Method for virtual prototyping of cabins of mining machines operators

• Autorzy: Tokarczyk J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0022

Warianty tytułu

PL

Metoda wirtualnego prototypowania kabin operatorów maszyn górniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Method for virtual prototyping of cabins of mining machines operators is presented in the light of anthropotechnical assessment criteria. Anthropotechnical criteria and design of models of anthropometric features, which are used for assessment of design solutions in the aspect of safety criterion, are divided and discussed. Developed virtual prototyping method for assessment of cabin of underground locomotive operator was used. Initial simulation was made with use of Finite Element Method.

PL

W artykule przedstawiono metodę wirtualnego prototypowania kabin operatorów maszyn górniczych w świetle antropotechnicznych kryteriów oceny. Dokonano podziału i omówiono kryteria antropotechniczne. Przedstawiono definicję kryterium urazu głowy HIC (ang. Head Injury Criterion) oraz prawdopodobieństwo wystąpienia urazu głowy w funkcji wartości parametru HIC. Zaprezentowano budowę modeli cech antropometrycznych, dedykowanych do oceny rozwiązań konstrukcyjnych w aspekcie kryterium bezpieczeństwa wraz z opisem statycznych i dynamicznych cech antropometrycznych. Omówiono proces tworzenia wirtualnego odpowiednika manekina do testów zderzeniowych, tzw. modelu ATB (ang. Articulated Total Body). Podano odniesienia do norm dotyczących konstrukcji chroniących operatorów przed spadającymi przedmiotami. Przedstawiono schemat metody wirtualnego prototypowania kabin operatorów w aspekcie kryterium bezpieczeństwa. Zastosowano opracowaną metodę wirtualnego prototypowania do oceny kabiny operatora lokomotywy dołowej. Omówiono główne elementy składowe modelu obliczeniowego. Zadanie rozwiązano przy użyciu metody elementów skończonych. Przedstawiono wstępne wyniki symulacji, tj. obliczono parametr HIC dla zadanych warunków brzegowych. W podsumowaniu zaprezentowano główne cele wirtualnego prototypowania kabin operatorów dla kryterium bezpieczeństwa. Zwrócono uwagę na uniwersalność zastosowanej metody.

Słowa kluczowe

EN

mining industry; mining machines; protecting structures; anthropotechnical criteria; anthropometric models; virtual prototyping

PL

górnictwo; maszyny górnicze; konstrukcje ochronne; kryteria antropotechniczne; modele antropometryczne; wirtualne prototypowanie

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 1
• Strony: 329--340
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tokarczyk J.

• Komag Institute of Mining Technology, ul. Pszczynska 37, 44-101 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Cheng H., Rizer A.L., Obergefell A., 1998: Articulated total body model – Version V. User’s manual. Air Force Research Laboratory.
• [2] Cichos D., de Vogel D., Otto M., Schaar O., Zölsch, 2005. Crash Analysis. Criteria Description. Version 1.6.2. Workgroup Data Processing Vehicle Safety, Bergisch Gladbach.
• [3] Czaplicki J.M., 2006. Modelowanie procesu eksploatacji system koparki – wywrotki. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej nr 1740, Rozprawa habilitacyjna, Gliwice.
• [4] Dietrych J., 1985. System i konstrukcja. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• [5] Directive 2006/42/EC of the European Parliament and of the Council of 17 May 2006 on machinery, and amending the Directive 95/16/EC.
• [6] Gedliczka A., 2001. Atlas miar człowieka. Dane do projektowania i oceny ergonomicznej. Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa.
• [7] Kalita M., 2012. Konstrukcja ochronna operatora ładowarki górniczej w świetle przepisów i badań niszczących. Maszyny Górnicze, 1/2013, s. 16-21.
• [8] Kaneda S., Tamagawa T., 2003. Introduction of simulation of Falling Object Protective Structures. Komatsu Technical Report, Vol. 49, No. 151.
• [9] Karliński J., Rusiński E., Derlukiewicz D., 2007. Numeryczna symulacja crash-testu konstrukcji chroniących w maszynach górniczych. Przegląd Mechaniczny, 4/2007, s. 20-26.
• [10] Karliński J., Rusiński E., Smolnicki T., 2008. Protective structures for construction and mining machine operators. Automation in Construction, 17, p. 232-244.
• [11] Michalak D., 2013. Ocena rozwiązań konstrukcyjnych maszyn i urządzeń górniczych w świetle kryterium ergonomicznego. Mechanik, nr 7 s. 393-402.
• [12] National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), U.S. Department of Transportation (DOT): Occupant Crash Protection – Head Injury Criterion. S6.2 of MVSS 571.208, Docket 69-7, Notice 17. NHTSA, Washington, DC, 1972.
• [13] Patran 2012.2, 2012. Release Guide, www.mscsofware.com.
• [14] PN-EN ISO 5353:2011. Earth-moving machinery, and tractors and machinery for agriculture and forestry - Seat index point.
• [15] PN-EN ISO 3164:2009. Earth-moving machinery – Laboratory evaluations of protective structures - Specifications for deflection-limiting volume.
• [16] PN-EN ISO 3411:2007. Earth-moving machinery – Physical dimensions of operators and minimum operator space envelope.
• [17] PN-EN ISO 3449:2009. Earth-moving machinery – Falling-object protective structures – Laboratory tests and performance requirements.
• [18] Prasad P., Mertz H., 1985. The Position of the United States Delegation to the ISO working group 6 on the use of HIC in the Automotive Environment. SAE technical Paper Series.
• [19] Tokarczyk J., 2012. Zastosowanie rozproszonego środowiska programowego w prototypowaniu maszyny górniczej. Przegląd Górniczy, 10/2012, s. 19-25.
• [20] Wang G. Gary, 2002. Definition and review of virtual prototyping. Journal of Computing and Information Science In Engineering, Vol. 2, No 3, p. 232-236.
• [21] Humanetics, 2013. website: http://www.humaneticsatd.com.
• [22] Winkler T., Tokarczyk J., Michalak D., 2013. Virtual Working Environment. Chapter of Handbook of Loss Prevention Engineering. Edited by Joel M. Haight. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
• [23] Winkler T., Tokarczyk J., 2007. Tworzenie wirtualnych prototypów maszyn górniczych. Prace Naukowe – Monografie CMG KOMAG, nr 23, Centrum Mechanizacji Górnictwa KOMAG, Gliwice.
• [24] Winkler T., 2001. Metody komputerowo wspomaganego projektowania układów antropotechnicznych na przykładzie maszyn górniczych. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice.
• [25] Wykowska M., 1994. Ergonomia. Wydawanictwa AGH, Kraków.
• [26] Yoshida S., Igarashi N., Takahashi A., Imaizumi I., 1999. Development of a vehicle structure with protective features for pedestrians. SAE International Congress and Exposition, Detroit, U.S.A.