CC BY
39
УДК 622.647.2
Г.К. Герасимов, Е.Н. Ушаков
НЦ ВостНИИ
Влияние параметров стыка резинотросовой ленты
на его прочность
Рассматривается влияние на прочность стыков резинотросовых лент качества ленты и стыка, шага укладки тросов в стыке (толщины сквиджа) и длины тросов в стыке.
Для повышения прочности и долговечности стыков предлагается между тросами в стыках укладывать полоски прослоечной резины («лапшу») толщиной 2 мм для ленты РТЛ1500; 2,5 мм для ленты РТЛ2500 и 3 мм для ленты РТЛ3150. В этом случае прочность стыков увеличивается на 20-30%, а долговечность (работоспособность) увеличивается в 1,5 раза
С появлением на шахтах резинотросовых лент (РТЛ) стала важна оценка прочности их стыков. Несмотря на значительное число публикаций на эту тему [1], вопрос прочности стыков РТЛ по-прежнему остается актуальным. Практика показывает, что стыковые соединения (стыки) на лентах отечественного производства работают значительно меньше срока службы самой ленты. Одной из причин является то, что за последние 15 лет практически были прекращены исследования по стыкам. За это время конструкция РТЛ несколько изменилась, а технология изготовления стыков осталась прежней. На шахтах не используют возможные резервы повышения долговечности стыков из-за отсутствия необходимой информации.
На шахтах Кузбасса при эксплуатации конвейерных лент отечественного производства применяют стыки «Ступень-1». Прочность этого стыка рассчитывается по формуле:
Р' ■ I ■ щ
Р =
1 + -
V
Е■й■б )
где Р' - усилие вырыва троса из резины стыка, Н/мм;
I - длина троса в стыке, мм;
п1 - количество тросов в ленте, шт.;
Кк - коэффициент концентрации напряжений (Кк = 1,3) [2]; в - модуль сдвига резины, Н/мм ;
1опТ - длина троса, на половине которой достигается равенство нагрузки между соседними тросами в стыке, мм;
Е - модуль упругости троса, Н/мм ; d - диаметр троса;
5 - толщина слоя резины между тросами в стыке, мм.
Как видно из формулы, прочность стыков в первую очередь зависит от качества ленты и стыка, которое характеризуется усилием вырыва троса из резины Р'. В последнее время, несмотря на различные отрицательные факторы, качество отечественных лент (изготовитель ЗАО «Курск-резинотехника») является достаточным для получения прочного стыка со сроком службы до 5 лет.
Главным критерием качества РТЛ является прочность связи тросов с резиной (сопротивление вырыву троса из резины). Нормируемое значение этого показателя для ленты РТЛ 1500 равняется 80 Н/мм, для ленты РТЛ2500 - 120 Н/мм, для ленты РТЛ3150 - 125 Н/мм [3]. При качественном изготовлении стыка прочность связи тросов с резиной уменьшается незначительно, а усилие вырыва троса уменьшается пропорционально уменьшению шага укладки тросов в стыке. На качество стыка, кроме качества ленты, влияют качество стыковочных материалов, вулканизатор, знания и опыт обслуживающего персонала. Поэтому изготовить качественный стык удается не всегда. В таблице 1 приведена зависимость прочности стыков «Ступень-1» от качества его изготовления (удельного сопротивления вырыва троса из резины).
Таблица 1- Прочность стыков в зависимости от качества его изготовления
Тип ленты Усилие вырыва троса, Н/мм
30 40 50 60 70 80 90
Прочность стыков, кН
РТЛ1500 1062 1416 1770 2124 - - -
РТЛ2500 1014 1352 1690 2028 2366 2704 -
РТЛ3150 1167 1556 1945 2334 2723 3112 3500
Если прочность стыка получается более прочности ленты, то при испытании такого стыка на разрывной машине происходит разрушение тросов на границе стыка. Такие стыки могут работать до пяти лет. В данной статье рассматривается прочность стыков только по фактору разрушения резины.
В современных лентах стало меньше тросов, шаг укладки тросов в ленте стал неравномерным. В местах перегиба ленты при образовании лотка шаг укладки тросов больше, чем в других местах по ширине ленты. Этот фактор является положительным и его необходимо использовать для увеличения прочности стыков. Усилие вырыва тросов из резины зависит от шага укладки тросов. Чем меньше расстояние между тросами, тем меньше нужно усилия, чтобы извлечь трос нормируемой длины из резины стыка (ленты).
