Х а б а р ш ы с ы в е с т н и к государственного

66 
 
бесконтактных  уплотнений  это  щелевые,  лабиринтные,  винтоканавочные  и  импеллерные[5].   
Комбинируя  бесконтактные  уплотнения  с  различными  другими  видами  уплотнений  мы  получаем 
следующий  вид  уплотнительного  устройства  –  комбинированный,  который  и  должен  обеспечить 
требуемые свойства т.е. эфективную защиту и долговечность.   
Результаты.  Проведя  небольшой  обзор  конструкций  роликов  выпускаемых  заводами  (все 
данные  были  взяты  с  официальных  сайтов  производителей,выборка  была  сделана  по  количеству 
предложений из разных стран) таможенного союза и зарубежными (таблица 1) мы пришли к выводу 
что 
большинство 
производителей 
предпочитают 
традиционную 
компоновку 
защиты 
подшипникового узла от пыли и абразива, делая упор на лабиринтные уплотнения часто собственной 
оригинальной  конструкции,  различного  рода  защитные  крышки,  использование  закрытых 
подшипников.  Также  многие  крупные  предприятия  внедряют  различные  технологические  приемы 
повышения  качества  самих  роликов:  расточка  гильз  производится  одновременно  с  двух  концов  на 
специализированном  оборудовании,  что  обеспечивает  минимальное  биение  роликов,  не 
превышающее  1,5  мм;    обработка  оси  роликов  в  центрах  и  шлифовкой  посадочных  мест  под 
подшипник;  обработка  вкладышей  конвейерных  роликов  на  современных  станках  и  числовым 
программным  управлением  (ЧПУ)  обеспечивающих  высокую  скорость  изготовления  и  точную 
геометрию  выпускаемых  деталей.  Однако  при  всем  совершенстве  лабиринтные  уплотнения  не 
обеспечивают должной защиты при стоянке конвейера (при прекращении вращения ролика) как и все 
бесконтактные  уплотнения.  Существует  также  проблема  в  так  называемом  «дыхании»  ролика. 
Коэффициент теплового расширения воздуха больше чем стали, то при работе ролик нагревается, и 
некоторое  количество  воздуха  вытесняется,  а  когда  конвейер  останавливается,  происходит 
охлаждение  ролика  и  влажный  шахтный  воздух  с  пылью  засасывается  через  лабиринтное 
уплотнение, что впоследствии вызывает заклинивание подшипника.     
 
Таблица 1 – Сравнительные характеристики конструкций уплотнений подшипниковых узлов 
роликов различных производителей 
 
№ 
Производитель 
Характеристики уплотнений 
1 
Добропольский РМЗ, 
(Украина) 
Конструкция уплотнения ролика включает штампованный 
подшипниковый стакан,лабиринтное уплотнение, защитную 
крышку 
2 
Артемовский 
машиностароительный 
завод, (Украина) 
Литой пошипниковый стакан, лабиринтное уплотнение 
оригинальной конструкции  
3 
ЗАО Полевский 
машиностроительный 
завод, (Россия) 
Ролики разборной конструкции, различаются типом 
подшипника. Литой вкладыш (ступица) ролика, подшипник 
защищен от попадания пыли снаружи двойным лабиринтным 
уплотнением и от попадания ржавчины изнутри специальной 
крышечкой.  
Неразборные ролики. В этом типе роликов применяется 
закрытый подшипник, снаружи дополнительно защищенный 
резиновым уплотнением.  
4 
ОАО Завод ПИРС, 
(Россия) 
Штампованный корпус подшипникового узла, стопорное кольцо 
из стали 65 Г, лабиринтные уплотнения из полипропилена, 
защитный кожух из стального листа, установлен на наружный 
лабиринт для защиты подшипникового узла от механических 
повреждений и попадания абразивов и пыли.  
5 
ООО «ЭРЛАЙТ-УРАЛ», 
г.Челябинск, (Россия) 
Корпус  подшипникового  узла  -  штампованный  из  стального 
листа,защитный  кожух  изготовлен  из  стального  листа  и 
установлен 
на 
наружный 
лабиринт, 
оригинальный 
подшипниковый  узел,  специально  рассчитанное  лабиринтное 
уплотнение: наружный и внутренний трехканальные лабиринты, 
изготовлены  из  морозостойкого  полипропилена,  температурные 
границы использования которого от -50°С до +60°С;  
6 
ООО Завод 
Сибтензоприбор,  
Задняя  уплотнительная  шайба,  которая  ставится  за  подшипник; 
наружный 
трёхканального 
лабиринт, 
защитный 
кожух, 

