System wspomagania oceny stateczności przegubowych wozów wiercących

• Autorzy: Bołoz Łukasz

Warianty tytułu

EN

Support system for articulated drilling rigs stability evaluation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Samojezdne maszyny górnicze takie jak kołowo-oponowe wozy wiercące charakteryzują się budową przegubową oraz wyposażone są w wysięgniki z organami roboczymi wysuniętymi daleko poza obrys podwozia. Taka konstrukcja powoduje, że maszyny te są podatne na utratę stateczności. Stąd też konieczne jest analizowanie rozkładu mas oraz ich szeroko pojętej stateczności podczas całego procesu projektowania, przy uwzględnienie wielu czynników wynikających ze sposoby i warunków ich pracy. Jednak brak jest odpowiednich modeli obliczeniowych pozwalających na przeprowadzenie badań analitycznych dla maszyn o takiej konstrukcji. W artykule przedstawiono autorski system wspomagający szybką ocenę stateczności jedno i dwuwysięgnikowych wozów wiercących. Model pozwala na przeprowadzenie analiz bez konieczności rozwiązywania równań różniczkowych występujących w modelach dynamicznych oraz bez stosowania badań modelowych za pomocą narzędzi CAD/CAE. Opracowany model obliczeniowy został zweryfikowany przez porównanie uzyskanych wyników z wynikami z pełnego modelu dynamicznego, z wynikami badań modelowych przeprowadzonych w programie CAD/CAE oraz z wynikami badań empirycznych nacisków kół i podpór na podłoże dla wybranego wozu wiercącego. Na podstawie weryfikacji i walidacji tego modelu stwierdzono jego pełną poprawność oraz przydatność. Model został wykorzystany do opracowania praktycznego i łatwego w obsłudze arkusza obliczeniowego. Następnie przeprowadzono badania analityczne stateczności wybranego wozu wiercącego. Model obliczeniowy jak i arkusz kalkulacyjny stanowią podręczne narzędzie wykorzystywane podczas procesu projektowania przez jedną z polskich firm produkujących wozy wiercące.

EN

Underground mining machines, such as wheel-tyre drilling rigs, are articulated and equipped with booms that project far beyond the undercarriage. Such a structure makes these machines prone to lose stability. Hence, it is necessary to analyse the distribution of masses and geometry as well as their broadly understood stability during the entire design process, taking into account many factors resulting from the manner and conditions of their operation. However, there are no ap-propriate computational models that would enable carrying out analytical tests for machines with this kind of construction. The article presents the author's support system which allows a quick assessment of the stability of single- and twin-boom drilling rigs. The model makes it possible to perform analyses without having to solve differential equations present in dynamic models or using model studies based on CAD/CAE tools. The developed computational model was verified by comparing the obtained results with the results of the full dynamic model, the results of model tests carried out in the CAD/CAE program and the results of empirical tests of wheel and jack pressures on the ground for the selected drilling rig. Based on the verification and validation of this model, it was found to be fully correct and useful. The model was used to prepare a practical and user-friendly calculation sheet. Next, analytical tests of the stability of the selected drilling rig were carried out. The computational model and the spreadsheet provide handy tools used during the design process by one of the Polish companies producing drilling rigs.

Słowa kluczowe

PL

stateczność wozów wiercących; dynamika wozów wiercących; badania modelowe; model dynamiczny; model fizyczny; model matematyczny; badania symulacyjne; narzędzia CAD/CAE

EN

stability of drilling rigs; drilling rig dynamics; model tests; dynamic model; physical model; mathematical model; simulation tests; CAD/CAE tools

• Wydawca: STE GROUP
• Czasopismo: Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 12, iss. 2
• Strony: 9--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Bołoz Łukasz

