ANALIZA OPORÓW RUCHU PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO I KRĄŻNIKÓW W KWK MYSŁOWICE-WESOŁA

Transkrypt

1 ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2014 Seria: TRANSPORT z. 82 Nr ol Tadeusz OPASIAK 1, Damian GĄSKA 2, Bogusław ŁAZARZ 3 ANALIZA OPORÓW RUCHU PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO I KRĄŻNIKÓW W KWK MYSŁOWICE-WESOŁA Streszczenie. W artyule przestawiono badania dotyczące nowej onstrucji rążniów firmy SAG Sp. z o.o. Badania dotyczyły pomiaru oporów statycznych i dynamicznych obracania się rążniów i wpływu nowej onstrucji na pobór mocy badanego przenośnia. Krążnii zostały zmodyfiowane przez zastosowanie uszczelnienia lasy C4 łożysa rążnia oraz uszczelnienia labiryntowego U4Exp 62/65 z porywą 2LU4 onstrucji rążnia. Pomiary statycznego i dynamicznego oporu obracania rążniów wyonano na uniwersalnym stanowisu do badań rążniów, natomiast pomiary poboru mocy przenośnia wyonano na instalacji zasilającej przenośni taśmowy Gware 1200 nr TW w KWK Mysłowice-Wesoła. Słowa luczowe: przenośni taśmowy, rążnii, łożysa, opór statyczny i dynamiczny ANALYSIS OF MOVEMENT RESISTANCE OF CONVEYOR BELT AND ROLLERS IN THE COAL MINE MYSŁOWICE-WESOŁA Summary. The paper presents a study of new design of SAG rollers. The study focused on the measurement of static and dynamic resistance of rotating rollers and the impact of new construction on the power consumption of the conveyor. Rollers have been modified through the use of class C4 bearing seals and labyrinth seal U4Exp 62/65 with a cover 2LU4 of runner construction. Measurements of static and dynamic resistance of rotating rollers were made on a universal rollers test bench, and power measurements were carried out on a belt conveyor power supply system Gware 1200 No. TW in KWK Mysłowice-Wesoła. Keywords: belt conveyor, belt rollers, bearings, static resistance, dynamic resistance 1. WPROWADZENIE Krążnii, po tórych przesuwa się taśma w czasie ich ruchu obrotowego, są najliczniejszymi elementami sładowymi przenośnia. Od ich sprawnego działania zależą: prawidłowy bieg taśmy i jej trwałość oraz opory ruchu przenośnia. Z tego względu bardzo ważne jest odpowiednie łożysowanie rążnia w onstrucji podpierającej przenośni 1 Faculty of Transport, The Silesian University of Technology, Department of Logistics and Mechanical Handling, Katowice, Poland, tadeusz.opasia@polsl.pl. 2 Faculty of Transport, The Silesian University of Technology, Department of Logistics and Mechanical Handling, Katowice, Poland, damian.gasa@polsl.pl. 3 Faculty of Transport, The Silesian University of Technology, Department of Automotive Vehicle Construction, Katowice, Poland, boguslaw.lazarz@polsl.pl.