67 
 
Кемеровская область, 
(Россия) 
установленного  на  наружный  лабиринт,  обеспечивающего 
защиту  подшипникового  узла  от  механических  повреждений  и 
попадания абразивов; 
7 
ООО Снабконвейер, 
г.Новосибирск, (Россия) 
Оригинальное лабиринтное уплотнение, пыльник, 
металлический кожух. 
8 
Калужские конвейерные 
системы, (Россия) 
Металлокерамический корпус ролика (порошковая металлургия), 
чугунный или штампованный корпус подшипника, двойное 
лабиринтное уплотнение  
9 
ТОО Tobol Drom 
Company, (Россия) 
Полиамидный корпус подшипника, применяется закрытый 
подшипник, оригинальное лабиринтное уплотнение с защитным 
контактом, защитная шайба 
10 
ТОО Техно Steel, 
Караганда (Казахстан) 
Разборные и неразборные ролики, защитная крышка 
лабиринтное уплотнение, подшипник закрытого типа 
11 
ТОО Метиз, ВКО, 
г.Риддер, (Казахстан) 
Разборные и неразборные ролики, защитная крышка 
лабиринтное уплотнение 
12 
SUPERIOR INDUSTRIES 
LLC, USA. (США) 
Защита подшипника: Препятствует застреванию камней в 
полости ролика, наполненный консистентной смазкой 
внутренний лабиринт, увеличенная толщина металла, 
используются высококачественные заготовки 
13 
Hengshui Jintaiyang 
Conveying Machinery & 
Engineering Co., Ltd 
(Китай) 
Штампованный подшипниковый узел, лабиринтное уплотнение, 
крышка для защиты от пыли, использовани подшипников 
иностранных производителей NSK, LYC,HRB 
14 
Tianjin Taifengyuan 
Multiple-Unit Pipe Co., 
Ltd. (Китай) 
Штампованный подшипниковый узел, лабиринтное уплотнение 
15 
Baoding Huayue Rubber 
Belts Co., Ltd. (Китай) 
Штампованный подшипниковый узел, лабиринтное уплотнение, 
защитная крышка, закрытый подшипник 
 
Также был проведен обзор НИР в этой области, в частности были рассмотрены ряд патентов 
начиная с 2001  года по 2014 год (таблица 2). 
 
Таблица 2 – Анализ конструкций уплотнений по результатам патентного  обзора. 
 
Дата 
публикации 
Номер 
патента 
Анализ конструкции 
27.04.2001 
2 165 883 
Применили оригинальное лабиринтное уплотнение, внутреннее 
уплотнение для защиты изнутри    
20.01.2005 
2 244 670 
Полимерное трехканальное лабиринтное уплотнение, кольцевая 
проточка трапециедального сечения куда вставляется втулка с 
кольцевым буртикаом для смазки. 
20.09.2005 
2 260 553 
Между наружным уплотнением и подшипником образована камера 
заполнення материалом пропитанным маслом, конструктивно уменьшен 
внутренний «дышащий» объем за счет внутренней турбы на оси. 
20.06.2006 
2 278 069 
Присутствует лабиринтное уплотнение в торцах стакана закрепленное с 
помощью торцевого фланца, на оси с канвками расположены 
уплотнительные кольца имеющие малую пористость для пропитки 
смазкой. 
10.06.2006 
2 277 446 
Применяется уплотненительная манжета с торцевой и радиальной 
губками.
 
