state of a composite tracti

Authors

  • І.В. Бельмас Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна Author
  • Д.Л. Колосов Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • С.В. Онищенко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • О.І. Білоус Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна Author
  • Г.І. Танцура Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна Author
  • П.В. Черниш Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.274

Keywords:

mechanical properties of rubber, stress-strain state, composite tractive element, stay rope, rope damage, rubber shell rheology, broken rope structure, cable continuity breakage

Abstract

Purpose. Establishing a dependency of change in a stress-strain state for a rubber-cable tractive element with broken structure due to rheology of a rubber shell. Methods. Analytical solution of a model of a rubber-cable tractive element with a broken structure due to rheology of a rubber shell. Results. An algorithm for determining a stress-strain state of a rubber-cable tractive element with a broken structure due to rheology of a rubber shell is developed. The suggested algorithm involves splitting the rope into two parts, which allows considering the influence of a dependency of shear modulus on deformations in a form of a broken line constructed of two segments. Splitting the rope in the area of integrity breakage into three or more parts allows considering a more complex dependency of shear modulus on shear deformations. A mechanism of changing a stress-strain state of a rubber-cable rope due to rheology of a rubber shell is established. The local influence of changes in properties of elastic material interacting with a damaged cable on a stress-strain state of a rubber-cable tractive element with a broken structure is analyzed. Scientific novelty. A mechanism of influence of a shear modulus of rubber shell material in the rubber-cable rope (belt) with a cable integrity breakage on stress-strain state of composite tractive element is established to be time-varying and nonlinearly dependent on deformations. Practical significance. Consideration of shell rubber rheology makes it possible to predict a rope stress state considering a non-linear law of changes in properties of rubber during its use and to increase safety and operational reliability of rubber-cable tractive elements. A local change in mechanical parameters does not increase the danger of using a rope with continuity breakages of cables. An increase in lengths of redistribution of forces and displacements requires an increase in length of steps in butt-joint connections.

References

1. Fedorko, G., Molnár, V., Michalik, P., Dovica, M., Tóth, T., & Kelemenová, T. (2016). Extension of inner structures of textile rubber conveyor belt – Failure analysis. Engineering Failure Analysis, 70 , 22–30. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2016.07.006

2. Bajda, M., Błażej, R., & Hardygóra, M. (2016). Impact of Selected Parameters on the Fatigue Strength of Splices on Multiply Textile Conveyor Belts. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 44 , 052021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/44/5/052021

3. Blazej, R., Jurdziak, L., Burduk, R., Kirjanow, A., & Kozlowski, T. (2017). Analysis of core failure distribution in steel cord belts on the cross-section. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management , 17 (13), 987-994. https://doi.org/10.5593/sgem2017/13/S03.125

4. Grincova, A., Andrejiova, M., & Marasova, D. (2016). Failure analysis of conveyor belt in terms of impact loading by means of the damping coefficient. Engineering Failure Analysis, 68, 210–221. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2016.06.006

5. Marasová, D., Ambriško, Ľ., Andrejiová, M., & Grinčová, A. (2017). Examination of the process of damaging the top covering layer of a conveyor belt applying the FEM. Measurement, 112 , 47–52. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.08.016

6. Kolosov, L.V., & Belmas, I.V. (1981). Primenenie elektricheskikh modelei dlya issledovaniya kompozitnikh materialov. Mekhanika kompozitnikh materialov , 1 . 115–119.

7. Darіya Zade S. (2013). Chislennaya metodika opredeleniya effektivnykh kharakteristik odnonapravleno armirovannykh kompozitov. Bulletin NTU "KhPІ" , (58), 71-77.

8. Mei, X., Miao, C., Yang, Y., & Li, X.(2016). Automatic detection method for mine conveyor belt surface damage. Meitan Xuebao/Journal of the China Coal Society , 41 , 259–265. https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2015.1182

9. Volokhovskiy, V.Yu., Radin, V.P., & Rudyak, M.B. (2010). Kontsentratsiya usiliy v trosakh i nesushchaya sposobnost' rezinotrosovykh konveyernykh lent s povrezhdeniyami. MEI Bulletin , (5), 5–12.

10. Bel'mas, I.V. (1993). Stress state of rubber-rope tapes during their random damages. Problemy Prochnosti i Nadezhnos'ti Mashin , (6), 45–48.

11. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., Чечель, Т.О., Воробйова, О.М., & Черниш, О.М. (2020). Вплив зміни в часі механічних властивостей гуми на напружений стан гумотросового тягового органа з ушкодженим тросом. Збірник наукових праць НГУ, 62 , 149–155. https://doi.org/10.33271/crpnmu/62.149

12. Song, W., Shang, W., & Li, X. (2009). Finite element analysis of steel cord conveyor belt splice. ET Conference Publications, 2009 (556). https://doi.org/10.1049/cp.2009.1415

13. Бельмас,І.В., & Бобильова,І.Т. (2012). Вплив поривів тросів на міцність плоского тягового органу. Recueil des exposes des participants de VI Conference internationale scientifigue et methodigeue du 11-18 jctobre 2012 sur l'le de Djerba (Tunise) Donetsk , 88–91.

