Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of Dynamic Parameters of Mechanical Constructions Based on Wavelet Analysis of Vibration Signals

Bartmański C., Staniek A.

Measurement Automation Monitoring

|

2016

|

Vol. 62, No. 9

297--302

EN

The paper presents the test procedure for determining dynamic parameters of mechanical structures, by using the method of wavelet analysis of vibration signals as a response of the construction to impulse excitation. Basic mathematical foundations have been shown for a mechanical system with one degree of freedom and its generalization for mechanical systems with many degrees of freedom. The correct functioning of the programme, which is the implementation of procedure for the MATLAB platform, has been tested with the help of programmable simulation of vibration signals and sinusoidal mechanical signals. The author has presented the results of the identification of dynamic parameters of two, selected mechanical structures: a free hanging steel plate and an acoustic screen. The results have been verified by comparing them with those obtained by modal analysis.

2

Analiza drgań drogowych barier akustycznych z wykorzystaniem oprogramowania Test.Lab firmy LMS

Bartmański C., Bochenek W., Dudzińska M., Kompała J., Martyka J., Miterska M., Motyka Z., Passia H., Ramowski A., Saternus A., Staniek A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 12

1100--1103

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań akustycznych barier drogowych, uzyskane z wykorzystaniem laserowego wibrometru dopplerowskiego i przetworzone z wykorzystaniem oprogramowania LMS, na przykładzie ekranu akustycznego zlokalizowanego przy drodze S1 na terenie Sosnowca. Eksperymentalną analizę modalną realizowano w środowisku Test.Lab, firmy LMS.

EN

In the paper, the results of tests and calculations are presented for acoustic road barrier treated as a plane vibrating surface source emitting acoustic waves. The tests were realized with the use of scanning Laser Doppler Vibrometer (LDV) which enables remote registration and the spectral analysis of vibrations for the points of the square lattice chosen on the tested surface. For comparison obtained data were also analyzed with the LMS Test.Lab software for modal analysis ([1, 2, 3, 9]). The acoustic barrier at S1 road in Sosnowiec was chosen for the in situ tests (Fig. 1). The general view of tested acoustic road barrier spot and measurement configuration is presented in the Figs 2 – 6. For the first time, the comparison was made of data analysis results obtained for acoustic barrier vibrations identified with the use of laser vibrometer PSV-400 internal tools and the ones calculated with the use of LMS Test.Lab software. The results were presented in Tab. 1, Fig. 7 and Fig. 11. In Tab. 2, Tab. 3, Tab.4 and Figs. 8 – 10, MAC coefficients (Modal Assurance Criterion, [4, 5, 6]) and identi-fied vibration modes were presented. The final method being still developed may find use in wide range of applications, e.g. for sound transmission analysis ([7], [8]) of plane acoustic road barriers for different vibration modes.

3

A long term observation of the technical state of building positioned in the area of coal mine exploitation using laser scanning vibrometer

Staniek A.

Diagnostyka

|

2014

|

Vol. 15, No. 1

17--24

EN

In this paper a long term observation of the technical state of building positioned in the area of coal mine exploitation is presented. The investigated structure was induced to vibrate using impact excitation. The points of excitation were located on two different pillars supporting the building. In order to extract dynamic parameters of the structure, experimental modal analysis was applied. The parameters of vibration resulting from this excitation were measured by a scanning laser vibrometer. To introduce and compare classical and operational modal analysis, piezoelectric accelerometers were additionally utilized. Moreover, to investigate and explain the changes in the state of the building a finite element model (FE) was built. The analysed building is situated on the terrain of underground coal mine exploitation so the aim of the research was not only to observe the state of the building, but also to analyse possible changes during the process of excavation and after its completion. The building was observed from 2009 to 2012. Identification of the state of building using a laser scanning vibrometer proved feasible and relevant from a practical point of view.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zrealizowanych w trakcie długookresowej obserwacji stanu technicznego budynku. Badany budynek był pobudzany do drgań z wykorzystaniem wymuszenia impulsowego. Punkty wymuszenia zlokalizowane były na dwóch filarach podtrzymujących kondygnację budynku. Parametry drgań mierzone były z zastosowaniem skanującego wibrometru laserowego. Aby umożliwić porównanie wyników uzyskanych dla klasycznej i eksploatacyjnej analizy modalnej dodatkowo na ścianie budynku zamocowano piezoelektryczne przetworniki drgań. Ponadto, aby umożliwić diagnozę i lokalizację zmian stanu technicznego utworzony został model elementów skończonych badanego obiektu. Badany budynek położony jest na terenie, na którym prowadzona jest podziemna eksploatacja górnicza. W związku z tym celem badań było nie tylko diagnozowanie stanu technicznego budynku ale również monitorowanie wpływu eksploatacji górniczej na badaną konstrukcję. Budynek badany był w latach 2009 – 2012. Badania z wykorzystaniem wibrometrii laserowej uznano za przydatne do określania zmian stanu technicznego obiektu jak i praktycznie uzasadnione.