20.11.2007 
2 310 593 
Применяется сложное комбинированное уплотнение состящее из 
лабиринтного и торцевых составляющих, плюс уплотнительные кольца
 
20.12.2007 
2 313 011 
Применяется оригинальное уплотнительное устройство, состоящее из 
эластичного корпуса с малыми большим пружинными кольцами 
27.12.2008 
2 342 575 
Применяется сложное комбинированное уплотнение состящее из 
лабиринтного и торцевых составляющих, применяется не только в 

68 
 
конвейерном транспорте
 
20.01.2008 
2 314 987 
Имеется ось с канавками, несколько лабиринтных уплотнений 
оригинальной конструкции и масленки с двух сторон для заполнения 
смазкой 
20.03.2009 
2 349 804 
Двойное торцевое уплотнение, пружинное приспособление для 
предотвращения вытекания смазки. 
20.04.2009 
2 352 830 
Манежтное уплотнение оригинальной конструкции, 
маслоотражательное кольцо с опорным фланцем. 
10.05.2010 
2 388 679 
Уплотнительные элементы выполнены в виде пакета колец из упруго-
деформируемого, разного по плотности пористого материала 
содержащего смазочную жидкость. Полость между корпусом ролика и 
узлом трения зполнена композитом. Также имеется оболочка 
деформирующая  под действием разности давлений и сообщается с 
атмосферой каналом. 
27.07.2010 
2 395 741 
Лабиринтное уплотнение. 
27.01.2011 
2 410 318 
Лабиринтное уплотнение, также на оси ролика установлен 
термокомпенсационный блок препятствующий циркуляции воздуха в 
подшипнике.  
27.01.2011 
2 410 317 
Лабиринтное уплотнение, в стакане ролика просверлены отверстия где 
расположены фильтрующее воздух кольцо  
20.07.2012 
2 456 106 
Имеется оригинальное лабиринтное уплотнение  
20.07.2012 
2 456 104 
Применяется комбинированное уплотнение состящее из лабиринтного и 
торцевого уплотнеия с пружинным прижимным механизмом. 
10.07.2014 
2 522 196 
Сложное лабиринтное уплотнение, с маслоотражательным элементом 
27.06.2014 
2 520 990 
Применяется комбинированное уплотнение состоящее из лабиринтного 
и торцевого  
 
Обсуждение.  После  проведенного  анализа  последних  патентов  было  установлено  что  в 
основном работы шли в сторону усложнения или усовершенствования конструкции лабиринтных или 
комбинированных  уплотнений  (комбинация  лабиринтных  и  торцевых  уплотнений),  в  ряде 
предложенных  конструкций  роликов  были  использованы  приспособления  для  предотвращения 
«дыхания»  роликов  при  их  остановке  (такие  как  термокомпенсационные  элементы,  блоки  для 
выравнивания  атмосферного  давления,  фильтры).  Заметно  что  практически  не  используются 
стояночные уплотнения, лишь в одном из патентов было использовано лабиринтное уплотнение с так 
называемым  пятном  контакта,  которое  выполняет  роль  стояночного  уплотнения.Стояночные 
уплотнения как уже было сказано выше, это уплотнения которые обеспечивают герметизацию опоры 
после  остановки  и  не  работающие  при  вращении,  известен  ряд  их  конструкций  в  основном 
механических использующих центробежную силу [5]. 
Выводы и рекомендации 
1  Долговечность  ролика,  а  в  данной  статье  мы  рассматриваем  абразивную  долговечность, 
подшипника  и  соответственно  ролика,  зависит    во  многом  не  от  самих  свойств  подшипника,  а  от 
совершенства его уплотнительных устройств и смазки.  
2  Также  в  результате  проведенного  обзора  патентов  и  конструкций  действующих  роликов 
можно  сделать  вывод,  что  в  настоящее  время  перспективными  для  роликов  шахтных  конвейеров 
является  использование  комбинированных  уплотнений,  в  частности  комбинацию  бесконтакных 
(различного вида лабиринтные уплотнения) и стояночных уплотнений. В частности ряд конструкций 
таких комбинированных уплотнений были предложены в следующих патентах [6,7] 
3  Излишнее  усложнение  конструкций  уплотнений  роликов  должно  быть  оправданным  и 
соответствовать  основному  принципу  соотношения  цены  и  эффективности,  поскольку  сложные 
конструкции  могут  быть  довольно  трудоемкими  для  дальнейшего  изготовления  и  сборки  и 
соответственно  дорогими.  Некоторое  увеличение  цены    должно  компенсироваться  увеличением 
срока службы.  
 
