Способ контроля технического состояния подъёмного каната

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.

Изобретение относится к области трибометрии для исследования процессов трения, износа и трибоЭДС как при сухом трении, так и со смазкой. Машина трения содержит стол с жестким основанием, электродвигатель, неподвижную бабку, в которой в подшипниковой опоре размещен приводной вал, один конец которого через муфту соединен с электродвигателем, а другой - с ведущей головкой с контрэлементом, к которому прижимается торцом образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом образец закреплен в образцедержателе, расположенном на валу в подвижной бабке, и вал, вращающийся вокруг своей оси и перемещающийся вдоль оси для передачи усилия на образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом момент трения уравновешивается маятником, жестко связанным с образцедержателем с определением момента по шкале. Неподвижная бабка выполнена в виде приводного узла, состоящего из двух корпусов. Внешний корпус установлен на подшипниках на внутреннем корпусе, являющемся корпусом для подшипниковой опоры приводного вала, одним концом через муфту соединенного с валом электродвигателя с частотным регулированием оборотов, а на другом конце вала электродвигателя установлен контрэлемент в виде ролика, изолированного от приводного вала втулкой и шайбами из изолятора. К боковой поверхности ролика прижат подпружиненный электрический контакт для снятия трибоЭДС, а подвижная бабка выполнена в виде измерительной системы - трубы, расположенной соосно с приводным валом, в которой внутри размещены подвижно последовательно образцедержатель, установленный на шпонке на упоре, состоящий из ролика и обоймы и механическая система для создания нормальной нагрузки, состоящая из тензодатчика силы, прижимов, с размещенной между ними калиброванной пружиной и винта, упирающегося в прижим и размещенного на резьбе в крышке трубы измерительной системы. Усилия от вращательного момента через фиксатор на образцедержателе передается на поводковый кронштейн, жестко связанный с внешним корпусом, на котором симметрично горизонтально расположены два ряда планок, упирающихся в первом ряду через регулировочные винты в тензодатчики в вертикальных стойках, жестко связанных с основанием, а второй ряд планок служит для измерения «трения покоя» при зафиксированном стопорным винтом приводном вале. Регулировочный винт одной планки второго ряда упирается в тензодатчик силы, нагружаемый снизу через пружину винтом, размещенным вместе с тензодатчиком силы в вертикальной стойке на основании, а другая планка второго ряда своим регулировочным винтом упирается в головку индикатора (датчик перемещения) на кронштейне на основании, при этом износ трибопары замеряется размещенным на трубе индикатором. Технический результат: расширение функциональных возможностей машины трения с обеспечением проведения испытаний при нагрузках статических, вибрационных (при широком диапазоне управляемых параметров), а также режимах реверсивного движения, фреттинга, замер «трения покоя» с учетом предыстории функционирования трибоузла, замер трибоЭДС (в т.ч. для полимеров прямых и обратных пар), температуры, износа с отображением в реальном времени, обеспечение проведения исследований при чередовании режимов, а также получение взаимодополняющей информации, возможность проводить испытания по двум схемам: торцовой и вал - частичный подшипник. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области исследования механических свойств металлов, в частности их износостойкости, и касается подготовки образцов типа «вкладышей» для испытаний. Способ изготовления образцов для испытания трибосопряжения типа «вал-вкладыш» включает механическую обработку заготовок образцов. При этом предварительно изготавливают технологический диск, в котором растачивают центральное отверстие диаметром не меньше диаметра испытуемого трибосопряжения. Из исследуемых материалов предварительно изготавливают заготовки вкладышей в виде призматических колодочек прямоугольной формы по размерам гнезда в держателе триботестера. Устанавливают их на поверхности технологического диска попарно-симметрично на одном расстоянии от оси центрального отверстия, смещая их к центру относительно края отверстия на величину, не меньшую припуска под расточку. Жестко крепят их в этом положении, а затем растачивают в сборе до диаметра испытуемого сопряжения. Обеспечивается возможность изготовления триботехнических образцов в условиях ограниченного количества экспериментального материала малоразмерного сортамента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к области оптических измерений одновременно нескольких параметров изделий, в частности к устройствам для измерения величины износа и температуры изделий при трении. Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении по его первому варианту и второму вариантам содержат, как минимум, два последовательно сформированных внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток с участком измерительного волоконно-оптического световода между ними, не занятым брэгговской решеткой, равным по длине, как минимум, одному ее периоду. Кроме того, устройство содержит, например, как минимум, два последовательно расположенных внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении, выполненных на основе брэгговской решетки с фазовым π-сдвигом; интерферометра Фабри-Перо, построенного с использованием брэгговских решеток; брэгговских решеток, настроенных на одну рабочую длину волны; брэгговских решеток, настроенных на разные рабочие длины волн. Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении по его второму варианту в отличие от его первого варианта содержит дополнительно введенный разветвитель, установленный за циркулятором в разрыв измерительного волоконно-оптического световода. К первому выходу разветвителя последовательно подключены первый отрезок и второй конец измерительного волоконно-оптического световода, а ко второму выходу разветвителя - второй отрезок измерительного волоконно-оптического световода, предназначенные для размещения в изделии, при этом на втором конце измерительного волоконно-оптического световода, предназначенного для размещения в изделии, сформирован, как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки. Технический результат – повышение диапазона непрерывного измерения величины износа без существенного усложнения устройства. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области исследования износостойкости материалов, используемых в стоматологии. Сущность изобретения: замеряют массы, геометрические размеры и шероховатость поверхности образцов эталона и исследуемого материала и помещают их на дно емкости. В емкость засыпают абразивный порошок (например порошок мела). Заливают в емкость модельную среду и устанавливают ультразвуковой излучатель, с его помощью производят высокочастотные колебания модельной среды с частотой колебания 20-40 килогерц, перемешивают абразивный порошок в модельной среде. Испытание образцов на износостойкость проводят в модельной среде с абразивным порошком при высокочастотных колебаниях, а по окончании испытания у образцов замеряют массы, геометрические размеры и шероховатость поверхностей. Сопоставляют износ образца, изготовленного из исследуемого материала с износом образца эталона, и по разнице износа оценивают износостойкость предложенного материала. Технический результат: простота и надежность. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике испытания строительных материалов Стенд содержит термостатированную камеру с размещенным в ней узлом создания усилия на испытуемый образец, имеющим обрезиненное колесо, закрепленное в держателе; выводящимися на пульт управления терморегулятором и измерителем глубины образующейся колеи; выполненным с возможностью движения по горизонтальным направляющим штангам посредством привода с электродвигателем испытательным столом. В стенд введен узел имитации участка дорожного полотна из испытуемого материала, содержащий вытянутую пластину, зафиксированную с ее одной торцевой стороны шарнирной парой, а под противоположной незакрепленной стороной вытянутой пластины размещена зубчатая рейка, выступающая из-под вытянутой пластины. Поверх невыступающего конца зубчатой рейки выполнен наклонный участок, сформированный с незакрепленного конца вытянутой пластины, по протяженности целиком под ней, плавно снижающимся в направлении центра вытянутой пластины. На противоположном, удаленном к периферии, конце зубчатой рейки размещено зубчатое колесо, контактирующее с шаговым двигателем, расположенным на испытательном столе за пределами места для фиксации испытуемого образца и выведенным на пульт управления. Технический результат: повышение достоверности и точности исследования на колееобразование. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области испытания материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости поверхностей и покрытий. Сущность: осуществляют склерометрирование наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал с последующим измерением геометрических параметров деформации поверхности покрытия. На начальном этапе измерения геометрических параметров измеряют ширину царапины основного материала и ширину царапины наплавленного материала с последующим определением коэффициента износостойкости по формуле:K=С b/d,где b - ширина царапины основного материала (мкм),d - ширина царапины наплавленного слоя (мкм),С=0,7÷1,5 - коэффициент, учитывающий особенности процесса наплавки (режимы обработки, добавки). Технический результат: повышение точности и упрощения технологии проведения оценки износостойкости наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал. 3 ил.

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в узлах трения. Способ основан на использовании верхнего и нижнего слоя поверхностей трения в присутствии исследуемого слоя смазки между ними, при этом формируют молекулярную модель пары трения с рандомизированным расположением молекул в смазочном слое с использованием ЭВМ и программы молекулярного моделирования, реализующей методы молекулярной механики, молекулярной динамики и квантовой химии, при этом после размещения двух параллельных слоев поверхностей трения с исследуемым слоем смазки между ними, проводят, используя процедуры минимизации энергии системы, оптимизацию положения молекул в смазочном слое, после чего находят межфазную поверхностную энергию, путем определения разницы энергий системы до взаимодействия смазочного слоя с поверхностью трения и после взаимодействия; затем осуществляют циклический сдвиг верхней поверхности трения относительно нижней, сохраняя параллельность заданное количество раз, повторяя процесс оптимизации положения молекул на каждом шаге сдвига, вследствие чего молекулы в смазочном слое принимают определенное геометрическое расположение в пространстве; после чего с учетом расположения молекул относительно поверхностей трения по известным зависимостям рассчитывают ориентационный коэффициент, а коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое рассчитывают из заданного соотношения, затем с помощью программы молекулярного моделирования рассчитывают потенциальную энергию системы, при этом ориентационный коэффициент, коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое и максимальное значение потенциальной энергии системы коррелируют с напряжением сдвига и, соответственно, силой трения; после чего по полученным данным определяют наиболее эффективное смазочное средство, которое обладает наименьшим напряжением сдвига при наименьшем значении потенциальной энергии системы и наибольших ориентационном коэффициенте и коэффициенте упорядоченности. Достигается упрощение и повышение эффективности оценки. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в машиностроении. Способ заключается в эксплуатации пары трения в присутствии смазки, пропускании через нее электрического тока при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, при этом определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами. Достигается возможность расширения диапазона оцениваемых свойств смазочных материалов.

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.

Наверх