4

Badania nieniszczące budynku położonego na terenie objętym eksploatacją górniczą

Staniek A.

Wiadomości Górnicze

|

2013

|

R. 64, nr 12

735--743

PL

W artykule przedstawiono wyniki długoterminowej obserwacji stanu technicznego budynku. Badany budynek był pobudzany do drgań z wykorzystaniem wymuszenia impulsowego. Punkty wymuszenia zlokalizowane były na dwóch filarach podtrzymujących kondygnację budynku. Parametry drgań mierzone były z zastosowaniem skanującego wibrometru laserowego. Aby umożliwić porównanie wyników uzyskanych do klasycznej i eksploatacyjnej analizy modalnej, dodatkowo na ścianie budynku zamocowano piezoelektryczne przetworniki drgań. Ponadto, aby umożliwić diagnozę i lokalizację zmian stanu technicznego, utworzony został model elementów skończonych badanego obiektu. Badany budynek położony jest na terenie, na którym prowadzona była podziemna eksploatacja górnicza.

EN

This paper presents the results of a long-term observation of the technical condition of a building. The building under investigations was induced to oscillations with the use of pulsatory extortion. Points of extortion were located on two pillars supporting the floor of the building. Vibration parameters were measured with the use of a scanning laser vibrometer. To allow comparison of results obtained for classical and operational modal analysis, piezoelectric vibration transducers were mounted additionally on a wall of the building. In addition. to enable diagnosis and localization of technical changes, a model of finite elements of the object under investigations was created.The building under consideration is located in the area under which underground mining operations used to be carried out.

5

System kontroli jakości utwierdzenia w górotworze kotwi wklejanych

Staniek A.

Wiadomości Górnicze

|

2009

|

Vol. 60, nr 12

720-724

PL

W praktyce górniczej, mimo istniejących na rynku bardzo dobrych spoiw, w następstwie: rozwarstwienia skał, ucieczki kleju do szczelin, sedymentacji cementu, pracy górotworu, kotew wklejana może nie być związana mechanicznie z górotworem na zamierzonej długości. Stwarza to niebezpieczeństwo zawalenia stropu. Wykorzystując opracowaną w GIG metodę kontroli jakości utwierdzenia w górotworze kotwi wklejanych, celem stworzenia sprawnie działającego systemu nadzoru nad jakością zabudowania obudowy kotwiowej oraz podporowej wzmacnianej kotwiami, opracowano rejestrator sygnałów pomiarowych uwzględniający najnowsze rozwiązania zapisu i transmisji danych oraz umożliwiający pomiar w warunkach IP65. Zmodyfikowano system przesyłu danych oraz zaproponowano utworzenie w GIG jednostki centralnej realizującej prace analityczno-diagnostyczne w zakresie kontroli jakości wklejenia żerdzi kotwiowych.

EN

In mining, practice, despite existing of very good adhesives on the market, a bolt which is being inserted may not be mechanically fixed with the strata along the intended length due to stratification of rocks, escape of glue to fractures, sedi.mentation of cement, rockmass operation. This creates a danger of a roof collapse. Taking advantage of the method by CMI/GIG/ of quality control of affirming within the strata of inserted bolts, in order to create an efficiently functioning system of supervision over the rock bolting and permanent support assisted with rock bolting, a measurement signals recorder was developed taking into account the latest solutions of data recording and transmission and permitting measurements in conditions of IP65. Data transmission system was modified and it was proposed to establish a central processing unit at the CMI, realizing analytical-diagnostic work with regard to quality control of inserting the bolting rods.

