Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: basztowe wieże wyciągowe

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

The influence of operating loads on the state of stress and strain in selected load-bearing elements of a tower-type headgear structure

Wolny S.

Archives of Mining Sciences

2012

Vol. 57, no. 3

497--515

The headgear structure allows the conveyance to be moved over the shaft top to the loading (unloading) point, at the same time it keeps in place the rope pulleys while tower-type headgear structures also accommodate the entire winder installations. The headgear is where the final stage of the hoisting installation is located and where the surface transport systems begin. These aspects strongly impact the actual shape of the tower, its height and in some cases determine the design of the entire winding gear. In order that all the headgear functions should be provided, it is required that the ultimate state conditions should be maintained throughout its entire service life. In order to assess the critical service conditions, the computation procedure should be applied based on design loads and fatigue endurance parameters. The computations of characteristic loads acting on the headgear structure use the developed model of the system based on the dynamic analysis carried out for a specific case: a hoisting installation operated in one of the underground collieries in Poland. The maximal and minimal loads acting on a Koepe pulley and those required for the system operation are determined accordingly. The laws of dynamics provide a background for finding the forces and moments of forces acting in the components of the driving system (including the electric motors and pulley blocks) for the specified loading of the Koepe pulley. Underlying the numerical FEM model of the tower-type headgear structure are the technical specifications of the analysed object and FEM calculations followed by endurance analysis to find the state of stress in structural elements of the headgear under the typical service conditions. The results help in assessing how the design of the hoisting installation should impact on safety features of load-bearing elements in the headgear structure.

Wieża szybowa jest konstrukcją umożliwiającą wyprowadzenie naczynia wydobywczego ponad zrąb szybu do miejsca wyładunku (bądź załadunku) i jednocześnie podtrzymuje koła linowe, a w przypadku wież basztowych, całą maszynę wyciągową. W wieży mieści się końcowy odcinek transportu pionowego i zaczyna transport powierzchniowy. Fakt ten w istotny sposób wpływa na kształt wieży, w tym na jej wysokości, a często decyduje o konstrukcyjnym rozwiązaniu całego urządzenia wyciągowego. W tym kontekście, poprawne spełnienie wszystkich funkcji wieży szybowej, będzie na etapie eksploatacji urządzenia, wymagać zapewnienia warunków stanu granicznego użytkowalności. Obliczenie stanu granicznego użytkowalności, wymagają stosowania obliczeniowych wartości obciążeń i obliczeniowych wartości wytrzymałości. W celu wyznaczenia charakterystycznych wartości obciążeń konstrukcji wieży szybowej, w oparciu o opracowany model układu, przeprowadzoną analizę dynamiczną, przykładowo dla urządzenia wydobywczego pracującego w jednej z polskich kopalń, wyznaczono maksymalne i minimalne wartości obciążenia konstrukcji koła pędnego, konieczne do realizacji procesu. Korzystając z zasad dynamiki, dla określonych wartości obciążenia koła pędnego, wyznaczono siły i momenty w elementach układu napędowego, w tym silników elektrycznych, kół kierujących. Bazując na dokumentacji technicznej analizowanego obiektu, opracowano model numeryczny MES konstrukcji nośnej wieży szybowej, a następnie wykonano analizę wytrzymałościową - stanu naprężenia w elementach konstrukcyjnych wieży szybowej - wywołanego normalną eksploatacją wyciągu. Wyniki przeprowadzonych analiz i obliczeń, pozwoliły na ocenę wpływu podstawowych parametrów wyciągu, na bezpieczeństwo eksploatacji elementów nośnych konstrukcji wieży szybowej.

The influence of operating loads on the state of stress and strain in selected load-bearing elements of a tower-type headgear structure in the light of the experimental data

Wolny S.