 

69 
 
Литература 
 
1  Шаяхметов  Е.Я,  Темиртасов  О.Т.,  Мендебаев  Т.М.  Анализ  работы  и  пути  совершенствования 
ленточных конвейеров на элеваторах //Вестник КазАТК. – Алматы: 2014, №5.  
2  Шоджаатолхосейни  С.А.  Обоснование  рациональных  параметров  роликоопор  линейных  секций 
мощных  ленточных  конвейеров  горных  предприятий//  Автореферат  на  соискание  ученой  степени 
кандидата  технических  наук,  специальность  05.05.06  –  Горные  машины  –  ГОУ  ВПО  Московский 
государственный горный университет, Москва 2009. – 24 с:ил. 
3  Романченко  С.Б.  Комплексные  исследования  фракционного  состава  угольной  пыли//Горный 
информационно-аналитический бюллетень (научно-исследовательский журнал): 2009, №12 /том13/ - 
с.197-209. 
4  Ибраева  Д.Т.,  Темиртасов  О.Т.,  Шаяхметов  Е.Я.  Динамические  нагрузки  в  узлах  загрузки 
ленточных конвейеров //Вестник СГУ. -  Семипалатинск:  2013, №2 (62). - С.59-62. 
5  Комиссар  А.Г.  Опоры  качения  в  тяжелых  режимах  эксплуатации:Справочник  – 
М.:Машиностроение, 1987. 384с., ил. – (Б-ка конструктора) 
6 Темиртасов О.Т., Шаяхметов Е.Я., Темиртасов Д.К. Патент 21789 Республики Казахстан,  B65G 15/00, 
B65G 15/28. Ленточный конвейер.  опубл. 15.10.2009. Бюл. №10. – С. 12.ил 
7  Предварительный  патент  19998  Республики  Казахстан  B65G  15/09.  «Ленточный  конвейер 
Темиртасова  (варианты)»  /  Темиртасов  О.Т.,  Темиртасов  Д.К.;  патентообладатель  Темиртасов  О.Т.; 
заявл. 23.02.2007; опубл. 15.09.2008. Бюл. №9:ил. 
 
ШАҢДЫ ОРТАДА ЖҰМЫС ІСТЕЙТІН КОНВЕЙЕР РОЛИКТЕРДІҢ ТЫҒЫЗДАҒЫШ 
КОНСТРУКЦИЯЛАРЫН ТАЛДАУ 
Е.Я. Шаяхметов,О.Т. Темиртасов,Т.М. Мендебаев, А.Т. Альпеисов 
 
Мақалада  конвейер  роликтеріндегі  тығыздағыштардың  негізгі    конструкцияларының  
талдауы  жүргірізілген.  Мұнда  жаңа  және  ерекше  идеялар  қарастырылып,    сол 
тығыздағыштардың перспективті конструкцияларына таңдау үсынылып отыр. 
 
STRUCTURAL ANALYSIS  OF CONVEYOR ROLLERS COMPACTION WORKING IN 
POLLUTED ENVIRONMENT CONDITION 
Е.Shayakhmetov, О.Temirtasov, Т.Mendebayev, A. Alpeisov 
 
 
In  the  stated  article  done  analysis  of  primary  conveyor  roller  compaction  structure,  Reviewed 
several new and cute ideas and done proposal to select most valuable long range designs.
 
 
 
УДК 517.9 
 
Г.Б. Мейрамгазинова,  Г.Е. Берикханова 
Государственный университет им. Шакарима города Семей 
 
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ С ВОЗМУЩЕНИЕМ 
 
Аннотация.    В  данной  статье  рассматривается  дифференциальное  уравнение  колебаний 
при  наличии  возмущающей  периодической  силы  без  сопротивления  и  с  учетом  сопротивления. 
Исследуется  случаи,  когда  частота  возмущающей  силы  не  равна  частоте  собственных  колебаний 
системы  и  при  их  совпадений.  Определено  соотношение  амплитуд  возмущающей  силы  и 
собственного колебания системы. 
 