6

System monitoringu stanu zabezpieczenia wyrobiska w aspekcie oceny jakości wklejenia żerdzi kotwiowych oraz kotwi linowych

Staniek A.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2009

|

R. 33, z. 1

567-574

PL

Samodzielna obudowa kotwiowa lub obudowa podporowa wzmacniana kotwiami jest jednym z podstawowych elementów zapewniającym bezpieczeństwo pracy w wyrobiskach korytarzowych w podziemnych zakładach górniczych, Wykorzystując opracowaną w GIG metodę oceny jakości wklejenia żerdzi kotwiowych oraz kotwi linowych [10], celem stworzenia sprawnie działającego systemu nadzoru nad jakością zabudowania obudowy kotwiowej oraz podporowej wzmacnianej kotwiami, opracowano rejestrator sygnałów pomiarowych uwzględniający najnowsze rozwiązania zapisu i transmisji danych oraz umożliwiający pomiar w warunkach IP65. Zmodyfikowano system przesyłu danych oraz zaproponowano utworzenie w GIG jednostki centralnej realizującej prace analityczno-diagnostyczne w zakresie kontroli jakości wklejenia żerdzi kotwiowych. W artykule przedstawiono zarys metody, opis techniczny modułu rejestrującego, możliwości bezprzewodowej transmisji danych po wykonaniu badań w wyrobisku górniczym, walidację systemu pomiarowego oraz przykłady wykonanych badań.

EN

The rock bolt support system plays a great role as an element of safe maintenance of roof sections in coal mines almost all over the world. With the aim to develop an efficient monitoring system of quality of grouted rock bolts an apparatus of new generation was invented. The monitoring system is based on the method for non-destructive identification of continuity of resin layer of grouted rock bolts [10], worked out in Central Mining Institute. The apparatus has implemented new registration methods, wireless data transfer and robust enclosure capable to resist heavy environmental conditions (IP65). A new way of exporting collected data is proposed as well as launching of analytical and diagnose center for assessment of quality of rock bolt installation in Central Mining Institute is recommended. In the article the outline of the method, technical description of the invented apparatus, wireless data export to a workstation after measurements and validation of the measurement chain are also presented.

7

Metoda oceny jakości wklejenia kotwi linowych jako element bezpieczeństwa pracy w wyrobiskach korytarzowych

Staniek A.

Budownictwo Górnicze i Tunelowe

|

2008

|

nr 2

15-20

PL

Kontrola ciągłości wklejenia kotwi linowych jest, podobnie jak w przypadku wklejanych żerdzi kotwiowych, ważnym elementem zapewniania bezpieczeństwa pracy i ochrony przed zawałem stropu w wyrobiskach korytarzowych w podziemiach zakładów górniczych. Wychodząc naprzeciw tym potrzebom, w Głównym Instytucie Górnictwa opracowano metodę identyfikacji ciągłości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze, natomiast w niniejszym artykule opisano problem oceny jakości wklejenia kotwi linowych.

EN

The control of continuity of rope anchors cementing, similarly as in case of rod anchors cementing, is an important element of providing the work safety of work and protection against roof falls in roadways of underground mines. Facing these needs the Central Mining Institute elaborated a method of identification of continuity of rod anchors cementing in the strata whereas this artilce describes the problem of assessment of the quality of rope anchors cementing.

8

Metoda oceny jakości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze jako skuteczny sposób kontroli stanu bezpieczeństwa pracy w wyrobiskach korytarzowych

Staniek A.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2007

|

R. 31, z. 3/1

507-522

PL

Samodzielna obudowa kotwiowa lub obudowa podporowa wzmacniana kotwiami jest podstawowym elementem zapewniającym bezpieczeństwo pracy w wyrobiskach korytarzowych w podziemiach zakładów górniczych. Zasadniczy element obudowy kotwiowej - żerdź kotwiowa, która jest wklejona do górotworu - może nie być wklejona na całej swej długości. Może być to następstwem ruchu górotworu lub nieprawidłowego wklejenia żerdzi. Stwarza to poważne niebezpieczeństwo dla pracy załogi i może skutkować zawaleniem stropu. W artykule przedstawiono metodę identyfikacji nieciągłości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze. Metoda realizowana jest z wykorzystaniem eksperymentalnej analizy modalnej, składa się zasadniczo z dwóch części: właściwej identyfikacji parametrów modalnych badanego układu mechanicznego żerdź - klej - górotwór dla różnych warunków brzegowych odpowiadających różnym przypadkom nieciągłości wklejenia i odniesienia otrzymanych wyników do utworzonej bazy danych - wyniki teoretycznej analizy modalnej - otrzymanych dla zwalidowanego modelu elementów skończonych badanego układu mechanicznego i uwzględniającego różne typy skał i różne przypadki nieciągłości wklejenia.

