Komputerowe badania wpływu zużycia den gniazd i flanki zębów bębna na położenie ogniw w gniazdach bębna łańcuchowego

Transkrypt

1 prof. dr hb. inż. MAIAN DOLIPSKI dr inż. EYK EMIOZ dr inż. PIOT SOBOTA mgr inż. JAN OSADNIK Instytut Mechnicji Górnictw Wydił Górnictw i Geologii Politechnik Śląsk Komputerowe bdni wpływu użyci den gnid i flnki ębów bębn n położenie ogniw w gnidch bębn łńcuchowego Efektem długotrwłego współdiłni ogniw poiomych dnmi gnid może być użycie deformujące dn gnid i flnki ębów, które cłkowicie mieni wrunki chowni się ogniw n bębnie łńcuchowym. Podobnie obecność urobku jest powodem niecysceni den gnid bębnów łńcuchowych mienijąc położenie ogniw poiomych w gnidch. Zpreentowno wyniki bdń komputerowych wpływu użyci den gnid i flnki ębów n prmetry opisujące położenie ogniw poiomego w gnieźdie dl bębnów łńcuchowych o licbie ębów wynosącej = 6 i = 8 współdiłjących łńcuchem ogniwowym w różnicownych wrunkch trci. 1. WSTĘP Brdo licn grup msyn wykorystuje pociągowe ukłdy łńcuchem w obiegu mkniętym, których długość konturu dochodi do kilkuset metrów. Dotycy to włsc prenośników grebłowych, które stły się populrnymi środkmi odstwy w podiemnych wyrobiskch ścinowych w koplnich węgl kmiennego. Scególnie trudne wrunki eksplotcji pociągowego ukłdu łńcuchowego w koplnich węgl kmiennego decydują o współdiłniu bębn łńcuchowego łńcuchem grebłowym prenośnik w otoceniu wilgoci or pyłu węglowego i kmiennego. Z tego powodu współcynniki trci w pregubch łńcuch or w punktch styku ogniw poiomych dnmi gnid i flnkmi ębów mogą osiągć ncne wrtości. elcje geometrycne pomiędy bębnem łńcuchowym ogniwmi łńcuch decydują o położeniu ogniw łńcuch w gnidch bębn i miejscu wystąpieni sprężeni kstłtowego pomiędy segmentmi ębów bębn i ogniwmi poiomymi łńcuch. W csie eksplotcji pociągowego ukłdu łńcuchowego nstępuje n skutek użyci więksenie podiłki łńcuch ogniwowego i mniejsenie podiłki bębn łńcuchowego. Wskutek tego środki geometrycne grubości ogniw poiomych nie leżą n średnicy podiłowej. Wchodeniu ogniw łńcuch w ębienie segmentmi ębów bębn or wyębiniu ogniw w wrunkch pośligu ogniw n flnce ęb towrysą ncące siły ncisku i trci, mjące decydujący wpływ n użycie segmentów ębów bębn. Zużyciu ściernemu ulegją również dn gnid pry kontkcie torusmi ogniw. Efektem długotrwłego współdiłni ogniw poiomych dnmi gnid może być użycie deformujące dn gnid i flnki ębów, które cłkowicie mieni wrunki chowni się ogniw n bębnie łńcuchowym. Podobnie obecność urobku jest powodem niecysceni den gnid bębnów łńcuchowych mienijąc położenie ogniw poiomych w gnidch, ś obecność iren urobku pomiędy grebłmi blchą śligową rynien lub w profilch bocnych rynien prowdących grebł mieni wrunki nbiegni łńcuch n bęben.

2 16 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓNICTWA Dl potreb bdń wpływu użyci den gnid i flnki ębów n położenie ogniw w gnidch bębn łńcuchowego wykorystno model obliceniowy dl wrintu ębieni łńcuchowego, w którym nie występuje poślig geometrycny [1] (rys. 1). W tym wrincie wsystkie ogniw poiome łńcuch njdujące się n kole gnidowym są nchylone wględem den gnid tk, że ich torusy prednie stykją się dnmi gnid, torusy tylne stykją się flnkmi ębów pochylonymi wględem dn gnid o kąt. Położenie ogniw łńcuch w gnidch koł opisno (rys. 2) pomocą nstępujących trech wielkości: kąt nchyleni ogniw wględem den gnid koł ε n, odległości środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego u n or kąt obrotu ogniw pionowego wględem popredjącego ogniw poiomego w środku pregubu pry torusie tylnym ogniw poiomego α* un. Ogniwo pionowe m pry tym minimlną podiłkę obliceniową p Vmin, ś ogniwo poiome m podiłkę obliceniową p H. Prmetry geometrycne bębnów łńcuchowych pryjętych do bdń wyncone godnie normą PN G 46703:1997 [4] predstwiono w tbeli 1 dl różnych kątów pochyleni flnki ęb wględem dn gnid. Dl łńcuch ogniwowego pryjęto moduł pregubu, będący stosunkiem grubości ogniw do jego wewnętrnej serokości [3], o wrtości m = 0,8333. ys. 1. Położenie ogniw w gnidch koł łńcuchowego [2] ys. 2. Schemt obliceniowy położeni ogniw w gnidch koł łńcuchowego [2]

