Z E S Z YT Y N A U K O W E P O L IT E CH NI KI Ś L Ą S K I E J
S e r i a « G Ó R N I C T W O z. 8 0 N r kol. 547
K O N F E R E N C J A : M O D E L O W A N I E G b R N I C Z Y C H M A S Z Y N W Y C I Ą G O W Y C H 9 - 1 0 . X I I . 1 9 7 7 r .
A L F R E D C A R B O G N O
I N S T Y T U T M E C H A N I Z A C J I G Ó R N I C T W A P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J
S T E F A N K O N I E C Z N Y
R Y B N I C K I E Z J E D N O C Z E N I E P W
B A D A N I E Z J A W I S K A Z A C H O W A N I A S I E L I N W Y R Ó W N A W C Z Y C H O K R Ą G Ł Y C H W S Z Y B A C H P O D C Z A S P R A C Y G Ó R N I C Z E G O
U R Z Ą D Z E N I A W Y C I Ą G O W E G O
p r z e d s t a w i o n o w y n i k i b a d a ń k r ę c e n i a się l i n w y r ó w n a w c z y c h o k r ą g ł y c h w s z y b i e o r a z w y n i k i b a d a ń m o m e n t u t a r c i a w z a w i e s i a c h o b r o t o w y c h l i n w u r z ą d z e n i a c h w y c i ą g o w y c h k o p a l ń ROW.
1. W s t ę p
J e d n y m z c z y n n i k ó w w p ł y w a j ą c y c h n a z a c h o w a n i e się l i n w y r ó w n a w c z y c h o k r ą g ł y c h p o d c z a s i c h e k s p l o a t a c j i , a t y m s a m y m n a c h a r a k t e r p r a c y i i c h ż y w o t n o ś ć je s t z j a w i s k o k r ę c e n i a się l i n w o k ó ł o s i w ł a s n e j . N i e z n a j o m o ś ć p r o c e s u k r ę c e n i a się l i n w y r ó w n a w c z y c h , s t o s o w a n i e n i e o d p o w i e d n i c h m e t o d p r o f i l a k t y c z n o - k o n t r o l n y c h p o d c z a s e k s p l o a t a c j i l i n np. b l o k o w a n i e / u s z t y w n i e n i e / ł o ż y s k k u l k o w y c h w z a w i e s i a c h t y c h l i n , co m i a ł o m i e j s c e w g ó r n i c t w i e k r a j o w y m j e s t p r z y c z y n ą p r z e d w c z e s n e g o w y c o f a n i a l i n w y r ó w n a w c z y c h o k r ą g ł y c h z e k s p l o a t a c j i , n a j c z ę ś c i e j w s k u t e k d e f o r m a c j i l i n w i e l o s p l o t o w y c h p r z e z r o z w a r s t w i e n i e . R o z w a r s t w i e n i e się l i n w y r ó w n a w c z y c h o k r ą g ł y c h / w o g ó l e l i n s p l o t o w y c h w i e l o w a r s t w o w y c h / m o ż n a u z n a ć za n a j c z ę s t s z ą d e f o r m a c j ę t y c h lin. T e n d e n c j a l i n w i e l o s p l o t o w y c h d o r o z w a r s t w i e n i a z a l e ż n a j e s t od j a k o ś c i i c h p r o d u k c j i np. n i e r ó w n o m i e r n o ś ć n a c i ą g ó w s p l o t ó w w w a r s t w a c h lin, s p o s o b u i c h n a k ł a d a n i a d o u r z ą d z e ń w y c i ą g o w y c h , tzw. d ł u g o ś c i k r y t y c z n e j z w i s a j ą c y c h g a ł ę z i l i n z w i ą z a n e j z d o b o r e m l i n y do d a n e g o t y p u u r z ą d z e n i a w y c i ą g o w e g o i j e g o d y n a m i k i o r a z od p r o c e s u k r ę c e n i a się t y c h l i n w s z y b i e , z c z y m z w i ą z a n e s ą m e t o d y k o n t r o l i p r a c y l i n w y r ó w n a w c z y c h w s z y b i e [2] . O b e c n i e w k r a j u n i e p r o w a d z i się k o n t r o l i o b r o t ó w l i n w y r ó w n a w c z y c h o r a z m o m e n t u t a r c i a w ł o ż y s k a c h k u l k o w y c h z a w i e s i o b r o t o w y c h t y c h lin. B r a k tej k o n t r o l i w w i e l u w y p a d k a c h s p r z y j a p r o c e s o w i r o z w a r s t w i e n i a się t y c h lin, a tym s a m y m p r z y c z y n i a s i ę d o p r z e d w c z e s n e g o i c h o d k ł a d a n i a .
Z o b e c n i e p r z e p r o w a d z a n y c h r o z w a ż a ń t e o r e t y c z n y c h o r a z b a d a ń w s t ę p n y c h w y n i k a , że i s t n i e j e ś c i s ł y z w i ą z e k p o m i ę d z y m o m e n t e m o d k r ę t n y m l i n w i e l o s p l o t o w y c h a p o d a t n o ś c i ą l i n y n a r o z w a r s t w i e n i e . W p r z y p a d k u l i n w y r ó w n a w c z y c h m o m e n t o d k r ę t n y w y w o ł a n y j e s t t y l k o z m i e n i a j ą c y m się p o d c z a s
17/5
54 A. Carbogno, S. K o n i ec zn y
R y s . 1 . Z a w i e a i e k o n s t r u k c j i k r a j o w e j d l a l i n w y r ó w n a w c z y c h o k r ą g ł y c h .
