книги из ГПНТБ / Баклашов, И. В. Расчет, конструирование и монтаж армировки стволов шахт

(V.107). Средний срок службы расстрелов Т = 10 лет, проводни­

Сравним найденную фактическую долговечность с долговечностью элементов армировки действующих шахт, вычисленной на основе принятой гипотезы о суммировании усталостных повреждений. С этой целью решим неравенство (У.82) относительно t и получим

где. Т — долговечность элементов армировки из условия накопле­ ния усталостных повреждений.

Положим R.d = = 0,5R и кв = 0,5-ІО'6 и, кроме того, учтем, что элементы армировки (проводники, расстрелы) действую­ щих шахт рассчитаны по допускаемым напряжениям, которые обычно назначаются равными 7? (О) = 0,77?. Максимальные напряжения в элементах армировки к моменту наступления предельного состоя­ ния можно положить R (Т) = 0,997?, учитывая, что определяется верхняя граница для долговечности армировки. Тогда, вычислив

армировки действующих шахт из условия накопления усталостных повреждений удовлетворительно согласуется с фактической долго­ вечностью. Следует подчеркнуть, что низкая долговечность элемен­ тов армировки действующих шахт объясняется в первую очередь

201

нерациональными проектными решениями и некачественным произ­ водством монтажных работ. При расчете армировок стволов проекти­ руемых шахт, очевидно, целесообразно ориентироваться на долго­ вечность отдельных элементов не меиее Т = 10 лет. В конечном итоге проектная долговечность должна назначаться по техникоэкономическим соображениям с учетом капитальных и эксплуата­ ционных затрат на армировку.

§ 23. Расчет армировки с постоянным шагом на эксплуатационные нагрузки

Расчет -армировки с постоянным шагом на эксплуатационные нагрузки заключается в определении сечений основных элементов (проводников и расстрелов) и величины шага армировки. Исход­ ными данными для расчета являются параметры подъема, конструк­ тивные параметры ствола, армировки и подъемных сосудов, монтаж­ ные и эксплуатационные параметры армировки и расчетные характер риртпки материалов. Ниже приводится подробное перечисление необходимых исходных данных и принятые обозначения.

Параметры подъема: годовая производительность подъема по стволу А (т/год); тип подъема (одноканатный, многоканатный); число подъемных сосудов в стволе; вес порожнего подъемного сосуда Gc (кгс); вес полезного груза G0 (кгс); максимальная тахограммная скррость движения груженого подъемного сосуда ѵ (см/с); максималь­ ное тахограммное ускорение подъема а (см/с2); высота подъема Н (м).

Конструктивными параметрами ствола являются диаметр ствола ^ в свету, материал и конструкция крепи.

Конструктивными параметрами армировки являются проектная схема яруса армировки с указанием основных размеров по осям эле­ ментов; размещение габаритов подъемных сосудов и противовесов в сечении ствола с указанием необходимых зазоров, допускаемых Правилами безопасности.

Конструктивными параметрами подъемных сосудов являются:

моменты инерции груженого подъемного сосуда относительно цент­ ральных осей Jx, Jу, Jz (кгс-см-с2); расстояния по вертикали 1± и Z2 (см) от центра тяжести подъемного сосуда до горизонтальных пло­ скостей, проходящих соответственно через верхние и нижние напра­ вляющие устройства, или расстояние (^-t- Z2), и величина эксцентри­ ситета центра тяжести сосуда е, необходимые для определения Zx и Z2 по формулам (1.11) и (1.12); расстояние по горизонтали d (см) от центра тяжести подъемного сосуда до вертикальных плоскостей, параллельных несущим расстрелам и проходящих через точки кон­ такта боковых направляющих устройств с проводниками; расстоя­

ние по горизонтали s (см) от центра тяжести подъемного сосуда до вертикальных плоскостей, перпендикулярных к несущим расстре­ лам и проходящих через точки контакта лобовых направляющих устройств с проводниками; координаты выступающих элементов

мые по формулам (V.55) и (V.56), если известны моменты инерции

зазоров между контактными поверхностями проводников и основных или предохранительных башмаков скольжения в боковом напра­ влении Д* (см) на сторону, в лобовом направлении А'ѵ (см) на сторону; величины стандартов боковых охп (см) и лобовых ауп (см) монтажных отклонений проводников от проектного положения.

Эксплуатационные параметры армировки: расчетная интенсив­ ность коррозийного износа основных элементов армировки р (см/год); расчетная интенсивность механического износа проводников £ (см/год); расчетный срок службы армировки t (годы); расчетные коэффициенты, учитывающие естественное рассеяние энергии коле­ бательных движений сосуда, которые можно принимать равными

Расчетные характеристики материалов: расчетное сопротивление материала проводников и расстрелов при растяжении, сжатии й изгибе R (кгс/см2); расчетный модуль упругости материала провод­ ников и расстрелов Е (кгс/см2).

Ввиду сложности расчета не представляется возможным опреде­ лить непосредственно по исходным данным необходимые сечения элементов и шаг армировки. Расчет целесообразно производить методом пробных, вариантов, т! е. задаваясь сечением элементов и шагом армировки, производить проверочный расчет. Для сокраще­ ния количества проверочных расчетов можно воспользоваться, на­ пример, рекомендациями ИГМиТК по предварительному расчету параметров армировки [10]. Необходимо заметить, что, несмотря на сложность расчета, определенная инженерная интуиция в выборе необходимых сечений элементов и шага армировки появляется уже после 10—15 расчетов.

При выборе сечений расстрелов и проводников следует руковод­ ствоваться рекомендациями, изложенными выше, в § 2 настоящей книги. Постоянный шаг армировки должен быть согласован с рас­ стоянием (ly + Z2) между верхними и нижними направляющими

203

сосуда на основании условия (V.7). Кроме того, должно выполняться условие [10]:

для скипов

для клетей

-Ц=-^-=г1. (V.112)

Необходимо иметь в виду также, что рациональная конструкция подъемного сосуда должна обеспечивать выполнение условия

Имея перечисленные исходные данные и назначив сечения эле­ ментов и шаг армировки, расчет целесообразно производить в сле­

В соответствии с проектной схемой яруса и согласно рекоменда­ циям, изложенным в § 7, определяются по формуле (II.3) лобовые Сру и по формуле (11.14) боковые, Срх жесткости несущих расстрелов. (Если проектная схема яруса при одинаковом сечении несущих рас­ стрелов не обеспечивает приблизительного равенства их жесткостей,

.целесообразно принимать различные профили для несущих рас­ стрелов.

По формулам (11.68) и (II.69) вычисляются безразмерные пара­ метры ау и ах, а затем по формуле (11.75) — соответствующие при­ веденные безразмерные параметры сср и а*.

С помощью табл. 9 или графиков, приведенных на рис. 57 и 58, по формулам (II.91) и (11.92) вычисляются безразмерные параметры

где Срхп, Сруп — боковая и лобовая жесткости соответствующих несущих расстрелов.

•'204

где Сх п, Схл — приведенные средние боковые жесткости соответствен­ но правого и левого проводников, принимаемые равнымиС_,оп в зависимости от номера «контактной точки;

Су п, Су л — приведенные средние лобовые жесткости соответственно правого и левого проводников, принимаемые равными Су0п в зависимости от номера п контактной точки.

В случае установки на подъемном сосуде упругих направляющих устройств их жесткость может быть определена согласно рекомен­ дациям ИГМиТК [10] при деформировании в боковой плоскости

Как указывалось выше (§ 14), в качестве демпферов, включае­ мых в конструкцию направляющих устройств, целесообразно при­ нимать демпферы, дающие «гистерезисную петлю» за цикл нагруже­ ние — разгрузка. Демпфером такого типа является, например, коль­ цевой амортизатор, конструкция которого приводится в работе [8]. В этом случае жесткость упругих направляющих устройств можно определить на основании рекомендаций, изложенных в работе [33]. Если боковую и лобовую жесткости направляющего устройства, включающего демпфер такого типа, при нагружении обозначить соответственно С’ях и С'яѵ, а при разгрузке — Сях и Сяу, получим следующие расчетные выражения:

205

эксплуатации. Расчет производится в соответствии с рекоменда­ циями, изложенными в § 16.

