimum safety factor of durability of a rope and its rejection rules are considered. A comparison of the rejection rules of bearing rope subjected to MRT control by the section loss criterion established by domestic and foreign regulatory documents was made.

Key words: the bearing rope, a wire, the strength, rejection.

Halfin Marat Nurmuhamedovich, doctor of technical sciences, professor, XalfinMN@,mail. ru, Russia, Novocherkassk, South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk Polytechnic Institute) named of M.I. Platov,

Korotkiy Anatoliy Arkad'yevich, doctor of technical sciences, professor, korot@novoch. ru, Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University,

Ivanov Boris Fedorovich, candidate of technical sciences, professor, ivanov@ikc-mysl. ru, Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University

УДК 621.822

МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Я. А. Стаханова, А.В. Кутузова, А. Д. Гусев

Рассматриваются основные материалы, применяемые при изготовлении подшипников качения. Приведены требования к материалам подшипников, достоинства и недостатки таких материалов. Представлена классификация подшипников качения.

Ключевые слова: подшипник, материал, трение, качение, сталь, сплавы, прочность, шарик, ролик, сепаратор, кольцо.

Подшипники качения - сборные детали, осуществляющие опору вращающихся или качающихся элементов, использующие тела качения, и работающие на основе трения качения. Классификация подшипников качения представлена на рис. 1 [1].

Рис. 1. Классификация подшипников качения