Badanie zjawiska z achowania się lin. 55
ruchu liny w szybie c i ęż a r e m w ł a s n y m / b r a k stałego ob ci ą ż e n i a od n a c z y nia wyciągowego/. Z mi en i aj ąc y się podc za s e k s p lo a ta cj i liny moment odkrę
tny spowodowany jej ci ę ża r e m w ł a s n y m czego w i z u a l n y m d o w od em jest kr ę ce nie się liny wokół osi własnej, zależny jest od w sp ół c z y n n i k a od k rętno- ści liny i jej ciężaru, który rośnie ze w z r o s t e m głęboko ś ci ciągnienia.
Z tego wynika, że ze w z r o s t e m g łę b ok o ś c i c ią gn i en ia rośnie zmienny moment odkrętny liny oraz jej obroty, co łącznie p rz y cz y n i a się do za
g rożenia poprawnej pracy liny w szybie. «V celu u m o ż l i w i e n i a swobodnego kręcenia się liny w yr ów na w cz e okrągłe moc o wa ne są do naczyń w yc ią g o w y c h poprzez zawi es i a obrotowe.
2. Kr ęcenie się l in w y r ó w n a w c z y c h m o c o w a n y c h do n a cz yń wycią go wy c h popr ze z zawi es ia obrotowe.
W p r z y p a d k u z a st os o w a n i a do p o ł ą c z e n i a liny z n a c z y n i e m z awiesia o brotowego rys.1 i 2
R y s . 2. Zaw ie s ia linowe z ło ż ys ka mi kulkowymi dla: a- lin w yr ów n a w c z y c h /ASEA/, b- l in n o ś n y c h /Anglia/.
z m i e n i a się sposób m o c o w a n i a jednego końca liny z u t w i e r d z e n i a s z t y w n e
56 A. Carbogno, S. K on ie cz n y
go n a połączenie obrotowe. Przekrój liny znajdujący się w ś r od ku jej n a w r o t u w r z ąp iu będziemy uważać jako utwier dz o ny przed obrotem.
iY p r z y p a d k u swobodnego kr ęcenia się końca liny w z awiesiu /mocowanej do jego obrot ow e go e l em entu/ istotną rolę odgr yw a wartość m o m e n t u tarcia ŁIj. / w s p ó ł c z y n n i k a tarcia f w ł o ż ys k u ku lkowym zawie si a/ w ł o ż y s k u z aw i e
sia. «7 tym p r z y p a d k u r oz pa trujemy kręcenie się końca liny mo co w a n e g o w z a w i e s i u obrotowym, gdzie skręt liny m a m o ż no ś ć w yz wo le n ia się przez o dp ow i e d n i ą liczbę obrotów. Załóżmy, że zawiesie obrotowe nie m a m o ż l i wości ob r óc e n i a się czyli, że m o me nt tarcia Mj. w ł o ż y sk u z awiesia jest znaczny, wtedy w każdym p r z e k r o j u liny momen t skręcający liną p o c h o d z ą cy od jej ciężaru w ł a s n eg o M w r ów noważony jest m o m e n t e m tarcia czyli K t = (taktycznie j e d na k w y s t ę p u j ą względne obroty p r z e k r o j u liny co znaczy, że w każdym jej p r z e k r o j u d z i a ł a p e w i e n m oment wypadkowy M będą
cy r ó ż n i c ą p omiędzy d z i a ł a j ą c y m m o m e n t e m tarcia M t w ł o ż y s k u zawiesia, a a k t u a l n y m w r o z p a t r y w a n y m p r z e k r o j u m o m e n t e m s kr ę ca ją cy m linę l.iwwywo- ł an ym jej cię ż ar em w ł a s n y m czyli (2,4,6]
K = M t - M w /1/
przy założeniu, że ^ 0
M om en t tarcia w ł o ż y s k u z awiesia o k r e śl a wzór d ł
M fc = q . L • t • /2/
gdzie: f - w s pó ł c z y n n i k tarcia w ł o ż y s k u kulkowym za wiesia
dj. - ś r e d ni c a ł o ż ys ka kulkowego w zaw ie si u q - cięż ar 1mb liny
L - długość zwisa ją c eg o o d ci nk a liny wyrównawczej
M om en t skręcający linę spowodowany jej c i ę ż a r e m w ł a s n y m określony jest wzorem:
U = - ' § ' Ł / 3 /
w 2 ' J/
po n ie wa ż obrót p r z e k r o j u liny m o że m y zapisać jako zależność
d V M _
d x B /4/
gdzie: B - / GJQ/ L - sztywność liny przy s wo bodnym s k rę caniu
Bada ni e zjawiska zacho wa ni a się lin. 57
d V
~ d x “ j e d n o s t k o w y kąt s k r ę c e n i a p r z e k r o j u l i n y n a d ł u g o ś ć i e l e m e n t a r n e j
to p o w s t a w i e n i u d o w z o r u / 4 / z a l e ż n o ś c i / 1 , 2 / o t r z y m a m y
dV ' d x /5/