Ключевые  слова:  Дифференциальное  уравнение,  колебания  без  сопротивления,  колебания  с 
сопротивлением, возмущающая сила. 
 
 
Линейные  дифференциальные  уравнения  относятся  к  типу  уравнений  с  хорошо 
разработанной  общей  теорией  и  широкими  возможностями  их  приложений  к  физике,  механике, 
техники, астрономии, биологии[2]. 
Рассмотрим уравнение колебаний без сопротивления и без возмущающей силы:  

70 
 
2
2
2
0
d x
a x
dt


( a  - постоянное). 
Данное уравнение является уравнением свободного гармонического колебания. 
Характеристическое  уравнение  имеет  вид 
2
2
0
k
a


,  а  его  корни  комплексные  числа  вида 
k
ai
 
. Отсюда находим, что частные комплексные решения будут иметь вид 
1
2
,
iat
iat
x
e
x
e



,  то  
частные действительные решения будут 
1
2
cos
,
sin
x
at x
at


.  
Тогда общее решение уравнения 
1
2
cos
sin
x
C
at C
at


.  
Для большей наглядности полезно ввести новые постоянные, отказавшись от простейшего с 
теоретической  точки  зрения  вида,  когда  общее  решение  зависит  от  них  линейно.  Для  этой  цели 
введем постоянные 
A
 и 

, связанные с 
1
C
 и 
2
C
 соотношениями  
1
2
sin ,
cos
C
A
C
A




; 
A
 и 

 однозначно  определяются,  при  условии 
0
A

 (равенство  нулю  означало  бы 
тривиальное  решение)  и 
  
  
.  Тогда  общее  решение  уравнения  преобразуем  следующим 
образом: 




sin cos
cos sin
sin cos
cos sin
sin
x
A
at
A
at
A
at
at
A
at











,  т.е., 
sin(
)
x
A
at



. 
Из  полученного  уравнения  видно,  что  интегральные  кривые  в  плоскости 
xt
 представляют 
семейство  синусоид.  Заданное  в  уравнении  постоянное  a  называется  частотой  колебания.  Период 
колебания 
T
 получается  при  возрастании  аргумента  синуса  на 
2

,  т.е.  при  возрастании 
t
 на 
2
a

, 
тогда   
2
T
a


.  
Число колебаний в единицу  времени 
2
a



 -  оно  отличается  от  частоты  множителем 
1
2

. 
Постоянная интеграции 
A
характеризует наибольшее по абсолютной величине значение функции  x - 
амплитуду  колебания;  постоянная  интеграции 

 есть  начальная  фаза.  Фазой  называется  значение 
аргумента функции синуса в колебательном движении.  
А  теперь  рассмотрим  уравнение  колебаний  без  сопротивления  при  наличии  возмущающей 
периодической силы: 
2
2
2
sin
d x
a x
p
t
dt



, 
где  a - частота собственных колебаний, 

- частота 
p
- амплитуда возмущающей силы. 
Корни  характеристического  уравнения  соответствующего  однородного  уравнения  есть 
ai

, 
правая часть  содержит показательные функции 
it
e


. Возможны два случая:  
1.
 
a


т.е.  частота  возмущающей  силы  не  равна  частоте  собственных  колебаний 
системы. Тогда частное решение должно иметь вид 
cos
sin
x
t
t

 



; 
подставляя его в уравнение, находим 
0


,   
2
2
p
a




. 
Общее  решение, 


2
2
sin
sin
p
x
A
at
t
a







,  показывает,  что  движение  получается 
наложением собственного колебания системы с частотой  a  и вынужденного колебания частоты 

, 
совпадающего  по  фазе  с  возмущающей  силой,  если a


,  и  отличающегося  на 

,  если  a


. 