EN

A rock bolt which is grouted underground may not be properly inserted with the result of discontinuity of resin layer. Such discontinuity may also occur in working conditions due to typical rock behavior and displacement. It may be very hazardous to mine safety. In this paper a method for non-destructive identification of discontinuity of a resin layer surrounding rock bolt is presented. The method used modal analysis procedures and is based on an impact excitation where a response transducer is positioned at a visible part of a rock bolt. As an installed rock bolt acts as an oscillator, different length of discontinuity of resin layer changes its modal parameters. By proper extraction of these parameters, from which a resonant frequency is seen as most valuable, the intended identification is possible. Also the results of research work concerning influence of explosions on installed rock bolts are presented. The investigated rock bolts were localized in a coal mine roadway near the region of explosions of dynamite charge. The test were performed before and after the explosions. The usage of the method was tested in copper mines as well.

9

Metoda identyfikacji ciągłości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze

Staniek A.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2005

|

nr 3

111-134

PL

W artykule przedstawiono metodę identyfikacji nieciągłości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze. Metoda polega na wymuszeniu drgań badanego obiektu młotkiem udarowym i eksperymentalnej analizie modalnej. Otrzymane częstości własne porównywane są z wynikami teoretycznej analizy modalnej realizowanej na modelu elementów skończonych badanego obiektu dla różnych warunków brzegowych odpowiadających różnym przypadkom nieciągłości wklejenia Omówiono wyniki badań prowadzonych w warunkach stosowania obudowy kotwiowej dla przypadków o znanej i nieznanej długości wklejenia Przeprowadzono również analizę statystyczną otrzymanych wyników oraz przedsta-wiono wnioski końcowe.

EN

A rock bolt which is grouted underground may not be properly inserted with the result of discontinuity of a cement layer surrounding it. Such discontinuity may also occur in working conditions due to typical rock behavior and displacement. It may be very hazardous to mine safety. In this paper a method for non-destructive identification of discontinuity of a resin layer surrounding rock bolt is presented. The method uses modal analysis procedures and is based on an impact excitation where a response transducer is positioned at a visible part of a rock bolt. As an installed rock bolt acts as an oscillator, different length of discontinuity of resin layer changes its modal parameters. By proper extraction of these parameters, from which a resonant frequency is seen as most valuable, the intended identification is possible. At the first phase of research work measurements and analyses were performed in laboratory conditions on models with different types of discontinuity of a cement layer. A special stand was prepared and rock bolts were grouted into cement cylinders of different lengths and clinched to a 20-t foundation. Though there was a good correlation between obtained results, quite large interaction with supporting elements was observed. Not being unexpected it proved that such laboratory conditions can not be used as a reference for in situ measurements. What also was gained from laboratory measurements and analysis was the fact that most significant role in identification of different lengths of discontinuity of a resin layer, which form boundary conditions, play natural frequencies. Damping does not convey satisfactory information on that subject and may vary to a certain degree from sample to sample overshadowing its proper usefulness. Since tests in real conditions must be performed on relatively short length of a rock bolt, a mod shape usage was also constrained. One of the obstacles in making in situ measurements, especially in severe mine conditions, is lack of a relatively low cost apparatus used for acquiring and recording data These severe conditions are frequently met in coal mines where rock bolts are installed to support roof strata Because of this inventing and constructing of a portable measurement system was realized. As a programming tool the Lab VIEW program was used and as hardware a DAQ card installed on a laptop platform and worked out conditioning signal unit were introduced to the measurement chain. As a continuation of laboratory measurements and analysis relevant tests were performed at an experimental coal mine underground. One of technical problems was proper insertion of a rock bolt into a drill hole with known length and placement of its discontinuity. After overcoming this obstacle underground tests were realized and through relevant analysis the modal parameters, especially natural frequencies, were derived. The experimental setup is shown in Figure 3.

