Стручни рад МОГУЋНОСТ ОПТИМИЗАЦИЈЕ И ВЕРИФИКАЦИЈЕ ПОПРЕЧНОГ ПРЕСЕКА ЧЕЛИЧНИХ УЖАДИ

Transcript

1 ПОДЗЕМНИ РАДОВИ 14 (2005) UDK 62 РУДАРСКО-ГЕОЛОШКИ ФАКУЛТЕТ БЕОГРАД YU ISSN ИЗВОД Стручни рад МОГУЋНОСТ ОПТИМИЗАЦИЈЕ И ВЕРИФИКАЦИЈЕ ПОПРЕЧНОГ ПРЕСЕКА ЧЕЛИЧНИХ УЖАДИ Станова Евá 1, Молнар Виерослáв 2 У овом раду је приказано решење оптимизације попречног пресека челичних ужади. Оптимизација је урађена прорачуном попречног пресека ужета коришћењем три методе, а резултати су потврђени графички, коришћењем 3D модела уз примену Pro/ENGINEER Wildfire 2 софтвера. Кључне речи: челично уже, попречни пресек, SEAL структура, жица. 1. УВОД Најчешће коришћена ужад су она са SEAL конструкцијом која, у поређењу са ужадима класичне конструкције, имају већи удео површине метала у попречном пресеку, па самим тим и већу носивост у тонама. Оптимизацијом геометријске конструкције за дату величину пречника ужета, могуће је постићи већи проценат површине метала у попречном пресеку. Под термином оптимизација подразумева се изналажење најприкладнијих конструкционих елемената за дати тип ужета. Размотрићемо уже типа SEAL конструкције 6x(1+9+9)+v, пречника d=16mm. Установљене вредности основних параметара ужета су приказане у табели бр.1. Вредности су одређене на основу стандарда STN који одговара словачким техничким стандардима. Уже се састоји од 114 жица и плетеног уметка. Табела 1. Основни параметри ужета SEAL 6x(1+6+9)+v Пречник ужета 16 mm Метални попречни пресек ужета 99,71 mm 2 Носивост ужета 156,5 kn Пречник жице језгра 1,6 mm Пречник жица првог слоја 0,71 mm Пречник жица другог слоја 1,25 mm 1 Технички унирвезитет, Грађевински факултет, Смер за описну геометрију, Високошколска 4, Кошице, Република Словачка. 2 Технички универзитет, Факултет за рударство, екологију, управљање процесима и геотехнологију, Смер за логистику и производне системе, Летна 9, Кошице, Република Словачка.

2 64 Становá Е.; Молнáр В.; 2. ОПТИМИЗАЦИЈА МЕТАЛНОГ ДЕЛА ПОПРЕЧНОГ ПРЕСЕКА Оптимизација металног дела попречног пресека ужета се може постићи подесном геометријском конструкцијом струкова ужета. Претпоставимо да су пречник ужета d и угао уплетања струкова ужета константне величине. Прорачуном је могуће одредити најприкладинији пречник жица појединих слојева језгра ужета, као и угао уплетања струкова за поједине слојеве струка. Постоје различите методе прорачуна параметара. Одабрали смо методе описане у [3] и [2]. Метода бр.1 У [3] Ј. Ханкус описује одређивање конструкционих параметара уплетених струкова. Пречник струка одређујемо методом d pr. За пречнике који су прорачунати методом Г. Ј. Јозефа [3], вредност пречника језгра струка δ 0, пречника првог слоја жица δ 1, другог слоја жица δ 2 и угла уплетања α 1, и α 2 су приказане у табели бр. 2. Метода бр.2 Метода прорачунавања основних параметара слоја једног струка је приказана у [2]. Стварно кидање жица је претпостављено. Вредности утврђене овом методом прорачуна су приказане у табели бр. 2. Метода бр.3 Верификацијом применљивости параметара прорачунатих методом бр. 2, утврђено је да је метода нетачна. Из тог разлога смо одабрали следећу процедуру: прво смо методом описаном у [2] прорачунали пречник струка д pr, а затим, користећи пречнике жица у из другог слоја δ 2 од добијених вредности, користећи уједначеност и сличност добили остале параметре, који су приказани у табели бр. 2. Приказани су прорачунати попречни пресеци металних делова челичних ужади и проценат уједначености попречних пресека металних делова из добијених вредности, узимајући у обзир попречни пресек ужади који имају облик круга. Вредности приказане у табели бр. 2 су упоређене са вредностима које су дате стандардом STN

3 Могућност оптимизације и верификације попречног Табела бр.2. Прорачунати параметри за челично уже SEAL 6x(1+6+9)+v SEAL 6x(1+9+9)+v Пречник ужета d = 16mm Метода оптимизације STN Метода Метода Метода бр.1 бр.2 бр.3 Пречник жица језгра ужета δ 0 [mm] 1,6 1,4 1,6 1,3868 Пречник жица првог слоја δ 1 [mm] 0,71 0,7238 0,7845 0,7142 Пречник жица другог слоја δ 2 [mm] 1,25 1,3152 1,3283 1,3283 Пречник струка д pr [mm] - 5,2305 5,2359 5,2359 Угао уплетања струкова у ужету β [ ] - 15, , ,7684 Угао уплетања жица првог слоја α 1 [ ] - 6,583 7,2238 6,6732 Угао уплетања жица другог слоја α 2 [ ] - 12,1 12, ,2762 Попречни пресек дефинисаног круга [mm 2 ] 201,06 201,06 201,06 201,06 Попречни пресек металног дела ужета [mm 2 ] 99,71 105, ,53 Искоришћење попречног пресека 49,59% 52,26% 56,20% 52,49% Носивост ужета у kn за σ м=1570 MPa 156,54 164,96 177,41 165,68 Повећање носивости у поређењу са STN - 5,38% 13,33% 5,84% 3. ВЕРИФИКАЦИЈА ПРИМЕНЉИВОСТИ ПАРАМЕТАРА Применљивост прорачунатих параметара је графички потврђена. Формиран је 3D модел за струкове и уже за прорачуне извршене помоћу све три методе. Испоставило се да ниједан параметар за делове струкова нормалних на осу ужета, одређен методом бр. 2, није применљив. Овај закључак је илустрован деловима жица у струку који су осенчени, што се може видети на сликама бр. 1 и бр. 3. Њихови параметри су одређени методама бр.1 и бр.3. Графички модели струкова су генерисани на сликама 4а и 4б, а модел дела ужета на слици бр.5. Графички модели су генерисани софтвером Pro/ENGINEER Wildfire, уз примену математичког модела ужета који је детаљно описан у [5]. Овакав математички модел ужета се може применити за разне конструкције ужади уплетених у смеру или контра-смеру, са било којим бројем струкова и жица.

4 66 Становá Е.; Молнáр В.; Слика бр. 1: Попречни пресек жица у струку одређенен методом бр.1 Слика бр. 2: Попречни пресек жица у струку одређен методом бр.2 Слика бр. 3: Попречни пресек жица у струку одређен методом бр.3

5 Могућност оптимизације и верификације попречног а) б) Слика бр. 4: Графички модел струка за уже SEAL 6x(1+9+9)+v које је конструисано на основу параметара прорачунатих: а) методом бр.1, б) методом бр.3 Слика бр.5: Графички модел дела ужета SEAL 6x(1+9+9)+v

6 68 Становá Е.; Молнáр В.; 4. ЗАКЉУЧАК Добијени резултати показују да се оптимизацијом параметара челичних ужади помоћу очувања њиховог пречника може повећати удео металног дела у попречном пресеку. На тај начин се повећава носивост ужета, односно, за исте намене се може користити уже мањег пречника, па се и однос D/d повећава упоредо са повећањем времена употребе ужета. Коришћењем графичког модела за верификацију ужета одређене конструкције, верификују се прорачунате вредности, уз могућност постизања непроцењвих информација о применљивости конкретног геометријског распореда још у фази конструкције ужета. Рад је написан као део пројектних решења из пројеката одобрених под бр. 1/1005/04, 1/3307/06 и 1/2162/05. ЛИТЕРАТУРА [1] Boroška,J., Hulín,J., Lesňák,O.: Oceľové laná. Alfa Bratislava 1982, 479 s. [2] Maligda,J., Stanová,E., Baranová,E.: Geometrická konštrukcia lana z optimálnych prameňov. Transactions of the Universities of Košice 1994/1, s [3] Hankus, J.: Budowa i wlasnosci mechaniczne lin stalowych, Glówny instytut górnictwa, Katowice 2000 [4] Molnár,V.: Využitie výpočtovej techniky pri navrhovaní konštrukcie oceľových lán a modelovanie ich namáhania. Doprava a logistika, mimoriadne číslo 2004/6, s [5] Stanová,E., Molnár,V.: The Steel Rope and the Possibilities of the Mathematical Modeling. Transactions of the Universities of Košice 2003/3, s [6] Katalóg Oceľové laná. Drôtovňa, a.s. Hlohovec [7] Molnár, V. - Knežo, D.: Simulácia únavových skúšok oceľových lán. In: Výskum, výroba a použitie oceľových lán, Podbanské, máj 2002, s , ISBN [8] Bindzár, P.: Možné metódy hodnotenia kvality oceľových lán pomocou výpočtovej techniky, Doprava a logistika Transport & Logistics mimoriadne vydanie - LOADO, september 2003, s , ISSN X [9] Al Hakim, H., Andrejčák, I.: Experimentálne metódy, FVT TU Košice, KPS Prešov, ISBN