автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему: Повышение срока службы канатов и эффективности эксплуатации шахтных подъемных установок
Автореферат диссертации по теме "Повышение срока службы канатов и эффективности эксплуатации шахтных подъемных установок"
На правах рукописи
ТРИФАНОВ ГЕННАДИЙ ДМИТРИЕВИЧ
ПОВЫШЕНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ КАНАТОВ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК
Специальность 05.05.06 - Горные машины
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»,
Научный консультант: доктор технических наук, доцент
Попов Юрий Владимирович
Картавый Николай Григорьевич, доктор технических наук, профессор, Московский государственный горный университет, профессор кафедры прикладной и теоретической механики
Корняков Михаил Викторович, доктор технических наук, доцент, Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, проректор по инновационной деятельности
Сысоев Николай Иванович, доктор технических наук, профессор, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), заведующий кафедрой "Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование"
Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Защита состоится 23 декабря в 1200 на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 созданного на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, зал Ученого совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»
Автореферат разослан 10 октября 2013 г.
доктор технических наук, профессор
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Добыча и переработка полезных ископаемых продолжают оставаться одним из основных направлений экономического развития Российской Федерации. Техническое состояние горно-шахтного оборудования и эффективность его эксплуатации оказывают определяющее влияние на деятельность отдельных предприятий и горнодобывающей отрасли в целом. Ключевая роль в успешной деятельности горного предприятия принадлежит шахтным подъёмным установкам (ШПУ), с помощью которых обеспечиваются выдача полезного ископаемого, перемещение людей и грузов. От надежности работы этого важнейшего звена технологической цепи зависит бесперебойность работы всего горнодобывающего предприятия, а практически любая аварийная ситуация на подъёме ведет к остановке предприятия.
В последние годы парк шахтных подъёмных машин сильно состарился. Срок службы большинства из них превышает 25 лет. Такой же срок службы имеют привод шахтных подъёмных машин, система управления этим приводом, оборудование шахтного ствола, стволовая сигнализация и другие жизненно важные элементы шахтных подъёмных установок.
В этих условиях актуальной является задача повышения эффективности эксплуатации шахтных подъёмных установок обеспечением их безопасной эксплуатации при наибольшем использовании ресурса подъёмных машин и других элементов подъёмных установок. Решение этой задачи возможно за счет применения современных аппаратно-программных комплексов контроля состояния оборудования шахтных подъёмных установок, обеспечивающих оперативную техническую диагностику и позволяющих в режиме реального времени оценивать возможность безаварийной эксплуатации шахтных подъёмных установок. Для успешного внедрения таких комплексов необходимо разработать требования к системам непрерывного контроля параметров шахтных подъёмных установок.
Среди основных элементов шахтного подъёма, от надежности которых зависит безопасность его эксплуатации, являются подъёмные канаты. Одноканатные ШПУ большой производительности оснащены подъёмными канатами с разрывным усилием более 3 600 кН. Они поднимают скипы с грузом общей массой до 52 т.
Применение канатов современных конструкций, разработка мероприятий по обеспечению их безопасной эксплуатации при наибольшем использовании их ресурса позволяют повысить эффективность работы шахтных подъёмных установок. В диссертации приведены результаты работы автора по обеспечению безопасной эксплуатации шахтных подъёмных установок, подъёмных канатов, внедрению систем контроля режимов работы, обеспечению ревизии и наладки на современном уровне.
Диссертационная работа основана на исследованиях, проведенных под руководством автора в 1981-2013 гг. в Пермском государственном
техническом университете (теперь - ПНИПУ) по хозяйственным договорам с ОАО «Уралкалий» и ОАО «Сильвинит», а также в соответствии с соглашением с Минобрнауки РФ № 14.В37.21.1097 от 13.09. 2012 г о предоставлении гранта в форме субсидии на проведение научных исследований в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
Объект исследования - одноканатные шахтные подъёмные установки большой производительности.
Целью работы является повышение срока службы канатов и эффективности эксплуатации шахтных подъёмных установок на основе разработки научных основ, приборной базы, нормативной документации и комплекса организационно-технических мероприятий.
Идея работы заключается в использовании возможностей непрерывного контроля в режиме реального времени параметров работы шахтных подъёмных установок и динамических процессов в их элементах при разработке приборной базы, нормативной документации, организационно-технических мероприятий для надежного обеспечения эффективности и безопасности эксплуатации шахтных подъёмных установок.
Методы исследований включают критический анализ практического опыта эксплуатации ШПУ, постановку и проведение теоретических и экспериментальных исследований, базирующихся на применении основных положений математики, физики и механики, проектирование приборной базы и средств ее использования, формулирование основных требований нормативной документации и организационно-технических мероприятий.
Научные положения, выносимые на защиту
1. Нормы браковки по потере сечения грузовых шахтных подъёмных канатов с металлическим сердечником могут быть увеличены с 15 до 20 % без снижения безопасности их эксплуатации.
2. Амплитуда поперечных колебаний струны каната прямо пропорциональна величине замедления предохранительным торможением и достигает максимальных значений при совпадении частот свободных продольных колебаний сосуда на канате и поперечных колебаний струны каната после остановки органов навивки машины.
3. Повышение срока службы подъёмных канатов шахтных подъёмных установок может быть достигнуто путем наладки тормозной системы на минимально допустимые замедления при торможении, сокращения количества срабатываний предохранительного тормоза, устранения пульсирующего характера истечения руды при загрузке сосудов.
4. Оценку влияния динамических нагрузок на долговечность подъёмных канатов на действующих подъёмных установках следует основывать на исходных данных, полученных аппаратно-программным комплексом, устанавливаемом на подъёмном сосуде.
5. Разработанные средства непрерывного контроля параметров шахтных подъёмных установок могут обеспечить повышение интенсивности их работы.
6. Защита от зависания скипов в разгрузочных кривых и напуска каната в ствол эффективно может быть обеспечена методом тензометрии деформации балок металлических шахтных копров.
Научная новизна работы
1. На основе статистической обработки результатов наблюдений за эксплуатацией шахтных подъёмных канатов с 1990 по 2012 г. установлены основные причины выхода канатов из строя и снятия их с эксплуатации.
2. Исследованы факторы, оказывающие наибольшее влияние на долговечность канатов, и обоснована возможность увеличения их срока службы.
3. Установлены закономерности совместных продольных колебаний сосуда на канате и поперечных колебаний струны каната при предохранительном торможении, на основании которых предложен и разработан метод определения зоны максимальных поперечных колебаний струны подъёмного каната.
4. Разработана математическая модель подъёмной установки, учитывающая ее текущие фактические параметры и обеспечивающая контроль динамических процессов в режиме реального времени.
5. Исследовано влияние динамических нагрузок при предохранительном торможении и при загрузке сосуда пульсирующим потоком на долговечность подъёмного каната. Установлено, что в среднем воздействие одного предохранительного торможения на канат соответствует воздействию 160 циклов подъёма груза.
6. Экспериментально установлена зависимость деформации элементов металлического копра подъёмной установки от натяжения подъёмных канатов и обоснована возможность реализации защиты от напуска каната в стволе методом тензометрии.
7. Обоснована технико-экономическая целесообразность применения средств контроля параметров шахтных подъёмных установок для повышения эффективности их эксплуатации.
Практическое значение работы
1. Разработаны мероприятия по увеличению срока службы канатов и исключению их повреждения в процессе эксплуатации с учетом накопленного опыта эксплуатации канатов различной конструкции и различных производителей.
2. Разработаны рекомендации по исключению опасных поперечных ударов подъёмного каната об элементы конструкций копра и здания подъёмной машины.
3. Внедрены в практику проектирования и эксплуатации шахтных подъёмных установок разработанные технологические регламенты их эксплуатации, инструкции по эксплуатации подъёмных канатов, методические
указания по проведению испытаний стальных канатов и экспертизы промышленной безопасности подъёмных сосудов шахтных подъёмных установок.
4. На основании сформулированных требований к регистраторам параметров шахтных подъёмных установок осуществляется серийный выпуск типоряда регистраторов РПУ-ОЗ.х. Экономический эффект от внедрения регистратора параметров РПУ-03.5 на одной скиповой подъёмной установке ствола №1 рудника СКРУ-3 ОАО «Уралкалий» составил 13,3 миллиона рублей в год.
5. Для снижения количества повторных срабатываний предохранительного тормоза разработан и внедрен в практику работы подъёмных установок анализатор защит АнЗ-З, являющийся элементом регистраторов параметров РПУ-ОЗ.х.
