Выбор коэффициентов запаса прочности

Выбор коэффициентов запаса прочности тяговых элементов. Коэффициент запаса прочности n_п называют соотношение разрушающей нагрузки F_p к допускаемой нагрузке Fдоп для данного типа тягового элемента:

n_п = F_p / Fдоп

Допускаемая нагрузка с учетом коэф. запаса прочности ≥ расчетной нагрузке на тяговый элемент.

Принятый запас прочности должен обеспечить безопасную, долговечную, надежную работу конвейера в реальных конкретных условиях.\Расчетный коэффициент запаса прочности резинотканевой ленты на разрыв опред. по формуле:

где n_п — номинальный коэф. запаса прочности при расчете по нагрузкам установившегося движения n_п.ном = 7, при поверочных расчетах по пусковым нагрузкам n_п.ном =5; k_р — коэф. режима работы конвейера.

Режим работы	ОЛ	Л	С	ТВ	ОТ
kр	1.2	1.1	1.0	0.9	0.8

k_т — коэф. конфигурации трассы конвейера (приним. в зависимости от профиля трассы: для горизонтальных — 1.0; для наклонной прямой — 0.90; для наклонно — горизонтальной (сложной) — 0.85); k_ст — коэф. стыкового соединения концов ленты (приним. в зависим. от типа стыка: для вулканизированного — 0.90 — 0.85; для металл. скоб и шарниров — 0.50; для заклепок — 0.40 — 0.30); k_пр — коэф. неравномерности работы прокладок — в зависим. от кол — ва прокладок:

Кол – во прокладок	3	4	5	6	7	8
kп	0.95	0.90	0.88	0.85	0.82	0.80

Выбранная лента по прочности должна удовлетворять условию F_p /n_п ≤ F_доп

Графики расчетного запаса прочности ленты приведены на рисунке 1:

Расчетный коэф. запаса прочности на разрыв резинотросовой ленты при вулканизированном стыке: N_п=n_п.ном / 0.9К_рК_т

Выбранная лента должна соответствовать условию F_p /B_nп ≤ F^ˊ_доп, где В — ширина ленты, мм;; F^ˊ_доп — допустимая нагрузка на 1 мм резинотросовой ленты.

Расчетный коэф. запаса прочности на растяжение по несущей способности цепи опред. по формуле:

N_п=n’_п.ном/К_рК_тК₀К_дин.

где n^ˊ_п.ном — номинал. коэф. запаса прочности для цепи с термообработанными деталями (при расчете по нагрузкам установившегося движения n^ˊ_п.ном = 5, при поверочных расчетах по пусковым нагрузкам n^ˊ_п.ном =3); k_o — коэф. ослабления расчетного сечения деталей цепи (при предельно допуск. износе k_o = 0.8 — 0.9, для вилчатых цепей скребковых конвейеров k_o =0.5); k_дин — коэф. динамич. нагрузок, принимаемых в зависимости от скорости:

v, м/с	До 0.1	0.1 – 0.3	Св. 0.3
kдин	1.0	0.9	0.8

Коэф. запаса прочности по выносливости цепи равен:

где n_y = 2.5 — 3 — коэф. запаса прочности по усталости в зависимости от режима работы и производ. условий; k_д — коэф. долговечности, приводящий максимал. действующее напряжение к эквивалентному в соответствии с фактич. режимом действия напряжения по времени; c₁ — коэф. соотношения предела выносливости для симметричного цикла σ_-1 к временному сопротивлению при разрыве σ_B; c₁ = σ_-1 / σ_B =0.33 – 0/40; c₂ — коэф. концентрации напряжения, масштабного фактора и состояния поверхности, c₂ = 2.0 — 2.5; r — коэф. асимметрии цикла, характер — й отношение максим. и минимал. напряжений в наиболее напряж. детали цепи в периоде цикла (напр. для подвешенных конвейеров r = 0.10 — 0.25).

Коэффициент долговечности равен:

где k_yп — коэффициент упрочнения материалов; k_cр — коэффициент срока службы (при 60Т_срN_ц< N_o принимается k_cр = 1); k_п.н — коэффициент переменности нагрузки; Т_ср — заданный расчетный срок службы цепи, обычно прин. Т_ср =3·10⁴ ч (приблизительно 5 лет работы в 3 смены); N_ц — число циклов измен. напряжений за один грузооборот цепи по магистрали конвейера, мин), N_ц =1/T_ц; N_o — базовое число циклов до разрушения деталей цепи; σ_i — напряжение в детали цепи в i — м промежутке цикла, МПа; σ _max — mаx напряжение в детали цепи при варианте загрузки ВН — 2, МПа; t_i — время действия напряжения σ_i, мин.

При N_o = 10⁶ и Т_ср =3·10⁴ имеем k_cр = 1.216³√1/T_ц. Для получ. знач. σ_i и t_i общий график измен. напряжения за цикл, вкл. и пиковые напряжения на вертикальных перегибах у подвесных конвейеров, разделяются на отдельные прямоугольные ступени с напряжениями σ₁, σ₂…σ_n и временем действия t₁, t₂ …t_n (рисунок 2)

Кол — во ступеней зависит от общей конфигурации диаграммы напряжений. Для наклонных участков целесообразно выбирать ступени так, чтобы разница в напряж. смежных ступеней не превышало 15%.

Для конвейеров, располож. в одной плоскости с прямо пропорциональным распределением напряжений в деталях цепи, вместо диаграммы напряжений можно использовать диаграмму натяжений цепи и по ней выполнить расчет.

Допускаемые натяжения цепи по износу S_доп, Н, обеспечивающее долговечную ее работу, опред. по формуле:

S_доп = А_рk_р

где А — площадь соприкосновения деталей шарнира, мм² ; р — допускаемое давление в шарнире цепи, МПа (таблица):

Более точный расчет необходимо выполнять по зквивалентному удельному давлению, т.к. на замкнутом контуре трассы усилия в шарнирах измен. по величине от некоторого минимума до максимума. Окончательный типоразмер выбирается из сравнения расчетов на прочность, выносливость и износ. Для цепей без термообработки допускаемое давление значитительно понижается.