3 Nr 4(482) KWIECIEŃ Tbel 1 Prmetry geometrycne bębnów łńcuchowych pryjętych do bdń dl wielkości łńcuch Wielkość łńcuch [mm] d x p Licb gnid (Licb ębów) Połow kąt podiłowego koł łńcuchowego [stopnie] Odległość od dn gnid do środk koł gnidowego [mm] Odległość środków gnid koł [mm] Kąt pochyleni flnki ęb wględem dn gnid [stopnie] 180 o α = KN MN º 182, º ,5 65 w 0 x x w C 0 E K w 0N MN w0n x N x K N ys. 3. Schemt obliceniowy użyci i podsdeni miłem węglowym den gnid bębn łńcuchowego 2. WPŁYW ZUŻYCIA DEN GNIAZD NA POŁO- ŻENIE OGNIW W GNIAZDACH BĘBNA ŁAŃCUCHOWEGO Zużycie dn gnid modelowno pre minę odległości dn gnid od środk koł gnidowego K. Pryjęto pry tym mienność tej odległości K N + ΔK w kresie ΔK od ΔK = 5 mm do ΔK = +5 mm. Ujemne wrtości ΔK odwierciedlją obniżenie dn gnid spowodowne odchyłkmi wykonwcymi lub użyciem dn gnid. Dodtnie wrtości ΔK modelują wyżse położeni ogniw poiomych w gnidch spowodowne ngromdeniem urobku pod ogniwmi. Zmin odległości od dn gnid do środk koł gnidowego K wywołuje minę wieloboku foremnego [1] o licbie boków równej licbie gnid (licbie ębów) koł (rys. 2). Wielobok foremny umiescony jest w płscyźnie prechodącej pre oś symetrii rowk koł gnidowego pod ogniwo pionowe. Odległość boku tego wieloboku foremnego od środk koł gnidowego jest równ: KN + ΔK + (rys. 3) ś długość boku opisno leżnością: π = 2 [ ( K N + K ) + ] tg (1) gdie: promień u podstwy ęb ( = 0,5 d). Zmin długości boku wieloboku foremnego wywołuje minę odległości środk gnid koł (punkt C n rys. 3) od końc boku wieloboku foremnego w 0 (punkt E n rys. 3) według leżności: pry cym: gdie: w = w N + X α X (2) 0 0 N w X α 0N X π = K tg (3) K = (4) tg N M N = (5) 2 π = 2 ( + ) tg (6) K N

4 18 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓNICTWA Komputerowe bdni wpływu użyci den gnid bębn i podsdni miłem węglowym ogniw n ich położenie w gnidch bębn łńcuchowego preprowdono dl łńcuch wielkości o podiłce wydłużonej o Δp/p = 2% i Δp/p = 4% współprcującego bębnem łńcuchowym o licbie ębów = 6 i kącie pochyleni flnki ęb wględem dn gnid = 45 lub = 55 or o licbie ębów = 8 i kącie pochyleni flnki ęb wględem dn gnid = 55 lub = 65. Złożono pry tym, że w pregubie łńcuch o module m = 0,8333 występuje trcie o współcynniku μ o = 0,5 powodujące jwisko ruchliwości ogniw w pregubie. Zmin odległości od dn gnid do środk koł gnidowego spowodown użyciem den gnid bębn (ujemne wrtości ΔK) lub obecnością urobku niecyscjącego dn gnid (dodtnie wrtości ΔK) wpływ n wrtość kąt nchyleni ogniw poiomych łńcuch wględem den gnid koł ε n (rys. 4). Im więkse użycie den gnid, tym więks wrtość kąt nchyleni ogniw poiomych łńcuch wględem den gnid. Wrtość tego kąt rośnie wr e wrostem licby ębów bębn łńcuchowego or e wrostem wydłużeni podiłki łńcuch. Dl dnej licby ębów bębn i wydłużeni łńcuch więksenie kąt pochyleni flnki ęb wględem dn gnid powoduje wrost kąt nchyleni ogniw łńcuch wględem den gnid koł. Podsdenie miłem węglowym den gnid bębn łńcuchowego (dodtnie wrtości ΔK) wpływ n mniejsenie wrtości kąt nchyleni ogniw poiomych łńcuch wględem den gnid koł, co pry wydłużeniu podiłki ogniw łńcuch o Δp/p = 2%, dl koł o licbie ębów = 6 powoduje osidnie torus tylnego ogniw poiomego n dnie gnid (ε n = 0) dl ΔK = +3,2 mm, dl koł o licbie ębów = 8 dl ΔK = +4,4 mm. Zmniejsenie odległości od dn gnid do środk koł gnidowego spowodowne użyciem den gnid bębn więks wrtość kąt obrotu ogniw pionowego wględem popredjącego ogniw poiomego α* un (rys. 5). Wrtość tego kąt rośnie wr ys. 4. Wpływ miny położeni dn gnid wględem osi obrotu bębn n wrtość kąt nchyleni ogniw łńcuch wględem den gnid koł ys. 5. Wpływ miny położeni dn gnid wględem osi obrotu bębn n wrtość kąt obrotu ogniw pionowego wględem popredjącego ogniw poiomego