14. Kolosov,L.V., & Belmas,I.V. (1990).Issledovanie mekhanicheskikh kharakteristik metallotrosov. Izvestiya vuzov . Gornii zhurnal, 9 , 81–83.

15. Kolosov, L.V., & Belmas, I.V. (1990). Issledovanie prochnostnikh kharakteristik obraztsov povrezhdennikh rezinotrosovikh lent. Izvestiya vuzov. Gornii zhurnal, 8 , 81–84.

16. Kolosov, L.V., & Belmas, I.V. (1991). Eksperimentalnie issledovaniya agregatnoi prochnosti RTL. Izvestiya vuzov. Gornii zhurnal, 1 , 85–87.

17. Ropai, V.A. (2016). Shakhtnie uravnoveshivayushchie kanati: monografiya. Natsionalnii gornii universitet.

18. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., Білоус, О.І., & Бобильова, І.Т. (2019). Дослідження напруженого стану гнучкого тягового органу з кінематичним зв'язком. Збірник наукових праць VIII Міжнародної науково-технічної конференції «Прогресивні технології в машинобудуванні РТМЕ 2019» 4-8 лютого 2019р. Івано-Франківськ – Яремче , 72–73.

19. Kolosov, L.V., & Belmas, I.V. (1990). Analiz skhem stikovikh soedinenii rezinotrosovikh lent. Izvestiya vuzov. Gornii zhurnal, 2 , 83–85.

20. Levchenya, Zh.B. (2004). Povyshenie nadezhnosti stykovykh soedineniy konveyernykh lent na gornodobyvayushchikh predpriyatiyakh: Na primere RUP "PO "Belaruskaliy" Ph.D. MGOU.

21. Танцура, Г.І. (2010). Гнучкі тягові органи. Стикові з'єднання конвеєрних стрічок. Монографія . ДДТУ.

22. Kolosov, L.V., & Belmas, I.V. (1991). Napryazheno-deformirovannoe sostoyanie rezino-trosovoi lenti s iskrivlennimi trosami. Izvestiya Vuzov. Gornii zhurnal, 7 , 65–69.

23. Kolosov, L.V., Belmas, I.V., & Kiba, V.Ya. (1991). Vliyanie iskrivlenii trosov rezinotrosovoi lenti na yee prochnost. Gornaya elektromenika i avtomatika, 59 .

24. Ropai, V., & Belmas, I. (1990). Issledovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya rezinotrosovoi lenti transporternogo konveiera. Zeszyty naukowe Polltechnlkl Slaskiej. Seria: Gornlctwo, 182 , 113–118.

25. Бельмас, І.В., & Колосов, Л.Д. (2008). Розподіл зусиль в причепному пристрої плоского тягового органу. Математичне моделювання. Науковий журнал, 1 (18), 33–35.

26. Бельмас, I.В., Сабурова, І.Т., & Конох, Ю.В. (2009).Напруження в оболонці плоского каната на виконавчому органі підйомно-транспортної машини. Підйомно-транспортна техніка. Науковий журнал, 4 .

27. Бельмас, І.В, Колосов, Д.Л., Даніяров, Н.А., Танцура А.І., & Карсакова, А.Ж. (2013). Napryazhennoe sostoyanie ploskoi rezinotrosovoi lenti na barabane podemno-transportnoi mashini. Universitet yenbekter і. Trudi universiteta, 3 , 75–77.

28. Belmas, I.V., Kolosov, D.L., & Kolosov, O.L. (2014). Issledovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya rezinotrosovogo kanata na uchastke perekhoda k trubchatoi forme. Vestnik PNIPU.Geologiya. Neftegazovoe i gornoe delo, 12 , 48–55

29. Belmas,I., Kolosov,D., Dolgov,O., & Tantsura,G. (2017). The stress-strain state of the flat rope of hoisting engine with considering their technical state. Innovations in science and education: challenges of our tame. Collection jf scientific papers . 191–196.

30. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., & Білоус, О.І. (2018). Взаємодія гумотросового каната з приводним барабаном. Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки), Тематичний випуск. Машини і пластична деформація металу , 168–173.

31. Бельмас, І.В., Білоус, О.І., & Конох, Ю.М. (2010). Деформування ступінчатого каната на шківі підйомної машини. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promishlennost, 3 , 109–112.

32. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., & Бобильова, І.Т. (2009). Врахування дотичних напружень при автоматизованому конструювання ступінчастого каната. Stalnie kanati. Sbornik nauchnikh trudov, 7 , 147–152.

33. Belmas, I.V., Blokhin, S.E., & Kolosov, D.L. (2010). Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie tyagovogo organa stupenchatoi konstruktsii v bobinnoi namotke. Stalnie kanati. Sbornik nauchnikh statei , 71–78.

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 74 (2023)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.