__________ ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ
Nr 3 9 M e c h a n ik a za 8 1961
TADEUSZ. LAMBER
K a t e d r a M e c h a n i k i T e c h n i c z n e j
BADANIE DRUTÓW LIN WYDOBYWCZYCH NA ZMĘCZENIE NA PULSATORZE REZONANSOWYM *)
P r a c a p o d a j e m e t o d y p r z e p r o w a d z a n i a p r ó b o r a z wy
n i k i b a d a ń n ad z m ę c z e n ie m d r u t ó w l i n w y d o b y w c z y c h p r z y o b c i ą ż e n i u zmiennym j e d n o s t r o n n i e r o z c i ą g a j ą c y m . B a d a n i e p r z e p r o w a d z o n o w L a b o r a t o r i u m Wy
t r z y m a ł o ś c i M a t e r i a ł ó w K a t e d r y M e c h a n i k i T e c h n i c z n e j e Na p o d s t a w i e w y n ik ó w b a d a ń u s t a l o n o w y t r z y m a ł o ś ć n a z m ę c z e n i e d l a d r u t ó w b a d a n e j l i n y d l a n a p r ę ż e n i a j e d n o s t r o n n i e z m i e n n e g o p r z y w s p ó ł c z y n n i k u s t a ł o ś c i o b c i ą ż e n i a równym 1 i 4»
P r z y o p r a c o w a n i u w yn ik ów p o s ł u ż o n o s i ę m e t o d ą n a j m n i e j s z y c h k w a d r a tó w .
1 a W stęp
L i n y w y d o b y w c z e w c z a s i e p r a c y d o z n a j ą z m ie n n y c h o b c i ą ż e ń o r a z s t a l e p o w t a r z a j ą c y c h s i ę p r z e g i ę ć n a s k u t e k n a w i j a n i a i o d w i j a n i a n a b ę b n y , k o ł a l i n o w e i k r ą ż k i . W z w i ą z k u z tym n a t r w a ł o ś ć l i n d e c y d u j ą c y wpływ b ę d z i e m i a ł o z j a w i s k o z m ę c z e n i a . D o ś w i a d c z e n i a w y k a z u j ą , ż e i l o ś ć z m ian o b c i ą ż e ń c z y t e ż p r z e g i ę ć j a k ą l i n a może z n i e ś ć do j e j z n i s z c z e n i a , z a l e ż y o d w i e l u c z y n n i k ó w , z k t ó r y c h n a j w a ż n i e j s z y m i s ą s
a ) w i e l k o ś ć i r o d z a j z m ie n n y c h o b c i ą ż e ń ,
b ) r o d z a j i w ł a s n o ś c i m e c h a n i c z n e m a t e r i a ł u u ż y t e g o do w y r o b u d r u t ó w l i n y ,
c ) p r o c e s w y r o b u d r u t u ( p r z e r ó b k a p l a s t y c z n a i o b r ó b ka c i e p l n a ) , k s z t a ł t p r z e k r o j u p o p r z e c z n e g o i j e g o w y m i a r y ,
d ) k o n s t r u k c j a l i n y , a w s z c z e g ó l n o ś c i s p o s ó b s k r ę c a n i a i w y k o n a n i a l i n ,
*) '
R e f e r a t w y g ł o s z o n y w d n i u 5 p a ź d z i e r n i k a 1 9 6 0 r . n a s e s j i n a u k o w e j W y d z i a łu M e c h a n ic z n e g o ( s e k c j a m echa
n i k i t e c h n i c z n e j ) z o k a z j i X V - ł e c i a P o l i t e c h n i k i Ś l .
4 Tadeusz Lamber
e ) w a r u n k i p r a c y ( z a n i e c z y s z c z e n i a o ś r o d k ó w w k t ó r y c h l i n a p r a c u j e z w ią z k a m i c h e m i c z n y m i , w i l g o ć i t p ® ) .
f ) w s p ó ł p r a c u j ą c e z l i n ą e l e m e n t y k o n s t r u k c y j n e , a m i a n o w i c i e b ę b n y , k o ł a l i n o w e , k r ą ż k i , i c h ś r e d n i c a i m a t e r i a ł , z k t ó r e g o z o s t a ł y w y k o n a n e , wymia
r y i k s z t a ł t y rowków l i n o w y c h , k ą t y o p a s a n i a , k i e r u n k i w j a k im n a s t ę p u j ą w y g i ę c i a p r z y p r z e j ś c i u l i n y z j e d n e g o n a d r u g i k r ą ż e k i t p «
P r z e p r o w a d z a n e b a d a n i a o b e j m o w a ły t y l k o n i e l i c z n e z w y m i e n i o n y c h c z y n n i k ó w w p ł y w a j ą c y c h na t r w a ł o ś ć l i n y , a m i a n o w i c i e w p ływ r o d z a j u z m i e n n e g o o b c i ą ż e n i a w o d n i e s i e n i u do p o j e d y n c z y c h d r u t ó w o s t a ł e j ś r e d n i c y i o o k r e ś l o n y c h w ł a s n o ś c i a c h w y t r z y m a ł o ś c i o w y c h , p o b r a n y c h z n o w y ch l i n wydobywczych®
2® C e l p r a c y
W c z a s i e p r a c y l i n w y d o b y w c z y c h s t w i e r d z o n o , ż e p ę k a n i e p o s z c z e g ó l n y c h j e j d r u tó w n a s k u t e k z m ę c z e n i a w y s t ę p u j e t u ż n a d z a w i e s z e n i e m k l a t k i , a n i e w m i e j s c a c h p r z e g i ę ć n a k o ł a c h l i n o w y c h l u b p r z y k r ą ż k a c h .
W m i e j s c a c h t y c h p ę k n i ę ć , w ś r ó d z ł o ż o n e g o o b c i ą ż e n i a j a k i e m u p o d l e g a s k r ę c o n y s p i r a l n i e d r u t w l i n i e , n a j w i ę k s z ą w a r t o ś ć o s i ą g a o b c i ą ż e n i e r o z c i ą g a j ą c e . D l a t e g o t e ż p r z e p r o w a d z a n e b a d a n i a m i a ł y n a c e l u u s t a l e n i e y /p ły wu j e d n o s t r o n n i e z m ie n n e g o n a p r ę ż e n i a r o z c i ą g a j ą c e g o n a w y t r z y m a ł o ś ć z m ę c z e n io w ą p o s z c z e g ó l n y c h d r u tó w n o w ej l i n y w y d o b y w c z e j , p r z y w s p ó ł c z y n n i k u s t a ł o ś c i o b c i ą ż e ń w y n ik a j ą c y m z o k r e ś l o n y c h warunków p r a c y l i n y wydobyw
c z e j ® W prov/adzając pewne p o p r a w k i , u w z g l ę d n i a j ą c e z ł o ż o n y s t a n n a p r ę ż e n i a w d r u c i e l i n y j a k i r o d z a j k o n s t r u k c j i l i n y , można n a p o d s t a v / i e t a k o t r z y m a n e j w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j d r u tó w l i n y , o k r e ś l i ć z pewnym p r z y b l i ż e n i e m w y t r z y m a ł o ś ć z m ę c z e n io w ą l in y ®
3» P r z y g o t o w a n i e p r ó b e k
Z p o s z c z e g ó l n y c h ż y ł i w a r s t w n o w ej l i n y w yd o b y w c z e j o k o n s t r u k c j i 7 x( 1 + 6 + 1 2) x 1 , 4 nim p r z e z n a c z o n e j d l a s z y b ó w g ł ó w n y c h i ś l e p y c h , p o b r a n o 7 d r u t ó w o d ł u g o ś c i o k o ł o 2 m® Z k a ż d e g o d r u t u wykonano po 1 3 - c i e
R .y s .1 , U r z ą d z e n i e do zamocowywania p r ó b e k w u c h w y ta c h m aszyny
r o l k o w y , b - dynam om etr, c - m a tr y c a do fo rm ow a n ia p o d k ła d e k pod p r ó b k ę w s z c z ę c e , d - s z c z ę k i , e - próbka
B a d a n i e d r u t ó w l i a w y d o b y w c z y c h .,. 0 5
p r ó b e k o d ł u g o ś c i 1 « 14o mm« P r o s t o w a n i a d r u t ó w d o k o nano za pom ocą d r e w n i a n e g o m ł o t k a n a m e t a l o w e j p ł y c i e , c e le m u n i k n i ę c i a u s z k o d z e ń d r u t u . Ś r e d n i c e p r ó b e k p o m ie r z o n o z d o k ł a d n o ś c i ą 1 / 1 0 0 mm.
W ye lim inow ano z bad a ń p r ó b k i o z n a c z n y c h p o w i e r z c h n i o wych u s z k o d z e n i a c h , w i d o c z n y c h p o d m ik r o sk o p e m w a r s z t a towym, Na jed nym d r u c i e z k a ż d e j g r u p y p r ó b e k p o m i e r z o no t w a r d o ś ć n a a p a r a c i e f i r m y H a u s e r m e t o d ą V i c k e r s a p r z y z a s t o s o w a n i u o b c i ą ż e n i a 5 kG, c e l e m s t w i e r d z e n i a j e d n o r o d n o ś c i m a t e r i a ł u n a c a ł e j d ł u g o ś c i p r ó b k i ,
W c z a s i e p r ó b y , n a s k u t e k ś c i ś n i ę c i a k o ń c ó w ek d r u t u w s z c z ę k a c h m a s z y n y z m ę c z e n i o w e j , s t a n n a p r ę ż e n i a b ę d z i e w n i c h b a r d z i e j n i e b e z p i e c z n y , n i ż w c z ę ś c i p o m ia r o w e j p o m ię d z y s z c z ę k a m i , p o d d a n e j t y l k o r o z c i ą g a n i u . Aby w t a k i e j s y t u a c j i u n i k n ą ć p ę k n i ę c i a p r ó b k i w s z c z ę k a c h , c o n i e o d p o w i a d a ł o b y p o s t a w i o n e m u c e l o w i b a d a ń , k o ń c ó w k i b a d a n e g o d r u t u w z m o c n io n o p r z e z w a l c o w a n i e n a zim no z a pom ocą s p e c j a l n e g o a p a r a t u r o l k o w e g o ( r y s . l a ) . V/ tym c e l u b a d a n e p r ó b k i mocowano w g ł o w i c y t o k a r k i , a d r u g i e i c h k o ń c e p r z e p r o w a d z o n o p o m i ę d z y r o l k a m i a p a r a t u . W i e l k o ś ć p r o m i e n i a z a o k r ą g l e n i a r o l e k , s i ł ę i c h n a c i s k u od
c z y t y w a n ą n a wycechowanym c z u j n i k u j a k i p r ę d k o ś ć o b r o t u , o k r e ś l o n o w z a l e ż n o ś c i od ś r e d n i c y d r u t u «
W m i e j s c u p r z e j ś c i a k o ń c ó w k i d r u t u w c z ę ś ć p o m ia r o w ą , n a c i s k r o l e k s t o p n i o w o z r a n i e j s z a n o0
4 . C h a r a k t e r y s t y k a m a t e r i a ł u
Na p o d s t a w i e a n a l i z y c h e m i c z n e j u s t a l o n o , ż e d r u t y b a d a n e j l i n y z o s t a ł y w y k on a n e z e s t a l i w ę g l o w e j o z a w a r t o ś c i 0 , 4 0 $ C o z a n i e c z y s z c z e n i a c h n i e p r z e k r a c z a j ą c y c h w a r t o ś c i 0 , 0 2 7 $ S i 0 , 0 2 9 $ Pr- D r u t w c z a s i e p r o c e s u wy
robu p o d l e g a ł p a t e n t o w a n i u i c i ą g n i e n i u n a z im n o , d z i ę k i czemu u z y s k a ł s t r u k t u r ę s o r b i t y c z n ą c
D l a k a ż d e j g r u p y p r ó b e k w y k o n a n y c h z j e d n e g o d r u t u , p r z e d b a d a n ie m n a z m ę c z e n i e w y z n a c z o n o w y t r z y m a ł o ś ć n a r o z c i ą g a n i e
5 . M aszyny do b a d a ń na z m ę c z e n i e
B a d a n ia d r u t ó w n a z m ę c z e n i e p r z e p r o w a d z o n o n a p u l s a - t o r z e r e zo n a n s o w y m f i r m y A m s le r o z a k r e s i e do 2 t p r z y n a s t a w i e n i u s i ł o m i e r z a n a 4 0 0 kG o r a z c z ę s t o ś c i A? = 7 0 H z.
6 Tadeusz Lamber
Zm ienne o b c i ą ż e n i e d l a t e g o t y p u m a sz y n z m ę c z e n io w y c h u z y s k u j e s i ę p r z e z w y k o r z y s t a n i e z j a w i s k a r e z o n a n s u c z ę s t o ś c i s i ł y w z b u d z a j ą c e j i u k ł a d u d r g a j ą c e g o [j?]#
6« S p o s ó b z a m o c o w a n ia p r ó b e k
W c z a s i e p r ó b s z c z e g ó l n ą uw agę z w r ó c o n o na s p o s ó b z a » m o co w a n ia d r u t ó w w u c h w y t a c h m aszyny,, N i e w ł a ś c i w e zamo
c o w a n i e j a k i n i e o d p o w i e d n i e p r z y g o t o w a n i e p r ó b e k - powo
d u j e i c h p ę k n i ę c i a w s z c z ę k a c h u c h w y t u , a tym samym e l i m i n u j e d a n ą p r ó b k ę z b a d a ń .
O d p o w ie d n ie z a m o c o w a n ie b a d a n e g o d r u t u w p u l s a t o r a c h r e z o n a n s o w y c h f i r m y A m s l e r , u z y s k u j e s i ę d z i ę k i s p e c j a l nym uchw ytom ( r y s „2) , w k t ó r y c h s z c z ę k i ś c i s k a j ą c e k o ń c e b a d a n e g o d r u t u p o s i a d a j ą s z e r e g l a m e l e k o n i e j e d n a k o w e j s z t y w n o ś c i ( r y s „2a ) p o w s t a ł y c h p r z e z n a c i ę c i e w s z c z e g ó l n y s p o s ó b0
Z a s t o s o w a n i e t a k i c h l a m e l e k p o w o d u je 'wprawdzie n i e j e d n a k o w y r o z k ł a d n a c i s k ó w n a k o ń c e p r ó b k i , a l e z a t o m o ż l i w i e r ó w n o m ie r n e p r z e n i e s i e n i e s i ł y p r z e z u c h w y t*
Zam ocow anie d r u t ó w w u c h w y t a c h odbywa s i ę z a pom ocą u r z ą d z e n i a p r z e d s t a w i o n e g o n a r y s ®3o
Aby u n i k n ą ć m i e j s c o w e g o z g n i o t u d r u t u p r z e z p o s z c z e g ó l n e l a m e l k i s z c z ę k , w k ła d a s i ę p o m ię d z y d r u t i s z c z ę k i u fo r m o w a n ą b l a s z k ę a l u m i n i o w ą ( r y s e1c ) o o k r e ś l o n e j g r u b o ś c i , z a l e ż n i e od ś r e d n i c y d r u t u # Tak p r z y g o t o w a n e s z c z ę k i z d r u t e m w k ła d a s i ę d o ' u c h w y t ó w m a s z y n y , skręca
j ą c j e r ó w n o m i o r n i e dwoma -śr u b a m i ( i y s e3a ) z a pom ocą k l u c z a z c z u j n i k i e m w ycechow rnym w kGcm0 W i e l k o ś ć momen
t u j a k im n a l e ż y d o k r ę c i ć ś r u b y z a l e ż y od ś r e d n i c y d r u t u . D ł u g o ś ć p r ó b k i m i ę d z y u c h w y ta m i p r z y j ę t o 3 0 mm0
Po za m oco w a n iu p r ó b k i w oo u u c h w y t a c h c a ł o ś ć m o n t u j e s i ę n a p u l s a t o r z e ( r y s «2) .