Определяются собственные частоты системы ь боковой плоскости

минимальные по величине частоты в боковой и лобовой плоскостях, которые в дальнейшем принимаются в качестве расчетных. При доре­ зонансном режиме работы подъема рабочие скорости подъема долж­ ны быть меньше резонансных скоростей, соответствующих минималь­ ным расчетным частотам.

Для расчетных частот со;- вычисляются коэффициенты срр’\ ср^;), <р(Я, фр), фсі) до формулам (III. 113)—(III. 119) и (III.131)—(III.133).

Затем по формулам (III.110) и (III.128) определяются обобщен­ ные массы nij, а по формулам (III.109) и (III.127) — обобщенные коэффициенты Ej, учитывающие рассеяние энергии в системе.

При дорезонансном режиме работы подъема дальнейшие расчеты сводятся к определению по формулам (III.105), (III.144), (III.157) величины максимальных горизонтальных перемещений направля­ ющих устройств сосуда unij в боковой и лобовой плоскостях. Предва­ рительно в зависимости от конструкции армировки вычисляются параметры Qtj, НГп Фпі по следующим формулам: для армировок с двумя двухсторонними проводниками по формулам (III.106)— (III.108) и (III.124)—(III.126), для армировок с двумя односторон­ ними проводниками — по формулам (III.137)—(III.139) и (Ш.1'45)— (III. 147), для армировок с четырьмя двухсторонними проводни­ ками — но формулам (III.151)—(III.153) и (III.158)—(III.160). При этом расчетные величины кинематических зазоров следует положить равными ДЛ и Ау1 для всех ниток проводников данного подъема и вычислять по соответствующим формулам (Ѵ.10)—(Ѵ-13) в зависи­ мости от расположения проводников.

Если конструкции армировки и подъемного сосуда обеспечивают выполнение условий (пп. 1, 2, 3), сформулированных в § 16, расчет­ ные формулы значительно упрощаются. В этом случае проектиро­ вание армировок с двумй двухсторонними проводниками в дорезо­ нансном режиме работы подъема следует производить по фор­ мулам (Ѵ.24)—(Ѵ.ЗО). Необходимо подчеркнуть, что в дорезонансном режиме работы подъема величины знаменателей в формулах (III.105),

206

(III. 144), (III.157) и (V.24)—(V.30) должны быть положительными. В противном случае следует назначить другие сечения элементов или шаг армировки и повторить расчеты.

Армировки с постоянным шагом и проводниками, обладающими значительной изгибной жесткостью в лобовой плоскости, можно экс­ плуатировать в' зарезонансном режиме работы подъема по лобовым колебаниям, если возможен переход через резонанс при тахограммном ускорении подъема. Возникающие при этом максимальные горизонтальные перемещения направляющих устройств сосуда, дви­ жущегося по двум двухсторонним проводникам, можно определить по формулам (Ѵ.31)—(Ѵ.36).

3. Проверка предельных состояний армировки в начале эксплуа­ тации. Расчет армировки по первому предельному состоянию из условия прочности проводников производится по формуле (Ѵ.50), из условия прочности расстрелов — по формуле (Ѵ.72). При этом расчет выполняется для всех проводников и несущих расстрелов данного подъема. -

Расчет армировки по второму предельному состоянию произво­ дится по формулам (Ѵ.90) и- (Ѵ.91).

Если выполненные расчеты указывают на наступление предель­ ного состояния хотя бы в одном элементе армировки, следует назна­ чить другие сечения элементов или величину шага и повторить рас­ четы в указанной последовательности.