2 168 T. Opasia, D. Gąsa, B. Łazarz taśmowy. Krążnii są łożysowane z reguły w łożysach ulowych jednorzędowych, aby miały najmniejsze opory toczenia. Bardzo duże znaczenie ma właściwe uszczelnienie omory łożysowej, zabezpieczające przed wycieiem smaru i dostawaniem się wody oraz innych zanieczyszczeń. W celu oszacowania wpływu oporów ruchu i onstrucji rążniów na zużycie energii przez zespół napędowy przenośnia wyonano analizę wg następującego schematu: 1. Wyonanie pomiarów zużycia energii w przenośniu typu Gware 1200 w KWK Mysłowice-Wesoła przy obecnie stosowanych rążniach. 2. Wymiana rążniów w przenośniu typu Gware 1200 w KWK Mysłowice-Wesoła na rążnii nowego typu firmy SAG Sp. z o.o. z łożysiem 6305 ETN9/C4 firmy SKF, z oszem poliamidowym wzmocnionym włónem szlanym oraz uszczelnieniem labiryntowym U4Exp 62/65 z porywą 2LU4. 3. Wyonanie pomiarów zużycia energii w przenośniu typu Gware 1200 w KWK Mysłowice-Wesoła w trzech cylach pomiarowych, z jednomiesięcznym odstępem pomiędzy pomiarami. 4. Sprawdzenie oporów obracania rążów statycznego i dynamicznego dotychczas stosowanych w przenośniu typu Gware 1200 w KWK Mysłowice-Wesoła oraz rążniów nowej onstrucji firmy SAG Sp. z o.o., zarówno przed montażem, ja i po oresie dwumiesięcznej ciągłej pracy. Rys. 1. Krążni nowej onstrucji firmy SAG Sp. z o.o. [4]: 1 oś, 2 piasta żeliwna, 3 uszczelnienie labiryntowe, 4 pierścień osadczy SEG Z025, 5 płaszcz 133, 6 łożyso 6305 ETN9/C4 [6] Fig. 1. New structure of roller by SAG Sp. z o.o. [4]: 1 axis, 2 cast iron hub, 3 labyrinth seal, 4 stopper ring SEG Z025, 5 jacet 133, 6 bearing 6305 ETN9/C4 [6] 2. POMIARY STATYCZNEGO OPORU OBRACANIA KRĄŻNIKÓW Pomiary statycznego oporu obracania rążniów wyonano na uniwersalnym stanowisu do badań rążniów (rys. 2), tóre do tego zadania zostało odpowiednio przygotowane. Oś (2) badanego rążnia (1) została tu osadzona w łach stanowisa i zabezpieczona przed obrotem. Nałożoną wcześniej na płaszcz rążnia dźwignię dwuramienną (3) ustalono za pomocą 3 śrub docisowych (6). Po tych czynnościach przygotowawczych wypoziomowano

3 Analiza oporów ruchu przenośnia taśmowego i rążniów 169 dźwignie dwuramienną, naładając na jedno z jej ramion odpowiedniej wielości masy (4). W następnej olejności na drugim ramieniu dźwigni, o długości L s = 206 mm, zawieszano olejne masy (5). Pomiar polegał na ustaleniu wielości momentu statycznego, przy tórym rążni zaczął się obracać. Wielość momentu obrotowego, nazywana tu momentem oporu statycznego rążnia, wyliczono ze wzoru: gdzie: M S moment oporu statycznego, m masa obciążenia dźwigni g, g = 9,81 m/s 2, L s = 0,207 m. M S m g L [Nm], S (1) Rys. 2. Stanowiso do pomiaru statycznego oporu obracania rążniów: 1 badany rążni, 2 oś rążnia, 3 dźwignia dwuramienna, 4 masa poziomująca, 5 masa obciążenia, 6 śruba docisowa Fig. 2. The laboratory stand for the measurement of rollers static resistance: 1 roller, 2 roller axis, 3 lever, 4 levelling mass, 5 load mass, 6 binding screw Wartości średnie oporów statycznych obracania Lp. M s 1 rążnii górne boczne 133x465 0,020 Nm 2 rążnii górne środowe 133x465 0,023 Nm 3 rążnii dolne 133x670 0,014 Nm Tablica 1 Porównując otrzymane wynii z zalecanymi w normie [5], stwierdza się, że rążnii po oresie próbnym docierania uzysały bardzo wysoie parametry esploatacyjne, tóre w onsewencji wpływają dodatnio na ich trwałość. 3. POMIARY DYNAMICZNEGO OPORU OBRACANIA KRĄŻNIKÓW Pomiary dynamicznego oporu obracania rążniów przeprowadzono na stanowisu, gdzie napędzana jest oś rążnia przy nieruchomym płaszczu. Metoda taa eliminuje wpływ owalności płaszcza na wyni pomiaru, a jednocześnie nie wpływa na wielość zmierzonej

4 170 T. Opasia, D. Gąsa, B. Łazarz siły. Wielość siły wynia z ruchu względnego płaszcza względem osi rążnia. Ruch ten jest niezmienny niezależnie od tego, czy obraca się płaszcz czy oś rążnia. Oś rążnia (6) zamocowana jest z jednej strony w obrotowym uchwycie (4), za pośrednictwem tórego przeazywane są obroty z silnia (2) przez przeładnię pasową (3). Z drugiej strony oś podpierana jest łem (5). Do silnia napędzającego stanowiso pomiarowe podłączony jest falowni, dzięi tóremu utrzymywana jest stała prędość wirnia (jest możliwość sterowania prędością). W tracie pomiarów prędość była stała i wynosiła 600 obr/min. Do płaszcza rążnia mocowana jest obejma pierścieniowa z ramieniem opartym na wadze, przez co unieruchomiony jest płaszcz rążnia. Podczas obracania osi ruch względny płaszcza i osi powoduje powstawanie momentu, tóry przenoszony jest przez ramię (9) o stałej długości na wagę. Otrzymana wartość reduowana jest na zewnętrzny promień płaszcza z równania równowagi momentów (rys. 3): P w g L W r p, (2) a po przeształceniu: W P w g L r p, (3) gdzie: P w rejestrowana masa na wadze [g], L = 0,207 długość ramienia [m], g przyspieszenie ziemsie [m/s 2 ], r p = 0,0665 promień zewnętrzny płaszcza rążnia [m], W szuana wartość oporu dynamicznego obracania rążnia [N]. Rys. 3. Stanowiso do pomiaru dynamicznego oporu obracania rążniów: 1 podstawa stanowisa, 2 silni eletryczny, 3 przeładnia pasowa, 4 podpora wała napędowego, 5 podpora wała docisowego, 6 rążni, 7 waga pomiarowa, 8 obejma rążnia, 9 dźwignia dwuramienna Fig. 3. The laboratory stand for the measurement of rollers dynamic resistance: 1 load carrying structure, 2 electrical engine, 3 belt transmission, 4 drive shaft support, 5 clamp shaft support, 6 roller, 7 electronic balance, 8 roller clamping ring, 9 lever

5 Analiza oporów ruchu przenośnia taśmowego i rążniów 171 Pomiary przeprowadzono dla rążniów nowej onstrucji firmy SAG Sp. z o. o. zaraz po montażu (załadając ich 20-minutowe docieranie na stanowisu laboratoryjnym, rys. 3) oraz po dwumiesięcznym oresie ciągłej esploatacji w KWK Mysłowice-Wesoła. Ponadto, zmierzono również opory dynamiczne obracania standardowych rążniów dotychczas stosowanych w przenośniu typu Gware 1200 w KWK Mysłowice-Wesoła po oresie ooło rou ciągłej pracy. Dla ażdego z badanych rążniów przeprowadzono 3 próby pomiaru dynamicznego oporu obracania, a następnie obliczono wartość średnią. Tablica 2 Opór dynamiczny dla rążniów dotychczas Stosowanych na opalni (po rou pracy) Zares pomiaru P w [g] W [N] Średnia 89,64 2,73 Odchylenie 12,90 0,39 Max 106,7 3,21 Min 64,1 1,92 Tablica 3 Opór dynamiczny dla nowych rążniów firmy SAG Sp. z o.o. Zares pomiaru P w [g] W [N] Średnia 65,6 2,00 Odchylenie 12,79 0,39 Max 89,0 2,72 Min 47,0 1,43 Tablica 4 Opór dynamiczny dla nowych rążniów firmy SAG Sp. z o.o. po 2 miesiącach pracy Zares pomiaru P w [g] W [N] Średnia 35,75 1,09 Odchylenie 1,517 0,04 Max 38 1,16 Min 32 0,97 4. POMIARY POBORU MOCY PRZENOŚNIKA TYPU GWAREK 1200 W KWK MYSŁOWICE-WESOŁA Pomiary wyonano na instalacji zasilającej przenośni taśmowy Gware 1200 nr TW w KWK Mysłowice-Wesoła, tóry transportuje urobe do szybu wydobywczego Karol na poz. 665 m. Napęd przenośnia słada się z dwóch silniów eletrycznych o mocy 90 W i prędości obrotowej 1477 obr/min ażdy. Parametry sieci wynoszą 1000 V, 50 Hz. Sprzężenie cierne realizowane jest przez dwa bębny napędowe 1000x1400 (z oładziną gumową) osadzone w adłubach zespołu napędowego. Pomiar przeprowadzony był na stacji transformatorowej CZU-10 Tr1 IT3Sb 400/6/1, tóra to stacja zasila badany przenośni taśmowy. Pomiarów doonano na przewodach zasilających L1, L2, L3.

