Stress stateofa composite tractive element with cable rigidity variable over length considering bending on a drum with curved generatrix

Authors

  • Д.Л. Колосов 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
  • С.В. Онищенко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • Ю.В. Ковальова Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • П.В. Черниш Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/75.214

Keywords:

composite tractive element, stress-strain state, mathematical model, rigidity variable over length, bending on drum, curved drum generatrix, cable displacement, force distribution coefficient, rubber shear angle.

Abstract

Purpose. Establishment of dependencies for parameters of a stress-strain state of a composite tractive element taking into account bending of a rope with cable rigidity variable over length on a drum with a curved generatrix. Research methodology. Development of a method for calculating the influence of a complex of factors on a stress-strain state of a rope by constructing and solving a model of a stress-strain state of a composite tractive element with cable tensile rigidity variable over length, cable base breakages and a non-cylindrical drum shape, using the methods of mechanics of layered composite materials with soft and hard layers. Findings. Analytical dependencies are obtained in a closed form and allow determining the maximum quantitative indicators of a stress-strain state of a rope of a combined structure with a broken cable, rigidity different from the main cables and variable along rope length in a straight rope part and in a part of interaction with a curved drum of a hoisting machine. Analytical dependencies are established for determining the maximum angles of rubber shear between cables, which allows determining the dangerous tangential stresses in a tractive element for cases of flat rope tension, rope bending on a convex drum, and bending on a convex drum of a rope with cables of reduced tensile rigidity. The results of solving the problem of determining the distribution of forces in a rope with cables of different rigidity by the developed method absolutely coincide with the only possible distribution of forces in a sample of three cables, which allows considering the developed algorithm reliable to describe the mechanism of redistribution of forces between cables with different tensile rigidity, including in the event of cable breakage, and the obtained results are reliable. Scientific novelty. A method of calculating the influence of a complex of factors on a stress-strain state of a rope is developed. The dependencies of parameters of a stress-strain state of a composite tractive element are established, taking into account rope bending, which has cable base breakages and cable rigidity variable over length, on a drum with a curved generatrix. Practical significance. A method for determining the indicators of a stress-strain state of a composite tractive element, which has cable base breakages and cable rigidity variable over length, including for bending on a non-cylindrical drum, is developed. This makes it possible to increase the operational safety of a composite tractive element in hoisting and transporting machines, in particular at significant hoisting heights, and also contributes to justifying the use of a rope design as a stay rope in capital structures.

References

1. Бельмас, І. В., Білоус, О. І., Нельга, А. Т., & Бельмас, О. Л. (2008).Контроль тросів гумотросового канату. Матеріали четвертої міжнародної науково-практичної конференції «Наукові дослідження – теорія та експеримент – 2008», 8 , 8 – 12.

2. Бельмас, І. В., Сабурова, І. Т., & Задорожна, І. М. (2008).Упередження руйнування тягового органу крутопохилого підіймача. Збірник наукових праць Керченського морського технологічного інституту. Механізація виробничих процесів рибного господарства, промислових та аграрних підприємств, 9 , 132–136.

3. Блохін, С. Е., Колосов, Д. Л., & Колосов А. Л. (2009). Напружено-деформований стан плоского гумотросового тягового органа на барабані. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, 30 , 88 – 91.

4. Білоус, О. І., & Колосов, Д. Л. (2010). Напружений стан гумової оболонки канату на барабані конвеєра подачі шихти в доменну піч. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promishlennost, 4 (262). 113–114.

5. Колосов, Д. Л., Білоус, О. І., & Танцура, Г. І. (2012). Модель та визначення НДС гумотросового канату, стиснутого жорсткими плоскими плитами. Збірник наукових праць Керченського державного морського технологічного університету та дніпродзержинського державного технічного університету, 13 , 64–68.

6. Колосов, Л. В. (1987). Nauchnie osnovi razrabotki i primeneniya rezinotrosovikh kanatov podemnikh ustanovok glubokikh rudnikov.. [Дис. докт. наук: 05.05.06, 01.02.06, Дніпропетровськ, Інститут геотехнічної механіки НАН України].

7. 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. Technical Sciences, Construction and Architecture , 191–196.

8. Blokhin, S. Ye., Kolosov, D. L., Matisina, N. V., & Shido, N. N. (2013). Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie ploskogo rezinotrosovogo tyagovogo organa v pritsepnom ustroistve. Gornii informatsionno-analiticheskii byulleten , 3 , 256–261.

9. Колосов, Д. Л. (2002). Обґрунтування параметрів та конструкцій двошарових гумотросових конвеєрних стрічок для гірничих підприємств . [Дис. канд. наук: 05.05.06, Національний гірничий університет].

10. Бельмас, І. В., & Колосов, Д. Л. (2017). Напружено-деформований стан плоского каната зумовлений поривами тягових елементів та конструкцією барабана підйомної машини. Збірник наукових праць НГУ, 50 , 163–170.

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 75 (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.