Hoisting machine brake linkage strain analysis

• Autorzy: Juraszek J.

Identyfikatory

DOI

10.24425/123676

Warianty tytułu

PL

Analiza odkształceń dźwigni hamulca maszyny wyciągowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The brake linkage of a hoisting machine is a very important component determining the safety of the hoisting machine’s entire braking system. It is subject to weekly inspections. However, an efficiency test of brake performance is carried out every 6 months. Once every 3 years, a test must be carried out by an appraiser who pays particular attention to the executive and control components of the brakes as well as the strain - brake system and brake release components. The legal provisions regulating the testing of braking system linkages are not precise. So far, the control has been based on random measurement of strains using electrical resistance strain gauges stuck to the surface of the linkage. A new method for measuring the strains of the linkage has been proposed in the work. It is based on fibre optic strain sensors with Fibre Bragg Gratings (FBG). They are mounted using specially designed and tested holders for mounting on the brake linkage. They provide quick assembly and the measurement of strain in the direction parallel to the axis of the linkage. The structure of the holder also allows for the measurement in 4 positions turned every 90 relative to one another. Such a measurement enables a comprehensive analysis of strains and stresses in the brake linkage. In the work, it was shown that there is a complex state of strain and stress in the brake linkage. The previous procedures for linkage testing are inadequate in relation to this condition. An experimental and numerical method was proposed to assess the state of linkage stress. It should constitute the basis for the decision of the appraiser to allow the linkage for further use. The method proposed in the work also allows for continuous measurements of linkage strains as well as dynamic braking tests.

PL

Cięgło hamulca maszyny wyciągowej jest bardzo ważnym elementem stanowiącym o bezpieczeństwie całego układu hamulcowego maszyny wyciągowej. Podlega ono cotygodniowej kontroli. Natomiast co 6 miesięcy przeprowadzana jest próba skuteczności działania hamulców. Raz na 3 lata badanie musi przeprowadzić rzeczoznawca, który szczególną uwagę zwraca na elementy wykonawcze i sterujące hamulców oraz układ cięgło-hamulec i elementy wyzwalające hamulce. Przepisy prawne regulujące badanie cięgien układów hamulcowych nie są precyzyjne. Dotychczasowa kontrola polega na wyrywkowym pomiarze odkształceń za pomocą tensometrów elektrooporowych przyklejanych do powierzchni cięgła. W pracy zaproponowano nową metodę pomiaru odkształceń cięgła. Oparta jest ona na światłowodowych czujnikach odkształceń z siatkami Bragg’a. Są one mocowane za pomocą specjalnie zaprojektowanych i przetestowanych uchwytów do mocowania na cięgle hamulca. Zapewniają one szybki montaż następnie pomiar odkształcenia w kierunku równoległym do osi cięgła i łatwy demontaż. Konstrukcja uchwytu umożliwia także pomiar w 4 położeniach obróconych względem siebie co 90 stopni. Taki pomiar umożliwia kompleksową analizę odkształceń i naprężeń w cięgle hamulca. Powinna ona być podstawą do podjęcia decyzji przez rzeczoznawcę o dopuszczeniu cięgła do dalszej eksploatacji. Zaproponowana w pracy metoda umożliwia także ciągłe pomiary odkształceń cięgła jak również przeprowadzanie prób dynamicznych hamowania.

Słowa kluczowe

EN

brake linkage; strain; stress; fiber optic sensors

PL

cięgno hamulca; odkształcenia; czujniki światłowodowe FBG

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 3
• Strony: 583--597
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Juraszek J.