s t ą d w z ó r n a o b l i c z e n i e l i c z b y o b r o t ó w / k ą t ó w o b r o t ó w / g ó r n e g o p r z e k r o j u l i n y w z a w i e s i u p o p r z e j e c h a n i u d r o g i x l i c z o n e j od p o d s z y b i a , ' p r z e z n a c z y n i e p r z e j m u j e p o s t a ć
q . L . x / - f - d . - k - H
v /x/ = — 5 1 " L J / 6/
d l a g ó r n e g o p r z e k r o j u l i n y p r z y ł o ż y s k u z a w i e s i a x = L o t r z y m a m y
2
v / v - - 5 r L - A ' d ł - ^ /7/
p r z y n a d a l o b o w i ą z u j ą c y m z a ł o ż e n i u , że
Z p o w y ż s z y c h w z o r ó w w y n i k a , że k ą t o b r o t u / l i c z b a o b r o t ó w / p r z e k r o j u l i n y p r z y ł o ż y s k u z a w i e s i a j e s t w p r o s t p r o p o r c j o n a l n y d o k w a d r a t u d ł u g o ś c i z w i s a j ą c e g o o d c i n k a l i n y w y r ó w n a w c z e j L. P o d c z a s o p u s z c z e n i a n a c z y n i a w y c i ą g o w e g o n a p o d s z y b i e o b r o t y p r z e k r o j u l i n y p r z y z a w i e s i u o b l i c z y ć m o i n a z w z o r u
q . Ł 2 r j
T /L/ = “ 5 I ~ / _ k " f ' < V /8/
Z b a d a ń d e f o r m a c j i w z d ł u ż n o - s k r ę t n y c h l i ny, w y w o ł a n y c h z m i a n ą jej d ł u g o ś c i p o d c z a s r u c h u n a c z y n i a w y c i ą g o w e g o ze s t a ł ą p r ę d k o ś c i ą V j o t r z y m a n o r ó w n i e ż z a l e ż n o ś c i d l a o k r e ś l e n i a p r ę d k o ś c i o b r a c a n i a się z w i s a j ą c e g o o d c i n k a l i n y w y r ó w n a w c z e j p r z y p o d n o s z e n i u n a c z y n i a w y c i ą g o w e g o [6]
r f • d j / W
s/tJ = + 2- V j / 9 /
p r z y o p u s z c z a n i u n a c z y n i a w y c i ą g o w e g o
q / f - d > . / L + x / ,
W / x / = t /“ '* + S / ' V 3 / 1 0 /
¿V c e l u o b l i c z e n i a s z y b k o ś c i o b r a c a n i a się r u c h o m e j c z ę ś c i z a w i e s i a
58 A. Carbogno, S. Konieczny
w łożys ku k ulkowym w p o w y ż s z y c h wzorach należy przyjąć k = L.
Z p ow y żs zy ch w z o r ó w wynika, że prędkość <V/x/ obrot ów p r z e k ro j u liny jest różna n a jej zwisającej długości, jest ona p r op or c j o n a l n a do długości z wis a ją ce go o d c i n k a liny wyrównawczej, przebytej drogi x przez naczynie, p rę dk o śc i jazdy n a c z y ni a Vj, w sp ó łc z y n n i k a o dkrętności liny k, ws półczy
n n i k a tarcia f w ł o ży sk u kulk ow ym zawiesia oraz średnicy p od ziałowej te
go ł o ży s ka dj, masy jednego m e t r a bieżącego liny q, a natomiast jest o dwrotnie p r o p o r c j o n a l n a do sztywno śc i liny n a skręcenie B = / G I q/^.
Przez w s p ó ł c z y n n i k tarcia f n a leży rozumieć nie tylko w s p ó ł c z y n n i k tarcia kulek w ł o ż ys ku zawiesia ale dodatkowe opory sprzeciwiające się kręceniu końca liny w zaw i es iu a wynik a ją ce ze zmieniającej się sztywno śc i liny n a skręcenie B /ze z mianą dłu g oś ci liny/ oraz z formy k ształtu p ęt l i li
ny w nawrocie.
Te n sumaryczny w s p ó ł c z y n n i k tarcia f w ł o ż y s k u zawiesia w z r as ta jeżeli n aczynie zb iż a się do n a w r o t u liny w yr ów nawczej po nieważ wzra st a s zt yw ność n a skręcenie krótkiego o d c i nk a liny, którego jeden koniec w wyni ku p r z e g i n a n i a liny w n awrocie m o ż n a uznać jako zamocowany sztywno przed k rę ceniem się. P o n ie w aż nie z akończono jeszcze badań sztywności l in na skręcanie B / b a d a n i a są r ozpoczęte w Insty tu c ie M ec ha n i z a c j i G ó rn ictwa P o l i te ch ni k i Śląskiej/ a w zory teoretyczne na obliczenie zmiennej sz tyw-“
n oś ci liny n a skręcanie B są bardzo s k o m p li ko w an e, pr z ep ro wa d zo no pomiary obro t ów końców l in w yr ó wn a w c z y c h w szybach. Sposób p o m i ar ó w był n a st ę pu jący. O b s e rw at or z y u s yt u ow an i n a po moście /st op i e/ d o ln y m skipu obs er w o
wali obroty z a z n a cz on yc h cech na widocznej części obrotowej zawiesia.