В таблице 2 приведена зависимость усилия вырыва троса из резины от толщины слоя резины между тросами (толщины сквиджа). При расчетах принималось качество ленты и стыка в соответствии со стандартами. Длина тросов принята равной их длине в стыках.
Таблица 2 -Усилие вырыва троса из резины в зависимости от толщины сквиджа
Тип ленты Толщина сквиджа, мм
1,0 1,5 2,0 2,05 3,0
Усилие вырыва тросов, кН
РТЛ1500 15,1 22,0 27,7 32,4 36,5
РТЛ2500 23,3 35,6 47,3 58,2 66,8
РТЛ3150 29,0 46,0 62,0 76,8 90,6
Как видно из таблицы 2, при хорошем качестве изготовления стыка прочность заделки тросов в стыке выше прочности самих тросов. Но это относится к стыкам «Ступень-1». В многоступенчатых стыках этот показатель значительно меньше.
При изготовлении стыков РТЛ иногда увеличивают его длину, надеясь, что это увеличит его прочность и работоспособность. Если качество изготовления стыка низкое, то за счет длины его прочность и долговечность не увеличатся. Увеличенная длина стыка растягивает процесс его разрушения. При ежедневном визуальном контроле разрушение такого стыка можно обнаружить и своевременно стык переделать.
В таблице 3 приведена зависимость усилия вырыва троса из резины стыков от длины их заделки.
Таблица 3 - Усилие вырыва троса из резины стыка в зависимости от длины
Тип ленты Длина тросов, м
600 800 1000 1200 1600 2000 2400 2800 3000
Усилие вырыва тросов
РТЛ1500 18 21 24 26 29 - - - -
РТЛ2500 27,5 33,2 37,9 41,8 48,0 52,8 - - -
РТЛ3150 - - 44,7 49,6 57,4 63,3 68 71,9 73,5
Расчетные данные в таблице 3 относятся также к стыкам «Ступень-1».
В ближайшее время качество отечественных лент РТЛ практически не изменится и будет существенно уступать импортным. Но резервы для повышения прочности и долговечности стыков на шахтах имеются. При изготовлении стыков между тросами укладывают полоску прослоечной резины толщиной 1,5 мм [4]. В результате этого шаг тросов в стыке получается равномерным и работоспособность стыка зависит от наименьшего шага тросов. Необходимо изготовлять стык так, чтобы шаг тросов в стыке был равномерным. Для этого при изготовлении стыков «Ступень-1» ленты РТЛ 1500 необходимо укладывать между тросами полоску прослоечной резины толщиной 2 мм, в стыке ленты РТЛ2500 - 2,5 мм, в стыке ленты РТЛ3150 - 3 мм.
Изменение прочности стыков приведено в таблице 4.
Таблица 4 - Прочность стыков «Ступень-1» при использовании утолщенной прослоечной резины
Тип ленты РТЛ1500 РТЛ2500 РТЛ3150
Количество тросов в ленте, шт. 120 76 76
Количество удаляемых тросов, шт. 30 19 25
Толщина полоски прослоечной резины, мм 2,0 2,5 3,0
Расчетная прочность стыка, кН 2055 2720 3490
Примечание. Расчеты выполнены для лент шириной 1200 мм.
Если шахты приобретают прослоечную резину толщиной 1,5 мм, то необходимую толщину «лапши» можно получить при использовании сдвоенных полосок прослоечной резины толщиной 1,5 мм. Из двух сложенных листов резины нарезают полоски («лапшу») необходимой ширины. Затем эти полоски растягивают до тех пор, пока не получится полоска толщиной 2 или 2,5 мм.
В этом году на многих шахтах Кузбасса существенно увеличили добычу угля из одного забоя. В большинстве случаев уголь выдается на поверхность мощными уклонными конвейерами с резинотросовой лентой. При использовании информации этой статьи можно будет безаварийно эксплуатировать резинотросовую ленту отечественного производства на уклонных конвейерах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Разработать способ и методику определения разрывной прочности и долговечности стыков резинотросовых лент: отчет о НИР; № 01890032454.-Кемерово, 1990.
2 Котов, М.А. Разработка эксплуатационно-технических требований на ряд резинотросовых лент для подземных ленточных конвейеров угольной промышленности/ М.А. Котов, Ю.И. Григорьев; ИГД им. А.А. Скочинского. -М., 1967.
3 ОСТ 153.122-004-99. Ленты конвейерные шахтные трудносгораемые (трудногорючие) резинотросовые. Общие технические требования.
4 Руководство по выбору и эксплуатации конвейерных лент/ ЗАО «Курскрезинотехника»; НПК «Трансбелт». -М., 2002.