• University of Bielsko-Biala, Faculty of Materials, Civil and Enviromental Engineering, Willowa 2, 43-300 Bielsko-Biała, Poland

Bibliografia

• [1] Jae-Min Kim, Chul-Min Kim, Song-Yi Choi, Bang Yeon Lee, 2017. Enhanced Strain Measurement Range of an FBG Sensor Embedded in Seven-Wire Steel Strands 2017. Sensors 17, 1654.
• [2] Juraszek J., 2013. Ciągłe pomiary odkształceń. Wydawnictwo CEIT. Žilina.
• [3] Juraszek J., 2013. Innowacyjne, nieniszczące metody badań diagnostycznych. Wydawnictwo naukowe ATH.
• [4] Kaczmarek Z., 2006. Światłowodowe czujniki i przetworniki pomiarowe. Warszawa: Agenda Wydawnicza PAK.
• [5] Kaczmarek C., 2010. Laserowy czujnik odkształcenia ze światłowodowa siatka Bragga i zwierciadłem pętlowym o zmiennym współczynniku odbicia. Pomiary Automatyka Kontrola 6, 519-521.
• [6] Kaczmarek Z., Sikora A., 2008. Influence of the length of a uniform fiber Bragg grating on the accuracy of measuring an impulsive strain. Optica Applicata. 38, 2, 305-314.
• [7] Kashyap R., 2008. Fiber Bragg Gratings. Academic Press, San Diego, Toronto, 1999.
• [8] Kim et al., 2016. Measurement of Prestressing Force in Pretensioned UHPC Deck Using a Fiber Optic FBG Sensor Embedded in a 7-Wire Strand. Journal of Sensors 2016 Article ID 8634080, 9 pages.
• [9] Kisała P., Wójcik W., 2004a. Fiber Bragg grating sensors for temperature measurement. [W:] Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering: Lightguides and their Applications II: Edit. Wójcik J., Wójcik W., Krasnobród, Poland, 9-11 October 2003, Berllingham, SPIE, 270-276.
• [10] Kisała P., Wójcik W., 2004b. Streain sensors based on fiber Bragg gratings. [W:] Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering: Lightguides and their Applications II: Edit. Jan Wójcik, Waldemar Wójcik, Krasnobród, Poland, 9-11 October 2003, Berllingham, SPIE, 261-269.
• [11] Majumder M., Gangopadhyay T.K., Chakraborty A.K., Dasgupta K., Bhattacharya D.K., 2008. Fibre Bragg gratings in structural health monitoring – Present status and applications. Sens. Actuators A Phys. 147, 150-164.
• [12] Orlacz J., 1970. Problemy teorii hamulca maszyny wyciągowej w ujęciu probabilistycznym. Praca habilitacyjna, Gliwice.
• [13] Othonos A., Kalli K., 1999. Fiber Bragg Gratings. Fundamentals and Applications in Telecommunications and Sensing. Artech House, Boston London.
• [14] Popowicz O., 1953. Transport kopalniany. Część 4: Urządzenia szybowe. PWT.
• [15] Selvarajan A., 2010. Fiber optic sensors and their applications. Indian institute of science, Bangalore-560 012.
• [16] Wójcik W., Kisała P., 2004a. Analysis of the participation of the refraction index change under the influence of the temperature and the thermal expansion of the sensors based on Fiber Bragg Gratings. Visnik Nacěonal´nogo Uněversitetu 512, 23-27.
• [17] Wójcik W., Kisała P., 2004b. Estimation of the influence of accuracy of the Fiber Bragg Gratings execution on their parameters. [W:] Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering : Systems of Optical Security: Edit. Jaroszewicz Z., Powichrowska E., Szyjer M., Warsaw, Poland, 11-12 december 2003, Berllingham, SPIE, 258-265.
• [18] Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S., 2005. Recovery of information about fiber Bragg gratings in nano-measurements of physical quantities. Proceedings of SPIE 5952, 227-232, Optical Fibers: Applications; Jaroszewicz L., Culshaw B., Mignani A.; Eds. Pub. Sep 2005.
• [19] Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S., 2007a. Czujnik rozkładu naprężenia ze światłowodową siatką Bragga. Pomiary Automatyka Kontrola 53, 11, 6-9.
• [20] Wójcik W., Lach Z., Kisała P., 2007b. Wstępna ocena metod wyznaczania rozkładu naprężeń zmierzonego przy użyciu światłowodowej siatki Bragga. Pomiary Automatyka Kontrola 53, 11, 15-19.
• [21] Sikora A., 2010. Apodyzowane siatki Bragga o stałym okresie jako przetworniki odkształceń impulsowych. Analiza numeryczna. Pomiary Automatyka Kontrola 12, 1436-1438.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)