nfluence of change during the mechanical properties of rubber on the stressed state of a rubber traction body with a damaged cable

Authors

  • І.В. Бельмас Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна Author
  • Д.Л. Колосов Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • Т.О. Чечель Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • О.М. Воробйова Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • О.М. Черниш Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/62.149

Keywords:

lifting and transporting machine, rubber-cable tractive element, rubber shell, mechanical properties, operational changes, continuity rupture, rheology, mechanics of layered composite structures, mathematical model, analytical solution, stress-strain state

Abstract

Purpose. Establishment of influence of changes of rubber properties in time on a stress-strain state of a rubber-cable tractive element with a broken cable. Methodology of research is in analytical solution of a model of a rubber-cable tractive element considering the disruption of cable continuity and changes in rubber properties. Findings. Thedependencies of change of a stress-strain state of a rubber-cable tractive element with a disturbed structure due to rheology of a rubber shell are established. An algorithm of determining a stress-strain state of a rubber-cable tractive element with a disturbed structure and manifestations of rheology of a rubber shell is formulated. It is shown that the loads on cables caused by the continuity ruptures in one of them lead to a local redistribution of forces practically only between two cables – the damaged one and the adjacent one. In a case of damage of a non-extreme cable, the forces practically change only in three cables – the damaged one and two adjacent ones. In this case, the extreme values of internal loading forces on cables do not depend on a change in shear modulus of the rubber material over time. It is established that significant rubber shear occurs between the damaged cable and the adjacent one along the rope length. The shear angles of rubber between other cables are much smaller relative to the shear in a zone of local redistribution of forces and stresses and they change insignificantly due to the aging of rubber over time. Scientific novelty. The mechanism of influence of changes in rubber properties on a stress-strain state of a tractive element considering the disruption of cable continuity and changes of rubber properties. Practical significance. Consideration of dependency of a stress-strain state of a rope with local damages of a cable base on changes in rubber properties provides a possibility to predict the stress state of the rope in order to improve the operation safety and usage reliability of rubber-cable tractive elements with tong-term operation.

References

1. Колосов, Л.В., & Бельмас, И.В. (1981). Применение электрических моделей для исследования композитных материалов. Механика композитных материалов , (1), 115-119.

2. Дария, З. С. (2013). Численная методика определения эффективных характеристик однонаправленно армированных композитов. Вісник Національного технічного університету ХПІ. Сер.: Динаміка і міцність машин , (58), 71-77. http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/8603/1/vestnik_HPI_2013_58_Dariya_Zade_Chislennaya.pdf

3. Волоховский, В. Ю., Радин, В. П., & Рудяк, М. Б. (2010). Концентрация усилий в тросах и несущая способность резинотросовых конвейерных лент с повреждениями. Вестник МЭИ , (5), 5-12.

4. Бельмас, И.В. (1993). Напряженное состояние резинотросовой ленты при произвольном повреждении тросов. Проблемы прочности и надежности машин , (6), 45-48

5. Колосов, Л.В., & Бельмас, И.В. (1990). Исследование прочностных характеристик образцов поврежденных резинотросовых лент. Известия вузов. Горный журнал , (8), 81-84.

6. Belmas, I., Kolosov, D., & 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. http://eprints.oa.edu.ua/id/eprint/6346

7. Бельмас, И. В., Колосов, Д. Л., Танцура, А. И., & Конох, Ю. В. (2009). Исследование влияния порыва тросовой основы на прочность каната ступенчатой конструкции. In Необратимые процессы в природе и технике: Материалы науч. конф (pp. 255-257).

8. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., & Бобильова, И.Т.(2009). Врахування дотичних напружень при автоматизованому конструювання ступінчастого канату. Стальные канаты. Сборник научных трудов , (7), 147-152.

9. Колосов, Л.В., & Бельмас, И.В. (1990). Анализ схем стыковых соединений резинотросовых лент. Известия вузов. Горный журнал , (2), 83-85.

10. Левченя, Ж.Б. (2004). Повышение надежности стыковых соединений конвейерных лент на горнодобывающих предприятиях : На примере РУП "ПО "Беларуськалий": (диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.06 ).

11. Танцура, Г. І. (2010). Гнучкі тягові органи. Стикові з’єднання конвеєрних стрічок .ДДТУ.

12. Baldwin, J. M., Bauer, D. R., & Ellwood, K. R. (2007). Rubber aging in tires. Part 1: Field results. Polymer Degradation and Stability , 92 (1), 103-109. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2006.08.030

13. Bauer, D. R., Baldwin, J. M., & Ellwood, K. R. (2007). Rubber aging in tires. Part 2: Accelerated oven aging tests. Polymer Degradation and Stability , 92 (1), 110-117. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2006.08.014

14. Ларін, О.О.(2015). Експериментальні дослідження параметрів пружності та статичної міцності гумової суміші, що входить до складу елементів пневматичних шин після її штучного старіння. Вісник ЖДТУ , № 3 (74),21 – 27. http://eztuir.ztu.edu.ua/123456789/2487

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 62 (2020)

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.