10

Metoda identyfikacji nieciągłości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze. Wykorzystanie analizy modalnej oraz algorytmów sieci neuronowych

Staniek A.

Budownictwo Górnicze i Tunelowe

|

2005

|

nr 4

45-54

PL

W artykule przedstawiono metodę identyfikacji nieciągłości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze oraz omówiono zastosowanie algorytmów sieci neuronowych jako narzędzia wspomagającego proces identyfikacji. Danymi wejściowymi w procesie uczenia sieci były wyniki teoretycznej analizy modalnej realizowanej na dostrojonym, na podstawie eksperymentu, modelu elementów skończonych (MES) wklejonej do górotworu żerdzi kotwiowej.

EN

The article presents a method of discontinuity of setting of bolting rods in rockmass and discusses the application of neuron newtork algorithms as a back up tool for the identification process. The results of a theoretical modal analyses realised on adjusted model as the outeome of an experiment on the model of indefinite elements (IEM) of a bolting rod set in the rockmass were the input data in the porcess the network's learning.

11

Method for identification of grouting coninuity of rock bolts

Staniek A.

Archives of Mining Sciences

|

2005

|

Vol. 50, no 3

371-396

EN

A rock bolt which is grouted underground may not be properly inserted which results in discontinuity of a resin layer surrounding it. Such discontinuity may also occur in working conditions due to typical rock behavior and displacement. It may be hazardous. In this paper a method for non-destructive identification of discontinuity of a resin layer surrounding rock bolts is presented. The method uses modal analysis procedures and is based on an impact excitation where a response transducer is positioned at a visible part of a rock bolt. As the installed rock bolt acts as an oscillator, different lengths of discontinuity of resin layer change its modal parameters. By proper extraction of these parameters, from which a resonant frequency is seen as the most valuable, the intended identification is possible. At the first phase of research work measurements and analyses were performed in laboratory conditions on models with different types of discontinuity of a resin layer. A special stand was prepared and rock bolts were grouted into resin cylinders of different lengths and clinched to a 20-t foundation. Though there was a good correlation between results obtained quite large interaction with supporting elements was observed. Not being unexpected it proved that such laboratory conditions can not be used as a reference for in situ measurements. What also was gained from laboratory measurements and analysis was the fact that most significant role in identification of different lengths of discontinuity of a resin layer, which form boundary conditions, play natural frequencies. Damping does not convey satisfactory information on that subject and may vary to a certain degree from sample to sample over shadowing its proper usefulness. Since tests in real conditions are performed on relatively short length of a rock bolt, a mode shape usage was also constrained. One of the obstacles of in situ measurements, especially in severe environmental conditions, is the lack of a relatively low cost apparatus to be used for acquiring and recording data. These severe conditions are frequently met in coal mines where rock bolts are installed to support roof sections. Because of this inventing and constructing of a portable measurement system was invented and constructed. As a programming tool the LabVIEW program was used and as hardware a DAQ card installed on a laptop platform and worked out conditioning signal unit were inserted to the measurement chain. As a continuation of laboratory measurements and analysis relevant tests were performed at an experimental coal mine underground. One of technical problems was proper insertion of the rock bolt into a roof section with known length and location of its discontinuity. After overcoming this obstacle underground tests were realized and through relevant analysis modal parameters, especially natural frequencies, were derived. The experiment setup is shown in Figure 3. Proper identification of the natural frequencies of the grouted rock bolt is a key point in determining a position and length of the discontinuity of a resin layer. But what is also needed is a reference point, with which our results may be compared. With this aim theoretical modal analysis was introduced and a base of Finite Element (FE) models were built for different types of discontinuities (different boundary conditions). Then the process of reconciliation of these two groups of models was undertaken and comparison between relevant known cases of discontinuities was made. An example of a Finite Element model and an analytical mode shape for such boundary conditions are presented in Figure 9. As there are many problems connected with proper reconciliation, exact experimental estimation of the physical properties of structural materials, including rock properties, was done. At the final stage many tests on unknown cases of discontinuity of a grout layer were performed. One of the example was the case when a particular rock bolt was exposed to explosion of dynamite charge localized in adjacent area in a coal mine roadway. The test was performed before and after the explosion. Satisfactory results were obtained. To sum up, the method consists mainly of two parts: proper derivation of modal parameters of an examined rock bolt, with natural frequencies seen as most valuable, and comparison with the data base of Finite Element models. The observed conclusions are: close relation between modal parameters and boundary conditions of tested structures exists, satisfactory repeatability for the same cases of discontinuity was obtained.

PL

Żerdź kotwiowa, która jest wklejona do górotworu, może nie być wklejona na całej swoje długości. Może być to następstwem ruchu górotworu lub nieprawidłowego wklejenia żerdzi. Stwarza to niebezpieczeństwo zawalenia stropu. W artykule przedstawiono metodę identyfikacji nieciągłości wklejenia żerdzi kotwiowych w górotworze. Metoda realizowana jest w oparciu o eksperymentalną analizę modalną, wymuszenie drgań badanego obiektu z wykorzystaniem młotka udarowego gdzie przetwornik odbiorczy (akcelerometr) umiejscowiony jest na wystającej z górotworu części żerdzi. Jako że wklejona żerdź może być traktowana jako układ drgający, różne długości wklejenia stanowią różne warunki brzegowe. Pociąga to za sobą zmianę parametrów opisujących własności dynamiczne badanej struktury a więc parametrów modalnych tj. częstotliwości drgań własnych, tłumienia tychże drgań oraz postaci drgań. Poprzez identyfikację tychże parametrów, gdzie częstotliwości drgań własnych wydają się być najbardziej wartościowym parametrem w proponowanej metodzie, określenie nieciągłości wklejenia jest możliwe. W pierwszym etapie pracy zostało utworzone stanowisko laboratoryjne i żerdzie kotwi owe były wklejane do cementowych walców, które z kolei mocowane były z wykorzystaniem imadeł do 20 t fundamentu. Chociaż osiągnięto dobrą powtarzalność dla różnych przypadków nieciągłości wklejenia to jednak obserwowano dużą interakcję pomiędzy badanym obiektem a układem mocującym. Stąd badane przypadki nie mogły stanowić odniesienia dla nieznanych przypadków wklejenia. Jednakże ważnym wnioskiem z badań laboratoryjnych było stwierdzenie związku przyczynowo - skutkowego pomiędzy długością wklejenia a odpowiedzią układu na wymuszenie. Stwierdzono, co zostało już wcześniej powiedziane, że najbardziej przydatnym parametrem modalnym są tu częstotliwości drgań własnych. Tłumienie drgań nie jest tu na tyle precyzyjnym (w sensie stabilności wartości dla danego przypadku nieciągłości) parametrem i może zmieniać się w pewnym zakresie, co obniża jego przydatność. Również postaci drgań mogą być otrzymane jedynie dla wystającego z górotworu odcinka żerdzi, niemniej postać drgań również jest wykorzystywana w procesie identyfikacji. Jedną z przeszkód, na które często napotykamy w przypadku pomiarów terenowych, szczególnie dotyczy to podziemi zakładów górniczych jest brak relatywnie taniej aparatury umożliwiającej pomiar funkcji przejścia. W związku z tym został skonstruowany system pomiarowy oparty na wirtualnym analizatorze funkcji przejścia, program utworzony został w środowisku LabVIEW wykorzystując ikoniczny język programowania. Dalszym elementem systemu pomiarowego było skonstruowanie układu wzmocnienia i kondycjonowania sygnału i przez kartę akwizycji danych przesyłanie mierzonych sygnałów z przetwornika siły (młotek udarowy) i akcelerometru do analizatora umiejscowionego rezydentnie w pamięci komputera typu laptop. Elementem wyjściowym analizy prowadzonej w warunkach terenowych była funkcja przejścia zapisywana w formacie UF (ang. universal file) Jako kontynuacja badań laboratoryjnych prowadzone były prace badawcze w warunkach rzeczywistych w Kopalni Doświadczalnej ,,Barbara" GIG. Problemem było kontrolowane wklejanie badanych żerdzi, ale po opracowaniu metody wklejenia tak aby znana była lokalizacja i długość nieciągłości przeprowadzono identyfikację parametrów modalnych dla badanych przypadków. Układ pomiarowy przedstawiony został na rys. 3. Właściwa identyfikacja jednakże była dopiero możliwa po utworzeniu teoretycznych modeli modalnych badanej struktury. Zrealizowano to w środowisku programowym PATRAN/NASTRAN i po utworzeniu szeregu modeli odpowiadających badanym empirycznie przypadkom przystąpiono do procesu dopasowania model. Przykład modelu elementów skończonych oraz postać drgań dla określonych warunków brzegowych przedstawiona została na rys. 9. Ponieważ jednym z kluczowych elementów dopasowania jest właściwy dobór parametrów materiałowych, zostały one wyznaczone empirycznie. Proces dopasowania modeli realizowano oparciu o porównanie funkcji przejścia otrzymanych dla modelu eksperymentalnego oraz teoretycznego (MES) a także poprzez analizę statystyczną otrzymanych wyników tj. wyznaczenie współczynnika korelacji oraz funkcji regresji liniowej dla odpowiadających sobie przypadków nieciągłości. Otrzymano w ten sposób zwalidowany model teoretyczny, który w dalszej części mógł być wykorzystany jako baza odniesienia dla nieznanych przypadków wklejenia. W ostatnim etapie badań przeprowadzono identyfikację nieciągłości wklejenia dla nie znanych wcześniej przypadków w kopalni węgla kamiennego, gdzie stosowana jest samodzielna obudowa kotwiowa. Otrzymane wyniki były zadawalające. Dodatkowo sprawdzono wpływ rodzaju skały na wyniki identyfikacji. Okazało się, iż w znacznych granicach wpływ nie jest tak bardzo istotny. Ważniejszymi parametrami są własności mechaniczne kleju (produkowanego na bazie żywicy poliestrowej) oraz samej żerdzi. Jako podsumowanie można stwierdzić, że opracowana metoda składa się z dwóch części: właściwej identyfikacji parametrów modalnych badanego układu mechanicznego żerdź-klej-górotwór i porównania otrzymanych wyników z bazą danych otrzymanych dla zwalidowanego modelu teoretycznego (MES). Wnioski końcowe to wyraźna zależność pomiędzy parametrami modalnymi badanych przypadków a warunkami brzegowymi. stanowionymi przez różne długości nieciągłości wklejenia. Drugim ważnym wnioskiem jest dobra powtarzalność wyników badań.

12

Ocena możliwości pomiaru drgań w miejscu kontaktu rąk z ich źródłem

Mrukwa W., Świder J., Staniek A.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2002

|

nr 1

91-102

PL

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań, których celem była ocena możliwości wykonywania pomiarów drgań w miejscu kontaktu rąk człowieka z powierzchnią eksploatowanego narzędzia, obrabianego elementu itp., zalecanych w wielu dokumentach normalizacyjnych, a jednak dotychczas niestosowanych. Istota wspomnianego sposobu pomiaru polega przede wszystkim na zastosowaniu przetwornika drgań o odpowiednich właściwościach. Na podstawie przeglądu literatury przedmiotu oraz bogatego zestawu norm międzynarodowych i krajowych sformułowano założenia do nowej metody pomiaru i określono wynikające z niej wymagania metrologiczne i konstrukcyjne dla przetwornika, który miał umożliwić jej realizację. Wymagania te spełniał udostępniony zespołowi badawczemu prototyp trójosiowego, piezoelektrycznego przetwornika przyspieszenia drgań, oznaczonego roboczym symbolem A3R umieszczonego w obudowie w kształcie płaskiego walca. Przetwornik mocuje się do wewnętrznej powierzchni ręki za pomocą specjalnej opaski. Uzyskanie przetwornika umożliwiło przeprowadzenie badań porównawczych dwóch sposobów lokalizacji miejsc pomiaru, dla rzeczywistych źródeł drgań przenoszonych do rąk, a mianowicie: - trzy przetworniki jednoosiowe zostały zamocowane za pomocą złącza mechanicznego do rękojeści obok ręki operatora - zestaw "standard", - przetwornik A3R został zamocowany do wewnętrznej powierzchni ręki. Jako źródła drgań wykorzystano: wiertarkę udarową o napędzie elektrycznym z wiertłem o średnicy 32 mm oraz samojezdny, wibracyjny zagęszczacz gruntu. Badania wykonywano na specjalnych stanowiskach badawczych, a poszczególne urządzenia były obsługiwane kolejno przez 3-5 osób. Badania polegały na pomiarze metodą pośrednią (rejestracja magnetyczna sygnału + analiza widmowa w czasie rzeczywistym) widm 1/3-oktawowych wartości skutecznej (rms) przyspieszenia drgań w zakresie częstotliwości od 6,3 do 1250 Hz. Wynikiem był zestaw kilkudziesięciu par widm, oddzielnie dla każdego źródła, osi przyjętego układu odniesienia oraz operatora. Uzyskane wyniki pozwoliły na dokonanie jedynie możliwego w tej fazie badań jakościowego porównania widm w poszczególnych parach, tzn. porównania kształtu ich przebiegu, przyjmując jako kryterium oceny widmo, uzyskane za pomocą zestawu "standard". Stwierdzono, że kształt przebiegu widm, uzyskanych w pomiarach wykonanych z wykorzystaniem dwóch różnych sposobów lokalizacji przetworników drgań, we wszystkich analizowanych przypadkach był bardzo zbliżony, z tymi samymi charakterystycznymi maksimami w kilku pasmach częstotliwości. Ocena ilościowa badań była jeszcze niemożliwa. Można jednak przypuszczać, że generalnie wartości przyspieszenia drgań mierzone przetwornikiem typu A3R, pomiędzy ręką operatora a powierzchnią źródła drgań, będą z reguły wyższe od wartości, mierzonych zestawem "standard". Należało tego zresztą oczekiwać ponieważ zestaw "standard" mierzy nie drgania, przenikające ze źródła do rąk operatora, ale drgania, które charakteryzują źródło. Wykonane badania potwierdziły możliwość opracowania metody pomiaru drgań w miejscu kontaktu rąk człowieka z ich źródłem. Uzyskane wyniki powinny stanowić punkt wyjścia do dalszych badań nad sformułowaniem roboczej wersji metody pomiaru, z wykorzystaniem omawianego sposobu lokalizacji przetwornika drgań.

EN

The article presents the results of preliminary investigations, aiming at the assessment of possibility of vibration measurement conducting at the contact point of human hands with the surface of the exploited tool, treated element etc., recommended in many standardization documents, however, not applied hitherto. The essence of the above-mentioned measuring method consists first of all in the use of a vibration converter of adequate properties. On the basis of a publication review relating to this subject, and a set of international and national standards, one has formulated the assumptions concerning a new measuring method, and has determined the resulting from this method metrological and constructional requirements regarding the converter, which should facilitate its realization. These requirements met a prototype of a triaxial, piezoelectric vibration acceleration converter, rendered accessible to the research team, marked with the working symbol A3R, placed in a casing of a flat cylinder form. The converter is fastened to the internal hand surface by means of a special band. The converter enabled to perform comparative tests of two methods of measuring place localization, for actual sources of vibrations transmitted to hands, namely: - three uniaxial converters were fastened, by help of a mechanical joint, to the handle close to the Operator's hand - "standard" set, the converter A3R was fastened to the internal hand surface. As the source of vibrations one has used: a hammer drilling machine with electric drive with a drill of 32 cm diameter, and a self-propelled, vibratory ground thickener. The tests were carried out at special testing stands, and the individual devices were operated in turn by 3-5 persons. The tests consisted in measuring by means of an intermediate method (signal magnetic recording + spectroanalysis in actual time) the spectra of 1/3-octave root-mean-square value (rms) of vibration acceleration within the frequency range from 6.3 Hz to 1250 Hz. The result constituted a set of several dozen of spectrum couples, separately for each source, axis of adopted reference system, and the operator. The obtained results enabled to perform the only one possible, at this phase of investigations, quantitative comparison of the spectra in individual couples, i.e. to compare the shape of their course, assuming as assessment criterion the spectrum, gained by help of the "standard" set One has ascertained that the shape of course of spectra, obtained during measurements carried out with the use of two different methods of vibration converter localization, was similar in all analysed cases, with the same characteristic maxima in several frequency bands. The quantitative assessment of investigations was not yet possible. However, one can suppose, that the vibration acceleration values measured by means of the A3R converter between the operator's hand and the vibration source surface will be, as a general rule, higher than the value, measured by means of the "standard" set. Anyway, this should be expected, because the "standard" set does not measure the vibrations, penetrating from the source to the operator's hands, but the vibrations, which characterize the source. The performed investigations confirmed the possibility to work out the method of vibration measurement at the contact point of human hands with the vibration source. The obtained results should constitute the starting point for future investigations concerning the formulation of the working version of the measuring method, with the use of the described method of vibration converter localization.