6. В практику деятельности наладочных организаций внедрена аппаратура «Силькан», обеспечивающая повышение точности измерений, оперативную обработку информации и документирование при проведении ревизии, наладки и испытания тормозной системы и привода шахтных подъёмных установок.
7. Разработана аппаратура контроля натяжения канатов шахтной подъёмной установки «Тулым», обеспечивающая защиту от напуска каната в ствол и защиту от зависания скипов в разгрузочных кривых.
Достоверность научных положении, выводов и рекомендаций подтверждается использованием методов классической механики при математическом моделировании и современных средств измерения при проведении экспериментальных исследований, большой практикой эксплуатации шахтных подъёмных установок с применением разработанных приборов контроля их параметров и нормативных документов. При этом относительная ошибка экспериментальных данных не превышает 7-9% при 90%-м уровне сходимости экспериментальных данных с расчетными.
Реализация результатов работы
Результаты диссертационной работы положены в основу разработки и внедрения следующих серийно выпускаемых приборов безопасности:
— регистраторы параметров подъёмной установки РПУ-ОЗ.х общим числом 220 штук смонтированы и находится в эксплуатации на шахтных подъёмных установках 24 предприятий России, Казахстана и Белоруссии (разрешение Ростехнадзора № РРС 00-39112);
— аппаратура «Силькан» внедрена в практику проведения ревизии, наладки и испытания шахтных подъёмных установок 10 предприятий России, Казахстана, Белоруссии и Украины (разрешение Ростехнадзора № РРС 0039113);
— разработана аппаратура контроля натяжения канатов шахтной подъёмной установки «Тулым», обеспечивающая защиту от напуска каната в ствол и защиту от зависания скипов в разгрузочных кривых (разрешение
Ростехнадзора № PPC 00-049481). Аппаратура внедрена на двух подъёмных установках.
Основные положения диссертационной работы реализованы при разработке следующих нормативных документов: «Инструкция по эксплуатации канатов в шахтных стволах калийных рудников ОАО «Уралкалий», «Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности сосудов шахтных подъёмных установок (РД-15-05-2006), «Методические указания о порядке проведения испытаний стальных канатов на канатно-испытательных станциях (КИС) (РД-15-12-2007), «Технологический регламент эксплуатации шахтных подъёмных установок и стволов ОАО «Сильвинит».
Результаты диссертационной работы реализованы в практике эксплуатации шахтных подъёмных установок в России, Казахстане и Белоруссии, при пуске в эксплуатацию, ревизии и наладке шахтных подъёмных установок, при проведении экспертизы промышленной безопасности. Учебное пособие «Расшифровка и анализ записей регистраторов параметров шахтных подъёмных установок» предназначено для студентов технических вузов специальностей 150402 «Горные машины и оборудование» и инженерно-технических работников горнодобывающих предприятий, наладочных и ремонтных организаций.
Диссертационная работа и основные ее положения изложены, обсуждены и получили одобрение на научно-технических конференциях Пермского политехнического института (г. Пермь, 1979 - 1984 , 1991 гг.), Пермского государственного технического университета (г. Пермь, 1995, 1996, 1998, 2001-2004,2007-2011 гг.), научно-технических конференциях и семинарах Горного института УрО РАН, (г. Пермь, 1995, 1997, 1999,2004 гг.), международных научно-технических конференциях «Неделя горняка» Московского государственного технического университета (г. Москва, 2000 -2013 гг.), международных научно-практических конференциях группы предприятий «Западно-Уральский машиностроительный концерн» (г. Пермь 2005, 2009, 2011, 2012 гг.), научно-технических конференциях Уральского государственного горного университета (2008 - 2012 гг.), международных научно-технических конференциях и семинарах по проблемам конструирования, производства и эксплуатации стальных канатов Одесского научно-исследовательского отдела стальных канатов (г. Одесса 1990-1993 гг.), Международной ассоциации исследователей стальных канатов (г. Одесса: 2001-2012 гг.), научно-технических конференциях «Технические средства океанического промышленного рыболовства» в Севастопольском кораблестроительном институте (г. Севастополь 1992-1993 Гг.), международных научно-практичес-ких конференциях фирмы «МИДИЭЛ» (г. Севастополь 2003, 2005, 2007 гг.), научно-практических совещаниях Ростехнадзора в г. Волгограде (2001 г.), в г. Челябинске (2005 г.), в
г. Новосибирске (2007 г.) в г. Перми (2008 г.), совещании Западно-Уральского управления Ростехнадзора в г. Березники (2012 г.).