P r z y j m u j ą c start n a c z y n i a na n a d s z y b i u jako p o c z ą t e k jechano w kierunku rząpia szybu z s z yb ko ś ci ą około 3 f 4 m / s n o t u j ą c obrót zaznaczonego e l e m en tu z aw ie s i a w zależ no ś ci od po ło że n ia n ac zy n i a w yc iągowego w s zy
bie /p r ze je ch a ne j drogi/. F r z e j e c h a n ą drogę liczono wg. nume ró w dź wigarów lub znanych stałych ch ar ak t er y s t y c z n y c h el em entów w szybie. ,/yniki p o m i a rów p r z e ds t aw io no na r y s . 3,4,5.
Z p r z e d s t a w i o n y c h wyk re s ów wynika, że kręcenie się lin jest różne, od bardzo l i n i o w y c h pr ze bi e gó w do p rz e bi eg ów skokowych, <7 n i e k t ó r y c h szybach kręcenie się końców liny w zawies i ac h przy ruchu nac z yn ia w yciągowego w dół i do góry pr ze b ie ga w zdłuż tej samej linii.
Z p rz ep ro w ad zo ne j analizy kręcenia się końców lin w zawie si a ch o brotowych oraz d o d a t k o w y c h p o m i a ró w np. badania m o m e n tó w tarcia w ł o ży sk ac h zawiesi, obserwacji za c ho w a n i a się lin w nawrocie wynika, że:
- liczba obrotów końców liny w zawie si ac h zależy od war to śc i w s p ół cz y
n nika tarcia w ł o ż y s k ac h k ul kowych zawiesi,
- obroty liny z al eż ą od kształtu jej pętli w nawrocie / wy so ko ś ci pętli, p r o m ie n ia jej krzywizny/ oraz od minimalnej długości z wisającego odci
nka liny wy ró wnawczej tj. odległości n a w r o t u pętli liny wyrównawczej od zawi e si a n a c zy n ia wyciąg ow eg o znajdującego się w podszybiu.
- obroty liny w szybie zależ ą od m e to d y jej n ak ła d a n i a /nakł ad an i e liny
R y s . 3 1 4* W y n i k i b a d a ń o b r o t ó w l i n w y r ó w n a w c z y c h w z a w i e s i a c h o b r o t o w y c h k r a j o w y c h u r z ą d z e ń w y c i ą g o w y c h
ilość obrotów linyk -zawiesin,
60 A. Carbogno, S. Ko ni e cz ny
Ąys.5.Pomierzonezależnościliczbyobrotówlinw zawiesiachw zależnościodpołożenianaczynia wyciągowegow szybachkopalni "Makoszowy"i Sośnica.
B a d a ni e zjawiska zachowania się lin. 61
z p o d s z y b i a czy z n a ds zy b ia / do u r z ą d z e n i a wyci ąg ow eg o
- istnieje ścisły z w i ą z e k p o między obrotami liny w szybie, a wy co fa n ie m lin z e k s pl o at ac ji w w y n i k u ich r o z w a r s t w i e n i a się. Liny, których obroty podczas e k s p l o a t a c j i są m niej więcej jednakowe p ra c ow ał y długo.
Liny, których obroty w czasie m a l e j ą tzn. są ha mowane w za wi es i ac h p r a c ow a ły krócej i szybciej ulega ły rozwarstwieniu.
P o n i ew a ż istnieje z w i ą z e k p o między m o m e n t e m tarcia / w s p ó ł c z y n n i k i e m tarcia/ w ł o ż y s ka c h k ul k owych zawiesi, a o brotami liny i t rwałością liny w yr ównawczej w szy bie, p r z e p r o w a d z o n o także jego pomiary
3. B a da ni a m o m e n t u tarcia w ł o ż y s k a c h ku lk owych o b r o t o w y c h zawiesi lin w y r ó w n a w c z y c h ok r ąg ły ch
L i t e r a t u r a d o t y c z ą c a p o d st aw kons tr u kc ji m a s z y n podaje idealne w a r t o ści ws p ół c z y n n i k ó w tarcia f w y s t ę p u j ą c y c h w r ó ż ny ch ko ns t r u k c j a c h ło żysk t ocznych [5] . D l a i d e a ln yc h w a r u nk ów pracy w ło ży s ka ch kulkowych w z d ł u ż n y c h jako w a r to ść w s p ó ł c z y n n i k tarci a m o ż n a przyjąć f = 0,003 dla k ulko
wego w z dł u żn eg o lub f = 0 ,0 2 0 dla w a ł e c z k o w o -s to żk o we go , takie łoży sk a są stosowane w z a w i e s i a c h o b r o t o w y c h lin wyrównawczych. U zy skanie takich wart o śc i ws pó ł c z y n n i k a tarcia f jest zależne od st an u u t r z y m a n i a z a w ie si a o br ot o w e g o podczas ek sploatacji. .¥ c el u z or i en t o w a n i a się co do w artości m o m e n t ó w tarcia w ł o ż y s k a c h w y s t ę p u j ą c y c h pod cz a s e k s pl oa ta c ji wyk on an o w kilku u r z ą d z e n i a c h w y c i ą g o w y c h jego pomiary. W tym celu do o brotowego e le me n t u za wiesia zamoco wa no ramię o dłu go śc i R, na którego końcu z a m o c o wano d y n a m o m e t r D r y s . 6
W yk on uj ą cy p o m i a r y , z n a j d u j ą c y się n a stopie pod koszem s ki pu,dla r ó ż ny ch p o ł o ż e ń n a c z y n i a co odpow ia da ło r ó żn y m ob c ią ż e n i o m w z d ł u żn ym ł o ż y s k ta
l k o w y c h w z a w i e s i a c h p o d cz as p o s t o j u n a c z y n i a wyciągowego, r e je st ro w ał siłę d y n a m o m e t r u przy próbie d o k r ę c a n i a i od kr ę c a n i a liny. P om ie rz o ny m om en t tarcia ob l iczono z wzoru:
M t = T • R , H m /i 1/
g d z i e :
T - wskazanie d y n a m o m e t r u ,N R - ramię d z i a ł an i a dynamometru, m.
