Руководство по применению и эксплуатации круглозвенных цепей FASING

Подождите немного. Документ загружается.

- 11 -

ISO 14001 является для фирм очередным этапом совершенствования

управления на их дороге к лучшему качеству.

Дозревающее понимание необходимости сохранения натуральной среды нашей планеты в

облике нарастающей ее угрозы является сегодня серьезным вызовом для человечества.

Это вызвало необходимость разработать нормы ISO 14001.

Эти нормы стали одним из элементов успешного управления окружающей средой так,

чтобы происходило оно в соответствии с действующими правилами.

Установлена награда

„Пантеон Польской Экологии”

под патронатом

Министра Окружающей Среды и Директора Польского Центра

Испытаний и Сертификации

для

АО ФАСИНГ - Катовице

явялется признанием для польских предприятий, которые разработали и внедрили систему

управления окружающей средой в соответствии с требованиями, определенными в норме

ISO 14001.

Наличие сертификата управления окружающей средой подтверждает, что существенные

аспекты окружающей среды фирмы находятся под постоянным контролем, влияют на

улучшение состояния натуральной среды, здоровья людей и предотвращают опасности,

связанные с постоянным развитием экономики.

Войчех Хэнриковски Антони Токарчук

Директор Польского Центра Министр Среды РП

Испытаний и Сертификации

Варшава - Познань 21 ноября 2000 г.

- 12 -

1. ВСТУПЛЕНИЕ.

1.1. Настоящее руководство предназначено для инженерно-технического персонала шахт,

потребителей, производителей конвейеров и оборудования, лиц надзора и обслуживания

забойных машин, инспекторв ТБ и гигиены труда, а также для профессионального обучения .

1.2. Руководство касается звеньевых цепей и соединительных элементов, применяемых в:

- скребковых лавных конвейерах и перегружателях,

- скребковых конвейерах на проходческих работах,

- струговом оборудовании,

- комбайнах,

- скребковых конвейерах, работающих с проходческими конвейерами,

- ковшовых конвейерах,

- конвейерах для отшлакивания,

- инных конвейерах и обородовании.

2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ.

2.1. РУДНИЧНЫЕ ЗВЕНЬЕВЫЕ ЦЕПИ применяемые в оборудовании по п. 1.2. должны

соответствовать PN - G - 46701, а также соответствующим классам заграничных норм,

особенно DIN 22 252-1 и 4 - 1999 г. и ISO 610, а также инным действующим нормам для

остальных цепей.

2.2. СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ должны соответствовать PN - G - 46705

(универсальные соединительные звенья), PN - G - 46696 (замки) и технической

документации, а также соответствующим заграничным нормам, особенно DIN:22 258-1

(универсальные соединительные звенья), 22 258-2 (горизонтальные соединительные звенья),

22 258-3 (вертикальные соединительные звенья).

2.3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПАРАМЕТРЫ .

2.3.1. ПОНЯТИЯ, КАСАЮЩИЕСЯ ЗВЕНЬЕВЫХ ЦЕПЕЙ, С ПРЕДУСМОТРЕНИЕМ

ПРОФИЛЯ ПРОДУКЦИИ АО ФАСИНГ.

Звеньевые цепи, являющиеся одним из самых старших технических изделий человека, своим

возникновением уходят к началу древнего мира. Сегодня они стали изделиями имеющими

самые различные качества и очень разного примения. Раздел цепей в основном вытекает из

их назначения как например: рудничные, технические, для подвески и транспорта, для

подъемного оборудования и стропов и находят применение в различных отраслях

промышленности таких как горнодобывающая промышленность, энергетика, сельское

хозяйство, транспорт, рыболовство и т.п.. Каталог изделий АО ФАСИНГ очень точно

определяет такие разделения.

Не входя в тему разделения цепей и их назначения настоящая работа сосредоточена в

основном на технических вопросах, касающихся проблематики цепей, которая является

общей для всех звеньевых цепей.

2.3.1.1. ГЕОМЕТРИЯ ЗВЕНЬЕВ.

Основным понятием характеризующим цепь является так называемый

размер цепи = d x p

Этот размер получен как произведение диаметра прутка - d -, из которого изготовлено звено,

и самого большого внутреннего размера - р -, называемого шагом звена или цепи (см. рис. 1).

- 13 -

Рис. 1

Оба размера подаются в миллиметрах. Например: размер цепи 18 х 64 мм обозначает, что

диаметр прутка - d - ,из которого изготовлено звено составляет 18 мм, а внутренний шаг - р -

составляет 64 мм.

Длина цепи выражена отношением p/d. Чем это отношение больше, тем звенья длинее.

Цепи короткозвенные имеют p/d <

< 3,0

Цепи среднезвенные имеют 3,0 <

< p/d <

< 4,0

Цепи длиннозвенные имеют p/d >

> 4,0

В приводах скребковых конвейеров всегда применяются цепи имеющие p/d <

< 3,8. Это

результат кинематики работы звеньев с гнездами цепных звездочек.

Внутрення ширина звена - а - определена в нормах. Определяется всегда как минимальная

величина, ниже которой создаются помехи в свободной работе дуг звеньев в моменте их

перегиба. Внутренняя ширина определяется как

a = d + ∆

∆∆

∆S где: ∆

∆∆

∆S ≈

≈≈

≈ (0,1 - 0,15) d

Наружная ширина звена - b - определена в нормах. Определяется всегда как максимальная

величина. Самая маленькая теоритическая наружная величина звеньев, изготовленных из

круглого прутка, определяется как

b = 3d + ∆

∆∆

∆S где: ∆

∆∆

∆S ≈

≈≈

≈ (0,1 - 0,15) d

во многих случаях эта величина большая. Поэтому, чтобы не нарушать принципа

минимальной внутренней ширины, гарантирующей свободную работу дуг звеньев между

собой,

с конструкторской точки зрения применяются сплюснутые или штампованные звенья

с шириной меньшей от минимальной наружной ширины, так как это имеет место в случаях

цепей типа компакт или плоских.

2.3.1.2. МЕХАНИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ЦЕПЕЙ: ИСПЫТАНИЯ И МАРКИРОВКА.

Разрывное усилие

Разрывное усилие - это самая большая нагрузка, каторую может выдержать образец во

время испытания цепи на разрыв. Она зависит от величины поверхности поперечного

разреза звена, от марки стали, из которой изготовлена цепь, а также от термообработки,

которой подвергнута была цепь при ее изготовлении. Подаваемая в нормах величина

разрывного усилия является минимальной величиной, которую должна перенести

конкретная цепь во время испытаний на растяжение.

Растягивающие натяжения.

Чтобы довести до сравнимости статических показателей всех цепей определено напряжение,

разрывающее цепь, которое обозначается нижеподанной формулой:

σσ

= P / 2F [МПа]

где: σ

σσ

- разрывающее напряжение [МПа]

P - усилие разрывающее цепь [МН]

F - поверхность поперечного сечения [м

]

- 14 -

Если принять цепь со стабильной геометрией, то путем изменений марок материалов,

а также применяя различные методы термообработки этих материалов, то напряжения,

разрывающие эту цепь могут быть изменены в очень широких границах:

от σ

σσ

≈

≈≈

≈ 300 МПа - для обычных сталей.

до σ

σσ

≈

≈≈

≈ 1100 МПа - для лигированных сталей термообработанных,

в этом также термообработанных по зонам.

Этот широкий диапозон прочностных показателей был разделен на ряд поддиапозонов,

которые были названы классами качества.

Способ обозначения класс качества в различных нормах и технических условиях

определяется по разному. В таблице 1 собраны наиболее часто встречающиеся обозначения

класс качества.

Таблица 1

Классы качества Разрывающие

Рудничные цепи Технич. цепи напряжения

PN, ISO DIN WT - FASING PN, DIN, ISO (МПа)

3 300

400

5 500

B 1

6 630

700

C 2

8 800

C-Super, PW-9

> 900

D-3 10

> 1000

1100

Удлинение цепи.

Прежде чем цепь под влиянием больших растягивающих сил разорвется, то сначала она

сдеформируется, т.е. удлинится (за исключением науглероженных цепей, которые

деформируются очень незначительно). Зависимость между нагрузками и вытяжкой цепи

лучше всего наблюдать на графиках удлинения, которые возникли во время статических

испытаний на машинах для испытаний на прочность. Схема такого графика показана на рис.

Процесс удлинения цепи во время разрыва можно разделить на две фазы:

I - в которой удлинение пропорционально (упругое) нагрузке, которая его

вызвала,

II - в которой удлинение увеличивается быстро и не пропорционально

возрастанию нагрузки.

Границей обоих этих явлений является так называемая испытательная нагрузка, которая в

определенном упрощении является границей упругости цепей. После пересечения границы

упругости цепь деформируется бесповоротно, т.е. увеличивается ее шаг в результате

перегрузки.

Удлинение при испытательной нагрузке должно быть как можно меньшим. Нормы

определяют величину этого удлинения как максимальную для того, чтобы цепь под

влиянием нагрузки не подверглась слишком большой упругой деформации. Обычно оно не

превышает 2 % длины цепи и зависит от геометрии и термообработки.

- 15 -

Рис 2. График разрыва цепи

где:

roz

- разрывающая нагрузка

- испытательная нагрузка

kal

- нагрузка калибрования (100 % звеньев цепей подвергается

калибровочной нагрузке) - упрочнение материала,

окончательна формировка звеньв

- эксплуатационная нагрузка в соответствии с нормой DIN

22252:1999 для рудничных цепей

εε

- удлинение при испытательной нагрузке в (%)

εε

roz

- удлинение при разрывающей нагрузке в (%)

εε

- удлинение в (%)

Разрывающая нагрузка P

roz

превышает калибровачную нагрузку на ок. 27 %,

испытательную нагрузку на ок. 33 %, нагрузку эксплуатацийную на ок. 60 %.

или

Максимальная эксплуатационная нагрузка (сила) рекомендуемая АО ФАСИНГ

должна составлять 50 % разрывной нагрузки (силы), т.е.:

roz

=1,27P

kal

=1,33P

= 1,6 P

=0,83 P

=0,79 P

kal

= 0,625 P

roz

= 0,50 P

roz

Сила (кН)

Удлинение

εε

(%)

roz

kal

- 16 -

Удлинение при разрывной нагрузке должно быть как можно большим, потому что с ней

связана энергия разрушения, или иначе, работа необходимая для разрыва цепи. Чем энергия,

необходимая для разрыва больше, тем цепь более устойчива на перегрузки. Энергии

разрушения соответствует поле под графиком растяжения.

E = ∫ P(L) •dL

с определенным упрощением формула примет вид: E = 1/2 •P

•( L

-L

)+ P

roz

•( L

-L

)

где

Е - разрывающая энергия

roz

- разрывающая нагрузка

- испытательная нагрузка

- конечная длина образца

- начальная длина образца

- длина образца при предварительной нагрузке

P(L) - нагружающая сила в функции удлинения

Фактическая величина удлинения при разрывающей нагрузке должна быть всегда больше от

минимального значения этого удлинения, подаваемого в нормах. В практике оно должно

быть больше от 10 % длины цепи.

Динамические испытания.

Цепи, предназначенные для работы с приводными колесами, подвергаются дополнительно

динамическим испытаниям, так называемому усталочному испытанию. Этому испытанию

подвергаются все рудничные цепи. Основано оно на циклической нагрузке образца цепи

пульсирующей нагрузкой между минимальным и максимальным уровнем напряжений,

определенным в нормах. Как критерий усталостного испытания установлена минимальная

прочность, выраженная количеством усталостных циклов, которое может выдержать

испытываемый образец в соответствии с нормой PN-G-46701 и DIN 22252-1 и 4- 1999 год.

Испытания материалов.

В этом смысле с точки срения испытаний материалов не следует понимать химический

анализ и металлографические исследования материалов, которые проводятся при их

получении. Испытания материалов звеньев высших классов технических цепей и цепей

предназначенных для горной промышленности не связаны непосредственно с их формой и

геометрией. Относятся они к свойствам готовых звеньев, а также к технологии изготовления

швов. К этим испытаниям относится технологическое испытание на изгиб звеньев цепи в

сотоянии поставки. Во время этого испытания звенья сгинаются на определенную величину,

называемую стрелкой изгиба f (мм) и после проведения этого испытания звенья не должны

иметь трещин.

Большинство норм устанавливают условие величины стрелки изгиба как f = d.

где: f - соответствует стрелке изгиба,

d - соответствует диаметру материала прутка, из которого

изготовлено звено.

Очередным испытанием материала является испытание на ударность (работа на излом (KV)

проводимое с условиями этого испытания, определенными в предметных нормах. Испытание

на ударность имеет заданием проверку материала звена и шва с точки зрения его

устойчивости на хрупкое трескание. Также проводятся микроструктурные исследования,

определяющие величину зерна и подтверждающие правильность примененной

термообработки.

Маркировка цепей.

Маркировка цепей зависит от нормы, в соответствии с которой изготовлена цепь. Знак цепи

содержит в своей маркировке: знак изготовителя, знак класса качества, знак месяца и знак

года изготовления.

- 17 -

Для примера подаем символику маркировки цепей производимых АО ФАСИНГ.

Знак изготовителя Месяц продукции

F289

Класс цепи Год продукции

Клеймо содержит в этом случае:

а) знак производителя - в виде одной буквы F - знак FASING

б) класс качества - в виде цифры (1: класс 1 по DIN = классу В по PN, 2: класс 2 по

DIN = классу С по PN - смотри таблицу 1 и класс PW9, 3: класс C-SUPER и D-3.

в) месяц продукции - в виде цифры обозначающей месяц,

г) год продукции - в виде последней цифры года продукции,

д) символ - Р (дополнительно только для класса PW9).обозначенный на третьем звене

с обеих сторон цепи.

Дополнительно классы цепей обозначаются цветами:

- класс 1 и класс В зеленым цветом,

- класс 2 и класс С красным цветом,

- класс PW9 голубым цветом,

- класс C-Super красным и желтым цветом,

- класс D-3 желтым цветом,

2.3.2. КРИТЕРИИ ПОДБОРА ЦЕПЕЙ.

Основным критерием подбора цепей является их назначение и связанный с этим характер

условий работы (тип нагрузки). В большинстве случаев о выборе цепей решают отраслевые

правила или рекомендации, содержащиеся в техническо-эксплуатационной документации

оборудования, в котором цепи используются. Коэффициенты безопасности могут колебаться

в границах 2,5 - 5 или высших. Максимальная эксплуатационная нагрузка (сила) рудничных

цепей должна быть в соответствии с нормой DIN 22252:1999 меньше почти на 40 % от

разрывной нагрузки (силы) или, по другому, разрывающее усилие превышает

эксплуатационную силу на около 60 %. АО ФАСИНГ рекомендует, чтобы максимальная

нагрузка (сила) рудничных цепей составляла 50 % разрывающей нагрузки (силы). Если

в проектных разработках по подбору оборудования закладываем, что работа конвейера не

будет иметь мониторинга, запуск будет одноступенчатый (нет плавного запуска), не будут

применяться муфты от перегрузок или инные защиты от перегрузок, цепь не будет

натягиваться „телескопически”, а мощность одного привода превысит 160 кВт, то для

расчетов, предусматривая каждый из вышеперечисленных случаев, нужно увеличить

принимаемый коэффициент безопасности.

О выборе показателей цепей решают условия среды, в которой они будут эксплуатироваться:

например в случае цепей для цементной промышленности нужны качество жароустойчивые,

а качества кислотоустойчивые необходимы в среде агрессивных кислот (травильные

отделения). В свою очередь другие требования устанавливаются для цепей для пищевой

промышленности (нержавеющие-кислотоустойчивые). В.у. примеры показывают далеко не

все разнородности применения, когда используются различные технологии изменения

показателей цепей, хотя бы таких как термо-химическая обработка, применяемая в случае

науглероживаемых цепей, или металлические защитные покрытия (напр. цинковые) или

покрытия пластмассами. Следует помнить о том, что защитные покрытия уменьшают

показатели цепей. Очень известным явлением является понижение прочностных

показателей и уменьшение удлинения при разрывной нагрузке, которые вызывают цинковые

покрытия и средства временной защиты, которые появляются только при лабораторных

испытаниях и в первое время эксплуатации. Особенное внимание следует обратить на цепи

изготовленные из легированных сталей. Они должны быть старательно подобраны для

определенных условий. Это возникает, между инными, из факта, что вместе с возрастанием

прочностных показателей стали уменьшаются пластические свойства. Легированные

элементы конечно помагают

- 18 -

в получении желаемого эффекта увеличения пластических свойств, но нельзя забывать, что

при наличии очень внутренних напряжений и в плохо подобранных рабочих условиях они

могут не проявлять своих достоинств.

Примером пусть будут цепи класса PW-9 и D-3, которые благодаря многократной

термообработке и применения зонной термообработки получили исключительно высокие

прочностные качества, которые не возможно получить классическим способом. Большая

твердость дуг звеньев и уровень внутренних напряжений, вызванных более высокими по

сравнению с другими классами цепей силами калибрования, вызвал то, что они плохо

переносят коррозийные условия, подвергаясь нагрузочной коррозии и эффектам воздействия

резкого изменения сечения.

Оба эти явления могут свести на нет достоинства высоких прочностных качеств, какими

характеризуются эти цепи.

Рис. 3 Наиболее подверженные коррозии поверхности звеньев цепи.

В этом месте следует еще раз обратить внимание на принцип, каким нужно

руководствоваться при подборе цепей, а именно:

„не существуют самые хорошие цепи, которые выполняют все требования,

а существуют цепи, лучше всего подобраные для конкретных условий”

Самыми главными критериями выбора цепей в шахтных скребковых конвейерах:

- конструкция, статические и динамические нагрузки эксплуатации, запуска и

аварийной остановки конвейера:

- кинематическая и динамическая схема, оборудование конвейера: тип муфты,

тип конвейера, защита от перегрузок, тип запуска, устройство для натяжения

цепи, кострукция скребков:

- мониторинг работы конвейера, количество включений и выключений в

смену, количество аварийных остановок:

- горногеологические условия:

- технический уровень.

Чтобы обратить внимание на проблему „аварийных” перегрузок, появляющихся во время

работы горного оборудования, можем говорить о появлении явления „удара” при

скручивании, т.е. когда приводные валы машин находятся в состоянии резкого запуска или

резкого (аварийного) торможения по различным причинам:

а) выход сломанного скребка из профиля и зацепление его за другие

элементы конструкции;

б) попадание металлических элементов в в головной и обратный привод и

блокирование привода, заклинивание подшипников в приводе в результате их

аварии;

в) повреждение струговой головки;

г) появление больших каменных кусков - работы головного привода с боковой

разгрузкой с постоянной и периодической блокадой;

д) инные.

- 19 -

В вале появляются касательные напряжения

ττ

, которые рассчитываем по очень упрощенной

(без учета изгиба и жесткости) формуле:

τ = ω√ 2 G

где:

ωω

- угловая скорость:

ωω

ω = π

ππ

n/30

А - поле поперечного сечения вала

G - модуль среза, иначе модуль форменной упругости

I - длина вала

red

- приведенный момент инерции.

Конструкторы и потребители имеют ограниченное влияние на следующие параметры:

ωω

ω,

I, G.

Единственная весомо возможная интеграция - это минимализация приведенного момента

инерции J

red

. И поэтому существует необходимость отключения двигателя и муфты в

моменте появления перегрузки.

В таблицах ниже для показа моментов инерции двигателей собраны моменты инерции

двухскоростных конвейерных и струговых двигателей для наиболее часто применяемых

мощностей двигателей производства фирм DAMEL и BREUER.

Таблица 2

Перечень электродвигателей фирмы DAMEL

Тип двигателя

Номинальная

мощность (кВт)

Масса

кг

Момент инерции

J (кгм

)

(Нм)

SGS(L)-315M12/4

45/132 1555 4,5 196

SGS(L)-315L12/4

55/160 1590 4,8 204

SGS(L)-355M12/4

65/200 1750 4,48 228

SGS(L)-355L12/4

85/250 2400 13,0 510

SGS 400S12/4

105/315 2760 16,0 628

SG3 450S-4*

400 2220 9,0 353

односкоростной двигатель

Таблица 3

Перечень электродвигателей фирмы BREUER

Тип двигателя

Номинальная

мощность (кВт)

Масса

кг

Момент инерции

J (кгм

)

(Нм)

dksWaW50/2-12-4

45/132 1620 5,55 218

dksWaW50/2-12-4

55/160 1720 6,17 242

dksWaW56/2-12-4

65/200 2300 9,81 385

dksWaW560/2-12-4

85/250 2450 14,02 550

dksWaW650/2-12-4 EN

105/315 3250 18,0 706

dksWaW650/2-8-4 EN

160/315 3250 18,0 706

dksWaW650/3-8-4 EN

200/400 3750 18,0 706

где:

- маховый момент,

=4gJ

g - ускорение силы тяжести,

J - момент инерции.

Часто пренебрежением являются „ударные” перегрузки от энергии, происходящей от

вращающихся масс двигателя и муфты (75 % до 90 % вращающихся масс

кинематической схемы конвейера) возникающих в результате аварийного, в очень

кроткое

red

A l

- 20 -

время и с очень короткой дорогой, остановки конвейера, особенно при больших

мощностях электродвигателей. Момент инерции электродвигателей фирм DAMEL и

BREUER при мощностях более 160 кВт возрастает многократно. Например: при

переходе с мощности 200 кВт на 350 кВт рост составляет от 1,5 до 2,5 раза! Возникшая

энерционная энергия во много раз выше, чем приводной момент от двигателей и нет

возможности определить размера цепи, чтобы переносил эту энергию и не порвался.

Поэтому существует острая потребность применения защит от перегрузок, муфт

противперегрузочных - отключающих муфту и приводной двигатель особенно при

установленных мощностях на одной приводной единице более 200 кВт. Отсоединение

опасных инерционных масс редуктора, а особенно ротора двигателя и муфты должно

произойти в течении милисекунд!

Цепи, рудничные цепи характеризуются многими, в значительной части взаимно

исключающимися, параметрами. Самые важные из них это:

- предварительная нагрузка (кН),

- испытательная нагрузка (кН),

- минимальная разрывающая нагрузка (кН),

- минимальная усталостная долговечность (циклы),

- максимальное относительное удлинение при испытательной нагрузке (кН),

- минимальное относительное удлинение при разрывающей нагрузке (кН),

- минимальная стрела изгиба на шве „f” (мм),

- минимальная работа на излом звена и на шве KV (Дж),

- макро и микроструктура, величина зерен,

- устойчивость против воздействия язвенной коррозии от напряжений,

- геометрия, повторяемость размеров, парование.

Поэтому руководствоваться при выборе цепи для конкретного конвейера,

оборудования и конкретных условий работы только или в основном минимальной

разрывной силой является серьезной и недопустимой ошибкой.

2.3.3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦЕПЕЙ

класса С по PN - G - 46701:1997, т.е. класса 2 по DIN 22252:1999,

а также цепей с повышенными прочностными показателями:

С-Super в соответствии с Техническими Условиями WT G-037/99,

PW-9 в соответствии с Техническими Условиями WT G-025/98,

D-3 в соответствии с Техническими Условиями WT G-038/99.

Рис. 4

Опережая потребности и прогрессивное развитие транспортной техники, беря во внимание

разнообразные условия эксплуатации, которые возникают в связи с:

- длинной и наклоном конвейеров;

- устанавливаемых мощностей; конструкции конвейра,

- высотой лав и длиной столбов;

- процентным содержанием пород в горной массе;