7 o S p o s ó b p r z e p r o w a d z e n i a bad a ń
B a d a n i e d r u t ó w n a z m ę c z e n i e p r z e p r o w a d z o n o d l a dwóch r o d z a j ó w o b c i ą ż e ń j e d n o s t r o n n i e z m ie n n y c h r o z c i ą g a j ą c y c h , a m i a n o w i c i e d l a w s p ó ł c z y n n i k a s t a ł o ś c i n a p r ę ż e ń =
= 1 i 4 g d z i e j e s t n a p r ę ż e n i e m ś r e d n i m ( r y s «4) z a ś 6 - a m p l i t u d ą n a p r ę ż e ń .
R y s . 2 . Zamocowanie d r u t u w p u l s a t o r z e f i r m y A m sler a - n a c i ę c i a s z c z ę k ( l a m e l e k )
Rys.4 W ykres z m i e n n y c h o b c i ą ż e ń j e d n o s t r o n n i e r o z c i ą g a j ą c y c h
tr m £T_
a - d l a * 1 b - d l a « 4
0 «
ff' mew
R y s . 3 . U r z ą d z e n i e do zamocowywania d r u tów w u c h w y ta c h a - ś r u b y z a c i s k a j ą c e s z c z ę k i
B a d a n i e d r u t ó w l i n w y d o b y w c z y c h « . . 7
P r z y j ę t y r o d z a j z m i e n n y c h o b c i ą ż e ń u s t a l o n o n a p od s t a w i e a n a l i z y warunków p r a c y b a d a n y c h l i n w y d o b y w c z y c h . J a k o g r a n i c z n ą i l o ś ć c y k l i z m ę c z e n io w y c h p r z y j ę t o NQ a
= 1 0 . 1 0 b z m ia n o b c i ą ż e ń .
S p o s ó b p r z e p r o w a d z e n i a b a d a n i a w z a s a d z i e n i e r ó ż n i ł s i ę o d k l a s y c z n y c h m eto d s t o s o w a n y c h p r z y w y z n a c z a n i u w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e n a p r ó b k a c h w y k on a n ych z b a d a n e g o m a t e r i a ł u z w y j ą t k i e m u s t a l e n i a w a r t o ś c i w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e . J a k o w y t r z y m a ł o ś ć z m ę c z e n io w ą b a d a n y c h d r u t ó w p r z y jm o w a n o p r z e w a ż n i e ś r e d n i e w a r t o ś c i n a p r ę ż e ń , p r z y k t ó r y c h d r u t y n i e u l e g a ł y p ę k n i ę c i u , w y t r z y m ując p r z y j ę t ą i l o ś ć c y k l i z m ę c z e n io w y c h N .
T a k i s p ó s ó b u s t a l a n i a w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j wy
n i k n ą ł z d u ż y c h r o z b i e ż n o ś c i w yn ików bad a ń d l a p o s z c z e g ó l n y c h o d c i n k ó w t e g o sam eg o d r u t u . J e s t t o z r o z u m i a ł e , j e ś l i w e ź m ie s i ę pod u w a g ę , i ż b a d a n y d r u t j a k o g o t o w y e l e m e n t k o n s t r u k c y j n y n i e p o d l e g a o b r ó b c e p o w i e r z c h n i o w e j , m a j ą c e j n a c e l u u s u n i ę c i e wad p o w i e r z c h n i o w y c h , a
tym samym u j e d n o l i c e n i e w y n ik ó w b a d a ń , j a k ma t o m i e j s c e p r z y w yk o n y w a n iu p r ó b e k z b a d a n e g o m a t e r i a ł u .
8 . O p r a c o w a n ie w yn ik ów d o ś w i a d c z e ń
Na p o d s t a w i e o t r z y m a n y c h w y n ik ó w s p o r z ą d z o n o w y k r e s y z m ę c z e n io w e N = f ( 0 max) we w s p ó ł r z ę d n y c h p ó i l o g a r y t - m ic z n y c h d l a p o s z c z e g ó l n y c h d r u tów l i n i d l a obu w s p ó ł c z y n n i k ó w s t a ł o ś c i o b c i ę ż e ń ( r y s , 5 i 6 ) .
Krzywe z m ę c z e n io w e w tyra u k ł a d z i e z d o s t a t e c z n ą d o k ł a d n o ś c i ą p r z e d s t a w i o n o w p o s t a c i l i n i i p r o s t e j ł a m a n e j . P r o s t a n a c h y l o n a pod k ą te m do o s i l i c z b y c y k l i p r z e d s t a w i a z a k r e s c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e , w k t ó rym n a p r ę ż e n i e z a l e ż y od i l o ś c i c y k l i o b c i ą ż e n i a . N a t o m i a s t p r o s t a p o z io m a p r z e d s t a w i a z a k r e s t r w a ł e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e , w k tó r y m n a p r ę ż e n i e n i e z a l e ż y od l i c z b y zm ian c y k l i .
Wobec d u ż y c h r o z r z u t ó w w y n ik ó w , spow od ow a nych n i e j e d n o r o d n y m i w ł a ś c i w o ś c i a m i w y t r z y m a ł o ś c i o w y m i , p o w i e r z c h n io w y m i i t p . d r u t u , do w y z n a c z e n i a w y k r e s ó w z m ę c z e n i o w y c h , z a s t o s o w a n o m e t o d ę s t a t y s t y c z n ą wg p r a c y S z a s z i n a
M -W o b l i c z e n i a c h p r z y j ę t o , i ż d l a d r u t ó w l i n y k r z y w e w z a k r e s i e c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j w u k ł a d z i e o s i 6 - l g ( N + l ) można o p i s a ć l i n i o w ą z a l e ż n o ś c i ą
y s a + b l g ( x + 1 )
(
1)
8 Tadeusz Lamber
z a ś w z a k r e s i e t r w a ł e j w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j w tym samym u k ł a d z i e o s i r ó w n a n ie m
y ^ c (2)
g d z i e x , y o d p o w ia d a w a r t o ś c i o w y m N i (T w p r z y j ę t e j p o d z i a ł c e . D l a k a ż d e g o w y k r e s u w p r z e d z i a l e c z a s o w e j wy
t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e o b l i c z o n o w s p ó ł c z y n n i k i k o r e l a c j i o r a z i n d y w i d u a l n e r o z r z u t y §x ( r y s , , 5 i 6 ) . W y k r e sy w p r z e d z i a l e t r w a ł e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e w y z n a c z o n o z g o d n i e z z a ł o ż e n i a m i omównionymi w p u n k c i e 7«
8«1« W y z n a c z e n i e k r z y w e j z m ę c z e n io w e j d l a d r u tó w l i n y p r z y w s p ó ł c z y n n i k u s t a ł o ś c i n a p r ę ż e ń 1 1 4
Na p o d s t a w i e w yn ików b ad a ń d l a p o s z c z e g ó l n y c h w s p ó ł c z y n n i k ó w s t a ł o ś c i n a p r ę ż e ń , w y z n a c z o n o z a pom ocą t e j sa m ej m e t o d y s t a t y s t y c z n e j c o w p u n k c i e 8 , k r z y w e zmę
c z e n i o w e o r a z p r z e c i ę t n ą w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e d l a w s z y s t k i c h d r u t ó w l i n y ( r y s 07)<. P r z y o b l i c z e n i a c h p o s ł u g i w a n o s i ę t a b e l a m i , w k t ó r y c h u m i e s z c z o n o w y n i k i b a d a ń
z z a k r e s u c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j d l a p o s z c z e g ó l n y c h d r u t ó w n i e o d b i e g a j ą c e w s p o s ó b w y r a ź n y od p o z o s t a ł y c h wyników,,
D l a o t r z y m a n y c h k r z y w y c h w z a k r e s i e c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e o b l i c z o n o w a r t o ś c i r o z r z u t ó w , k t ó r e w y n o s z ą s
d l a i * 1 s x »
0,3543
s y a6,6120
d l a a 4 3 x = 0 , 3 5 1 5 s , a 3 , 9 3 5 1y
O p ró cz t e g o w y z n a c z o n o i n d y w i d u a l n e r o z r z u t y § i w s p ó ł c z y n n i k i k o r e l a c j i ( r y s 07 ) «
R ów nania p r o s t y c h k o r e l a c j i w z a k r e s i e c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e d l a % = 1 i 4 o t r z y m a n e d l a d r u tó w
l i n y z n . « 2 0 i n^ s 22 je d n a k o w o p ew n ych w yn ików p r z y j m u ją w roz w a ż a n y m p r z y p a d k u p o s t a ć s
d l a ?c =s 1 x « 9 , 5 7 8 5 - 0 , 0 3 8 4 y .
y i (3 )
dla x « 4 x - 19,0726 - 0,0874 y.
y
e-ia
B a d a n i e d r u t ó w l i n w y d o b yw czych » « 9
g d z i e z m i e n n e j x wz& lędem z m i e n n e j y . r ó w n e j d a n e - l g ( N + 1) .
W a r to ść i n d y w i d u a l n e g o r o z r z u t u p o z w a l a n a w y z n a c z e n i e p r a k t y c z n e j g r a n i c y o d c h y l e ń , k t ó r ą p r z y j m u j e s i ę w o d l e g ł o ś c i + 3 ś od o t r z y m a n y c h p r o s t y c h w z a k r e s i e c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e .
W y z n a c z o n e r ó w n a n i a p r o s t y c h ( 3 ) d l a c z a s o w e j wytrzy
m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e mogą b y ć r o z p a t r y w a n e t y l k o w p r z e d z i a l e ( x1 x 2 ) ,
g
g d z i e d l a I = 1 x^ a 0 , 3 0 0 . 10 zm ian o b c i ą ż e ń
W i e l k o ś c i x . w y z n a c z o n o j a k o p u n k t y p r z e c i ę c i a s i ę p r o s t y c h o r ó w n a n iu (3) z p r o s t y m i ?
g a z i e z a d p r z y j ę t o w a r t o ś ć t z w , n o m i n a l n e j w y t r z y m a ł o ś c i n a r o z c i ą g a n i e d l a d r u t ó w b a d a n e j l i n y p r z y x » o , W r o z w a ż a n y m p r z y p a d k u d„ ® d„ * R a 1 6 0 kG/mm .
* j
W r z e c z y w i s t o ś c i r ó w n a n i a (4) s ą p r o s t y m i o k ą c i e k i e - runlcowym n i e c o m n i e j s z y m od 1 8 0 , n a s k u t e k c z e g o w a r
t o ś c i x1 b ę d ą n i e z n a c z n i e w i ę k s z e , c o j e d n a k n i e ma p r a k t y c z n e g o z n a c z e n i a . O b l i c z o n e w o p i s a n y s p o s ó b war
t o ś c i n a x^ p r z y m 1 i 4 o g r a n i c z a j ą p r z e d z i a ł w a ż n o ś c i równan (3) z b y t d a l e k o od p o c z ą t k o w y c h p un któ w p o m ia r o w y c h . Z t e g o powodu p r z y j ę t o d l a x^ w a r t o ś c i ś r e d n i e s k r a j n y c h w yn ik ó w b a d a ń , z a w ę ż a j ą c w t e n s p o s ó b w a ż n o ś ć rów nań (3) do p r z e d z i a ł u w j a k i m wykonywano b a d a n i a . W i e l k o ś c i u z y s k a n o z p r z e c i ę c i a p r o s t y c h o r ó w n a n i a c h (3) z k r z y w y m i z m ę c z e n io w y m i w z a k r e s i e t r w a ł e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e , k t ó r e z g o d n i e z d e
mu n a p r ę ż e n i u ś r e d n i a p ra w d o p o d o b n a w a r t o ś ć
x2 = 2 , 5 1 . 106 «
z a ś d l a » 4
x1 = 0 , 3 4 0 a 10 6
x 2 » 2 , 8 . 1 0 6 ft
ff tf
(4)
10 Tadeusz Lamber
f i n i c j ą p r a k t y c z n e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e s ą p r o s t y m i p o z io m y m i o r ó w n a n i a c h
y 1 = c 1
i£m1 1
y . » Co
4 *
( 5 )
O d c i ę t a Xp zamyka p r z e d z i a ł c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e i j e s t r ó w n o c z e ś n i e p o c z ą t k i e m nov/ego p r z e d z i a ł u ( x 2 , c o ) d l a t r w a ł e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e .
W y r a ż e n ia n a c^ i c 2 w y z n a c z o n e m e t o d ą n a j m n i e j s z y c h kw a dratów 3 ą w ty m p r z y p a d k u ś r e d n i ą a r y t m e t y c z n ą t r w a ł e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e p o s z c z e g ó l n y c h d r u tó w l i n y .
Ci „ — .t—_ t — = 1 1 2 ° „ 8 3 , 0 kG/mm2 n
^ ( R+ )
c 2 a — — —i — s * 1 4 4 , 6 kG/mm2
T r w a ła w y t r z y m a ł o ś ć n a z m ę c z e n i e d l a d r u t ó w l i n y ma z a t e m w a r t o ś ć
p r z y '« s 1 R a 8 3 , 0 kG/mm p
p r z y 1 # 4 R+ a 1 4 4 , 6 kG/mm2 ^ ^
Na r y s , 7 p r z e d s t a w i o n o k r z y w e z m ę c z e n io w e d l a drutów l i n y w y d o b y w c z e j p r z y ^ * 1 i 4 w u k ł a d z i e o s i (j - I g N, o k r e ś l o n e w p r z e d z i a l e c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w ej ( x . j , x 2 ) r ó w n a n ie m ( 3 ) , z a ś w p r z e d z i a l e t r w a ł e j w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j ( x 2 ,c*>) r ó w n a n ie m ( 5 ) ,
W y t r z y m a ło ś ć n a z m ę c z e n i e w w a r u n k a c h r z e c z y w i s t e j p r a c y l i n y j e s t m n i e j s z a od o k r e ś l o n e j r ó w n a n ie m ( 6 ) . J e ż e l i bow iem j a k o p i e r w s z e p r z y b l i ż e n i e l i n y p r z y j ę l i byśm y p ę c z e k d r u t ó w n i e s k r ę c o n y c h , t o r o z r z u t e f e k t y w n e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e p o w i ę k s z y s i ę n a s k u t e k r o z r z u t u w i e l k o ś c i r z e c z y w i s t e j p r z e z d r u t y p r z e n o s z o n e j s i ł y . Z a l e ż n e t o b ę d z i e r ó w n i e ż od d ł u g o ś c i d r u tó w
R y s , 7 . Krzywe z m ę c z e n io w e d l a d r u t ó w l i n y w y d o b y w c z e j , o n o m i n a l n e j w y tr z y m a ł o ś c i Rr » 1 6 0 kG/mm
a - p r z y w s p ó ł c z y n n i k u s t a ł o ś c i n a p r ę ż e ń 1?= 1 , b - p r z y w s p ó ł c z y n n i k u s t a ł o ś c i n a p r ę ż e ń yt =» 4
B adanie drutów l i n wydobywezych000 11
i s p o s o b u i c h u m o c o w a n ia a W r z e c z y w i s t e j l i n i e z j a w i s k o t o z o s t a n i e z n a c z n i e z ł a g o d z o n e d z i ę k i s k r ę c e n i u i w za
jemnemu n a c i s k o w i d r u t ó w <,
W y t r z y m a ło ś ć n a z m ę c z e n i e c a ł e j l i n y p r z y o b c i ą ż e n i u w y ł ą c z n i e osiowym,, w y z n a c z o n ą n p0 n a p u l s a t o r z e n a z w i j my R^g z a ś p r z e c i ę t n ą d l a d r u t ó w l i n y R^0 O c z y w i ś c i e s t o s u n e k obydwu w i e l k o ś c i R^, i Rg z a l e ż n y od k o n s t r u k c j i l i n y może s i ę w ah ać w n i e d u ż y c h g r a n i c a c h i można p r z y p u s z c z a ć g ż e b ę d z i e b l i s k i a n a l o g i c z n e j w i e l k o ś c i w y z n a c z o n e j d l a o b c i ą ż e ń s t a t y c z n y c h o
D a l s z y m k r o k i e m b ę d z i e p r z e j ś c i e do w y t r z y m a ł o ś c i w w a r u n k a c h r z e c z y w i s t e j p r a c y l i n y .
P a k t p ę k a n i a l i n t u ż n a d z a w i e s z e n i e m k l a t k i u p o w aż
n i a do n i e p r z e c e n i a n i a wpływ u d o d a t k o w e g o z g i n a n i a l i n y n a k r ą ż k a c h i k o ł a c h o N a l e ż y j e d n a k z w r ó c i ć u w a g ę9 ż e r z e c z y w i s t a i l o ś ć z m ia n w e w n ę t r z n e j s i ł y w l i n i e , a z w ł a s z c z a t u ż n a d z a w i e s z e n i e m k l a t k i9 b ę d z i e w i ę k s z a n a s k u t e k d r g a ń od n o r m a l n e j i l o ś c i z m ia n o b c i ą ż e n i a z e - w n ę tr z n e g O o
U s t a l e n i e w t a k i c h w a r u n k a c h w a r t o ś c i p r z e c i ę t n e j wy
t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e o r a z i n d y w i d u a l n e g o r o z r z u t u , w y m a g a ło b y l i c z n y c h p om ia ró w i o d p o w i e d n i e j s t a t y s t y c z n e j i c h o c e n y0
Z powodu b r a k u t a k i e g o o p r a c o w a n i a z a g a d n i e n i a , , p r o p o n u j e s i ę o k r e ś l e n i e w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e l i n y w s p o s ó b p r z y b l i ż o n y , a m i a n o w i c i e p r z e z z m n i e j s z e n i e p r z e c i ę t n e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e d l a d r u t ó w l i n y z a pom ocą w s p ó ł c z y n n i k a z m n i e j s z a j ą c e g o 77 « P r z y o k r e ś l a n i u w a r t o ś c i t a k i e g o w s p ó ł c z y n n i k a można by w y k o r z y s t a ć u s t a l o n e p r a k t y k ą i d o ś w i a d c z e n i a m i w a r t o ś c i a n a l o g i c z n e g o w s p ó ł c z y n n i k a 7} d l a l i n w y z n a c z o n e g o p r z y ob
c i ą ż e n i a c h s t a t y c z n y c h o
Na p o d s t a w i e p o r ó w n a n i a p r z e c i ę t n e j w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j d r u t ó w l i n z w y t r z y m a ł o ś c i ą o t r z y m a n ą z c z a s o k r e s u po k t ó r y m n a s t ę p u j ą p ę k n i ę c i a w l i n a c h t u ż n a d z a w i e s z e n i e m k l a t k i9 u s t a l o n o w s p o s ó b p r z y b l i ż o n y , , ż e w z a l e ż n o ś c i od d ł u g o ś c i l i n y i warunków j e j p r a c y w s p ó ł c z y n n i k d l a o b c i ą ż e ń s t a t y c z n y c h n a l e ż y z m n i e j s z a ć
15 30%. P r z y czym im l i n a d ł u ż s z a9 tym m n i e j s z ą n a l e ż y o b i e r a ć p r o c e n t o w ą w a r t o ś ć d l a z m n i e j s z e n i a w s p ó ł c z y n n i k a 7].
P r z y u s t a l a n i u p r o c e n t o w e j w a r t o ś c i z m n i e j s z a j ą c e j w s p ó ł c z y n n i k 77 b r a n o z a p u n k t w y j ś c i a i l o ś ć z m ia n z e -
• w n ę t r z n y c h o b c i ą ż e ń l i n y „ r ó w n y c h p r z e c i ę t n e j i l o ś c i
12 Tadeusz Lamber
j a z d w y c i ą g ó w s z y b o w y c h do p o j a w i e n i a s i ę p i e r w s z y c h p ę k n i ę ć .
P o n i e w a ż w z a l e ż n o ś c i od k o n s t r u k c j i l i n y p r z y o b c i ą - ż e n i a c h s t a t y c z n y c h y a 0 , 7 5 » 0 , 9 0 t o d l a o b c i ą ż e ń z m i e n n y c h , w a r t o ś ć t a b ę d z i e wahać w g r a n i c a c h y ■ a 0 , 5 2 5 « 0 , 7 6 5 w z g l ę d e m p r z e c i ę t n e j w y t r z y m a ł o ś c i na
z m ę c z e n i e d r u t ó w lin y ®
W n i o s k i
1 o Pomimo s t a r a n n e g o d o b i e r a n i a do badań p r ó b e k o jednakowym w y g l ą d z i e i o d p o w i e d n i e g o z a m oco w an ia i c h w u c h w y t a c h m a s z y n y , n i e d a ł o s i ę u n i k n ą ć d u ż y c h r o z b i e ż n o ś c i w w y n ik a c h bad a ń d l a p o s z c z e g ó l n y c h d r u tó w o W ynika t o p r z e d e w s z y s t k i m z od
r ę b n y c h w ł a s n o ś c i w y t r z y m a ł o ś c i o w y c h , p o w i e r z c h n i o wych i t p . p o j e d y n c z y c h d r u t ó w l i n y 0
2« P o s z c z e g ó l n e d r u t y l i n y o z b l i ż o n y c h w ł a s n o ś c i a c h w y t r z y m a ł o ś c i o w y c h i s t r u k t u r a l n y c h m a ją r ó ż n e w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e , a s z c z e g ó l n i e w z a k r e s i e c z a s o w e j w y t r z y m a ł o ś c i n a z m ę c z e n i e , c o w i docznym j e s t z r ó ż n e g o n a c h y l e n i a p r o s t y c h w u k ł a d z i e £T - l g Ii w tym p r z e d z i a l e .
3o D r u t y l i n s t a l o w y c h p r z y w s p ó ł c z y n n i k u s t a ł o ś c i n a p r ę ż e ń 1 s ą b a r d z i e j w r a ż l i w e n a z j a w i s k o zmę
c z e n i a n i ż m a t e r i a ł , z k t ó r e g o j e w y k o n a n o . U w id a c z n i a s i ę t o p r z e z p o r ó w n a n ie s t o s u n k ó w R $ /R r ó l a b a d a n e g o d r u t u i s t a l i , z k t ó r e j w ykonano d r u t y . D l a p i e r w s z e g o p r z y p a d k u s t o s u n e k t e n w y n o s i ~ 0 , 5 2 , d l a d r u g i e g o z a ś w y l i c z o n y n a p o d s t a w i e l i t e r a t u r y t e c h n i c z n e j 0 , 5 6 .
4o W a r to ś ć i n d y w i d u a l n e g o r o z r z u t u d a j e m o ż l i w o ś ć u s t a l e n i a r z e c z y w i s t e g o w s p ó ł c z y n n i k a b e z p i e c z e ń s t w a d l a d o w o l n e j w i e l k o ś c i n a p r ę ż e n i a w o k r e ś lo n y m p r z e d z i a l e .
5 . C a ł o ś ć z a g a d n i e n i a w y t r z y m a ł o ś c i z m ę c z e n i o w e j l i n p o w in n a b y ć r o z w a ż a n a n a t l e p r o b a b i l i s t y c z n e j t e o r i i w s p ó ł c z y n n i k a b e z p i e c z e ń s t w a .
B adanie drutów l i n wydobywczych. 13
LITERATURA
1 . B a r a n o w s k i B . - Z a s t o s o w a n i e m etod s t a t y c z n y c h do wy
z n a c z a n i a k r z y w e j z m ę c z e n i a d r u t u s t a l o w e g o . " P r a c a I n s t y t u t ó w H u t n i c z y c h r o k 19 58 " s t r . 1 5 3 .
2 . M argenau M ,, Murphy G.M. - M atem atyk a w f i z y c e i c h e m i i PWN-Warszawa 1 9 5 6 r .
3 . D y l ą g Z . f O r ł o ś Zb. - B a d a n i e w p ływ u w s t ę p n y c h od
k s z t a ł c e ń t r w a ł y c h n a w y t r z y m a ł o ś ć z m ę c z e n i o w ą p e w n ej s t a l i n i s k o w ę g l o w e j .
" B i u l e t y n W ojsk ow ej A k a d e m ii T e c h n i c z n e j I m .J .D ą b r o w s k i e g o " r o k I X , N r 9 / 9 8 , w r z e s i e ń 1 9 6 0 r .
4 . N i e k o t o r y j e w a p r o s y u s t a ł o s t n e j p r o c z n o s t i s t a l i , Moskwa 1 9 5 3 r .
5 . Ć w i c z e n i a z w y t r z y m a ł o ś c i m a t e r i a ł ó w - l a b o r a t o r i u m . P o l i t e c h n i k a Ś l ą s k a w G l i w i c a c h - 1 9 5 8 r .
I Ł Tadeusz Lamber
M cn b iT an u e npoBOJioK noflTbeMHbix KanaxoB Ha y c r a jio c r b Ha pe30HaHCHOM n y jib c a T o p e
B pa6oTe npe^CTaBJieHO MeTOflbi npoBe^eHMH McnbiTaHwii, a TaK- xce pe3yjit.TaTbi HCCJieflOBaHnii ycTajiocTH npoBOJioK noA'beMHbix KaHaTOB n p n nepeMeHHoii, o^HOCTopoHHe pacTarHBaiom eii H arpy3- Ke. OcHOBBiBaacb Ha pe3yjibT aT ax ncnbiTaHHii ycTaHOBJieHo n p e ^ e ji ycTajiocTM npoBOJioK McnbiTbiBaeMoro xaHaTa r j i r oflHOCTopoHHe nepeMeHHoro HanpHJKeHMa n p n Koa^cJaiLiiMeHTe nocToaHCTBa Ha
r p y 3km paBHbiM 1 h 4 . n p n pa3pa6oTKe pe3yjibTaT0B ncnojib30BaHO MeTO/i HaMMeHbUIMX KBaflpaTOB.
Fatigue examination of extracting ropes by means of a resonance pulsator The p ap er gives m etho d s of c a rry in g o ut tests and resu lts of investi
gations concerning the fatigue of e x tra ctin g ro pes’ w ires, a t changeable, u n ila te ra lly stretch in g load. On the ground of investigation results, th e w ires’ fatig ue s tre n g th of th e exam ined rope for u n ila te ra lly changeable stress w ith th e load sta b ility factor equal to 1 and 4 — was being fixed.
A t th e elab oratio n of resu lts, th e m ethod of sm allest squares was used.
