ANALIZA DYNAMIKI PRZENOŚNIKA FORM ODLEWNICZYCH. T. SOCHACKI 1, J. GRABSKI 2 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, Stefanowskiego 1/15, Łódź

Transkrypt

1 32/12 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2004, Rocznik 4, Nr 12 Archives of Foundry Year 2004, Volume 4, Book 12 PAN Katowice PL ISSN ANALIZA DYNAMIKI PRZENOŚNIKA FORM ODLEWNICZYCH T. SOCHACKI 1, J. GRABSKI 2 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, Stefanowskiego 1/15, Łódź STRESZCZENIE W referacie przedstawione są obliczenia przenośnika taśmowego form odlewniczych wykonane przy użyciu programu Working Model. Numeryczne rozwiązanie równań dyn a- miki umożliwia określenie obciążeń w elementach urządzenia. Key words: dynamics of machine, modelling, belt conveyor, transient motion 1. WPROWADZENIE Do podstawowych urządzeń transportowych w odlewniach należą przenośniki taśmowe wykorzystywane do przenoszenia form odlewniczych, podawania i rozp rowadzania masy formierskiej itp. Przy projektowaniu tego rodzaju urządzeń używane są uproszczone modele obliczeniowe, które pozwalają na oszacowanie sił napięcia taśmy, oporów ruchu bębna napędzającego, bębnów napinających i krążników [1-4]. Zbudowanie modelu wirtualnego uwzględniającego zasadnicze elementy urządzenia, a następnie rozwiązanie równań opisujących ruch tego modelu pozwoliłoby na dogłębną analizę dynamiki przenośnika oraz optymalizację parametrów maszyny. Zadanie to nie jest proste, ale wykorzystanie takich narzędzi przeznaczonych do analizy numerycznej układów 1 mgr. inż., tomsoch@wp.pl 2 dr hab. inż., julgrabs@mail.p.lodz.pl

2 mechanicznych jak ADAMS, visual-nastran, czy Working Model stwarza szansę na efektywne jego rozwiązanie [5-7]. 2. OPIS ANALIZOWANEGO URZĄDZENIA Na rys. 1 jest przedstawiony schemat przebiegu taśmy przenośnika służącego do transportu form odlewniczych w linii formierskiej. Podstawowe parametry techniczne tego urządzenia: nośność 3500 kg, prędkość taśmy 0,2 m/s, długość przenośnika 8,25 m, moc silnika elektrycznego 1,1 kw. Napięcie taśmy, konieczne do zapewnienia sprzężenia ciernego pomiędzy bębnem n a- pędowym a taśmą, jest realizowane za pomocą pionowego urządzenia napinającego oraz bębna napinającego umieszczonego bezpośrednio za bębnem napędowym. Rys. 1. Schemat przenośnika form odlewniczych Fig. 1. Scheme of belt conveyor 3. MODEL WIRTUALNY PRZENOŚNIKA Przyjęty w tej pracy model urządzenia nie zawiera takich uproszczeń, jakie zazwyczaj przyjmowane są dla dużych przenośników [1, 2]. W modelu wirtualnym przenośnika, wykonanym w programie Working Model, zostały wprowadzone elementy sprężyste pozwalające na uwzględnienie odkształceń taśmy w wyniku jej rozciągania, jak również zgin a- nia [8]. Urządzenia napinające zamodelowano poprzez wprowadzenie siłowników i elementów sprężystych. Uwzględnione zostały opory ruchu bębnów i krążników. Podział taśmy na elementy umożliwia analizę współpracy bębnów z taśmą i obserwację poślizgu taśmy względem bębnów. 284