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Mine Master, „Urządzenia, maszyny górnicze”. 12 kwiecień 2023. [Online]. Dostępne na: https://www.minemaster.eu/pl/pl
• [2] Ł. Bołoz i A. Kozłowski, „Methodology for Assessing the Stability of Drilling Rigs Based on Analytical Tests”, Energies, t. 14, nr 24, s. 8588, grudz. 2021, doi: 10.3390/en14248588.
• [3] J. Wu, A. L. Guzzomi, i M. Hodkiewicz, „Static stability analysis of non-slewing articulated mobile cranes”, Australian Journal of Mechanical Engineering, t. 12, nr 1, s. 60-76, sty. 2014, doi: 10.7158/M12-108.2014.12.1.
• [4] D. D. Fujioka, A. Rauch, W. E. Singhose, i T. Jones, „Tip-over stability analysis of mobile boom cranes with double-pendulum payloads”, w 2009 American Control Conference, St. Louis, MO, USA: IEEE, 2009, s. 3136-3141. doi: 10.1109/ACC.2009.5160697.
• [5] G. Romanello, „A graphical approach for the determination of outrigger loads in mobile cranes”, Mechanics Based Design of Structures and Machines, t. 50, nr 3, s. 767- 780, mar. 2022, doi: 10.1080/15397734.2020.1726184.
• [6] T. Lei, J. Wang, i Z. Yao, „Modelling and Stability Analysis of Articulated Vehicles”, Applied Sciences, t. 11, nr 8, s. 3663, kwi. 2021, doi: 10.3390/app11083663.
• [7] S. Bako, „Stability Analysis of a Semi-Trailer Articulated Vehicle: A Review”, International Journal of Automotive Science And Technology, s. 131-141, cze. 2021, doi: 10.30939/ijastech..855733.
• [8] A. Tota, E. Galvagno, i M. Velardocchia, „Analytical Study on the Cornering Behavior of an Articulated Tracked Vehicle”, Machines, t. 9, nr 2, s. 38, luty 2021, doi: 10.3390/machines9020038.
• [9] R. Majdan, R. Abrahám, K. Kollárová, Z. Tkáč, E. Matejková, i Ľ. Kubík, „Alternative Models for Calculation of Static Overturning Angle and Lateral Stability Analysis of Subcompact and Universal Tractors”, Agriculture, t. 11, nr 9, s. 861, wrz. 2021, doi: 10.3390/agriculture11090861.
• [10] M. Bietresato i F. Mazzetto, „Definition of the Layout for a New Facility to Test the Static and Dynamic Stability of Agricultural Vehicles Operating on Sloping Grounds”, Applied Sciences, t. 9, nr 19, s. 4135, paź. 2019, doi: 10.3390/app9194135.
• [11] L. Vita, D. Gattamelata, i D. Pessina, „Retrofitting Agricultural Self-Propelled Machines with Roll-Over and Tip-Over Protective Structures”, Safety, t. 7, nr 2, s. 46, cze. 2021, doi: 10.3390/safety7020046.
• [12] G. Sierzputowski i P. Dudziński, „A mathematical model for determining and improving rollover stability of four-wheel earthmoving vehicles with arbitrary undercarriage system design”, Archiv. Civ. Mech. Eng, t. 20, nr 2, s. 52, cze. 2020, doi: 10.1007/s43452-020-00054-w.
• [13] X. Li, G. Wang, Z. Yao, i J. Qu, „Dynamic model and validation of an articulated steering wheel loader on slopes and over obstacles”, Vehicle System Dynamics, t. 51, nr 9, s. 1305-1323, wrz. 2013, doi: 10.1080/00423114.2013.800893.
• [14] X. Li, G. Wang, Z. Yao, i Y. Yang, „Research on lateral stability and rollover mechanism of articulated wheel loader”, Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, t. 20, nr 3, s. 248-263, maj 2014, doi: 10.1080/13873954.2013.825871.
• [15] X. Li, Y. Wu, W. Zhou, i Z. Yao, „Study on Roll Instability Mechanism and Stability Index of Articulated Steering Vehicles”, Mathematical Problems in Engineering, t. 2016, s. 1-15, 2016, doi: 10.1155/2016/7816503.
• [16] Ł. Bołoz, A. Kozłowski, i W. Horak, „Assessment of the Stability of BEV LHD Loader”, Management Systems in Production Engineering, t. 30, nr 4, s. 377-387, grudz. 2022, doi: 10.2478/mspe-2022-0048.
• [17] J. Garcia, G. Wood, i F. Barrera-Mora, „Reactions on Rigid Legs of Rectangular Tables”, AM, t. 06, nr 03, s. 599-616, 2015, doi: 10.4236/am.2015.63055.