5 Nr 4(482) KWIECIEŃ e wrostem wydłużeni podiłki łńcuch or mleje e wrostem licby ębów bębn łńcuchowego i e więkseniem kąt pochyleni flnki ęb wględem dn gnid. Odległość środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego (punkt A n rys. 2) od pocątku boku wieloboku foremnego u n decydując o położeniu ogniw w gnieźdie koł również mieni się e miną odległości od dn gnid do środk koł gnidowego. Wrtość odległości u n rośnie e wrostem odległości dn gnid od środk koł (rys. 6 i 7), pry cym osiąg więkse wrtości dl koł o mniejsej licbie ębów i dl mniejsych wrtości kąt pochyleni flnki ęb wględem dn gnid. W kresie mienności nliownych prmetrów leżność t osiąg mksimum pry wydłużeniu podiłki ogniw łńcuch o Δp/p = 2% (rys. 6) pry mniejsych wrtościch kąt pochyleni flnki ęb: dl koł o licbie ębów = 6 i kącie pochyleni flnki = 45 pry ΔK = +2 mm dl koł o licbie ębów = 8 i kącie pochyleni flnki = 55 pry ΔK = 3,5 mm. Zwięksenie wydłużeni podiłki ogniw łńcuch do Δp/p = 4% (rys. 7) powoduje trwły wrost wrtości odległości środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego wr e więksniem odległości dn gnid od środk obrotu bębn. ys. 6. Wpływ miny położeni dn gnid wględem osi obrotu bębn n odległość środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego dl p/p = 2% ys. 7. Wpływ miny położeni dn gnid wględem osi obrotu bębn n odległość środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego dl p/p = 4%

6 20 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓNICTWA 3. WPŁYW ZUŻYCIA FLANKI ZĘBÓW NA PO- ŁOŻENIE OGNIW W GNIAZDACH BĘBNA ŁAŃCUCHOWEGO Zużycie robocej flnki ębów modelowno pre minę odległości środk gnid koł od końc boku wieloboku foremnego o wielkość Δw 0 (rys. 8) poostwijąc niemieniony kąt nchyleni flnki ęb do dn gnid i normową wrtość odległości dn gnid od środk koł gnidowego. Pryjęto pry tym mienność w kresie od Δ w0 = 7 mm do Δ w0 = +1 mm. Ujemne wrtości Δw 0 odwierciedlją spowodowne użyciem presunięcie flnki ęb w płscyźnie równoległej do dn gnid. Dodtnie wrtości Δw 0 modelują presunięcie flnki ęb spowodowne odchyłkmi wykonwcymi koł. w 0N MN w0n α N α α w 0 w 0 K N ys. 8. Schemt obliceniowy użyci flnki ęb bębn łńcuchowego Komputerowe bdni wpływu użyci flnki ęb n położenie ogniw w gnidch bębn łńcuchowe- go preprowdono dl bębnów łńcuchowych o tych smych prmetrch jk dl bdni użyci den gnid. Zmin odległości środk gnid koł od końc boku wieloboku foremnego spowodown użyciem flnki ębów bębn (ujemne wrtości Δ w0 ) lub dodtnimi odchyłkmi wykonwcymi (dodtnie wrtości Δ w0 ) wpływ n wrtość kąt nchyleni ogniw poiomych łńcuch wględem den gnid koł ε n (rys. 9). Im więkse użycie flnki ęb, tym mniejs wrtość kąt nchyleni ogniw poiomych łńcuch wględem den gnid. Wrtość tego kąt rośnie wr e wrostem licby ębów bębn łńcuchowego, kąt nchyleni flnki or e wrostem wydłużeni podiłki łńcuch. Wrost użyci flnki ęb więks wrtość kąt obrotu ogniw pionowego wględem popredjącego ogniw poiomego α* un (rys. 10). Wrtość tego kąt rośnie wr e wrostem wydłużeni podiłki łńcuch or mleje e wrostem licby ębów bębn łńcuchowego i e więkseniem kąt pochyleni flnki ęb wględem dn gnid. Odległość środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego u n decydując o położeniu torus predniego ogniw w gnieźdie koł również mieni się e miną stopni użyci flnki ęb. Wrtość odległości u n rośnie e wrostem użyci flnki (rys. 11 i 12), pry cym osiąg więkse wrtości dl koł o mniejsej licbie ębów i dl mniejsych wrtości kąt pochyleni flnki ęb wględem dn gnid. Zwięksenie wydłużeni podiłki ogniw łńcuch Δp/p = 2% (rys. 11) do Δp/p = 4% (rys. 12) powoduje trwły wrost wrtości odległości środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego u n dl cłego nliownego kresu mienności prmetru Δ w0. ys. 9. Wpływ użyci flnki ęb n wrtość kąt nchyleni ogniw łńcuch wględem den gnid koł

