Evaluation of large-scale load-carrying structures of machines with the application of the dynamic effects factor

• Autorzy: Pietrusiak D.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.4.7

Warianty tytułu

PL

Ocena wielkogabarytowych ustrojów nośnych maszyn z zastosowaniem współczynnika obciążeń zastępczych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Load-carrying structures of large-scale machines are their key element, mainly due to their size which renders them virtually impossible to replace during operation. Such structures are used for example in the heavy industry, mining, bulk material handling or rock processing. This article presents the most important results of recent research into dynamic loads and design of such structures. Based on these results the article introduces the author's method of evaluating load-carrying structures with the application of the dynamic effects factor and describes the effects of the application of this method.

PL

Ustroje nośne maszyn wielkogabarytowych są ich kluczowym elementem, ze względu na ich rozmiar a tym samym niemalże brak możliwości wymiany w trakcie eksploatacji. Ustroje tego typu stosowane są np. w przemyśle wydobywczym, przeładunkowym czy przetwórstwa skalnego. W artykule zebrano i zaprezentowano wyniki najważniejszych badań ostatnich lat dotyczących obciążeń dynamicznych oraz projektowania tego rodzaju obiektów. Na tej podstawie przedstawiono autorską metodę oceny ustrojów nośnych z zastosowaniem współczynnika obciążeń zastępczych oraz efekty jej stosowania.

Słowa kluczowe

EN

load carrying structures; numerical simulations; experimental testing; design; dynamic loads

PL

ustroje nośne; obliczenia numeryczne; badania eksperymentalne; projektowanie obciążenia dynamiczne

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 4
• Strony: 542--551
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pietrusiak D.