71 
 
Амплитуда  его  пропорциональна  амплитуде  возмущающей  силы  и  величине 
2
2
1
a


;  она  очень 
велика, когда 

 мало отличается от  a .  
2.
 
a


.  Частное  решение  надо  искать  в  виде 


cos
sin
X
t
at
at




;  тогда 


2
cos
sin
2
sin
2
cos
X
a t
at
at
a
at
a
at




  



. Подставляя в уравнение, находим 
2
p
a

 
, 
0


. Общее решение уравнения имеет вид 


sin
cos
2
p
x
A
at
t
at
a




[3]. 
Второй  член  показывает,  что  амплитуда  колебания  неограниченно  возрастает;  это  –  так 
называемое  явление  резонанса,  имеющее  место  при  совпадении  собственной  частоты  системы  и 
частоты возмущающей силы[1]. 
Теперь  рассмотрим  уравнение  колебаний  при  наличии  сопротивления  и  возмущающей 
периодической силы: 
2
2
2
2
sin
d x
dx
n
a x
p
t
dt
dt




. 
Предполагая  n  малым 
(
)
n
a

,  находим,  что  корни  характеристического  уравнения  равны 
2
2
n i a
n


.  Так  как  правая  часть  в  показательной  форме  содержит  функции 
i t
e


,  то  частное 
решение  надо  искать  в  форме 
cos
sin
X
M
t N
t




.  Тогда 
sin
cos
X
M
t N
t
 


  

, 
2
2
cos
sin
X
M
t N
t




  

. 
Полученные выражения подставляем в общее решение, тогда  


2
2
cos
sin
2
sin
cos
M
t
N
t
n
M
t
N
t














 


2
cos
sin
sin
a
M
t
N
t
t







 
 Сравнивая  коэффициенты при 
sin t

 и 
cos t

 получим следующую систему:  




2
2
2
2
2
2
0
n M
a
N
p
a
M
n N














 
откуда 


2
2
2
2
2
2
4
n
p
M
a
n








,   




2
2
2
2
2
2
2
4
a
p
N
a
n







. 
Искомое частное решение имеет вид 






2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
cos
sin
4
4
a
p
n
p
X
t
t
a
n
a
n

















,    или 




2
2
2
2
2
2
2
2
cos
sin
4
n p
t
a
p
t
X
a
n












. 
Из  уравнения  колебаний  без  сопротивления  и  без  возмущающей  силы  известно,  что  
амплитуда  и  начальная  фаза  связаны  с  постоянными 
M
 и    N  следующим  соотношением:   
sin
M
A


,   
cos
N
A


[3].  Тогда  амплитуда равна 
2
2
M
N

и начальная фаза 
M
arctg
N


, 
или 
2
2
2n
arctg
a



 

, мы можем написать это решение в виде 




2
2
2
2
2
sin
4
p
X
t
a
n
 






. 

72 
 
Известно,  что  общее  решение  однородного  уравнения  имеет  вид 


2
2
sin
nt
Ae
a
n t




; 
оно представляет свободное затухающее колебание, и после значительного промежутка времени  не 
влияет на движение системы. Для больших значений 
t
 главное значение имеет член, определяющий 
вынужденное  колебание[4].  Его  частота  равна  частоте  вынуждающей  силы,  его  амплитуда 
пропорциональна амплитуде 
p
 этой силы – и велика, когда  a  близко к 

 
Знаменатель в этом случае мал, так как  n  мало; это – явление резонанса.  
Заметим,  что  в  противоположность  случаю  отсутствия  сопротивления,  колебания  хотя  и 
велики, но не возрастают неограниченно. Практически,  эта разница не существенна при очень малом 
n . Фаза 

 вынужденных колебаний не совпадает с фазой силы при 
0
n

. Так как  
sin

имеет знак 
M
,  т.е.  всегда  отрицательный,  заключаем,  что 
0
 
  
,  т.е. фаза  колебания  всегда  запаздывает 
сравнительно  с  фазой  силы.  Это  запаздывание  мало  при  малых  частотах 

.    При 
a


,  оно 
заключено в интервале 
, 0
2








,  при полном резонансе 
(
)
a


 равно 
2


и  при 
a


заключено 
в интервале 
,
2
 








.  

жүктеу/скачать 7,62 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: