М А И С К

Международная ассоциация

исследователей стальных канатов

Секретариат: Научно-производственное предприятие

"ВИРА-СЕРВИС Плюс"

ул. Запорожская, 30, офис 4,

65005, Одесса, Украина,

т./ф. + 0038-048-777-40-27

E-mail: vira.od.ua@gmail.com

Состав правления:

Президент Ильин С.Р., к.т.н. – Украина

Исполнительный

директор Малиновский В.А., д.т.н., проф. – Украина

Бережинский В.И., д.т.н. – Украина

Лавриненко С.Г., инж. – Украина

Мироненко А.С., к.т.н. – Россия

Патарая Д.И., д.т.н., проф. – Грузия

Рубель А.В., инж. – Украина

Трифанов Г.Д., д.т.н., проф. – Россия

Чаюн И.М., д.т.н., проф. – Украина

Секретарь Бартенева Н.А., инж. – Украина

Редактор Мищенко А.А., инж. – Украина

Ревизионная комиссия:

Яглинский В.П., д.т.н. – Украина

Пригода А.А., к.т.н. – Украина

Бюллетень 12

Сборник основан в апреле 2001 г.

Май 2018

Одесса

«Астропринт»

2018

УДК 62-427.4(063)

Редакционная коллегия:

Малиновский В.А., д.т.н., профессор

Бартенева Н.А., инженер

Мищенко А.А., инженер

Ответственный редактор:

Малиновский В.А.

© Международная ассоциация исследователей

стальных канатов, 2018

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ………………………………………………………….. 5

Лирическое сообщение……………….……………………………… 6

Научно- технический раздел

Малиновский В.А. Методика определения кручения шахтного

каната в стволе ………………………………………………………… 7

Василькевич В.И. Кинематические и параметрические аспекты

динамического взаимодействия подъемных сосудов с жесткой

армировки стволов при использовании проводников коробчатого

сечения с утолщенными стенками……………………………………. 11

Ильин С.Р., Радченко В.К., Соломенцев К.А., Василькевич В.И.,

Дубинин М.В. Влияние толщины стенок трубчатых коробчатых

проводников, устанавливаемых при ремонтах армировки, и

их износа на допустимую скорость подъема по динамическим

критериям………………………………………………………………. 16

Ильин С.Р., Соломенцев К.А. Методы и средства повышения

долговечности канатов и шкивов шахтных подъемных установок… 34

Колосов Д.Л. Технічні пропозиції щодо реконструкції шахтних

підйомних установок під використання плоских гумотросових

канатів…………………………………………………………………... 43

Малиновский В.А. Цикл нормальных напряжений в проволоках

при работе каната на блоках………………………………………….. 49

Новик В.А., Приходько А.Л. Опыт применения лубрикатора для

смазывания головных канатов шахтных подъемных установок с

машинами типа БЦК 8/5х2,7……………………………………………. 60

Проценко В.О. Дослідження зрізу сталевих канатів……………….. 67

Чаюн И.М., Непомнящий А.В., Чаюн М.И. Влияние

межэлементного трения на жесткостные характеристики

кабель-канатов при растяжении………………………………………. 74

Щурихина О. В., Шакирова Р. Р., Барахнина В.Б.Безопасность

морских нефтегазодыбавающих платформ………………………….. 82

34

УДК 622.673.1

Ильин С.Р., канд. техн. наук., ст. науч.сотр. (Зав. лабораторией диагностики

оборудования ШПУ, ИГТМ им. Н.С.Полякова НАН Украины, iljin_sr@ukr.net)

Соломенцев К.А., канд. техн. наук (Технический директор НИИГМ им.

М.М.Федорова, Киевский филиал)

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

КАНАТОВ И ШКИВОВ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

При работе шахтных подъемных установок (ШПУ) затраты на головные

канаты и обеспечение работоспособности шкивов являются одними из

основных в составе расходов при эксплуатации. Кроме того, подъемный канат

является самым главным рискообразующим фактором, так как его обрыв влечет

за собой тяжелые материальные последствия и, не редко, человеческие жертвы.

Известно много технологических факторов, которые негативно влияют на

долговечность и надежность канатов шкивов и подъемных установок.

Основные из них, проявляющиеся систематически на каждом цикле при работе

ШПУ:

1 - динамические и статические деформации растяжения и кручения

большой амплитуды при работе ШПУ, неравномерно распределенные по

длине каната в отвесах

Этот фактор в большей степени проявляется на больших глубинах

подъема и вызван использованием облегченных скипов с утяжеленным грузом

в пределах минимального допустимого статического запаса прочности. При

неоптимизированной диаграмме скорости подъема на ее переходных участках

(разгон, замедление, переход с участка на участок) возникают значительные

окружные ускорения и угловые рывки барабана, возбуждающие вертикальные

колебания тяжелых сосудов. Реализующиеся при этом знакопеременные

динамические усилия в канатах негативно влияют на внутренние силовые

процессы взаимодействия между проволоками и прядями и способствуют

ускоренному истиранию, появлению порывов и нарушения формы сечения

(рис.1).

Кроме того, что при неплавном вертикальном движении сосудов

возникают дополнительные колебания динамических усилий в канатах, они

возбуждают горизонтальные колебания сосудов, которые, свою очередь, при

ударах направляющих башмаков по армировке, возбуждают, за счет сил трения,

синхронные вертикальные импульсы, создающие фоновые динамические

колебания в натяжениях канатов с частотой соударений. Это так же негативно

35

влияет на долговечность каната и армировки.

Техническим средством снижения такого негативного фактора является

установка на ШПУ цифровой системы управления скоростью,

запрограммированной на реализацию адаптированной к параметрам установки

оптимальной диаграммы скорости, минимизирующей колебательные процессы

в канатах [1], а так же автоматизированной системы контроля плавности

движения сосудов как на рабочих режимах, так и в режиме аварийного

торможения (рис. 2) [2].

Рис. 1. Деформации большой амплитуды, неравномерно распределенные

по длине каната в отвесах

36

Схема работы системы

Измерительно-передающий

модуль системы на скипе

Информация системы: цикл спуска порожнего/подъема груженого скипа

Система выполняет:

1. Мониторинг интенсивности динамического взаимодействия подъемных сосудов с

жесткой армировкой ствола;

2. Мониторинг и локализация по месту уступов на стыках проводников и местных

нарушений вертикальности проводников (динамическая профилировка);

3. Мониторинг работы роликовых направляющих сосудов;

4. Мониторинг и локализация по месту в стволе участков ударно-циклического

нагружения проводников повышенного уровня;

5. Мониторинг вертикальных колебаний сосудов, динамических усилий в головных

канатах.

37

Рис. 2. Схема и результаты работы системы непрерывного контроля

плавности движения подъемных сосудов

2 – значительные различия в значениях квазистатических и

динамических натяжений каждого каната на разных участках по его длине

(двух отвесах или двух отвесах и струне, в двух отвесах и двух струнах) и

между канатами при перемотке их пакета через один или несколько

фрикционных шкивов (многоканатные ШПУ со шкивом трения и

моноблочными отклоняющими/направляющими шкивами) (рис. 3);

а) б)

Рис. 3. Схемы распределение натяжений по участкам каната (а) и между

канатами (б) многоканатной подъемной установки

Данный фактор проявляется практически на всех многоканатных

подъемных установках. В наибольшей степени негативное влияние этого

фактора проявляется в МК ШПУ с моноблочными

отклоняющими/направляющими шкивами. На участках между шкивами

38

каждый канат испытывает либо значительную перегрузку либо ослабление,

уровень которых значительно превышает их значения в отвесах.

Техническими средствами снижения такого негативного фактора

являются своевременная проточка желобов ведущего и отклоняющего шкивов

для выравнивания их радиусов, регулировка длин канатов. Наибольший эффект

эти мероприятия дают при установке на ШПУ автоматической системы

мониторинга натяжений канатов и недопущение повышенного разбаланса

натяжений в отвесах и струне канатов (рис. 3) [3].

Схема работы системы

Полные натяжения канатов

Отклонения натяжений от среднего, %

Отношение натяжений

канатов на шкиве

(запас по пробуксовке)

Результаты работы АС «КНК»

1. Непрерывный мониторинг полных натяжений каждого каната в обоих отвесах;

2. Непрерывный мониторинг наличия пробуксовки каждого каната по отклоняющему

и ведущему шкивам;

3. Непрерывный мониторинг запаса по пробуксовке каждого из канатов и суммарного

запаса по нескольжению всех канатов при ТП и нештатных ситуациях;

4. Весовой контроль загрузки/разгрузки скипов;

39

5. Расчет коррекции длин канатов;

6. Расчет коррекции радиусов желобов шкивов

Рис. 4. Схема и результаты работы системы контроля натяжений канатов

В установках с моноблочными отклоняющими шкивами радикально

устраняет различие в натяжениях каждого каната на участке струны между

шкивами и в отвесе монтаж в желобах кольцеобразных футеровочных звеньев

скользящего типа. Они воспроизводят на моноблочных шкивах механический

процесс уравнивания натяжения каната в отвесе и струне, так как он

происходит в установке с секционными отклоняющими шкивами. Кроме того,

устраняется негативное влияние момента инерции отклоняющего шкива в

период разгона и торможения (рис. 4) [4].

а) б)

40

Рис. 5. Схема МК ШПУ (а) с подвижной футеровкой отклоняющего

шкива (б)

3 – высокие контактные давления между рабочей поверхностью

шкива/блока и наружными проволоками канатов

Данный фактор в наибольшей степени проявляется в установках с

нефутерованными отклоняющими шкивами. В них наружные проволоки каната

контактируют непосредственно с металлической поверхностью желоба. При

этом возникают значительные контактные напряжения, которые вызывают

ускоренный износ проволок каната и поверхности желобов шкива.

Техническими средствами снижения негативного влияния этого фактора

является установка в желобах шкива износостойкой полимерной футеровки,

исключающий прямой контакт между металлическими поверхностями каната и

желоба. Правильный выбор материала футеровки шкивов по сочетанию

параметров его жесткости и износостойкости является одним из самых важных

технических факторов, обеспечивающих повышение долговечности канатов, а

так же фактором повышения срока службы самих шкивов, которые являются

достаточно дорогостоящим элементом оборудования ШПУ. На рис. 6 показаны

образцы экспериментальной футеровки отклоняющих шкивов.

41

Рис. 6. Образцы экспериментальной футеровки отклоняющих шкивов

Их испытания по ГОСТ 23509, показали, что он обладают в три раза

большей сопротивляемостью к истиранию, чем традиционные футеровки

отклоняющих шкивов, применяющиеся в настоящее время.

4- нарушения цилиндричности желобов шкива вследствие износа или

дефектов футеровки, вызывающие интенсивные поперечные и

продольные колебания канатов, нередко, резонансного типа.

Данный фактор проявляется в установках с футерованными

отклоняющими шкивами с неравномерным износом желобов при длительной

эксплуатации либо при установке новых шкивов, когда желоба имеют

заводские дефекты.

Техническим средством снижения негативного влияния этого фактора

является установка футеровки из максимально износостойкого материала,

сохраняющего цилиндрическую форму рабочей поверхности длительное время,

но при этом обладающего достаточной радиальной податливостью для

эффективного поглощения энергии колебаний, например, экспериментальная

42

футеровка, показанная на рис.6.

Рис. 7 Поперечные колебания отвесов и струны каната.

Снижение влияния каждого их них является актуальной задачей

обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации подъемных установок.

Комплексное внедрение описанных выше программно-технических комплексов

и новых конструкций оборудования позволит повысить надежность и

безопасность эксплуатации шахтных подъемных установок.

Литература

1. Ильин С.Р. Оптимизация цикла спуска/подъема двухконцевой

скиповой установки с бицилиндроконической подъемной машиной /

Ильин С.Р., Михлин Ю.В., Решетникова С.М. // Вестник СевНТУ №120.-

Севастополь -2011. – с.41-49.

2. Ильин С.Р. Контроль безопасности движения скипов, клетей и

противовесов шахтных подъемных установок / Ильин С.Р., Радченко В.К.

Смовж А.Л. // Бюллетень МАИСК. Вып. 11. – Одесса.- Изд. Астропринт._

2017.-

С. 30-38. Режим доступа: htpp://www.maisk/org.ua.

3. Ильин С.Р. Автоматизированная система контроля натяжений канатов

шахтных многоканатных подъемных установок / Ильин С.Р., Кохан П.С.,

43

Плахотный С.А.,Смовж А.Л., Владимиров И.В. // Бюллетень МАИСК. Вып 11. –

Одесса.- Изд. Астропринт._

2017.- С. 16-29. Режим доступа:

htpp://www.maisk/org.ua.

4. Багатоканатна підйомна установка / Ільїн С. Р., Кириченко В.Є., Ільїна

І.С., Ільїна С.С. // Патент на корисну модель 119562, Зарегистрировано

25.09.2017.