• Department of Machine Design and research Faculty of Mechanical Engineering Wrocław University Of Science Technology ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Babiarz S, Dudek D. Failures and catastrophes in Polish surface mining (In Polish). Wroclaw University of Technology Publishing House, Wrocław 2007.
• 2. Bialas K. Electrical Elements in Reduction of Mechanical Vibrations, Applied Mechanics and Materials, 2013; 371: 657-66.
• 3. Bocian M, Jamroziak K, Kulisiewicz M. The identification of nonlinear damping of the selected components of MDOF complex vibratory systems. [in:] A. Cunha, E. Caetano, P. Ribeiro, G. Müller (eds.), Proceedings of the 9th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014, Porto, Portugal, 30 June - 2 July 2014; 3365-3372.
• 4. Bosnajk S, Petkovic Z, Simonovic A, Zrnic N, Gnjatovic N. ‘Designing-in’ failures and redesign of bucket wheel excavator undercarriage, Engineering Failure Analysis 2013; 35: 95–103.
• 5. Bosnjak S.M, Oguamanam D.C.D, Zrnic N.D. The influence of constructive parameters on response of bucket wheel excavator superstructure, Archives of Civil and Mechanical Engineering 2015; 15: 977-985.
• 6. Brkić A Đ, Maneski T, Ignjatović D, Jovančić P, Spasojević Brkić V K. Diagnostics of bucket wheel excavator discharge boom dynamic performance and its reconstruction. Eksploatacja i niezawodnosc – Maintenance and reliability 2014; 16 (2): 188–197.
• 7. Cristea D. In Situ Modal Testing Methods For Huge Structures Applications to Surface Mining Machines, Annals of the University of Petroşani, Mechanical Engineering 2007; 9: 97-102.
• 8. Czmochowski J, Kowalczyk M, Pietrusiak D, Przybyłek G, Rusiński E. Metodyka oceny stanu technicznego maszyn górniczych w kopalniach odkrywkowych, Problemy rozwoju maszyn roboczych / red. Andrzej Kosucki. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2015; 65-76.
• 9. Czmochowski J, Moczko P, Pietrusiak D, Przybyłek G, Rusiński E. Selected Aspects of Technical Condition State Assessment of Spreaders Operating in Lignite Mines, Proceedings of the 13th International Scientific Conference Computer Aided Engineering, Polanica Zdrój, Poland, June 22-25, 2016; 89-98.
• 10. Czmochowski J, Moczko P, Pietrusiak D, Rusiński E. Numeryczno-Eksperymentalna Analiza Drgań Zwałowarki w Stanach Nieustalonych, Materiały Konferencyjne – XXX Konferencja Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych, 24-27.01.2017, Zakopane 2017.
• 11. Czmochowski J. Identification of modal models of brown coal excavation machines (In Polish). Wroclaw University of Technology Publishing House, Wrocław 2008.
• 12. Danicic D, Sedmak S, Ignjatovic D, Mitrovic S. Bucket wheel excavator damage by fatigue fracture – case study, Procedia Materials Science 2014; 3: 1723 – 1728.
• 13. Derlukiewicz D, Kowalczyk M, Moczko P, Smolnicki T. Selected Aspects Of Loads Identification In Caterpillar Undercarriage Of Bucket Wheel Excavator, 25th Danubia-Adria Symposium On Advances In Experimental Mechanics 2008; 55-56.
• 14. Equipment in Brown Coal Open Cut Mines Part 2 Calculation Principles Technischen Normen, Gütevorschriften und Lieferbedingungen, TGL 13472 Stahlbau Stahltragwerke der Hebezeuge; Berechnung, bauliche Durchbildung 1974.
• 15. Fiebig W, Wróbel J. Two stage vibration isolation of vibratory shake-out conveyor. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2017; 17: 199-204.
• 16. Filizikowski J, Macko M. Method of estimation of efficiency of quasi-cutting of recycled opto-telecommunication pipes. Polimery 2001; 46(1): 53-59.
• 17. Flizikowski J, Macko M. Competitive design of shredder for plastic in recycling. Tools And Methods Of Competitive Engineering 2004; 1/2: 1147-1148.
• 18. German Institute for Standardization, DIN 22261-2 Excavators, Stackers and Auxillary Equipment in Brown Coal Open Cut Mines. Part 2 Calculation Principals 2015.
• 19. Gnjatovic N. Influence of constructional parameters and parameters of excitation on response of the bucket wheel excavator with two masts in the out-of-resonance region. PhD Thesis, University of Belgrade, Belgrade 2016.
• 20. Huss W. Metoda identyfikacji stanów nieustalonych ustroju nośnego koparki kołowej przy obciążeniach losowych. Politechnika Wrocławska. Rozprawa Doktorska, Wrocław 2012.
• 21. Idehara S. J, Junio M. D. Modal analysis of structures under non-stationary excitation. Engineering Structures 2015; 99: 56–62.
• 22. International Organization for Standardization. ISO5049.1: Mobile Equipment for the Continuous Handling of Bulk Materials Part 1 Rules for the Design of Steel Structures 1994.
• 23. Jabłoński M, Ozga A. Determining the distribution of values of stochastic impulses acting on a discrete system in relation to their intensity Acta Physica Polonica A 2012; 121(1): 174-178.
• 24. Kowalczyk M. Wymiarowanie spawanych konstrukcji nośnych maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego w zakresie trwałości zmęczeniowej. Rozprawa Doktorska. Politechnika Wrocławska, Wrocław 2010.
• 25. Pach J, Pyka D, Jamroziak K, Mayer P. The experimental and numerical analysis of the ballistic resistance of polymer composites. Composites Part B: Engineering 2017; 113: 24-30.
• 26. Piątkiewicz A, Sobolski R. Dźwignice, tom 1, WNT 1978.
• 27. Piątkiewicz A, Sobolski R. Dźwignice, tom 2, WNT 1978.
• 28. Pietrusiak D. Assessment of the bucket wheel excavators load carrying structures dynamics with use of the modal analysis (Doctoral dissertation – In Polish) Wroclaw University of Technology. Institute of Machine Design and Operation, Wrocław 2013.
• 29. Pietrusiak D, Moczko P, Rusiński E. Recent achievements in investigations of dynamics of surface mining heavy machines. 24th World Mining Congress : mining in a world of innovation – proceedings. October 18-21, 2016. Rio de Janeiro. Brazil. Rio de Janeiro : IBRAM, 2016; 295-308.
• 30. Pietrusiak D, Moczko P, Rusiński R. World's largest movable mining machine vibration testing - numerical and experimental approach. Proceedings of ISMA2016 International Conference on Noise and Vibration Engineering. USD2016. International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics 19 to 21 September, 2016 / eds. P. Sas, D. Moens, A. van de Walle. Leuven : Katholieke Universitet Leuven, 2016; 2287-2299.
• 31. Pietrusiak D, Smolnicki S, Stańco M. The influence of superstructure vibrations on operational loads in the undercarriage of bulk material handling machine. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2017; 17: 855-862.
• 32. Płaczek M, Buchacz A, Wróbel A. Use of piezoelectric foils as tools for structural health monitoring of freight cars during exploitation. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2015; 17 (3): 443–449.
• 33. Rusinski E, Dragan S, Moczko P, Pietrusiak D. Implementation of experimental method of determining modal characteristics of surface mining machinery in the modernization of the excavating unit. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2012; 12(4): 471–476.
• 34. Rusinski E, Moczko P, Pietrusiak D. Low frequency vibrations of the surface mining machines caused by operational loads and its impact on durability. Proceedings of International Conference on Noise and Vibration Engineering (ISMA2014) and International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics (USD2014). Katholieke Universitet Leuven 2014: 683-694.
• 35. Rusiński E, et al. Ocena Stanu Technicznego Maszyn Podstawowych Górnictwa Odkrywkowego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2015.
• 36. Rusiński E, Czmochowski J, Moczko P, Pietrusiak D. Challenges and strategies of long-life operation and maintenance of technical objects. FME Transactions 2016; 44: 219-228.
• 37. Rusiński E, Czmochowski J, Iluk A, Kowalczyk M. An analysis of the causes of a BWE counterweight boom support fracture. Engineering Failure Analysis 2010; 17: 179–191.
• 38. Rusiński E, Czmochowski J, Moczko P, Pietrusiak D. Surface Mining Machines – Problems of Maintenance and Modernization, Springer Nature, 2017.
• 39. Rusiński E, Moczko P, Pietrusiak D. Analiza dynamiki wielonaczyniowych koparek kołowych typu KWK. Górnictwo Odkrywkowe 2014; 55(4/5): 197-202.
• 40. Rusiński E, et. al. Analiza techniczno-ekonomiczna możliwości zastosowania w odkrywce Złoczew maszyn podstawowych pracujących w KWB Bełchatów. Raporty Wydziału Mechanicznego Politechniki Wrocławskiej. 2016,, Ser. SPR ; nr 133, Politechnika Wrocławska, 2015.
• 41. Rusiński E, et. al. Badania, ekspertyza i diagnostyka maszyn podstawowych KWK1200M (K-27), ARsP-6500 (Z-45). Raporty Inst. Konstr. Ekspl. Masz. PWroc. 2010,, Ser. SPR ; nr 87, 88, Politechnika Wrocławska, 2010.
• 42. Rusiński E, et. al. Badania, ekspertyzy i diagnostyka maszyn podstawowych KWK1500s (K-9), KWK-1200M (K-14), SchRs-1200 9K-22). Raporty Inst. Konstr. Ekspl. Masz. PWroc. 2009,, Ser. SPR ; nr 90, 91, 92, Politechnika Wrocławska, 2009.
• 43. Rusiński E, et. al. Badanie ustrojów nośnych maszyn podstawowych. Raporty Wydziału Mechanicznego Politechniki Wrocławskiej. 2015,, Ser. SPR ; nr 164, Politechnika Wrocławska, 2015.
• 44. Rusiński E, et. al. Ocena stanu technicznego zużycia maszyn podstawowych pracujących w KWB Konin. Etap 1 Ocena stanu technicznego i wykonanie badań na koparkach SchRs-800 i SchRs-1200 pod kątem określenia dalszej możliwości ich pracy. Raporty Inst. Konstr. Ekspl. Masz. PWroc. 2010,, Ser. SPR ; nr 56, Politechnika Wrocławska, 2010.
• 45. Rusiński E, et. al. Ocena stanu technicznego zużycia maszyn podstawowych pracujących w KWB Konin. Etap II Ocena stanu technicznego i wykonanie badań na koparkach SRs 1200/5 i SRs 1200/6 pod kątem określenia możliwości pracy jednej z nich na O/Ościsłowo. Raporty Inst. Konstr. Ekspl. Masz. PWroc. 2011,, Ser. SPR ; nr 39, Politechnika Wrocławska, 2010.
• 46. Rusiński E, Dudek K, Moczko P. Degradation of undercarriage portal frames of surface mining machines (In Polish). Transport Przemysłowy 2006; 2(24): 40-43.
• 47. Standards Australia AS4324.1: Mobile equipment for continuous handling of bulk materials. Part 1 - General requirements for the design of steel structures, 1995.
• 48. Weber F, Feltrin G, Maślanka M, Fobo W, Distl H. Design of viscous dampers targeting multiple cable modes. Engineering Structures 2009; 31: 2797-2800, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.06.020.