Личный вклад соискателя в работу
Научные обоснования и технические решения, положенные в основу диссертации, а также все результаты диссертационной работы, перечисленные в ее заключении, разработаны и получены лично автором.
По теме диссертации опубликована 31 работа, в том числе 18 -в изданиях из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, утвержденного ВАКом, 1 авторское свидетельство и 1 патент, 3 руководящих документа, утвержденных Ростехнадзором.
Структура и объем диссертационной работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка (182 наименования) и 8 приложений. Содержит 203 страниц текста, 14 таблиц и 86 рисунков.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе выполнен анализ работ по эксплуатации шахтных подъёмных установок, основных факторов, оказывающих влияние на состояние оборудования шахтного подъёма, математических моделей, описывающих динамические процессы при работе шахтного подъёма, методов и средств определения величины динамических нагрузок, а также состояния исследований в области прогнозирования и установления фактических ресурсов оборудования подъёмных установок, сформулированы цели и задачи исследования.
В условиях увеличения производительности шахтных подъёмных установок, эксплуатации большого количества подъёмных установок с истекшим сроком службы важное значение приобретают постоянный контроль за параметрами и использование полученной информации для оценки состояния оборудования шахтных подъёмных установок.
Теоретические основы современных шахтных подъёмных установок были заложены академиками М.М. Федоровым и А.П. Германом. Значительный вклад в развитие теории и практики шахтного подъёма внесли исследования академика А. С. Ильичева, профессоров Ф.Н. Шклярского, Г.М. Еланчика, В.Б. Уманского, В.И. Киселева, B.C. Тулина, В. Д. Белого, Н.Г. Картавого, Ю.В. Попова и ряда других ученых
Исследованиям механических свойств и динамики шахтных подъёмных канатов посвящены работы А.Н. Динника, П.П. Нестерова, З.М. Федоровой, Г.Н. Савина, Ф.В. Флоринского, М.Ф. Глушко, В.Д. Белого, В.И. Бережинско-го, Б.Л. Давыдова, O.A. Горошко, O.A. Залесова, В.И. Дворникова, Н.М. Картавого и других ученых. Ими определены коэффициенты запаса прочности шахтных подъёмных канатов, установлены нормы браковки канатов
по результатам испытаний их проволок и измерений потери сечения металла. В работах В.И. Белоброва, Е.С. Траубе, А.Г. Степанова, И.С. Найденко, Б.А. Носырева, М.В. Корнякова и других авторов исследованы динамические усилия в элементах шахтных подъёмных установок, разработаны мероприятия, направленные на снижение этих усилий и повышение безопасности эксплуатации подъёмных установок. Кинематические и динамические характеристики подъёмных установок в этих исследованиях представлены аналитическими зависимостями, выведенными из теоретических законов движения элементов подъёмной установки. При этом не учитывались реальные параметры подъёмных установок и их изменение в процессе эксплуатации.
Для расчета величины и характера динамических нагрузок необходимо разработать математические модели, сопряженные с реальными процессами на подъёмной установке, обеспечивающие расчет динамических процессов в режиме реального времени. Необходимо также создать методику расчета остаточного ресурса элементов подъёмной установки по вычисленным спектрам их нагружений.
Одной из причин повреждения подъёмных канатов, как показали проведенные исследования причин снятия канатов, являются поперечные удары каната об элементы конструкций, находящихся в зоне колебаний струны каната. Исследования поперечных колебаний струны подъёмного каната И.И. Почепаева, Ф.В. Флоринского, Л.В. Колосова, А.И. Обухова, В.И. Дворникова и других ученых посвящены определению предельной длины струны. Вместе с тем практика эксплуатации отечественных подъёмных установок свидетельствует, что проблеме исключения возможного соударения каната с элементами конструкции копра либо с другими предметами до настоящего времени уделялось недостаточно внимания. Необходимы дополнительные исследования в этой области с целью разработки методики определения зоны поперечных колебаний струны каната.