Z drugiej strony m o m e n t tarcia M . w ł o ży sk u z a wi e s i a określony jest wzorem:
M t = q • L • - f - ■d ł i, N m /12/
g d i i e :
q - c i ęż a r mb- liny N
62 A. Carbogno, S. Konieczny
R y s . 6. S p o s ó b p o m i a r u m o m e n t u t a r c i a w ł o ż y s k a c h k u l k o w y c h z a w i e s i o b r o t o w y c h l i n w y r ó w n a w c z y c h .
L - d ł u g o ś ć z w i s a j ą c e g o o d c i n k a l iny, m
d t- ś r e d n i c a p o d z i a ł o w a ł o ż y s k a k u l k o w e g o w z a w i e s i u , m f - w s p ó ł c z y n n i k t a r cia.
M a j ą c p o m i e r z o n e w a r t o ś c i M^. z w z o r u /11 / o b l i c z o n o w a r t o ś c i w s p ó ł c z y n n i k a t a r c i a f w y s t ę p u j ą c e w ł o ż y s k u z a w i e s i a p o d c z a s e k s p l o a t a c j i z w z o r u / 1 2/
2 M t 2 T - R T . R
f = l T c ę = q' Ł -d t " = K '
Ż
/ 1 3 /Badanie zjawiska zachowania się lin. 63
gdzie:
K = ^ - stała u k ł a d u wy r ów n a w c z e g o / z a w i e s i a i liny/.
Wyniki p o m i a r ó w p r z e d s t a w i o n o na ry s. 7. H a r y s . 7 p r z y k ł a d o w o z a mi e
szczono także wyniki badań wa r to ś c i m o m e n t u tarcia w ł o ż y s k a c h o b r o t o w e go zawiesia liny wyró wn aw c ze j okrągłej z as to sowanej w j e d n ym z szybów Republiki Płd. Afryki. Dane u r z ą d z e n i a wy c ią g o w e g o z ko łe m p ę d n y m w RPA
W -
g łę bokość c ią gn i en ia p 1103 m
w ys ok oś ć p ęt l i liny wyr ów n aw cz ej w n a w r oc ie h 46 m ś r e d n i c a liny wyr ów na w cz ej 15-to splotowej d 43,6 m m
m a s a liny w y r ó wn aw c ze j q 8,57 kg/m
m o m e n t tarcia w s w o b o dn y m z a w i e s i u przy ob ci ąż e n i u 2,135 kN - p od szybie
5,42 Nm
m o m e n t t arcia w s w o b o dn y m z a w i e si u przy o b c i ą ż e n i u 8 8,96 kN - n a d s zy b ie
54,23 K m
m om en t tarcia w z a k l e s z c z o n y m za w ie s i u przy o bc i ąż e n i u
2,135 kN - pod sz y bi e 13,65 Nm
m om en t tarcia w z a k l e s z c z o n y m z a w i e s i u przy o b c i ą ż e n i u 88,96 kN - nadszybie
149,14 N m
W yniki badań m o m e n t u tarcia liny d = 43.6 m m oraz jej o b r o t ó w p r z e d s tawiono n a r y s . 8. Zbada no kręcenie się liny, a dane p r z e k a z a n o do kom
putera. Jeżeli mome nt odkrętny w y s tę pu ją c y w z a w i e s i u p r z e w y ż s z a ł moment tarcia w jego ł o ż y s k u kul k ow ym to zawiesie obracało się aż do z ró wn o w a ż e n i a m o m e n t u o dk rę tn e go liny M Q z m o m e n t e m tarcia w ł o ż y s k u za
w i e s i a Mq = Hj., co o dp o wi ad ał o w y s t ą p i e n i u w linie określo ne j jej szty
wnoś ci na skręcanie,, B" oraz o k r e ś l o n e m u w s p ó ł c z y n n i k o w i od kr ęt n o ś c i liny
„k“ a w k o n se kw e nc ji o k r eś lo ne g o M t „
O b l i c z e n i a te p o wt ar z a n o wz dłuż całej d ł u g o ś c i jazdy n a c z y n i a w szybie.
