книги из ГПНТБ / Потураев, В. Н. Резина в горном деле

М О С К В А

«НЕДРА»

1974

УДК 622 : 678.06 : 62.567 : 536.12

О! ^ I ЧитАЛьНОГО_ЗАЛА_]

V r b j y b

Потураев В. Н., Дырда В. И., Надутый В. П. Резина в гор ном деле. М., «Недра», 1974, 152 с.

В книге обобщены данные о резине как конструкционно! материале для изготовления деталей горных машин. Рассмот рены примеры применения резиновых деталей, несущих сило вые нагрузки и используемых в качестве амортизаторов, демп феров, защитных футеровок и т. д. Приведены данные о фи зико-механических характеристиках резин и их зависимости о режима нагружения и температуры внешней среды.

Приведены рекомендации по проектированию наиболе! распространенных резиновых деталей и даны расчетные формул! по выбору их параметров и формы. Изложены методы расчет! температурных полей в резиновых деталях и методы расчет! их долговечности при циклических нагрузках. Рассмотрен! также вопросы проектирования резиновых деталей с учето) технологических факторов и правила их эксплуатации в уело виях горных предприятий.

Книга предназначена для инженеров и конструкторов занимающихся проектированием и расчетом горных машин Таблиц 18, ил. 91, список лит. — 89 назв.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Создание горных машин, повышение их надежности и долго­ вечности тесно связано с использованием высокополимерных материалов, среди которых важное место занимает резина.

Резина как конструкционный материал обладает ценными свой­ ствами: малым удельным весом, сравнительно широким диапазо­ ном рабочих температур, удовлетворительной химической стой­ костью к воздействию агрессивной среды, высокими амортиза­ ционными и звукопоглощающими свойствами и др. Изделия из резины просты и недороги в изготовлении, надежны в эксплуа­ тации.

Большое распространение резиновые изделия получили в автомобильной, тракторной, авиастроительной и других отра­ слях промышленности в качестве вспомогательных элементов

иэлементов, несущих значительные силовые нагрузки. Поэтому многие детали для горных машин бйли заимствованы именно из этих отраслей, однако ряд конструкций с резиновыми деталями разработан специально для горных машин с учетом специфических условий их работы. В горных машинах, характерными особен­ ностями рабочих режимов которых являются высокие скорости

исравнительно большие нагрузки в сочетании с агрессивным воз­ действием внешней среды и абразивным износом, более предпоч­

тительными перед металлическими могут оказаться металличе­ ские детали, гуммированные резиной.

Применяемые в настоящее время в горном машиностроении многочисленные резиновые детали и изделия отличаются большим конструктивным разнообразием. Особенно большое распростра­ нение они получили в транспортных и транспортно-технологиче­ ских машинах (конвейеры, питатели, грохоты), а также в горнообогатительных машинах (мельницы, дробилки, центрифуги). В этих машинах резиновые детали обычно выполняют функции элементов упругой подвески и амортизаторов.

Благодаря ценным антифрикционным свойствам и возмож­ ности работать в абразивной среде резиновые изделия широко используются в угольной промышленности в качестве подшип­ ников скольжения в углесосах и других горных машинах, в торфя­ ной промышленности — в торфососах, в нефтяной промышлен-

ГЛАВА 1 ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗИНЫ В ГОРНЫХ МАШИНАХ И ОБОРУДОВАНИИ

1. РЕЗИНА В ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВКАХ

Увеличение глубины разработки полезных ископаемых и интен­ сификация горнодобывающих процессов повлекли за собой повы­

к направляющим проводникам ствола. Так как уменьшение жесткости проводников в ущерб прочности недопустимо, то замена башмаков скольжения обрезиненными роликами

5

в направляющих устройствах является одним из вариантов решения вопроса снижения динамических нагрузок.

В зарубежной и отечественной практике [26] известны два типа резиновых роликоопор с пневматическими роликами и роли­

тия, не защищенного стальным ободом, объясняется весьма тяже­

6

натах подъемных машин. Основным упругим элементом яв­ ляются резиновые детали с бочкообразной свободной поверх­ ностью. Эффективность применения устройства исследовалась на канатах подъемного крана КБ-100 и экскаватора Э-652 в ре­ жимах подъема и погрузки. Числовой расчет показал, что динамические усилия в канатах крана (при движении со скоростью

тановки резиновых ограничителей в этом месте наблюдалось интенсивное усталостное разрушение каната из-за его изгибных поперечных колебаний при движении сосуда в шахтном стволе. Резиновые буфера ограничивают поперечные колебания каната и демпфируют значительную часть энергии этих колебаний, в ре­ зультате чего срок службы канатов значительно увеличивается. Так как ограничивающие резиновые шайбы имеют различные диаметры, а следовательно, различные жесткости, то гашение колебаний происходит в широком спектре частот и может

7

регулироваться изменением геометрических размеров устанавли­ ваемых шайб. Такая конструкция ограничителя колебаний, прак­ тически не требуя ухода, надежно работает в условиях агрессив­ ной среды шахтных вод подъемного ствола.

О б р е з и н е н н ы е ш к и в ы и к а н а ты. При взаимо­ действии каната со шкивом возникают значительные контактные давления, в результате действия которых преждевременно изна--. шиваются контактирующие поверхности. Для уменьшения удель­ ных нагрузок в зоне контакта и истирания вследствие проскаль­ зывания канатов, а также для увеличения долговечности узлов подъема в качестве защитных покрытий используют дерево, кап­ рон и резину с высокими прочностными свойствами и большой твердостью.

Известно [77], например, использование резины (конвейерной ленты) в качестве футеровки копровых шкивов.

Футеровка увеличивает срок службы шкива и каната, однако в данном случае резиновая футеровка уступала по сроку службы капроновой. Канаты с резиновой футеровкой находились в хоро­ шем состоянии после эксплуатации в течение 15 месяцев. Срок службы подъемных канатов при работе на этом же подъеме на шки­ вах с нефутерованным чугунным ободом составлял 5—6 месяцев, а срок службы самих шкивов не превышал двух лет.

Предпринимались попытки [40] применения для уравновеши­ вающих канатов подъемных машин полос из конвейерной ленты. При этом была установлена долговечность каната, устойчивого к разрушающему влиянию шахтных вод. В целом резиновое по­ крытие канатов предохраняет их от коррозии, уменьшает контакт­ ные напряжения и смягчает динамику.

2. РЕЗИНА В ШАХТНОМ РЕЛЬСОВОМ ТРАНСПОРТЕ

Транспортирование полезных ископаемых в большегрузных вагонетках локомотивами большого сцепного веса существенно увеличивает динамику подвижного состава, что вызывает повышен­ ные требования к механизмам обмена — толкателям, путевым стопорам, гасителям скорости и т. д., конструкциям ходовых частей вагонеток и локомотивов, буферно-сцепным устройствам и рельсовому пути. Во всех этих устройствах резина является эффективным средством для снижения динамических усилий,

рис. 5, а показана конструкция шахтного рельсового пути с при­ менением резиновой подкладки (рис. 5, б), которая предназначена для обеспечения упругих деформаций при действии на шпалу динамических сил, а также для компенсации неровностей на ниж­ ней поверхности подошвы рельсов и на верхней поверхности шпал.

8

Резиновая подкладка выполняет роль амортизатора и в значи­ тельной степени гасит колебания, передаваемые на шпалы it ко­ леса вагонетки. Это обстоятельство имеет особенно большое зна­ чение при применении бетонных шпал, которые под действием ударов выкрашиваются и растрескиваются.

Опыты показали [45], что применение резиновых подкладок, обеспечивающих упругую деформацию и демпфирование, по­ зволяет упростить скрепление рельсового пути, увеличить ста­ бильность ширины колеи, уменьшить динамические воздействия на шпалы и подвижной состав.

Б у ф е р н о - с ц е п н ы е у с т р о й с т в а . Эти устрой­ ства осуществляют сцепку между вагонетками и воспринимают

Рис. 5. Конструкция шахтного рельсового пути с резиновой подкладкой

динамические усилия, действующие в подвижном составе в про­ дольном направлении. К ним обычно предъявляют повышенные требования по прочности, податливости и демпфированию удар­ ных нагрузок и продольных колебаний. На рис. 6 показана кон­ струкция буферно-сцепного устройства с резинометаллическим элементом сжатия в виде наборного амортизатора, используемого в зарубежных шахтных вагонетках. Аналогичные устройства при­ меняют в вагонетках грузоподъемностью до 20 т (США) и в ваго­ нетках грузоподъемностью 3—5 т фирмы «АгЬе1» (Франция).

А м о р т и з а т о р ы х о д о в о й ч а с т и ш а х т н ы х в а г о н е т о к . При движении ходовая часть и кузов вагонеток находятся в сложном напряженном состоянии от воздействия раз­ личных динамических нагрузок, вызванных неровностями рель­ сового пути, взаимодействием со смежными механизмами откаточ­ ного комплекса и всевозможными перекосами и дефектами в кон­ струкциях. Для снижения этих нагрузок используют пружины и резиновые амортизаторы, которые устанавливают между осями колес и рамой, рамой и кузовом или в самом колесе.

9