Для выполнения требований п. 352 ПБ-03-553-03 все шахтные подъёмные установки должны быть оснащены регистраторами параметров. Внедрение систем непрерывного контроля за основными параметрами работы шахтной подъёмной установки, индикации текущих значений, а также хранения и последующей детальной расшифровки всей контролируемой информации позволяет существенно снизать вероятность возникновения аварийной ситуации, а в случае возникновения таковой - разобраться в причинах. Для успешного внедрения этих приборов необходимо разработать требования к регистраторам параметров. Накопленный опыт эксплуатации показал, что информация регистраторов параметров может быть использована не только для определения причин возникновения аварийной ситуации, но и для расчета фактических нагрузок, воздействующих на подъёмные сосуды, подвесные устройства, канаты и другие элементы подъёмной установки. Это позволяет достоверно определить весь спектр напряжений и учитывает особенности
каждого цикла подъёма груза, каждого наложения предохранительного тормоза при расчете остаточного ресурса элементов подъёмной установки.
Динамические нагрузки, воспринимаемые оборудованием шахтного подъёма, во многом определяются наладкой системы управления приводом, тормозной системы, защит и блокировок подъёмной установки. Для повышения качества наладочных работ необходимы современные средства измерения, обеспечивающие точность измерения, регистрации и документирования контролируемых параметров подъёмной установки.
Отклонение параметров работы подъёмной установки от проектных значений должно привести к срабатыванию защитных устройств. Несмотря на это, практика эксплуатации шахтного подъёма сопровождается авариями. По данным И.Н. Латыпова, 50 % всех аварий на подъёмных установках приходятся на элементы стволового хозяйства. Наибольшее число аварий в стволе связано с зависанием подъёмного сосуда или противовеса в стволе.
Опыт расследования причин обрыва подъёмных канатов с участием автора на рудниках Пермского края также подтверждает эти выводы: в трех случаях из четырех обрыв каната был вызван зависанием противовеса и скипов и последующего его свободного падения в ствол.
Большое количество аварий, вызванных зависанием подъёмного сосуда и последующим напуском каната в ствол, свидетельствует о недостаточной надежности применяемой на рудниках аппаратуры защиты. Современные средства сбора и обработки информации позволяют контролировать натяжение подъёмных канатов и разработать систему защиты от напуска каната в ствол. Для реализации такой системы необходимо провести исследования деформации элементов металлических копров шахтных подъёмных установок в зависимости от натяжения подъёмных канатов.
Проведенные обзор и анализ исследований, направленных на увеличение срока службы и повышение эффективности эксплуатации шахтных подъёмных установок в соответствии с целью работы, изложенной во введении, позволяют сформулировать задачи диссертационного исследования.
1. Выполнить анализ причин снятия с эксплуатации подъёмных канатов и другого оборудования шахтных подъёмных установок.
2. Разработать, математические модели шахтной подъёмной установки, учитывающие в режиме реального времени фактические параметры ее работы.
3. Установить закономерности изменения срока службы оборудования подъёмных установок от динамических нагрузок.
4. Создать систему постоянного контроля параметров работы шахтной подъёмной установки, обеспечивающую непрерывный контроль и подсчет фактических нагрузок, испытываемых оборудованием шахтных подъёмных установок.
5. Разработать аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие контроль режимов работы подъёмной установки, определение причин
возникновения аварийных ситуаций и объективную оценку технического состояния оборудования шахтной подъёмной установки.
6. Разработать нормативную документацию, учитывающую современные требования законодательства в области промышленной безопасности, достижения науки, техники и технологии при проектировании и эксплуатации шахтных подъёмных установок.
Во второй главе на основе результатов выполненных работ по контролю состояния канатов, периодического обследования оборудования шахтных подъёмных установок калийных рудников проведен анализ основных причин выхода этого оборудования из строя. На рис. 1 показаны основные причины снятия 219 канатов в период с 1990 по 2012 г., бывших в эксплуатации на скиповых подъёмных установках калийных рудников.
До ввода в действие «Временной инструкции по эксплуатации грузовых канатов с металлическим сердечником на калийных рудниках» в 1992 г. срок службы канатов был ограничен одним годом. В дальнейшем срок службы канатов постепенно увеличивался. Этим объясняется большое количество снятых с эксплуатации по сроку службы канатов.