N a r y s . 8 z ewnętrzne proste linie o b r a zu j ą p r z e b i e g zmiany m o m e n t u tar
c ia M t w ł o ż y s k u z a w ie si a d l a r ó ż n y c h p o ł oż e ń naczyń w y c i ą g o w y c h w szy
bie. D o ś w i a d c z e n i a po w tó r z o n o przy u s z t y w n i o n y m z a w ie s iu /co m i a ł o sy
m u l o wa ć zanie cz y sz cz en i e jego ł o ż y s k a k ul kowego utrud ni a ją ce kręcenie się liny w szybie/ rys.8a. Z p r z e p r o w a d z o n y c h d o św ia d cz eń wynika, że w z a w i e s i u s y m u l u j ą c y m sztywne utwi er dz e ni e występuje trzy razy większy mome nt tarcia Mj. niż w z a w i e s i u w ol ny m od tarcia / z tarciem m i n i m a l n y m po ni e wa ż z a w ie si a po z ba w i o n e g o tarcia nie m o ż n a uzyskać/. N ależy zauwa
żyć, że chociaż ogólny c h a r a k t e r p r z e b i e g u w y k re só w m o m e n t u tarcia ?.It n a r y s . 8 jest podobny to j ed n ak jego wp ły w n a linę jest różny. Dl a s wo
bodnego z a w i e s i a odkręcenie końca liny w z a w i e s i u st opniowo w z r as ta od
64 A. Carbogno, S. Ko ni ec z ny
0 do max. + 2,071°/m, a na st ępnie ma leje i kończy się n a wartości - 0 , 14 8 /m, /w ar to ść je d no stkowego s k rę c e n i a liny z w i ą za na z jej sztyw
n o ś c i ą w d a n y m jej przekroju/. L i n a p o w i n n a /i wykonuje/ w i ęk sz ą liczbę skręceń d o d a tn i ch a mniej ujemnych. W p r z y p a dk u zaw ie s ia symulującego sztywne u t w i e rd ze ni e skręcenie 'jednostkowe p oc zą t ko wo wynosi - 0 , 1 4 8 ° / m i w z ra st a do m a k s i m u m + 0,588°/m, a n a s t ę pn i e spada aż do - 3 , 1 33 ° /m , lina wykonuje p rz ec i wn y cykl skręceń. Ch ar a kt er wz ra st a n i a końcowego u j e m n e g o sk rętu jest bardzo szybki. Gdybyśmy rozp at ry w al i teoretyczne k ręce
nie się po s zc z e g ó l n y c h w arstw splo tó w przeciwnie z w i t yc h w linie w i e l o warstwowej z p o m i n i ę c i e m tarcia pomi ęd z y w ar stwami splotów to otrzymamy p rz ec iw n e cykle kręc e ni a się w a rs t w splotów w linie. Z jawisko to p r z y c z y n ia się do defor ma cj i liny przez rozwarstwienie, tym bardziej czym bar
dziej wzr a st a opó r tarcia w ł o ż y s k a c h kulkowych zawiesia, które zacz y na symulować sztywne u t wi er d ze ni e liny do n a c z y n i a i w tym p r z y p ad ku o tr zy mamy skrajne w a r to ś ci u j e m n y c h skręc eń j e d no s tk ow yc h / ob r otów/ wg rys.6c znacznie większe niż w p r z y p a d k u liny z zawiesiami woln ym i od tarcia.
Z badań liny w y ró wn aw c ze j okrągłej wynika, że:
- sztywne zawiesie pow od u je p r ze ci wn y cykl skręcania / kr ęcenie się/ liny od cyklu s kr ęc an i a się liny przy z aw i es ia ch swobodnych,
- wzrost u j e mn eg o skręt u liny przy s z t y w ny c h z aw i es i a c h jest bardzo znaczny i wynosi - 3 , 1 3 3 ° / m w p o r ó w n a n i u z lin ą p r a c u j ą c ą w z aw i es i a c h
<swobodnych, gdzie w y no si on - 0,148°/m,
- kiedy naczynie zacz yn a kolejny cykl jazdy lina w y ró wn a w c z a musi d o d a t kowo wykonać bardzo szyb ką zmianę w kącie skrętu,
- z p r z e b i e g u w y k re s ów wynika, że sztywne zawiesie p rz yc z y n i a się do p o w s ta n ia bardzo du żego kąta skrę t u p r z e k r o j u liny, który gwałtownie w z r a st a z g ł ę b o k o ś c i ą szybu, po p r z e k r o c z e n i u pewnej dł ugości z w i s a j ą cego odci nk a liny wyrównawczej.
Z rys.1 wynika, że mo ment tarcia jaki występuje przy odkręceniu liny jest większy niż przy jej dokręceniu, co ś wiadczy o tym, że różne są sztywn oś ci liny B przy jej d o k r ę c e n i u i odkręcaniu.
wartości m o m e nt ów tarcia p o m i e r z o n y c h w na ds z y b i u są większe niż w a r t o ści pomier z on e w p o d s z y b i u na t om ia st odwrotnie jest z warto śc ia m i w s p ó ł c z y n ni k ów tarcia f w y s t ę p u j ą c y c h w ł o ż y s k a c h kulkowych zawiesi.