7 Nr 4(482) KWIECIEŃ ys. 10. Wpływ użyci flnki ęb n wrtość kąt obrotu ogniw pionowego wględem popredjącego ogniw poiomego ys. 11. Wpływ użyci flnki ęb n odległość środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego dl p/p = 2% ys. 12. Wpływ użyci flnki ęb n odległość środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego dl p/p = 4%

8 22 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓNICTWA 4. PODSUMOWANIE Dl potreb bdń wpływu użyci den gnid i flnki ębów n położenie ogniw w gnidch bębn łńcuchowego wykorystno model obliceniowy dl wrintu ębieni łńcuchowego, w którym nie występuje poślig geometrycny. Położenie ogniw łńcuch w gnidch koł opisno pomocą trech wielkości: kąt nchyleni ogniw wględem den gnid koł ε n, odległości środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego u n or kąt obrotu ogniw pionowego wględem popredjącego ogniw poiomego w środku pregubu pry torusie tylnym ogniw poiomego α* un. Zmin odległości dn gnid od środk koł gnidowego spowodown użyciem den gnid bębn lub obecnością urobku niecyscjącego dn gnid wpływ n położenie ogniw w gnidch bębn łńcuchowego. Im więkse użycie den gnid, mniejs licb ębów bębn łńcuchowego i więkse wydłużenie podiłek ogniw łńcuch, tym ogniw poiome są silniej nchylone wględem dn gnid, ich torusy tylne osidją wyżej n flnce ęb. Komputerowe bdni wpływu użyci flnki ęb n położenie ogniw w gnidch bębn łńcuchowego wykły, że więkse użycie flnki ęb mniejs wrtość kąt nchyleni ogniw poiomych łńcuch wględem den gnid pomimo więksni odległości środk pregubu pry torusie prednim ogniw poiomego od pocątku boku wieloboku foremnego. Ze wrostem licby ębów bębn łńcuchowego, kąt nchyleni flnki ęb or e wrostem wydłużeni podiłki łńcuch rośnie nchylenie ogniw poiomych wględem dn gnid. Litertur 1. Dolipski M.: Modelownie i bdni espołów strugowych. Podręcnik kdemicki. Wydwnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice Dolipski M., emior E., Sobot P., Osdnik J.: Wpływ więkseni podiłki łńcuch n położenie jego ogniw w gnidch bębnów łńcuchowych. Widomości Górnice 2010, nr Dolipski M., Chelusk P., Gi T., Mnn., Osdnik J,. Sobot P.: Wyncnie modułu pregubu ogniw łńcuch grebłowego. Konferencj nukow Górnictwo równowżonego rowoju Gliwice, PN G 46703:1997 Łńcuchy ogniwowe górnice. Bębny i koł łńcuchowe gnidowe. Wymgni. Prc reliown w rmch projektu rowojowego nr N /2009 finnsownego e środków Ministerstw Nuki i Skolnictw Wyżsego decyją nr 0481//T02/2009/06 ecenent: dr hb. inż. Jnus eś, prof. AGH