3 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rys. 2. Wirtualny model przenośnika form odlewniczych Fig. 2. Wirtual model of belt conveyor Ze względu za dużą liczbę krążników i znaczną długość taśmy przenośnika jego model dyskretny (rys. 2) składa się z ponad 350 elementów, a liczba stopni swobody i zarazem liczba równań przekracza 500. Rozwiązanie różniczkowych równań opisujących ruch takiego modelu jest zadaniem skomplikowanym z uwagi na niestabilność procedur całkujących. Wobec trudności z rozwiązaniem takiego złożonego modelu zostały przeprowadzone obliczenia dla wybranych podukładów przenośnika. I tak, analizowany był fragment toru pozwalający na badanie współpracy taśmy z krążnikami oraz ruch przenoszonych form. W uproszczonym modelu przenośnika taśma była modelowana za pomocą 75 elementów, a podparcie taśmy realizowane było poprzez 6 krążników (rys. 3). Rys. 3. Uproszczony model przenośnika form odlewniczych Fig. 3. Simple model of belt conveyor Celem tych analiz było określenie wpływu wybranych wielkości na opory ruchu krą ż- ników i prędkość przesuwania taśmy oraz form podczas rozruchu. 285

4 4. OBLICZENIA DLA UPROSZCZONYCH MODELI PRZENOŚNIKA Wprowadzenie uproszczeń w modelu i podział na podukłady umożliwia skuteczną analizę wybranych podzespołów urządzenia. Na rys. 4 jest pokazany widok ekranu z programu Working Model, przedstawiający układ krążniki-taśma-forma. Rys. 4. Widok ekranu z programu Working Model Fig. 4. Screen of Working Model window 286

5 S [N] S [N] ARCHIWUM ODLEWNICTWA 5. WYNIKI OBLICZEŃ I WNIOSKI Przykładowe wyniki obliczeń, otrzymane dla uproszczonego modelu przy symulacji rozruchu przenośnika, są przedstawione na rysunkach 5-8. Napięcie taśmy (el. 326) t [s] Rys. 5. Napięcie taśmy naprężenie w elemencie sprężysto-tłumiącym 335 Fig. 5. Belt tension tension of spring damper 335 Napięcie taśmy (el. 56) t [s] Rys. 6. Napięcie taśmy naprężenie w elemencie sprężysto-tłumiącym 56 Fig. 6. Belt tension tension of spring damper

6 v [m/s] M [Nm] Moment na krążniku t [s] Rys. 7. Moment od obciążeń krążnika (element 65) Fig. 7. Total torque on circle 65 Prędkość taśmy t [s] Rys. 8. Prędkość taśmy w czasie rozruchu Fig. 8. Initial velocity of the belt 288

7 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Na podstawie analizy numerycznej przeprowadzonej dla wirtualnego modelu przenośn i- ka form odlewniczych można sformułować następujące wnioski: a) pakiet Working Model 4.0 nie pozwala na analizę dynamiki skomplikowanego przenośnika w całości, b) możliwe jest wyznaczenie sił obciążających taśmę dla podukładów modelujących wydzielone podzespoły, c) analiza może być przeprowadzona zarówno w stanach przejściowych jak i w stanie ustalonym, d) bardzo ważną sprawą w analizie dynamiki przenośnika jest identyfikacja parametrów urządzenia, e) numeryczna analiza dynamiki urządzenia może być przydatna do diagnozowania stanu obciążenia i zużycia elementów przenośnika taśmowego. LITERATURA 1. Bartelmus W.: Diagnostyka maszyn górniczych. Górnictwo odkrywkowe. Wydawnictwo Śląskie (1999). 2. Gładysiewicz L.: Przenośniki taśmowe. Teoria i obliczenia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (2003). 3. Markowski M.: Przenośniki, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź (1995). 4. Dudziak M.: Przekładnie cięgnowe, PWN, Warszawa (1997). 5. Working Model 2D. User s Manual. Knowledge Revolution (1996). 6. Kanokogi K.: Simulation of Metal Pushing Type V-belt for CVT. 15 th ADAMS European User Conference, Rzym (2000). 7. Elliott A.: Efficient Modeling of Extensible Cables and Pulley Systems in ADAMS. 8. Grabski J., Strzałko J. Dyskretny model przenośnika taśmowego masy formierskiej. Archiwum Odlewnictwa, 4,12, (2004). 289

8 SUMMARY ANALYSIS OF DYNAMICS OF MOULDING FORM CONVEYOR Dynamic analysis of discrete model of moulding form conveyor is presented. Numerical analysis of the model was carried out using Working Model system. Steady state and transient analysis of the conveyor was done. Recenzował: dr hab. inż. Zenon Niedźwiedzki prof. PŁ 290