M n i e j s z a wartość w s p ó ł c z y n n i k a tarcia f występuje w p r z y p a d k u n a c z yn i a u s y t uo wa ne g o w n a d s z y b i u niż w podszybiu. iYynika to z faktu, że łatwiej jest skręcić dłuższy o d c i n e k liny n iż krótszy o d c i ne k liny o ten sam kąt o br ot u oraz wg w z o r u /12/ gdzie z m a l e j ą c ą d ł u g o ś c i ą liny L mo ment tar
cia 1.1 j. maleje. B a da n ia wykazały także, że bardzo istotny wpływ n a w i e l kość w sp ół c z y n n i k a tarcia f w ł o ż y s k u z a wiesia jeżeli znajduje się n a c z y nie w podszybiu, m a dług oś ć zw isającego odcinka liny wyrównawczej, a kon
kretnie kształt jej pę t li w n awrocie tj. jej wys o ko śc i h i promi eń krzy
wizny w n awrocie R . Czym większe h i tym m niejsze f w ł o ż y s k u zawie-
W w
sia liny wyrównawczej. Z p r z e p r o w a d z o n y c h obserw ac ji wy nika tamże, że
Bada n ie zjawiska z achowania Big lin.
istnieje ścisły z w i ą z e k po mi ęd z y l i c z b ą obro tó w j ak ą lina chce wykonać w szybie, a w y s t ę p u j ą c y m m o m e n t e m tarcia w ł o ż y s k u zaw ie si a obrotowego.
tle w s z y s t k i c h badanych p r z y p a d k a c h stwierdzono, że tam gdzie w y st ęp o wa ł duży m oment tarcia w ł o ż y s k u ku lkowym zawiesia, liny wykonywały m a ł ą liczbę obrotów np. 3 lub m n i e j s z ą liczbę w p or ów n a n i u np. z linami, któ
re miały ł o ż y s k a dobrze ut rz y ma ne np. w K'.VK "Rydułtowy" - l i c z b a obrotów 18, mimo, że k o n st ru kc j a lin n a r z u c a ł a im wykonanie większej liczby obro tów czyli liny były ha mowane w pro ce s ie krę ce ni a się, co p o c i ąg a ło za sobą właśnie w ty c h p r z y p a d k a c h p r z e dw c ze sn e wy co f an ie lin z e k s p l o a t a cji Wi,wyniku ich d e f or ma cj i p rz e z ro z wa rs tw i en ie się.
Ry s .7. «iyniki badań krajowych, m o m e n t u tarcia M, w ł o ży s k a c h kulkowych zawi es i o b r o t o w y c h w za le ż no śc i od p o ł o ż e n i a n a c zy ni a w y c i ą g o w e go w szybie / dł ug o ś c i z w is aj ą ce go o d c in ka liny L/.
K a r y s . 7 p r z ed s t a w i o n o pog lą d ow o jak zmieniał się m oment tarcia w ło
ż y s k a c h zawiesi p o d c z a s p r ó b s t a t y s t y c z n y c h d l a r ó ż n y c h p o ł oż eń n a cz yń w szybach. B i o r ą c pod uwagę w i el ol et n ie doś wi ad cz e ni e z linami w y r ó w n a w czymi o kr ą głymi w u r z ą d z e n i a c h w y c i ą g o w y c h z kołami pędnymi RPA gdzie w yn ik a z p r z y t o c z o n y c h badań w p r z y p a d k u z m ie rz en i a m o m e n t u tarcia w za
w i e s i u o b r o t o w y m = 5,42 E m p o d s z y b i u do Mj. = 54,23 K m w n a d s z y b i u za-
66 A. Carbogno, S. K o n i ec z ny 14Q14
-135,58
-14W 0 152/) 3048 457,2 6Ö96 762 914 10973
0 15?4 304,6 457,2 609,6 762 914,4 109/3
S £U 2
q: - f i - (-«- 2 2 S 5 -
GtąBOKOŚC cilSN IEN iA H,m ZAWIS SIE OB ROT >WE
1 / i
-
\
zawiesie w podszybiu, + 25 + 2,0
0 152,1 +=>¡2 bCr/6 762 9H,4 109(3 GŁ Ę B O K O Ś Ć CIĄGNIENIA H,»« z awiesie w nadszybiu.
Rys.8. ilfynikl badań m o m e n t u tarcia w ł o ży s ku zawiesia oraz obrotów liny wyró wn a wc ze j 15-to splotowej o średnicy d = 43,6 mm, RPA.
Badanie zjawiska zachowania się lin. 67
'.»iesiejL.-.aża się jako obrotowe, czyli spełn ia ją c e swo*je zadan ia natomiast, jeżeli pomierzony m om e nt tarcia w z a w i e s i u o b r o t o w y m wynosi 1.1 ^ = 13,55 H m w p o d s z y b i u do = 149,14 H m w n a d s z y b i u to zawiesie mimo, że w y k a zuje jeszcze jakąś chęć do obrotów u w a ż a się za sztywne nie spełniające swojej roli i w tym p r z y p a d k u zawiiesie nale ży wy mi en i ć na nowe l ub u s u nąć zatarcie, n a le ża ł o b y w kraju też w prowadzić pewne r oz graniczenie w*
o b r o t o w y c h z aw i es i a c h l i n w y r ó w n a w c z y c h z uwagi na wy st ępowanie w i e l k o ści m o m e n t u tarcia w ł o ż y s k a c h k ul kowych tych zawiesi. Wyliczając w s p ó ł c z y n n i k tarcia f z p o m i e r z o n y c h w ar to ś c i m o m e n t ó w tarcia d l a w s z y s t k i c h bada n yc h p r z y p a d k ó w łącznie z RF A przy za st os o w a n i u umownie tej samej średnicy łoży sk a kulkowego d^ = 280 m m otrzymamy, że w RFA za wi e s i a u w a ża się jako obrotowe czyli spełniające swoją rolę jeżeli ws pó ł c z y n n i k tarcia f wynosi do około f = 0 ,0 10 w n a d s z y b i u i f = 0,023 w podszybiu.
4. ./nioski
1. Z p r z e p r o w a d z o n y c h oaoań wynika, że istnieje ścisły z w i ą z e k pomiędzy kr ę ce ni em się lin w y r ó w n a w c z y c h w szybie, a w ar tością m o m e n t u tarcia wyst ę pu ją ce g o w ł o ży s ku k ulkowym zawiesia.
2. ,/zrost wartości m o m e n t u tarcia K. w za wi e si u hamuje proce s kręcenia się liny wy ró wnawczej pr zy cz y n i a j ą c się do p o w s t a w a n i a deform a cj i liny w post a ci r o z w a r s t w i e n i a p o d cz as jej eksploatacji.
3. Froponuje się w p ro wa dz i ć okresowe kontrolne pomiary m o m e n t u tarcia w ł o ż y s ka ch zawiesi i obrotów lin w y r ó w n a w c z y c h p o d c z a s ich e k s p l o a tacji. Fozwoli to niejtylko na kontrolę stanu zawiesi ale także p o s ł u ży do oceny pracy liny podc za s jej eksploatacji. Jako stan o d n i es i e
nia /p or ó wn aw cz y / n a le ż ał ob y przyjąć pomierzone wa rt oś c i m o m e n t u tarcia w ł o ż ys ku zawi e si a o br ot o we go i obroty liny zaraz po jej n a ł o że n iu do u r z ą d z e n i a wyciągowego.
Spis literatury
1. C arbogno A. : M o m e n t odkrętny liny wyciągowej. Zeszyty Naukowe P o l i t e c h n i k i Śląskiej. S eria Gó r ni ct wa N r . 52.
Gliwice 1972.
2. Carbogno A., Konieczny S.s Badanie lin w y c i ą g o w y c h w y r ó w na w cz yc h okrągłych. K o nf e r e n c j a N T pt: "Metody pomiarów i ba
dali u r z ą dz eń wyciągowych". R y b n i k 1976.
3. Carbogno A.: O p i n i a d o ty cz ąc a sił tarcia oraz sił o d k r ęt u w z a w i e s iach lin wyrównawczych. Zespół R z e c z oz na wc ó w SITG K atowice 1977.-
4. Carbogno A.: Z ag adnienie d o bo ru l i n w y r ó w n a w c z y c h o k r ą gł yc h dla u r z ą dz eń wy ci ą g o w y c h kopalń głębokich.
Referat w ygłoszony 22.IV.1977r. w G BSiPG w Katowicach.
68 A. Carbogno, S. Ko n le cz ny
5. C z u b J.F. : K r u p n o g a b a r i t n y je p o d s z c z i p n i k i k a o z i e n j a . M a s z i n o s t r o j e n i e M o s k w a 1976.
6. R a p a j W . A . s P r i e d i e l n y j e g l u b i n y p o d j e m o w z k r u g i o p r i a d n y m i u r a w n o w i e s z i w a j U s z c z i m i k a n a t a m i . U g o l . 1 9 7 6 N r . 4.
7. S h e l l y P . D . , J o l y R . L . B . : T h e s i g n i f i c a n c e o f s t a t i c a n d f a t i g u e t e s t s i n a s s e s i n g the l i f e o f s t e e l w i r e r o p e s .
I n t e r n a t i o n a l e C o n f e r e n c e o n H o i s t i n g - M e n , M a t e r i a l s , M i n e r a l s . O r g a n i s e d by T h e S o u t h A f r i c a n I n s t i t u t i o n o f M e c h i n i c a l E n g i n e e r s . 1 6 - 2 4 O c t o b e r .
J o h a n n e s b u r g 1973r.
T H E E X A M I N A T I O N S O P B E H A V I O U R O P R O U N D B A L A N C E R O P E S I N S H A F T S U N D E R T H E O P E R A T I N G C O N D I T I O N S O F W I N D E R S
I n t h i s p a p e r t h e r e a r e p r e s e n t e d t h e r e s u l t s of i n v e s t i g a t i o n s to d e t e r m i n e t h e s p i n n i n g o f r o u n d b a l a n c e r o p e s i n s h a f t s a s w e l l as t h e s e t o d e t e r m i n e t h e m o m e n t o f f r i c t i o n i n s w i v a l s u s p e s i o n g e a r s f o r r o u n d b a l a n c e r o p e s .
T h e i n v e s t i g a t i o n s w e r e c a r r i e d o u t i n t h e c o l l i e r i e s o f t h e R O W d i s t r i c t .
MCCJEAOBAHHE HBJIEHHfl IIOBKHRHHH KPyniHX yPABHOBESHBADHHX KAHATOB B CTBOJLAX BO BPEMH PABOTH rOPHOU HOAhSUHOi} yCTAHOBKH
B c t m t m x a a x p a s y i n a i * a c c x a x o a a a a K a r p y v a s a a a a y p a r a o w e a a a a c a a z a p y r x a x x a a a t o a a e n u y , a n n i j i n p « » y j i n « T H a c c x e x o B a a a l *o- m n v p a a a a a o a p a a a n a a x o a n p a a a n a a x y c r p o W e v a a x a a a a i o a a n o x a B a - a a x y o T a a e a a a x m a x * P a d a a u a o r o y r o x k a o r a o a p y r a .
