Šarvuotų konvejerių (AFC) grandinių nuovargio tarnavimo laikas yra labai svarbus įrangos patikimumo ir anglies išeigos veiksnys kasant ilgasiena. Su AFC ir grandinėmis susiję gedimai gali sudaryti maždaug 27 % visų prastovų, o pagrindinė to priežastis yra netinkamas kasybos grandinės įtempimas. Šiame straipsnyje pateikiamas išsamus grandinių nuovargio mechanizmų tyrimas.apvalių ir plokščių grandžių grandinės, peržiūri pažangias eksploatavimo laiko prognozavimo metodikas ir siūlo tikslines technines konsultacijas kasybos grandinių gamintojams ir anglių kasyklų operatoriams. Tikslas – prailginti kasybos grandinės eksploatavimo laiką optimizuojant projektavimą, taikant pažangią stebėseną ir mokslines priežiūros strategijas, taip užtikrinant aukštą gamybos efektyvumą.
- Apvalių grandžių grandinės: pasižymi simetriška, lanksčia konstrukcija. Tačiau mažas sąlyčio plotas tarp grandžių sukelia labai didelę sąlyčio įtempį ir vietinį nusidėvėjimą.
- Plokščiųjų grandžių grandinės: Plokščiųjų grandžių sistemų jungtys yra identifikuojamos kaip kritinės silpnosios vietos. Baigtinių elementų analizė (FEA) rodo, kad įtempiai plokščiosiose grandėse sutelkti ties grandies petimi, išoriniu lenkimu ir vidine tiesia petimi. Esant vienodoms apkrovoms, deformacija plokščiųjų grandžių sąlyčio taškuose gali būti maždaug 1,9 karto didesnė nei apvaliųjų grandžių, todėl jos yra jautresnės vietiniam dilimui.
2.2 Pirminiai gedimų mechanizmai
Nuovargio gedimas atsiranda dėl bendro mechaninio įtempio, dilimo ir medžiagos degradacijos poveikio:
- Nuovargio lūžis: ciklinis apkrovimas sukelia mikroįtrūkimus įtempių koncentracijos taškuose (pvz., sąlyčio taškuose apvaliose jungtyse, jungčių dantų šaknyse plokščiose jungtyse), dėl kurių atsiranda trapus lūžis. Tyrimai rodo, kad dilimas žymiai pakeičia jungčių geometriją, padidindamas įtempių koncentraciją ir sukurdamas žalingą „dilimo ir nuovargio“ ciklą.
- Abrazyvinis dilimas: vyraujantis dilimo mechanizmas, lemiantis skerspjūvio nuostolius ir stiprumo sumažėjimą. Kritinės dilimo zonos yra jungiamosiose jungtyse, išoriniame lanko paviršiuje ir tiesiųjų sekcijų išorinėje pusėje.
- Perkrova ir smūgis: Momentinė perkrova dėl besikeičiančių paviršiaus sąlygų (pvz., užstrigimo) gali sukelti tiesioginę grandinės grandių plastinę deformaciją arba lūžį.
2.3 Pažangios gyvenimo prognozavimo metodikos
Kompiuterinis prognozavimas dabar yra gyvybiškai svarbus moksliniams tyrimams ir plėtrai.
- Baigtinių elementų analizė (FEA): tiksliai apskaičiuoja ekvivalentinių kintamųjų įtempių pasiskirstymą esant apkrovai, sukurdama eksploatavimo trukmės kontūrų žemėlapius, kad vizualiai nustatytų silpnąsias vietas. Tyrimai patvirtina, kad FEA yra labai tinkama prognozuoti apvaliųjų grandžių grandinės nuovargio tarnavimo laiką.
- Žalos teorijos modeliai: kasybos grandinės tarnavimo laiko modeliavimui taikoma tiesinė kaupiamojo pažeidimo teorija (pvz., kalnakasio taisyklė) ir santykinio pažeidimo panašumo teorija. Pastaroji, nustatydama koreliacijas su žinomais pažeidimo procesais, siūlo efektyvų matematinį modelį apvaliosios grandies grandinės tarnavimo laikui įvertinti esant sudėtingiems apkrovos spektrams.
- Topologijos optimizavimas ir lengvinimas: grandinės jungčių ir jungčių (ypač plokščiųjų jungčių dantų) topologijos optimizavimas naudojant baigtinių elementų analizės (BEA) metodą, siekiant tolygaus įtempių pasiskirstymo. Optimizuotų konstrukcijų nuovargio trukmės tolygumo ir pagrįstumo patvirtinimas skaičiavimais.
- Medžiagų mokslo ir terminio apdorojimo inovacijos: Padidinus legiruojančių elementų (Cr, Ni, Mn, Mo) kiekį ir taikant optimizuotą terminį apdorojimą (pvz., grūdinimą ir atleidimą), atsparumą dilimui galima padidinti 10–25 %. Ekstremaliomis sąlygomis reikėtų apsvarstyti specializuotas dangas (pvz., antikorozines) arba nerūdijančio plieno rūšis.
- Jungčių patikimumo inžinerija: Jungtys turi atitikti aukštus stiprumo, nuimamumo ir sujungimo reikalavimus. Projektuojant reikia griežtai laikytis tokių standartų kaip DIN 22258-3, o optimizavimas turėtų būti orientuotas į tolygų įtempių pasiskirstymą daugiadantėse konfigūracijose – tai yra pagrindinis bendro sistemos patikimumo veiksnys.
3.2 Anglių kasyklų operatoriams: išmanusis stebėjimas, priežiūra ir pirkimas
- Įdiegti išmanųjį kasybos grandinės įtempimo stebėjimą: tradiciniai metodai, kuriais įtampa nustatoma pagal variklio srovę, yra netikslūs. Rekomenduojama naudoti internetinius įtempimo matuoklius, įrengtus ant skersinių, kad būtų galima stebėti įtempimo pasiskirstymą realiuoju laiku. Šių duomenų integravimas į ilgosios sienelės valdymo sistemą, skirtą automatiniam įtempimo reguliavimui, yra labai svarbus siekiant išvengti per didelio arba per mažo įtempimo.
- Nustatyti nuspėjamąjį priežiūros režimą: sukurti kasybos grandinės likusio tarnavimo laiko prognozavimo modelį, integruojant realaus laiko įtempimo duomenis, istorinį gamybos tonažą ir reguliarius grandies susidėvėjimo zonų matmenų patikrinimus. Tai leidžia atlikti mokslinį grandinės keitimo planavimą, išvengiant tiek priešlaikinio pakeitimo, tiek katastrofiškų gedimų.
- Itin ilgų paviršių įsigijimo ir eksploatavimo strategija: paviršinių įrenginių, kurių ilgis viršija 400 metrų, atveju, siekiant išspręsti tokius iššūkius kaip didelė galia be apkrovos, sudėtingas užvedimas esant didelėms apkrovoms ir pagreitėjęs nusidėvėjimas, pagrindiniai techniniai reikalavimai turi būti lengvi grandininiai ir skriejantys mazgai, išmanus kelių pavarų sinchronizavimo valdymas ir didelio patikimumo transportavimo sistemos.
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 19 d.
