Komputerowa analiza drgań na stanowisku operatora kombajnu chodnikowego w aspekcie ergonomii i bezpieczeństwa

• Autorzy: Cheluszka P. , Gawlik J.

Warianty tytułu

Computer analysis of vibrations on the roadheader operator station in terms of ergonomics and safety

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zagadnienie wibroizolacji stanowisk pracy operatorów maszyn ma istotne znaczenie w świetle wymagań wynikających ze spełnienia obowiązujących norm z zakresu ergonomii i higieny pracy. Dotyczy to również maszyn górniczych, w tym – kombajnów chodnikowych. Silnie dynamiczny charakter realizowanego przezeń procesu roboczego sprawia, że intensywne drgania przenoszone są poprzez węzły konstrukcyjne na stanowisko operatora. W celu ograniczenia narażenia operatora na drgania niezbędne jest określenie wielkości i charakteru tych drgań w aspekcie dziennej ekspozycji na drgania oraz występowanie w ich spektrum szkodliwych, niebezpiecznych dla człowieka składowych. Identyfikacja wpływu procesu roboczego na intensywność drgań oraz określenie możliwości ich redukcji, a także określenie wymaganych charakterystyk leży u podstaw doboru układu wibroizolacji stanowiska operatora. W artykule przedstawiono wybrane wyniki obszernych badań komputerowych, które pozwoliły na ocenę stopnia narażenia operatora wysięgnikowego kombajnu chodnikowego na drgania. W przebiegach przyspieszenia drgań wyodrębnione zostały główne ich składowe, których częstotliwości skonfrontowane zostały z częstotliwościami rezonansowymi organów człowieka. Pokazany został wpływ wartości parametrów procesu urabiania na wartość skuteczną oraz dzienną ekspozycję na drgania. Określone zostały możliwości redukcji drgań poprzez dobór własności tłumiących mocowania siedziska operatora kombajnu. W badaniach symulacyjnych wykorzystany został oryginalny, zweryfikowany doświadczalnie model matematyczny wysięgnikowego kombajnu chodnikowego z głowicami poprzecznymi.

EN

The issue of vibration isolation of machine operator working stations is significant in terms of requirements resulting from meeting the applicable standards of ergonomics and occupational health. This also applies to mining machines, including roadheaders. Due to the highly dynamic nature of the working process executed by the machine, intense vibrations are transmitted via construction nodes to the operator station. In order to limit the exposure of the operator to vibrations, it is necessary to determine the magnitude and nature of those vibrations in terms of daily exposure to vibrations and their occurrence in the spectrum of components which are harmful and dangerous for a human. Identification of the impact of the working process on the intensity of vibrations and determination of possibilities to reduce them, as well as determination of required characteristics, constitute a basis for selection of a operator station’s vibration insulation system. This paper presents selected results of extensive computer studies, which allowed to assess the degree of exposure of a boom roadheader operator to vibrations. In the waveforms of acceleration of vibrations, their main components have been isolated, the frequencies of which have been confronted with resonance frequencies of human organs. The results showed the impact of the values of parameters of the cutting process on the effective value and daily exposure to vibrations. The possibilities to reduce vibrations by selecting damping properties of mounting the roadheader operator’s seat have been determined. The simulation research used the original, experimentally verified mathematical model of boom roadheader with transverse cutting heads.

Słowa kluczowe

PL

kombajn chodnikowy; proces urabiania; drgania; wibroizolacja; badania komputerowe

EN

roadheader; cutting process; vibrations; vibration isolation; computer research

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 74, nr 3
• Strony: 48--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Cheluszka P.

• Politechnika Śląska, Gliwice, Wydział Górnictwa i Geologii

autor

Gawlik J.

• Politechnika Śląska, Gliwice, Wydział Górnictwa i Geologii

Bibliografia

• [1] CHELUSZKA P., GAWLIK J. 2016 – Computer modelling of roadheader’s body vibration generated by the working process. Vibrations in Physical Systems Vol. XXVII, p. 67–74.
• [2] CHELUSZKA P., REMIORZ E., GAWLIK J. 2017 – Simulation investigations of roadheader dynamics for automatic control of cutting process. 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2017, www.sgem.org, SGEM2017 Conference Proceedings, ISBN 978-619-7105-00-1 / ISSN 1314-2704, 29 June – 5 July, 2017, Vol. 17, Issue 13, p. 805–816, DOI: 10.5593/sgem2017/13/S03.102
• [3] CZARNOTA S. 2014 – Analiza intensywności zużycia noży w kombajnie chodnikowym MR340 w zmiennych warunkach eksploatacyjnych. Praca dyplomowa magisterska wykonana w Instytucie Mechanizacji Górnictwa Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• [4] DOBRY M.W., HERMANN T. 2014 – A Comparison of Human Physical Models Used in the ISO 10068:2012 Standard Based on Power Distribution PART 2, Vol. 26, Poznan University of Technology, Poznań.
• [5] DOLIPSKI M., CHELUSZKA P. 2002 – Dynamika układu urabiania kombajnu chodnikowego. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• [6] DOLIPSKI M., CHELUSZKA P., SOBOTA P., REMIORZ E. 2017 – New computer simulation procedure of heading face mining process with transverse cutting heads for roadheader automation. Arch. Min. Sci. 62 (2017), 1, p. 83–104, DOI: 10.1515/amsc-2017-0007.
• [7] GOŁAŚ A., KOWAL J., SZEPSKI M. 1987 – Analiza własności wibroizolatorów aktywnych typu poduszka powietrzna. J. Theor. Appl. Mech., 25, No. 4, pp. 599–609.
• [8] KORADECKA D., KOTON J., LIPOWCZAN A., KOWALSKI P. 2017 – Nauka o pracy – Bezpieczeństwo, higiena, ergonomia. Rozdział 6.4: Drgania mechaniczne (wibracje). Centralny Instytut Ochrony Pracy – strona internetowa: nop.ciop.pl.
• [9] XUEYI L., YONGGANG L., QINGLIANG Z., JINTAO W. 2016 – Nonlinear Dynamics Analysis on Transverse Cutting Heads of Roadheader. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 13, No. 4, p. 2467–2474.
• [10] MACIEJEWSKI I. 2010 – Kształtowanie właściwości wibroizolacyjnych układu zawieszenia siedziska. Materiały VII Konferencji Naukowo–Technicznej „LogiTrans – Logistyka, Systemy Transportowe, Bezpieczeństwo w Transporcie”, Szczyrk, 14–16 kwietnia 2010 r., s. 1843–1850.
• [11] MARGIELEWICZ J. 2014 – Badania modelowe układu aktywnej wibroizolacji kabin maszyn roboczych. Zesz. Nauk. Politechniki Śląskiej, s. Transport, z. 82, s. 145–154.
• [12] WANG W., YAN L., WANG T., GUAN S., ZHANG C., ZHANG Y., WANG D. 2016 – Dynamic load identification method of rock roadheader using multi neural network and evidence theory. In Proceedings on 2016 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, August 7–10 2016, Harbin, China, 2016, p. 1238–1243.
• [13] WOJNAROWSKI J. (red.) 1999 – Modele układów maszyna – operator w ograniczaniu oddziaływania drgań wzbudzanych ruchem przerywanym. Zeszyty Katedry Mechaniki Robotów i Maszyn Politechniki Śląskiej, z. 6.
• [14] PN–EN 14253+A1:2011 – Drgania mechaniczne. Pomiar i obliczanie zawodowej ekspozycji na drgania o ogólnym działaniu na organizm człowieka dla potrzeb ochrony zdrowia. Wytyczne praktyczne.
• [15] Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 6 czerwca 2014 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. 2014 r. poz. 817).

Uwagi

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