6 172 T. Opasia, D. Gąsa, B. Łazarz Pomiar mocy (tablica 5) przeprowadzono w sposób pośredni, przez pomiar natężenia prądu w momencie rozruchu i pracy ustalonej przenośnia taśmowego, z jednoczesnym pomiarem współczynnia mocy cosφ. Przenośni taśmowy w momencie pomiarów był zasilany urobiem z wydajnością 750 t/h. Pobór mocy czynnej wyznaczono z zależności: P 3 U I cos [W ], p f (4) gdzie: P moc, U p napięcie przewodowe, I f prąd fazowy, cos współczynni mocy. Lp Wynii pomiarów poboru mocy Waruni pracy przenośnia Praca przenośnia pod obciążeniem ze standardowymi rążniami w momencie rozruchu Praca przenośnia pod obciążeniem ze standardowymi rążniami w czasie pracy ustalonej Praca przenośnia pod obciążeniem z rążniami firmy SAG Sp. z o.o. w momencie rozruchu (pomiar 3 dni po montażu) Praca przenośnia pod obciążeniem z rążniami firmy SAG Sp. z o. o. w ruchu ustalonym (pomiar 3 dni po montażu) Praca przenośnia pod obciążeniem z rążniami firmy SAG Sp. z o. o. w ruchu ustalonym (pomiar po 30 dniach pracy) Praca przenośnia pod obciążeniem z rążniami firmy SAG Sp. z o. o. w ruchu ustalonym (pomiar po 60 dniach pracy) Prąd I [A] (wartość średnia) Współczynni mocy cos Tablica 5 Moc średnia P [W] 93,2 0,86 139,3 68,13 0,86 102,0 86,84 0,86 129,4 65,16 0,86 97,5 64,42 0,86 96,0 63,65 0,86 94,8 5. WNIOSKI 1. Przy zastosowaniu rążniów nowej onstrucji firmy SAG Sp. z o.o. pobór mocy, zarówno przy rozruchu, ja i pracy ustalonej, zmniejszył się o 7,1% w przenośniu typu Gware 1200 w KWK Mysłowice-Wesoła. 2. Zastosowanie łożysa 6305 ETN9/C4 firmy SKF z oszem poliamidowym wzmocnionym włónem szlanym sutuje występowaniem bardzo małego oporu statycznego obracania rążnia (0,014 0,020 Nm, co stanowi 7 10% wartości dopuszczalnej). 3. Zastosowanie uszczelnienia lasy C4 łożysa rążnia oraz uszczelnienia labiryntowego U4Exp 62/65 z porywą 2LU4 onstrucji rążnia sutuje wyjątowo małymi oporami dynamicznymi ruchu (wartości 1,43 2,72 N 31,78 60,44% masymalnej wartości normowej), również po oresie dwumiesięcznej esploatacji (wartości 0,97 1,16N 21,55 25,78% masymalnej wartości normowej) w trudnych warunach (zapylenie i wilgotność) w KWK Mysłowice-Wesoła.

7 Analiza oporów ruchu przenośnia taśmowego i rążniów 173 Bibliografia 1. Buowsi J., Gładysiewicz L.: Metoda badań oporów obracania rążniów pod obciążeniem. Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze, Gładysiewicz L., Król R.: Badania wpływu warunów esploatacyjnych na opory obracania rążniów. Transport Przemysłowy, Gładysiewicz L.: Przenośnii taśmowe. Teoria i obliczenia. Oficyna Wydawnicza Politechnii Wrocławsiej, Wrocław Król R.: Badanie statycznych i dynamicznych oporów obracania rążniów stosowanych w przenośniach taśmowych. Instytut Górnictwa Politechnii Wrocławsiej, Wrocław PN-M-46606:2010: Przenośnii taśmowe Krążnii. 6. SKF Łożysa toczne Katalog firmy SAG Sp. z o.o.