4. Определение деформационных параметров системы в конце расчетного србка эксплуатации. Вычисляются по формулам (Ѵ.57) — (Ѵ.66) геометрические характеристики поперечных сечений приня­ тых выше элементов армировки в момент времени t, соответствую­ щий концу расчетного срока эксплуатации.

По найденным таким образом геометрическим характеристикам определяются деформационные параметры системы. Расчет произ­ водится по методике, указанной в п. 1.

5.Определение динамических параметров системы в конце рас­ четного срока эксплуатации. Расчет производится по методике, указанной в п. 2.

6.Проверка предельных состояний армировки в конце расчет­ ного срока эксплуатации и оценка ее долговечности. Проверка пер­ вого предельного состояния из условия прочности элементов арми­

ровки и второго предельного состояния производится по методике, указанной в п. 3.

Затем по формуле (V.82) проверяется первое предельное состоя­ ние в момент эксплуатации t из условия накопления усталостных повреждений в элементах армировки. Исходными данными для этого расчета являются вычисленные выше напряжения R (0) и R (t) в проводниках и расстрелах. Если условие (V.82) не выполняется к моменту эксплуатации t, -следует назначить другие сечения элемен­ тов или шаг армировки и повторить расчеты. Можно также при соот­ ветствующем экономическом обосновании уменьшить расчетный срок службы армировки t. Если условие (У.82) выполняется с некоторым

207

запасом, можно, повторив распеты при большем расчетном сроке эксплуатации, оценить увеличение долговечности армировки.

Принятые сечения элементов и шаг армировки клетевого подъема, оборудованного парашютами с захватом за проводники, необходимо проверять на вертикальную аварийную нагрузку. Величину этой нагрузки следует принимать [19] равной удвоенной концевой на­ грузке (с учетом веса хвостового каната) и равномерно распределен­ ной между проводниками и несущими расстрелами одного звена проводников по глубине ствола. При этом напряжения R (t) в несу­ щих расстрелах определяются как в однопролетных шарнирно опер­

тых по концам балках, при от-

X 10 мм из неравнобоких уголков, дйя расстрелов № 2 — сварной коробчатый профиль 212 X 130 X 12 мм из неравнобоких уголков, для проводников — сварной коробчатый профиль 160 X 160 X 12 мм из равнобоких уголков. Шаг армировки принимаем I = 6 -м, что удовлетворяет условиям (V.7) и (V.111): (гі + 12)/1 = 2 .

208

1

«Р 2 — 0,0286

ипо формуле (11.75) — соответствующие приведенные безразмерные пара­ метры

«*і = 0,0068, «*2 = 0,0069, «jji = 0,1295,

По формулам (V.121) и (V.122) находятся необходимые жѳсткостп упругих роликовых направляющих

Сн. X= 54,4 кгс/см; Си> у = 108,8 кгс/см.

2.Определение динамических параметров системы в начале эксплуатации.

Затем находятся корни кубического уравнения (III.112) по итерационной формуле Ньютона

со*2 = 0,052; со| 2 = 0,334; со?3 = 0,101

п корни квадратного уравнения по формуле (III.130)

coJ2 = 0,0266; со£2 = 0,1636.

Собственные частоты системы вычисляются по формулам (V.123) и (V.124)

а>і = 29 с-i; со2 = 73,4 с-1; со3 = 40,4 с-і ;

со4 = 7,3 с-і; со5=18,1 с~і .

Анализируя собственные частоты системы, приходим к выводу, что мини­ мальной расчетной частотой в боковой плоскости является Wj = 29 с-1, а в ло­ бовой плоскости — Ю4 = 7,3 с-1, которой соответствует минимальная резонанс­

ная частота

ли

— = “*

и резонансная скорость

ч

у = і ^ = 13,9 м/с.

я

Отсюда рабочая скорость, подъема меньше резонансной:

9,1 м/с <13,9 м/с,

т. е. армпровка проектируется для дорезонансного, режима работы подъема.

210