Изучение состояния забракованных канатов, обстоятельств, оказавших влияние на их повреждение, позволило определить конкретные причины, приведшие к необходимости снять канат и разработать рекомендации по исключению в дальнейшем таких повреждений.
канатов от их Срок службы.
общего числа. 0 о лет
Рис. 1. Диаграмма распределения причин снятия подъёмных канатов калийных рудников: ■ - доля снятых по определенной причине канатов от их общего числа, %; - средний срок службы канатов, лет
Из рис. 1 следует, что большинство канатов снято с эксплуатации по результатам инструментального контроля.
Благодаря выполненным исследованиям состояния снятых канатов установлено, что показания канатных дефектоскопов не всегда однозначно соответствуют фактической потере поперечного сечения канатов по металлу. Теоретически установлена одна из причин несоответствия показаний дефектоскопа фактической потере сечения для канатов с металлическим сердечником большого диаметра - это различные условия намагничивания контрольного отрезка и подъёмного каната. Для увеличения точности измерения потери сечения подъёмных канатов и обнаружения обрывов проволок предложены новый способ неразрушающего контроля канатов и устройство для его осуществления. Этот способ контроля и устройство, обеспечивающее также измерение шага свивки прядей и координаты по длине каната, защищены патентом РФ.
Потеря Коэф. запаса
Рис. 2. Изменение запаса прочности и потери сечения канатов с металлическим сердечником:
1 - потеря сечения каната № BOO 152/3; 2 - потеря сечения каната № В004342: 3 - потеря сечения каната № В004341; 4 - запас прочности каната № BOO 152/3: 5 - запас прочности каната № В004342: б-запас прочности каната № В004341; 7-уровень потери сечения каната 20 %: 8- уровень потери сечения 15 %;
9 - уровень запаса прочности к=5
Применяемые в настоящее время приборы инструментального контроля стальных канатов позволяют оценить состояние металлического сердечника и выявить порывы проволок как внутри наружных прядей, так и в сердечнике. Вместе с тем нормы браковки канатов по потере сечения остались неизменными. Это привело к тому, что в последние годы почти все канаты
шахтных подъёмных установок бракуются по результатам инструментального контроля.
На рис. 2 приведены графики изменения запаса прочности и потери сечения, полученные математической обработкой фактических данных результатов инструментального контроля и испытаний в КИС.
Из рисунка видно, что снижение запаса прочности каната в процессе эксплуатации происходит медленнее, чем увеличение потери сечения металла каната. Отсюда следует, что при браковке канатов по результатам испытаний разрушающим способом в КИС канаты имеют существенно больший срок службы. Это видно из рис. 1. Средний срок службы канатов, снятых по результатам дефектоскопии, составляет 2,6 года, а забракованных в КИС -3,7 года. Ни один из испытанных канатов не был забракован по запасу прочности.
Проведенные по согласованию с Ростехнадзором испытания грузовых канатов с металлическим сердечником с потерей сечения металла до 20 % при норме 15 % показали, что состояние снятых канатов соответствует всем другим критериям браковки. Грузовые канаты с металлическим сердечником могут безопасно эксплуатироваться с потерей сечения до 20 %. В этом случае срок службы канатов увеличится в среднем на 10 %.
В третьей главе приведены исследования совместных колебаний подъёмного сосуда и струны каната шахтной подъёмной установки. При описании колебаний ветвь каната представлена системой с двумя степенями свободы: продольными перемещениями ветви каната и поперечными перемещениями струны каната. Расчетная схема подъёмной установки приведена на рис. 3.
Рис. 3. Расчетная схема подъёмной установки
Подъёмный канат представлен упругой нитью постоянной длины. Распределенная масса каната приведена к сосредоточенным массам машины и подъёмного сосуда по методу Рэлея. Канат в струне рассмотрен как упругая весомая нить постоянной длины.
При постоянной длине струны её отклонение при поперечных колебаниях может быть описано в виде ряда:
координатные функции; L - длина струны каната, м; срk(t) -
обобщенные координаты, м; \ >— расстояние от барабана до рассматриваемого участка струны каната; к = 1,2,3.
Математической моделью свободных колебаний будет система из трех дифференциальных уравнений относительно обобщенных координат: