К вопросу о долговечности стальных канатов

Евгений Александрович Калентьев; Валерий Васильевич Тарасов; Виктор Николаевич Новиков

doi:10.22213/2413-1172-2019-1-20-28

Авторы

Е. А. Калентьев УдмФИЦ УрО РАН
В. В. Тарасов УдмФИЦ УрО РАН
В. Н. Новиков УдмФИЦ УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2019-1-20-28

Ключевые слова:

стальной канат, долговечность, численный анализ, изгиб, блок, шкив

Аннотация

Рассматривается вопрос оценки долговечности стальных канатов, работающих на блоках с учетом контактного взаимодействия проволок. Описаны основные виды напряжений, возникающих при эксплуатации стальных канатов. Приведены сведения, необходимые для проведения испытаний стальных канатов на долговечность при изгибе. Для определения долговечности стальных канатов при работе на блоках используются эмпирические зависимости, учитывающие множество факторов: действующую нагрузку, отношение диаметров каната и блока, предел прочности материала проволок, диаметр каната, длину пробега каната по блоку, тип сердечника, форму канавки блока, тип и методику смазки стального каната и др. Показано, что при изгибе каната на блоке возникают относительные смещения элементов стального каната, приводящие к возникновению явления фреттинг-износа. Для возбуждения этого процесса достаточны перемещения поверхностей с амплитудой 0,025 мкм. Величина относительных микросмещений проволок в стальном канате зависит в первую очередь от отношения диаметра каната к диаметру блока и экспоненциально увеличивается при его уменьшении. Таким образом, малый диаметр блока является неблагоприятным фактором, и его критический размер может быть установлен, исходя из анализа полученных решений.

Биографии авторов

Е. А. Калентьев, УдмФИЦ УрО РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

В. В. Тарасов, УдмФИЦ УрО РАН

доктор технических наук, главный научный сотрудник

В. Н. Новиков, УдмФИЦ УрО РАН

магистрант

Библиографические ссылки

Chen Y., Meng F., Gong X. Interwire wear and its influence on contact behavior of wire rope strand subjected to cyclic bending load. Wear. Elsevier, 2016, vol. 368-369. pp. 470-484.

Малиновский В. А. Стальные канаты. Ч. 1: Некоторые вопросы технологии, расчета и проектирования. Одесса : Астропринт, 2001. 188 с.

Feyrer K. Wire Ropes Under Bending and Tensile Stresses. Wire Ropes: Tension, Endurance, Reliability. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2015, pp. 179-330.

Малиновский В. А. Стальные канаты. Ч. 2: Основы теории изгиба и взаимодействия с опорной поверхностью. Одесса : Астропринт, 2002. 180 c.

Ma W., Lubrecht A.A. Detailed contact pressure between wire rope and friction lining. Tribol. Int. Elsevier, 2017, vol. 109, pp. 238-245.

Chang X.-D. Experimental investigation of mechanical response and fracture failure behavior of wire rope with different given surface wear. Tribol. Int. Elsevier, 2018, vol. 119, pp. 208-221.

Peng Y. The friction and wear properties of steel wire rope sliding against itself under impact load. Wear. Elsevier, 2018, vol. 400-401, pp. 194-206.

Zhang D. Effect of broken wire on bending fatigue characteristics of wire ropes. Int. J. Fatigue. Elsevier, 2017, vol. 103, pp. 456-465.

Chen Y., Meng F., Gong X. Interwire wear and its influence on contact behavior of wire rope strand subjected to cyclic bending load. Wear. Elsevier, 2016, vol. 368-369. pp. 470-484.

Yu-xing P. Sliding friction and wear behavior of winding hoisting rope in ultra-deep coal mine under different conditions. Wear. Elsevier, 2016, vol. 368-369, pp. 423-434.

Xiang L. Elastic-plastic modeling of metallic strands and wire ropes under axial tension and torsion loads. Int. J. Solids Struct. Pergamon, 2017, vol. 129, pp. 103118.

Cao X., Wu W. The establishment of a mechanics model of multi-strand wire rope subjected to bending load with finite element simulation and experimental verification. Int. J. Mech. Sci. Pergamon, 2018, vol. 142143, pp. 289-303.

К методике выбора смазочного материала при трении стального каната / В. В. Тарасов [и др.] // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. Т. 2. С. 164-168.

Повышение эффективности использования стальных канатов путем совершенствования состава смазочного материала / В. Н. Новиков и др.] // Труды ГОСНИТИ. 2012. Т. 109, № 1. С. 98-101.

Müller H. Das Verhalten der Drahtseile bei Wechselbeanspruchung. Draht-Welt, 1961, vol. 47, p. 193.

Chen Y., Meng F., Gong X. Interwire wear and its influence on contact behavior of wire rope strand subjected to cyclic bending load. Wear. Elsevier, 2016, vol. 368-369. pp. 470-484.

Талтыкин В. С. Обоснование метода повышения долговечности шахтных канатов с учетом контактного взаимодействия проволок / Московский государственный горный университет, 2009. 132 c.

Глушко М. Ф. Депланация поперечных сечений и напряжения в канатах при изгибе // Стальные канаты, 1967, № 4. C. 65-75.

Калентьев Е. А., Тарасов В. В., Пузанов Ю. В. Численный анализ напряженно-деформированного состояния каната при его работе на блоке // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. № 3. C. 33-37.

Калентьев Е. А. Изгибные напряжения в канатах при огибании блоков // Горное оборудование и электромеханика. 2017. № 1. C. 29-33.

Kalentev E. Numerical analysis of the stress-strain state of a rope strand with linear contact under tension and torsion loading conditions. Adv. Sci. Technol. Res. J., 2017, vol. 11, no. 2, pp. 231-239.

Островский М. С., Талтыкин В. С. Исследование процесса разрушения проволок круглопрядного каната при приложении циклической осевой нагрузки // Горное оборудование и электромеханика. 2009. № 1. C. 23-27.

Chen Y., Meng F., Gong X. Interwire wear and its influence on contact behavior of wire rope strand subjected to cyclic bending load. Wear. Elsevier, 2016, vol. 368-369. pp. 470-484.