Badania symulacyjne jako element zintegrowanego procesu projektowania w aspekcie eksploatacji przenośników taśmowych



Podobne dokumenty
Obliczenia mocy napędu przenośnika taśmowego

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RAR AS-s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Przenośnik taśmowy cz.2

Maszyny transportowe rok IV GiG

Jak prawidłowo dobrać wytrzymałość taśmy dla przenośnika?

Przenośnik zgrzebłowy - obliczenia

PORÓWNANIE ROZRUCHU PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO Z WYKORZYSTANIEM SILNIKÓW PIERŚCIENIOWYCH ORAZ SPRZĘGIEŁ HYDRODYNAMICZNYCH

Studium Podyplomowe

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

MODELOWANIE WSPÓŁPRACY BĘBNA NAPĘDOWEGO Z TAŚMĄ PRZENOŚNIKA

Analiza wpływu wybranych parametrów na stateczność ruchu taśmy w łuku wertykalnym przenośnika taśmowego

Przenośnik transportuje...

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN KIERUNEK: TRANSPORT SPECJALNOŚĆ: SYSTEMY I URZĄDZENIA TRANSPORTOWE PRZEDMIOT: SYSTEMU I URZĄDZENIA TRANSPORTU BLISKIEGO

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: RBM s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: GÓRNICTWO z Nr Icol Ooo. dr h. lnż. Jerzy Antoniak Katedra Maszyn Górniczych

Informacje ogólne. ABS ESP ASR Wspomaganie układu kierowniczego Aktywne zawieszenie Inteligentne światła Inteligentne wycieraczki

PRZESTRZENNY MODEL PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO MASY FORMIERSKIEJ

Niezawodność w energetyce Reliability in the power industry

Algorytmy optymalizacji systemu ICT wspomagające zarządzanie siecią wodociągową

Inżynieria Bezpieczeństwa I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

Przenośnik taśmowy Wstęp

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) Kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Monitoring taśm z linkami stalowymi Jerzy Kwaśniewski, Szymon Molski, Tomasz Machula AGH w Krakowie kwasniew@agh.edu.pl

Przenośniki Układy napędowe

ruchem kolejowym przydatną w rozwiązywaniu złożonych zadań.

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu INŻYNIERIA MATERIAŁOWA Studia pierwszego stopnia

System ciągłej rejestracji uszkodzeń linek stalowych przenośników taśmowych

Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne. przedmiot kierunkowy. obieralny polski semestr VII semestr zimowy. nie

Nr programu : nauczyciel : Jan Żarów

Rys. 1. Schemat napędu pośredniego typu T-T dla przenośnika taśmowego [3]: 1 napęd pośredni T-T, 2 przenośnik taśmowy główny

LABORATORIUM. Transport materiałów przy wykorzystaniu przenośników bezcięgnowych rurowych. (próby funkcjonalne na stanowisku modelowym)

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Napęd pojęcia podstawowe

DŁUGIE, ENERGOOSZCZĘDNE PRZENOŚNIKI TAŚMOWE

Elektrotechnika II stopień ogólnoakademicki. stacjonarne. przedmiot specjalnościowy. obowiązkowy polski semestr II semestr letni. tak. Laborat. 30 g.

Próby ruchowe dźwigu osobowego

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

Odniesienie do obszarowych efektów kształcenia Kierunkowe efekty kształcenia WIEDZA (W)

Metrologia: organizacja eksperymentu pomiarowego

Katowice GPW Zintegrowany system informatyczny do kompleksowego zarządzania siecią wodociągową. Jan Studziński

Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

(R) przy obciążaniu (etap I) Wyznaczanie przemieszczenia kątowego V 2

Dynamika samochodu Vehicle dynamics

Elementy dynamiki mechanizmów

Projektowanie inżynierskie Engineering Design

Elektrotechnika II stopień ogólnoakademicki. stacjonarne. przedmiot specjalnościowy. obowiązkowy polski semestr I semestr zimowy

2. Wyznaczenie środka ciężkości zwałowiska zewnętrznego

Transport I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Wzornictwo Przemysłowe I stopień (I stopień / II stopień) akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne. przedmiot kierunkowy. obieralny polski semestr VIII semestr letni. nie. Laborat. 16 g.

Przenośniki taśmowe górnicze MIFAMA

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2014 Seria: TRANSPORT z. 82 Nr kol. 1903

Cen-Trax Zestaw do naprowadzania taśmy

BADANIE WPŁYWU WYDOBYCIA NA SEJSMICZNOŚĆ W KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO

Angelika Duszyńska Adam Bolt WSPÓŁPRACA GEORUSZTU I GRUNTU W BADANIU NA WYCIĄGANIE

Spis treści. Wstęp 13. Część I. UKŁADY REDUKCJI DRGAŃ Wykaz oznaczeń 18. Literatura Wprowadzenie do części I 22

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Elementy dynamiki mechanizmów

Teoria sterowania Control theory. Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne. przedmiot kierunkowy

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia II stopnia (magisterskie)

RAPORT. Gryfów Śląski

KARTA PRZEDMIOTU. 2. Kod przedmiotu: N Iz-GGiP/36

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Analiza wpływu temperatury na własności reologiczne taśm przenośnikowych

MODELOWANIE DRGAŃ TAŚMY PRZENOŚNIKA W PŁASZCZYŹNIE PIONOWEJ

Z-ETI-1027 Mechanika techniczna II Technical mechanics II. Stacjonarne. Katedra Inżynierii Produkcji Dr inż. Stanisław Wójcik

Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. Przedmiot kierunkowy. Obowiązkowy Polski VI semestr zimowy

Dobór silnika serwonapędu. (silnik krokowy)

E-E-A-1008-s5 Komputerowa Symulacja Układów Nazwa modułu. Dynamicznych. Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. Przedmiot kierunkowy

Mariusz CZOP. Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej AGH

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

Maszyny Elektryczne I Electrical Machines I. Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne. kierunkowy obowiązkowy polski Semestr IV

Projektowanie elementów z tworzyw sztucznych

Mechanika ruchu / Leon Prochowski. wyd. 3 uaktual. Warszawa, Spis treści

Układy napędowe maszyn - opis przedmiotu

Katedra Maszyn Górniczych Przeróbczych i Transportowych AGH

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

dr inż. Jan Staszak kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) język polski II

Obciążenia dynamiczne bębnów łańcuchowych w stanach awaryjnych przenośnika ścianowego

8. PODSTAWY ANALIZY NIELINIOWEJ

BADANIE ZJAWISK PRZEMIESZCZANIA WSTRZĄSOWEGO

Niezawodność eksploatacyjna środków transportu

NOWOCZESNY SYSTEM ZARZĄDZANIA JAKOŚCIĄ MASY FORMIERSKIEJ

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu [Mechanika i Budowa Maszyn] Studia I stopnia. Teoria ruchu pojazdów Rodzaj przedmiotu:

Katedra Budownictwa Drogowego. Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy W ŚRODOWISKU VISUM. dr inż. Jacek Chmielewski

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Sterowanie napędów maszyn i robotów

Modelowanie jako sposób opisu rzeczywistości. Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechnika Łódzka

dr inż. Jan Staszak kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) język polski II

Napęd pojęcia podstawowe

Metoda elementów skończonych

Teoria maszyn mechanizmów

Teoria maszyn i mechanizmów Kod przedmiotu

ZASTOSOWANIE METOD OPTYMALIZACJI W DOBORZE CECH GEOMETRYCZNYCH KARBU ODCIĄŻAJĄCEGO

Transkrypt:

Piotr Kulinowski AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30, Poland Badania symulacyne ako element zintegrowanego procesu proektowania w aspekcie eksploataci przenośników taśmowych Słowa kluczowe: przenośniki taśmowe, urządzenia napinaące taśmę, badania symulacyne, analiza dynamiczna, komputerowe wspomaganie proektowania Streszczenie W ninieszym artykule przedstawiono badania symulacyne nieustalonych stanów pracy przenośnika, ako nieodłączną i istotną część zintegrowanego procesu ego proektowania. Za pomocą uproszczonych schematów blokowych i równań, opisano budowę dynamicznego modelu przenośnika taśmowego oraz grawitacynego urządzenia napinaącego taśmę. Wyniki testów symulacynych modelu przenośnika taśmowego porównano z wynikami badań przemysłowych, przeprowadzonych w miescu eksploataci przenośnika z wykorzystaniem mobilnego systemu pomiarowego. Wyniki weryfikaci modelu dynamicznego potwierdziły ego użyteczność w analizie zawisk dynamicznych występuących podczas pracy przenośnika oraz wykazały pełną przydatność badań symulacynych w zintegrowanym procesie proektowania przenośników taśmowych. 1. Wprowadzenie Ze względu na uzyskiwaną zdolność transportową i niezawodność pracy, przenośniki taśmowe pełnią dominuącą rolę w systemach odstawy kopalny użyteczne, zarówno w kopalniach odkrywkowych ak i podziemnych. Przenośniki taśmowe transportuące nadkład mogą uzyskać wydaność 50 tys. t/h, długość poedynczych instalaci osiąga prawie 20 km, a moce napędów wynoszą nawet 12 MW. Przenośniki taśmowe o nawiększych wydanościach, prędkościach taśmy i zainstalowanych mocach wykorzystywane są do transportu nadkładu w odkrywkowych kopalniach węgla brunatnego, natomiast wiele interesuących wyzwań inżynierskich stawiaą przed proektantami przenośniki powierzchniowe (overland conveyors) o długościach kilkunastu kilometrów przeznaczone do pracy w trudnych warunkach terenowych i klimatycznych oraz przenośniki taśmowe o zmienne długości, wykorzystywane podczas drążenia tuneli lub pracuące w podziemnych kopalniach węgla kamiennego [12]. Nowoczesne przenośniki taśmowe z uwagi na warunki pracy i postawione im zadania transportowe wymagaą stosowania taśm konstruowanych z wykorzystaniem nanowszych technologii, ich napędy są wyposażane w coraz doskonalsze i coraz bardzie złożone układy sterowania, a systemy podparcia taśmy są optymalizowane wg kryterium minimalizaci kosztów i zwiększenia ich trwałości. Wiele budowanych obecnie przenośników taśmowych est wyposażanych w urządzenia napinaące reguluące siłę w taśmie w funkci obciążenia układu napędowego przenośnika. Nowe konstrukce przenośników wymagaą zastosowania w procesie ich proektowania specalistycznego oprogramowania komputerowego, z nieustannie rozbudowywanymi algorytmami obliczeniowymi, wykorzystuącymi nanowsze wyniki badań przemysłowych i eksploatacynych oraz doświadczeń prowadzonych w laboratoriach [12, 16]. Obecnie stosowane w świecie, nabardzie zaawansowane aplikace komputerowe do wspomagania proektowania stanowią przykład zintegrowanego proektowania przenośników taśmowych, obemuącego wielowariantowe obliczenia, weryfikacę i dobór podzespołów przenośnika, analizę stanów dynamicznych oraz badania symulacyne prowadzone w celu wybrania wariantu optymalnego zgodnie z założonymi kryteriami [10, 12].

2. Zintegrowane proektowanie przenośnika taśmowego Przenośniki taśmowe posiadaą budowę modułową i głównym zadaniem proektanta est prawidłowy dobór i zestawienie gotowych podzespołów w unikalne, realizuące założone zadanie transportowe, urządzenie. Proektowanie przenośników est zbiorem zintegrowanych procesów realizowanych przez zespół proektowy obemuących analizę zadania transportowego, uwarunkowań i ograniczeń w ego realizaci, dobór parametrów ruchowych, podstawowe obliczenia, kompletacę podzespołów przenośnika z uwzględnieniem uwarunkowań ekonomicznych, badania laboratoryne oraz badania symulacyne dla korekty parametrów ruchowych i nastaw układów sterowania (Fig. 1). Istotną część zintegrowanego proektowania przenośników taśmowych est realizaca badań obiektu w warunkach przemysłowych w celu weryfikaci i kalibraci modeli obliczeniowych oraz uwzględnienie w procesie proektowania wyników badań eksploatacynych i diagnostycznych wybranych podzespołów przenośnika taśmowego [5, 6, 7, 14, 15, 18]. ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE Przenośnik taśmowy Proekt Laboratorium EKSPLOATACYJNE BADANIA NIEZAWODNOŚCIOWE DOBÓR PARAMETRÓW POMIARY PRZEMYSŁOWE NA PRZENOŚNIKU Weryfikaca metod obliczeniowych OBLICZENIA Weryfikaca modeli obliczeniowych BADANIA LABORATORYJNE KOMPLETACJA PODZESPOŁÓW Weryfikaca i kalibraca modeli symulacynych Wyznaczanie własności podzespołów BADANIA SYMULACYJNE Fig. 1 Schemat przedstawiaący miesce badań symulacynych w procesie zintegrowanego proektowania przenośnika taśmowego [12] Zadanie transportowe, w przypadku przenośników taśmowych, można zdefiniować ako proces, którego celem est przetransportowanie zadane ilości nosiwa w określonym czasie, między ustalonymi miescami załadunku i rozładunku. Determinue ono wydaność przenośnika oraz profil i plan trasy a zadaniem proektanta est przyęcie właściwe prędkości i szerokości taśmy oraz przeprowadzenie obliczeń podstawowych parametrów pracy przenośnika. Ten etap zintegrowanego proektu obliczeniowego est fazą wstępnych obliczeń, a główną ego część stanowią obliczenia mocy napędu i wytrzymałości taśmy przeprowadzane z wykorzystaniem metody podstawowe (Fig. 2). 2

START Zadanie transportowe Dobór parametrów ruchowych przenośnika Dane podstawowe podzespołów dla wybranego typu przenośnika I Faza proektu wstępnego Metoda podstawowa - obliczenia mocy napędu i wytrzymałości taśmy N T Parametry układu napędowego, urządzenia napinaącego i taśmy Obliczenia głównych oporów ruchu z wykorzystaniem Metody Oporów Jednostkowych N T II Faza weryfikaci doboru parametrów podzespołów Badania symulacyne pracy ustalone przenośnika dla zmienne strugi urobku N T Kompletaca podzespołów przenośnika Kalkulaca kosztów inwestycynych i eksploatacynych Badania symulacyne dynamiki nieustalonych stanów pracy przenośnika -dobór nastaw układów sterowania rozruchem i parametrów pracy układu napinaącego III Faza kompletaci podzespołów i weryfikaci nastaw układów regulaci N T STOP Czy wymagana est korekta wartości parametrów wariantu? Fig. 2 Algorytm proektowania przenośnika taśmowego [12] Koleny etap stanowi weryfikaca doboru podzespołów: krążników, taśmy, układu napędowego i napinaącego. Etap ten powinien być wspierany przez szczegółowe obliczenia oporów głównych przenośnika z wykorzystaniem Metody Oporów Jednostkowych [4]. Podsumowaniem tego etapu są badania symulacyne pracy ustalone przenośnika przy zmienne wydaności punktów załadowczych. Analizowany est pobór mocy przez układ 3

napędowy przenośnika, stan obciążenia taśmy oraz e stateczność na odcinkach łukowych trasy przenośnika (Fig. 2). Trzeci i ostatni etap proektowania przenośników taśmowych obemue kompletacę wyposażenia przenośnika w podzespoły, połączoną ze wstępną kalkulacą kosztów inwestycynych i eksploatacynych. Na tym etapie występue ostateczna weryfikaca poprawności doboru podzespołów w procesie symulacynych badań modelowych nieustalonych stanów pracy przenośnika. Korygowane są nastawy układu sterowania rozruchem oraz przeprowadzana est analiza pracy urządzenia napinaącego podczas rozruchu i hamowania przenośnika. Na schemacie poniże przedstawiono algorytm zawieraący podstawowe etapy procesu zintegrowanego proektowania przenośników taśmowych (Fig. 2). Istotnym celem badań symulacynych prowadzonych w II i III fazie zintegrowanego proektowania przenośników taśmowych est analiza pracy układu napinania taśmy, przeprowadzona w oparciu o wyniki obliczeń dynamiki nieustalonych stanów pracy przenośnika, z uwzględnieniem własności reologicznych taśmy oraz parametrów pracy układu sterowania napędem. Podstawowa, powszechnie stosowana metoda analizy dynamiki stanów nieustalonych pracy przenośnika taśmowego bazue na założeniu, że wszystkie elementy ruchome przenośnika, czyli te znaduące się ruchu postępowym ak materiał transportowany i taśma, ak i obracaące się: krążniki i podzespoły układu napędowego są skupione w ednym punkcie o określone masie, poruszaące się ze stałym przyspieszeniem lub opóźnieniem. W przypadku przenośnika taśmowego est zbyt duże uproszczenie, gdyż ze względu na własności sprężyste taśmy nie wszystkie elementu ruchome przenośnika są przyspieszane ednocześnie. Podczas rozruchu występuą w taśmie zawiska falowe związane z przebiegiem fal naprężeń wywołanych działaniem układów napędowych i napinaących taśmę. Zdarza się, szczególnie w przenośnikach o znaczne długości, że zwłoka czasowa wprowadzenia w ruch poszczególnych odcinków taśmy wynosi od kilku do kilkudziesięciu sekund. Zatem wyniki obliczeń uzyskane z wykorzystaniem standardowych metod oceny dynamiki rozruchu można uznać edynie za szacunkowe lub wstępne do przeprowadzenia bardzie złożonych procedur analitycznych. Problemy związane z analizą rozruchu przenośnika, pracą urządzeń napinaących można rozwiązać korzystaąc z dynamicznego modelu przenośnika taśmowego o parametrach rozłożonych [8]. 3. Dynamiczny model przenośnika taśmowego W modelu przenośnika przedstawionym na Fig. 3 masy zredukowane napędów, czyli silników elektrycznych, sprzęgieł, przekładni i bębnów napędowych wraz z odpowiednimi odcinkami taśmy, materiałem transportowanym oraz masą zredukowaną odpowiednie liczby krążników skupiono w punktach zainstalowania napędów. Masy zredukowane związane z taśmą górną i dolną skupiono odpowiednio w punktach masowych rozmieszczonych na trasie przenośnika. W modelu fizycznym przeznaczonym do analizy zawisk dynamicznych (Fig. 3) przez x i, oznaczono przemieszczenia poszczególnych punktów taśmy (i = 1, 2,..., n). Opór ruchu taśmy na określonym odcinku przenośnika oznaczono ako W i i założono, że wartość i zwrot siły oporu est zależny od prędkości taśmy v i. W zależności od postawionego celu badań modelowych wartość oporów ruchu est wyznaczana na podstawie metod standardowych [3, 17] lub też metody oporów ednostkowych [4]. Składowe siły ciężkości taśmy i leżącego na nie materiału transportowanego, styczne do kierunku ruchu taśmy, oznaczono przez G i, natomiast i est kątem nachylenia względem poziomu modelowanego i-tego odcinka taśmy. Siły czynne działaące na taśmę, pochodzące od napędu oznaczono ako P i [8]. 4

v 0 uogólniony model reologiczny taśmy n m zredukowana masa modelowanego odcinka taśmy P siła czynna W(v) siła bierna (opory ruchu, siły hamowania) S +1 m x G siła grawitaci W(v) P G S x przemieszczenie odcinka taśmy S siły oddziaływania sąsiednich odcinków Fig. 3 Model do analizy zawisk dynamicznych w taśmie przenośnikowe [8] Ze względu na zawiska reologiczne występuące w taśmie podczas pracy przenośnika do analizy ednoosiowego stanu naprężeń w przyęto modele taśmy opracowane na podstawie literatury [13, 12, 19]. Wybór modelu reologicznego taśmy est uzależniony od celu postawionego badaniom symulacynym. Jeżeli analizie są poddawane krótkotrwałe, nieustalone stany pracy przenośnika występuące podczas ego rozruchu i hamowania, to wystarczaący est model dwuparametrowy Kelvina-Voigta, o krótkim czasie relaksaci naprężeń, kalibrowanym podczas testów symulacynych. W przypadku analizy zmian zachodzących podczas pracy ustalone przenośnika przy zmiennym obciążeniu nadawą konieczne est wykorzystanie modelu standardowego lub czteroparametrowego, będącego szeregowym połączeniem dwóch modeli Kelvina-Voigta [12]. Matematyczny model przenośnika taśmowego est opisany przez układ równań różniczkowych zwyczanych 2-rzędu. W postaci macierzowe ma następuącą postać [8]: M x t N x t K x t P W G (1) gdzie: M - macierz mas zredukowanych; N - macierz współczynników tłumienia; K - macierz współczynników sprężystości; W - macierz oporów ruchu; P - macierz sił czynnych; x(t) - macierz przemieszczeń; G - macierz składowych sił ciężkości. Poniże, na Fig. 4, przedstawiono fragment blokowego modelu przenośnika z dwuparametrowym modelem reologicznym taśmy. Równanie ruchu dla -tego segmentu tego modelu opisue zależność (2), natomiast ego model blokowy przedstawiono na Fig. 5. 5

Sposób modelowania siły napędowe P i est zależny od zastosowanego typu układu rozruchowego. Dla potrzeb prowadzonych badań symulacynych opracowano szereg modeli powszechnie stosowanych napędów, które opisano w literaturze [12] S -2 S -1 S S +1 Segment v -1 Segment v Segment v +1-1 x -1 x +1 x +1 x -1 v -1 x +2 v +2 S siła oddziaływania między segmentami v prędkość segmentu x przemieszczenie segmentu Fig. 4 Fragment blokowego modelu przenośnika [12] Równanie ruchu dla -tego segmentu przenośnika z dwuparametrowym modelem reologicznym taśmy ma postać: m x S W S G P zr (2) gdzie: S suma sił sprężystości i tłumienia w reologicznym modelu taśmy, [N]; 1 S k ( x x ) ( x 1 x 1 ) (3) gdzie: k współczynnik sprężystości reologicznego modelu taśmy, [N/m]; η - współczynnik tłumienia reologicznego modelu taśmy, [Ns/m]; x przemieszczenie segmentu, [m]; S-1 S S S -1 a v x v +1 W / v G m zr x +1 x P Blok napędowy W opór ruchu związany z pokonywaniem sił tarcia G składowa siły ciężkości S -1 siła oddziaływania sąsiedniego segmentu Fig. 5 Model blokowy segmentu napędowego w dynamicznym modelu przenośnika [12] Jednym z nabardzie istotnych podzespołów przenośnika taśmowego est układ napinania taśmy, zapewniaący prawidłowy bieg taśmy i poprawną pracę układu napędowego. 6

Stosowane urządzenia napinaące taśmę można podzielić na dwie grupy: ze stałym położeniem bębna napinaącego podczas pracy przenośnika: sztywny układ napinania, ze zmiennym położeniem bębna napinaącego podczas pracy przenośnika: grawitacyny, hydrauliczny i nadążny układ napinania taśmy. Poniże przedstawiono na schemacie na Fig. 6, powszechnie stosowany w przenośnikach powierzchniowych, fizyczny model grawitacynego układu napinania. Na Fig. 7 zamieszczono uproszczony, w stosunku do schematu blokowego na Fig. 5, model segmentu napinania taśmy w dynamicznym modelu przenośnika. x i x w x d S i zl x i+1 x i+2 S x o L o wielokrążkowy grawitacyny układ napinania i zl = i o m o g i o = 1 5 m o Fig. 6 Schemat i model fizyczny grawitacynego urządzenia napinaącego [12] Obliczona wartość prędkości i przemieszczenia dodatkowego punktu taśmy x d est wprowadzana do układu równań różniczkowych opisuących model przenośnika. Przyspieszenie obciążnika est wyznaczane na podstawie następuące zależności: a o 2 S izl zl m n o o g [m/s 2 ] (4) gdzie: m o masa obciążnika, [kg]; n o liczba obciążników, [-]; S siła w taśmie, [N]; i zl przełożenie układu zlinowania, [-]; η zl sprawność układu zlinowania η zl = f(v o ), [-]; Po wyznaczeniu, w operaci całkowania przyspieszenia obciążnika - a o, przemieszczenia - x o oraz uwzględnieniu konstrukcynych ograniczeń długości drogi napinania L o obliczona zostae wartość przemieszczenie wózka napinaącego. W obliczeniach te wartości uwzględniono 7

przełożenie układu zlinowania i ego sprawność, zmienną w zależności od prędkości obciążnika v o. Wartość prędkości punktu dodatkowego v d wyznaczano na podstawie zależności (5). v 2v d v i 1 w [m/s] (5) gdzie: v d prędkość dodatkowego punktu, [m/s]; v w prędkość wózka napinaącego, [m/s]; v i+1 prędkość punktu masowego i+1, [m/s]; S i S i+1 S i+1 a i+1 v i+2 S / v d v i+1 x i+1 x i+2 m zr i+1 S Model obciążnika wg zal. (4, 5) x d m o n o L o i zl η zl S suma sił czynnych i biernych oraz oddziaływania sąsiedniego segmentu m zr masa zredukowana segmentu S i+1 siła w taśmie (oddziaływania na sąsiedni segment modelu) Fig. 7 Uproszczony model blokowy segmentu napinania grawitacynego w dynamicznym modelu przenośnika Parametry pracy grawitacynego układu napinania są regulowane poprzez liczbę i masę obciążników oraz długość drogi napinania. Poniże zamieszczono wyniki badań symulacynych przenośnika z wciągarką i grawitacynym układem napinania taśmy zweryfikowane z wynikami badań przemysłowych przeprowadzonych w kopalni rudy miedzi [11]. 4. Weryfikaca wyników badań symulacynych dyskretnego modelu przenośnika z grawitacynym układem napinania taśmy Podczas badań symulacynych przeprowadzonych z wykorzystaniem dyskretnego modelu przenośnika zastosowano: do obliczania sił biernych oporów ruchu metodę oporów ednostkowych (TT) [4], standardowy model reologiczny taśmy (3p) wg [13], model grawitacynego układu napinania taśmy, model układu napędowego z hydrodynamicznymi sprzęgłami rozruchowymi, zmienną sekwencę włączania silników. Zestawienie wybranych parametrów procesów i modeli podzespołów przyętych podczas badań symulacynych przenośnika taśmowego, kod symulaci: model3p-tt, zamieszczono w publikacach [12, 13]. 8

Rozruch I Rozruch II Rozruch III Rozruch IV v S [kn] 200 180 160 140 S2 (STB) STA - test STB - test S1 - model3p-tt S2 - model3p-tt S1 (STA) 120 100 80 60 40 20 0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 t [s] Fig. 8 Przebieg zmian sił w taśmie przenośnika podczas pracy ustalone, rozruchu i hamowania badania przemysłowe (test) oraz badania symulacyne dyskretnego modelu przenośnika (model3p-tt) [13] Analiza wyników zmian sił w taśmie, uzyskanych na podstawie badań symulacynych dyskretnego modelu przenośnika (model3p-tt) i badań przemysłowych (test), wskazue na poprawność sformułowanych założeń do budowy modelu. Wartości siły S1, uzyskane w badaniach modelowych, są większe od zmierzone wartości siły STA, co może być spowodowane nie uwzględnieniem poślizgu między taśmą a bębnem, który w rzeczywistości wystąpił na bębnie AB podczas wszystkich reestrowanych rozruchów (Fig. 8). Weryfikaca dyskretnego modelu przenośnika taśmowego w główne mierze dotyczyła nieustalonych stanów pracy, dlatego też na Fig. 9 przedstawiono porównanie wyników badań przemysłowych i symulacynych w postaci przebiegów przemieszczenia wózka napinaącego i prędkości taśmy w czasie rozruchów przenośnika I IV. Podczas zareestrowanych rozruchów stan załadowania przenośnika nosiwem był różny [13], dlatego też przebiegi uzyskane na drodze badań symulacynych można uznać za satysfakconuące, a przyęty model oporów ruchu i model reologiczny taśmy za poprawny. Poza możliwym błędem w oszacowaniu wydaności przenośnika, niedokładność obliczeń mocy napędu, siły w taśmie i długości drogi napinania może być również spowodowana przybliżonym odwzorowaniem profilu trasy przenośnika. Z powodu braku dokładnieszych informaci geodezynych trasę przenośnika opisano przy pomocy ednego odcinka o stałym nachyleniu, natomiast w rzeczywistości trasa przenośnika est złożona z segmentów o długości 2,5 m posadowionych na spągu wyrobiska. Zmienny kąt nachylenia poszczególnych odcinków trasy, powiązany ze zmiennością strugi nosiwa może mieć istotny wpływ na chwilowe obciążenia napędu. Użyteczność wyników badań symulacynych, przeprowadzonych z wykorzystaniem tych modeli, byłaby trudna do określenia gdyby nie proces ich weryfikaci, przeprowadzony w miescu eksploataci przenośnika z wykorzystaniem mobilnego systemu pomiarowego. System ten, powstały na podstawie oryginalne koncepci, wraz z zastosowaną aparaturą pomiarową i odpowiednimi procedurami obróbki danych wykazał pełną przydatność w czasie pomiarów wykonywanych w warunkach przemysłowych a uzyskane wyniki dały pełen obraz dynamiki nieustalonych stanów pracy przenośnika [11]. 9

x w [m] 4,0 3,5 3,0 Rozruch I test model 3p-TT x w [m] 4,0 3,5 3,0 Rozruch II test model 3p-TT 2,5 2,5 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 0,0 290-0,5 310 330 350 t [s] 0,0 550-0,5 570 590 610 t [s] -1,0-1,0 x w [m] 4,0 Rozruch III x w [m] 4,0 Rozruch IV 3,5 3,0 test model 3p-TT 3,5 3,0 test model 3p-TT 2,5 2,5 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 0,0 780-0,5 800 820 840 t [s] 0,0 1 130-0,5 1 150 1 170 1 190 t [s] -1,0-1,0 Fig. 9 Przebieg zmian przemieszczenia wózka napinaącego porównanie wyników badań przemysłowych (test) i symulacynych z wykorzystaniem standardowego modelu taśmy (model 3p-TT) [13] 5. Podsumowanie Proektowanie przenośnika taśmowego est zbiorem zintegrowanych procesów realizowanych w celu prawidłowego doboru i zestawienia ego podzespołów w unikalne, realizuące określone zadanie transportowe, urządzenie. W ninieszym artykule przedstawiono badania symulacyne pracy przenośnika taśmowego, ako nieodłączną i istotną część zintegrowanego procesu ego proektowania. Badania symulacyne prowadzono z wykorzystaniem dynamicznego modelu przenośnika taśmowego o parametrach rozłożonych, którego integralną część stanowią modele urządzeń napinaących taśmę. Ich budowę i miesce w modelu przenośnika opisano za pomocą uproszczonych schematów blokowych i równań [12]. Otrzymane wyniki badań przemysłowych przenośnika taśmowego, prowadzonych podczas rozruchu, hamowania i pracy ustalone przy zmiennym obciążeniu nosiwem, porównano z rezultatami badań symulacynych dynamicznego modelu przenośnika taśmowego z tróparametrowym modelem reologicznym taśmy [19] i modułem wyznaczania sił biernych na podstawie oporów ednostkowych [4]. W modelu układu napędowego wykorzystano sparametryzowane charakterystyki sprzęgieł hydrodynamicznych wyznaczone na stanowisku badawczym firmy VOITH [9]. Porównanie otrzymanych wyników wykazało, że dyskretny model przenośnika taśmowego wraz z modelami urządzeń napinaących taśmę może być z powodzeniem i z zadawalaącą dokładnością wykorzystywany do symulaci rozruchu, hamowania i ciągłe pracy przenośnika, przy zmienne nadawie materiału transportowanego. Badania symulacyne prowadzone podczas proektowania przenośnika umożliwiaą dobór właściwych podzespołów, optymalnych parametrów ruchowych oraz prawidłowych nastaw układów regulaci, co skutkue znacznym ograniczeniem przyszłych problemów eksploatacynych. 10

6. Bibliografia 1. Advanced Conveyor Technologies Inc. Sidewinder. [online], 2011. http://www.actek.com/. 2. Conveyor Dynamic, Inc. Software: Beltstat, Beltflex, Beltcurv. [online], 2011. http://www.conveyor-dynamics.com/cdi_intro.htm. 3. Deutsches Instit. Normung. DIN 22101, Stetigfoerderer. Gurtfoerderer fur Schuttgutter, 2002. 4. Gładysiewicz L. Przenośniki taśmowe. Teoria i obliczenia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskie, Wrocław, 2003. 5. Gładysiewicz L., Król R., Bukowski J. Eksperymentalne badania oporów ruchu przenośnika taśmowego. Eksploataca i Niezawodnosc Maintenance and Reliability 2011; 3:17 25. 6. Hardygóra M., Komander H., Błaże R., Jurdziak L. Metoda prognozowania trwałości zmęczeniowe złączy wieloprzekładkowych taśm przenośnikowych. Eksploataca i Niezawodnosc Maintenance and Reliability 2012; 14 (2):171 175. 7. Kacprzak M., Kulinowski P., Wędrychowicz D. Informatyczny system zarządzania procesem eksploataci górniczych przenośników taśmowych. Eksploataca i Niezawodnosc Maintenance and Reliability 2011; 2:81 93. 8. Kulinowski P. Badania modelowe nieustalonych stanów pracy przenośników taśmowych. Praca doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 1997. 9. Kulinowski P. Dynamic Start-up Calculations for Belt Conveyors with Measured Torque Curves of Fluid Couplings. Mine Planing and Equipment Selection 2004, A.A. Balkema Publishers, 2004; 443 448. 10. Kulinowski P. Informatyczne wspomaganie procesu proektowania przenośników taśmowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 2007; T.23, Z.4:209 221. 11. Kulinowski P. Identyfikaca parametrów techniczno-ruchowych przenośników taśmowych z wykorzystaniem mobilnego systemu pomiarowego. Maszyny Górnicze, 2008; 3:35 43. 12. Kulinowski P. Metodyka zintegrowanego proektowania górniczych przenośników taśmowych. Wydawnictwa AGH, 2012. 13. Kulinowski P., Zarzycki J., Furmanik K. Identyfikaca parametrów standardowego modelu reologicznego taśmy i ego wykorzystanie w symulacynych badaniach dynamiki przenośników taśmowych. Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze 2012; 2:3 8. 14. Kwaśniewski J. The use of monitoring to improve the raliability and endurance of continous coal handling systems. Archives of Mining Sciences, 2012 56(4):651 664. 15. Mazurkiewicz D. Badania wydłużalności i wytrzymałości złączy kleonych w aspekcie opracowania komputerowego systemu monitorowania ich stanu w czasie pracy przenośnika taśmowego. Eksploataca i Niezawodnosc Maintenance and Reliability, 2010; 3 (47):34. 16. Overland Conveyor Company, Inc. Belt Analyst. [online], 2011. http://www.overlandconveyor.com. 17. PN-M-46552:1993 Przenośniki taśmowe z krążnikami podpieraącymi taśmę. Obliczanie mocy napędowe i sił napinaących taśmę. Polski Komitet Normalizaci, Miar i Jakości. 1993. 18. Szybka J., Wędrychowicz D. Wyznaczanie strategii prewencynych odnów przenośników taśmowych. Materiały Szkoły Eksploataci Podziemne 2010, Kraków, 22 26 lutego 2010. Wydawnictwo IGSMiE PAN. 19. Zarzycki J. Wpływ własności reologicznych taśmy na parametry eksploatacyne przenośnika. Praca doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, 2011. 11