Endurance analysis of Koepe pulleys with peripheral ribs

• Autorzy: Wolny S. , Ładecki B.

Warianty tytułu

PL

Analiza wytrzymałościowa kół pędnych z żebrami obwodowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

There are numerous hoisting installations operated in Polish mines that are equipped with winding gear incorporating a Koepe pulley reinforced with peripheral ribs, where the symptoms of fatigue cracking are often revealed. Current repairs of those areas help mitigate for this undesirable phenomenon for a short time only. In order to eliminate this problem, steps have been taken to identify the origins and propagation patterns of fatigue cracks in Koepe pulleys. A numerical model of a Koepe pulley is developed and the endurance analysis is performed by the FEM method, preceded by a dynamic analysis of the normal duty cycle of the hoisting installation. The results of dynamic and endurance analyses are verified through experimental testing on a real object, involving force and stress measurements taken at selected points on the Koepe pulley. Those measurement data provide the background for the fatigue endurance assessment and new redesigns of the Koepe pulley structure.

W polskim górnictwie eksploatowana jest aktualnie pewna liczba wyciągów szybowych z maszynami wyciągowymi wy­posażonymi w bębnowe koła pędne z żebrami obwodowymi, w konstrukcji, w których stwierdzano występowanie pęknięć o charakterze zmęczeniowym. Bieżące naprawy wykonywane w obszarach występowania pęknięć, tylko doraźnie ograniczyły to zjawisko. W celu wyeliminowania tego problemu, podjęto kroki mające na celu zidentyfikowanie źródła powstawania i rozwoju pęknięć zmęczeniowych kół. W tym celu opracowano model numeryczny konstrukcji koła pędnego, dla którego wykonano analizę wytrzymałościową metodą elementów skończonych, która poprzedzona została analizą dynamiczną pracy urządzenia wyciągowego dla normalnego cyklu pracy wyciągu. Wyniki tych analiz – dynamicznej i wytrzymałościowej - zostały zweryfikowane eksperymentem na obiekcie rzeczywistym, poprzez pomiar sił oraz naprę­żeń w wybranych obszarach konstrukcji koła pędnego. Uzyskane rezultaty dały podstawę do wykonania oceny trwałości zmęczeniowej oraz opracowania koncepcji przeprowadzenia rekonstrukcji rozważanych konstrukcji kół pędnych.

Słowa kluczowe

EN

dynamics; endurance; FEM; fatigue of material; experimental testing

PL

dynamika; wytrzymałość; MES (metoda elementów skończonych); zmęczenie materiału; badania eksperymentalne

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 31, no. 4
• Strony: 164--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wolny S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Krakow, Poland

autor

Ładecki B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Cichociński A., Ładecki B., Podsiadło A., kier. Płachno M., 2005, Wykona­nie analizy, pomiarów oraz opracowanie sposobu naprawy maszyny wyciągowej skipowej, Praca nr 5.5.130.490. AGH, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki.
• 2. Ładecki B., Cichociński A., 2008, Badania nieniszczące z analizą wytrzy­małościową bębnów maszyn wyciągowych z obwodowymi pierście­niami usztywniającymi, Materiały 37 KKBN. PTBNiDT SIMP.
• 3. Wolny S. 2009a, Dynamic Loading of the Pulley Block in a Hosting Instal­lation in Normal Operating Conditions, Archives of Mining. Vol. 54. No.2, p. 261-284.
• 4. Wolny S. Płachno M., 2009b, Experimental Verification of Bearing of Bearing Rope Loading in Typical Operating Conditions of the Hoisting Installation. Archives of Mining Science. Vol.54 No.2, p. 531-542
• 5. Warunki techniczne projektowania, wykonania i odbioru złączy spawanych w obiektach, urządzeniach i maszynach górniczych 1982, Biuro Stu­diów i Projektów Górniczych, Katowice.
• 6. Załącznik nr 17 do Rozporządzenia Ministra Przemysłu i Handlu. 1995, Tom IV (szybowy). Wymagania w zakresie budowy i obsługi górni­czych wyciągów szybowych, Wyd. “KADRA" Katowice 1995.
• 7. PN-B-03200:1990 - Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projek­towanie.