Способ контроля технического состояния подъёмного каната



 


Владельцы патента RU 2617145:

Общество с ограниченной ответственностью "Региональный канатный центр" (RU)

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий при определении их механических свойств и предназначено для контроля технического состояния канатов шахтных подъемных установок. Сущность: подъемный сосуд, подвешенный на канате, свободно колеблется после загрузки или разгрузки. Оценивают техническое состояние каната по значению его жесткости на растяжение путем измерения частоты свободных колебаний подъемного сосуда на канате с помощью аппаратуры систем непрерывного мониторинга параметров и исследования работы подъемной установки и непосредственному расчету жесткости каната на растяжение. Технический результат: обеспечение возможности постоянного контроля технического состояния подъемного каната. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий при определении их механических свойств и предназначено для контроля технического состояния канатов шахтных подъемных установок.

Известен способ измерения износа стальных проволочных канатов грузоподъемных машин, включающий в себя продольное намагничивание участков навески контролируемого каната до состояния, близкого к насыщению, измерение текущих параметров магнитного поля в межполюсном пространстве у поверхности контролируемого каната с помощью датчиков контроля магнитного поля, сопоставление текущих значений сигналов датчиков контроля магнитного поля с эталонными значениями сигналов датчиков контроля магнитного поля. После навешивания каната дополнительно измеряют величину его линейного удлинения L и сравнивают ее с расчетной величиной упругого удлинения Lp каната. О величине износа судят по достижению соотношения 0,98≤L/Lp≤1,02 (см. патент России: RU 2281489 С2, МПК G01N 27/82, G01В 7/12).

Недостатком известного способа является сложность и трудоемкость при определении характеристик подъемного каната (далее каната), связанные с применением специализированного оборудования для намагничивания участков каната и измерения текущих параметров магнитного поля. Кроме того, при определении удлинения Lp каната не учитываются его фактические упругие свойства и площадь сечения, что приводит к погрешности при расчете. Также отсутствует возможность постоянного контроля технического состояния каната.

Известен способ оценки степени износа каната по фактическому значению его упругих свойств, характеризующихся модулем упругости каната Е. Способ заключается в возбуждении упругой волны в канате, когда подъемный сосуд, свободно подвешенный на канате, находится у нижней приемной площадки. Замеряется скорость распространения упругой волны в канате, и рассчитывается модуль упругости в соответствии с зависимостью:

где a - скорость распространения упругой волны в канате, м/с;

F - поперечная площадь сечения всех проволок в канате, м2;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

q - вес 1 м каната, Н/м.

Величина модуля упругости и его изменение в процессе эксплуатации каната служит критерием оценки его упругих свойств и характеризует степень износа каната (см. Белый В.Д., Лесин К.К., Самарский А.Ф. Выбор, навеска, эксплуатация и контроль состояния шахтных канатов. - М.: Недра, 1967. - 228 с.). По степени износа каната возможно судить о его техническом состоянии. Данный способ контроля технического состояния каната принят за прототип.

Недостатком данного способа является необходимость применения специализированной аппаратуры и пьезодатчиков для определения скорости распространения упругой волны. Отсутствует возможность постоянного контроля технического состояния каната.

Признак прототипа, являющийся общим с заявленным способом, - контроль технического состояния каната по фактическому значению его характеристики упругих свойств, определяемой, когда подъемный сосуд свободно подвешен на канате.

Таким образом, задачей изобретения является обеспечение постоянного контроля параметров каната, характеризующих его техническое состояние с применением оборудования и аппаратуры комплексного назначения, применяемых на подъемных установках шахт и рудников.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе определяется жесткость каната на растяжение путем измерения частоты свободных колебаний подъемного сосуда, подвешенного на канате. Жесткость каната на растяжение представляет собой произведение его площади поперечного сечения F и модуля упругости Е.

Работа подъемной установки сопровождается колебательным движением подъемного сосуда на канате в вертикальном направлении (см. статью Трифанов Г.Д., Зверев В.Ю., Стрелков М.А. Экспериментальные исследования влияния режима работы шахтных подъемных установок на динамические нагрузки в канате // Горное оборудование и электромеханика - 2015. - №6. - С. 21-25), при этом, когда подъемная машина заторможена, а процессы разгрузки и загрузки окончены, подъемный сосуд совершает свободные колебания на канате. Частота свободных колебаний подъемного сосуда пропорциональна жесткости каната на растяжение и определяется по формуле (см. Степанов А.Г. Динамика машин. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. - 392 с.):

где cк - продольная жесткость каната, кг/с2, ;

EF - жесткость каната на растяжение, Па⋅м2;

Н - длина каната от точки схода каната с барабана подъемной машины до подъемного сосуда, м;

mу - эквивалентная масса концевого груза, кг,;

m - масса подъемного сосуда с прицепным устройством и грузом, кг;

mку - масса каната, кг, mку=рН;

p - масса 1 м каната, кг/м.

Масса подъемного сосуда с прицепным устройством и грузом m определяется одним из известных методов, например по величине тока двигателя подъемной машины или с помощью весоизмерительной тензометрической системы, установленной на подвесном устройстве подъемного сосуда.

Значение частоты свободных колебаний определяется аппаратурой систем непрерывного мониторинга параметров и исследования работы подъемной установки, позволяющих контролировать плавность движения подъемного сосуда (например, см. статью Ильин С.Р., Трифанов Г.Д., Воробель С.В. Повышение безопасности эксплуатации шахтных стволов путем динамического мониторинга систем "сосуд-армировка" портативными измерительными станциями // Горное оборудование и электромеханика - 2013. - №3. - С. 2-8) или величину усилия в канате (например, см. статью Трифанов Г.Д., Князев А.А., Трифанов М.Г. Аппаратура контроля натяжения канатов шахтной подъемной установки "Тулым" // Горное оборудование и электромеханика - 2012. - №11. - С. 39-40).

При подстановке уравнения продольной жесткости каната и эквивалентной массы концевого груза в формулу (2) выводится зависимость частоты свободных колебаний подъемного сосуда от жесткости каната на растяжение:

Жесткость каната на растяжение выражается из формулы (3):

По величине жесткости каната на растяжение судят о техническом состоянии каната и его изменении во времени.

При определении частоты колебаний системами непрерывного мониторинга параметров и исследования работы подъемной установки, измерение параметров и расчет жесткости каната возможно проводить постоянно, при каждом цикле подъема и спуска подъемного сосуда.

Преимущества заявленного способа заключаются в том, что способ позволяет контролировать техническое состояние каната по фактическому значению его жесткости на растяжение. Необходимая для осуществления способа аппаратура применяется для комплексного мониторинга и исследования подъемных установок и может быть использована для постоянного контроля технического состояния каната.

1. Способ контроля технического состояния подъемного каната путем определения его упругих свойств, когда подъемный сосуд, подвешенный на канате, свободно колеблется после загрузки или разгрузки, отличающийся тем, что оценивает техническое состояние каната по значению его жесткости на растяжение путем измерения частоты свободных колебаний подъемного сосуда на канате с помощью аппаратуры систем непрерывного мониторинга параметров и исследования работы подъемной установки и непосредственному расчету жесткости каната на растяжение.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контроль технического состояния подъемного каната в зависимости от применяемой аппаратуры возможно проводить после каждого цикла подъема и спуска подъемного сосуда, после его загрузки и разгрузки, когда подъемная машина заторможена.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области трибодиагностики и может быть использовано при оценке состояния качества поверхностей пары трения «металл-металл» эндопротеза тазобедренного сустава, а также аналогичных других сферических поверхностей.

Изобретение относится к лабораторным стендам для испытаний почворежущих элементов сельскохозяйственных машин. Круговой почвенный стенд состоит из каркаса, приводного механизма, уплотнительных катков, грузов, рыхлителей почвенной массы, резервуара воды с капельницей, кругового почвенного канала, приспособления с гнездом для установки испытуемого образца.

Новая конструкция держателя колодки для роликовых машин трения относится к области трибологии и предназначено для установки колодок на машинах трения «Амслер» и других аналогичных типов при проведении износных испытаний.

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости образца из любого материала при действии на них абразивных частиц.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для проверки стойкости антикоррозионных покрытий на истирание, например для аспирационных трубопроводов.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для трибологических испытаний наружных и внутренних цилиндрических поверхностей образцов, и может быть использовано при испытаниях на износ, например, гильз цилиндров, валов и т.п.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для проверки стойкости антикоррозионных покрытий на истирание, например для аспирационных трубопроводов.

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения триботехнических характеристик. Устройство содержит основание, на котором установлены направляющие линейного перемещения образца, нижнюю и верхнюю подвижные платформы, съемные держатели с пазами для взаимного размещения в них соответственно образца и контробразца, связанные с соответствующими платформами, привод возвратно-поступательного перемещения нижней платформы образца, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, соединенного с двигателем, датчики регистрации линейных перемещений образца и контробразца, механизм нагружения образцов, включающий привод нагружения, соединенный винтовой передачей с реверсивным двигателем, датчик силы нагружения, соединенный с приводом нагружения, и регистрирующую аппаратуру, соединенную с датчиком силы нагружения и датчиками регистрации линейных перемещений.

Изобретение относится к области исследования металлов на износ, возникающий в результате гидроэрозионного воздействия, а именно к способам определения продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания металлов.

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для определения стойкости гранулированных материалов к истирающим нагрузкам в интенсивном режиме, в частности катализаторов крекинга.

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ при трении и предназначено для определения износостойкости материалов упрочняющих покрытий рабочих органов сельхозмашин при их абразивном изнашивании в почве в реальных условиях. Сущность: осуществляют нанесение покрытия на испытуемые образцы, установку их на рабочий орган сельхозорудия, контроль за изнашиванием в процессе работы в абразивной среде и сравнение величин износа. В качестве упрочняемого рабочего органа сельхозорудия используют диск зубчатой бороны или культиватора. В качестве испытуемых образцов их зубья. На зубья диска наносят различные упрочняющие покрытия, при этом в качестве абразивной среды используют естественную среду различных типов почв, а сравнение величин износа ведут между зубьями одного диска. Технический результат: возможность расширить технологические возможности определения износостойкости различных по химическому составу материалов, повысить достоверность, сравнивать эффективность используемых способов упрочнения в зависимости от механического воздействия абразивных частиц на исследуемый материал в абсолютно в идентичных условиях. 4 ил.

Изобретение относится к технике испытаний на трение и износ материалов и покрытий в условиях атмосферы и в высоком вакууме. Установка содержит форвакуумный насос, измерительный рычаг со вставкой с контртелом, установленным во фланце оправки карданной крестовины, герметично соединенным с гибким сильфоном с неподвижно установленной вакуумной камерой, привод с эксцентриковым валом, связанным тягой с рычагом карданной крестовины, рычаг с грузом, испытываемый образец, закрепленный в крышке неподвижной вакуумной камеры. Установка дополнительно содержит турбомолекулярный насос, объединенный с форвакуумным насосом в откачной пост, который через сильфон соединен с неподвижной вакуумной камерой, частотный преобразователь, который подсоединен к приводу, в качестве которого используется мотор-редуктор, содержащий червячный редуктор с трехфазным асинхронным электродвигателем, причем привод, карданная крестовина с подвижным фланцем гибкого сильфона и измерительным рычагом со вставкой с конртелом установлены на подвижной плите с возможностью многократного перемещения при помощи микрометрического винта в пределах допустимой деформации гибкого сильфона относительно неподвижного кронштейна и испытываемого образца. Технический результат: обеспечение компактности и надежности работы установки, обеспечение более глубокого вакуума, повышения его чистоты, создание возможности более полного использования поверхности образца. 4 ил.
Наверх