ГОРНЫЕ МАШИНЫ
УДК 621.867.2.004.6 Ó А.П. Вержанский, Д.Я. Соловых, 2016
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333
(Online) • Уголь №
4-2016 /1081/
Название
Оценка долговечности сварных соединений
барабанов ленточных конвейеров
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2016-4-32-36
Авторы
Вержанский А.П., доктор техн. наук, профессор, генеральный
директор НП «Горнопромышленники России»,
Соловых Д.Я., ассистент кафедры «Горное оборудование, транспорт и
машиностроение» НИТУ «МИСиС»,
Аннотация
Барабаны мощных ленточных конвейеров подвергаются значительным нагрузкам. Эти нагрузки имеют сложный характер, причем среди них большое значение имеют циклические нагрузки, вызывающие усталостное разрушение сварных соединений (швов). При расчете сварных соединений на долговечность использован деформационный критерий усталостного разрушения, основанный на анализе деформационной кривой усталости. В данной статье введены понятия числа циклов до зарождения трещин и числа циклов до роста трещин до критического размера, при котором происходит разрушение сварного соединения в поперечном сечении. Для анализа использованы экспериментальные кривые зависимости числа циклов от амплитуды деформаций, которые аппроксимированы уравнением Басквина-Менсона-Коффина. Первоначально для установления закона распределения числа циклов от натяжения использована детерминированная зависимость Мэдока. Поскольку экспериментальные данные имеют большое рассеивание, то для оценки математического ожидания использована линейная регрессионная зависимость с определенным доверительным интервалом. При установлении закона распределения числа циклов до зарождения трещин учтено влияние масштабного фактора и переменного характера напряжения вдоль сварного соединения на обечайке барабана. Функция распределения суммарного числа циклов определена, как свертка двух законов распределения. При вычислении использовано прямое и обратное преобразование Лапласа. Дана оценка полученным в результате решения членам и приводится упрощенная формула для расчета вероятности разрушения сварного соединения в зависимости от количества циклов нагружения, которая учитывает: действующие на барабан нагрузки, изменение натяжения в ленте на барабане при работе конвейера, колебания напряжения в сварном соединении из-за технологических дефектов при сварке, механические свойства материала и их рассеивание, масштабный фактор и др. При заданной вероятности разрушения можно рассчитать время эксплуатации сварного соединения.
Иллюстрации:
Рис. 1. Модель барабана
ленточного конвейера: 1 – обечайка; 2 – анализируемый сварной шов
Рис. 2. Функции Вёлера в двойных логарифмических координатах по
результатам испытаний сварных соединений на усталостную долговечность: 1 – по
данным работы [4]; 2 – по данным работы [5]
Ключевые слова
Ленточный конвейер, приводной барабан, конвейерная лента, сварные соединения, надежность, усталостная долговечность, износостойкость.
Список литературы
1. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. 312 с.
2. Трощенко В.Т., Хамаза Л.А. Деформационные кривые усталости сталей и методы определения их параметров. Сообщение 1. Традиционные методы // Проблемы прочности. 2010. №6. С. 26-39.
3. Трощенко В.Т., Сосновский Л.А. Сопротивление усталости металлов и сплавов: Справочник. Ч.1. Киев: Наукова думка, 1987. 347 с.
4. Оценка циклической долговечности сварных соединений металлконструкций механизированных крепей / Г.С. Жетесова, О.М. Жаркевич, О.А. Нуржанова, Е.А. Плешаков // Вестник КазНТУ. 2002. №6. С.14-19.
5. Белов В.А. Повышение долговечности сварных решетчатых конструкций. URL: http://science-bsea.narod.ru/2001/dorogi_2001/belov_povyshenie.htm (дата обращения: 22.03.2016).
6. Гетман А.Ф. Концепция безопасности «Течь перед разрушением» для сосудов трубопроводов давления АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1999. 258 с.
7. Лидбеттер М. Экстремумы случайных последовательностей и процессов. М.: Мир, 1989. 392 с.
8. Байхель Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. М.: Радио и связь, 1988.