Archives of Mining Sciences

2012

Vol. 57, no. 4

831--842

In order that the ultimate state method should be applied to the strength analysis of the tower-type headgear structure, it is required that the design loads and endurance parameters be first established. For that purpose the characteristics of loads experienced by structural elements of the headgear structure are required (Wolny, 2012) as well as the numerical analysis of stresses and strains. Thus obtained results are verified through stress (strain) measurements taken in structural elements subjected to highest loads found on the basis of the stress map derived from numerical analysis, being the subject matter of the present study. Strain (stress) measurements are taken on the beams located at the floor level +65.00 m on which the winding machines are positioned (drive shaft bearings, stators in the electric motors), as shown schematically in Fig. 2. The strength analysis by numerical methods is restricted to those elements of the load bearing structure in the headgear at the level (+65.00) where the strain (stress) and measurements are taken and where loads are measured that give rise to the maximal strain changes (Wolny, 2012). Alongside the strain (stress) measurements in the load-bearing elements of the headgear structure, measurements are taken of horizontal displacements at selected points of the structure with the use of an interferometric radar IBIS-S. Results of the repeated numerical analysis of the state of stress, restricted to those elements of the load bearing structure in the tower-type headgear where the maximal loads are registered (Wolny, 2010), agree well with experimental data obtained from tests done on a real object. Therefore, the numerical analyses of the state of stress and strain in the load-bearing elements of the headgear structures operated in the Polish collieries lead us to the assumption that when analysing the geometry of the driving systems in the winding gear, the structures on which the elements of the winder installation are positioned ought to be treated as rigid. This conclusion is further corroborated by displacement measurements by geodetic methods taken on selected points of the tower-type headgear structure. An interesting point is that the tower-type headgear structure above its first floor level will behave as a rigid solid.

Wykorzystanie do analizy wytrzymałościowej konstrukcji wieży szybowej metody stanów granicznych wymagało określenie wielkości obliczeniowych tak obciążeń jak wytrzymałości. W tym celu niezbędnym było wyznaczenie charakterystycznych wartości obciążeń elementów konstrukcyjnych (Wolny, 2012) a ponadto przeprowadzenia analiz numerycznych w zakresie naprężeń i odkształceń. Wyniki tych analiz zostały zweryfikowane pomiarami naprężeń (odkształceń) w najbardziej wytężonych obszarach konstrukcji, wytypowanych na podstawie mapy naprężeń stanowiącej wynik analizy numerycznej, co stanowi treść opracowania. Tensometryczne pomiary stanu odkształcenia (naprężenia) wykonano na belkach kondygnacji poziomu +65,00 m na których posadowione są maszyny wyciągowe (łożyska wału napędowego, mocowania stojanów silników elektrycznych), co schematycznie pokazano na rysunku 2. Przeprowadzono ponadto analizę wytrzymałościową (numeryczną) którą ograniczono do obszarów elementów nośnych kondygnacji (poziom + 65,00) wieży szybowej w której mierzono odkształcenia (naprężenia) oraz obciążeń, które wywołały maksymalne wartości zmienionych wartości naprężeń (Wolny, 2012). Równolegle z pomiarami odkształceń (naprężeń) w elementach nośnych konstrukcji wieży szybowej, wykonano pomiary poziomych przemieszczeń wybranych punktów konstrukcji, naziemnym radarem interferometrycznym IBIS-S. Wyniki dodatkowo wykonanej (numerycznej) analizy stanu naprężenia , ograniczonej do obszarów elementów nośnych konstrukcji basztowej wieży szybowej, w których stwierdzono maksymalne wytężenie materiału konstrukcji (Wolny, 2012), w całej rozciągłości korespondują z wynikami eksperymentu przeprowadzonego na obiekcie rzeczywistym. Oznacza to, że wykonane (numeryczne) analizy stanu odkształcenia i naprężenia w elementach nośnych konstrukcji basztowych wież szybowych - aktualnie eksploatowanych w polskim górnictwie - upoważniają do przyjęcia generalnego założenia, że w ramach analizy geometrii układu napędowego maszyn wyciągowych, konstrukcje na których posadowione są elementy tego układu można traktować jako sztywne. Wniosek ten dodatkowo potwierdzają wyniki geodezyjnych pomiarów przemieszczeń, wybranych punktów konstrukcji nośnej basztowej wieży szybowej. Wyniki te - co jest pewnego rodzaju ciekawostką - wskazują że konstrukcja basztowej wieży szybowej, powyżej pierwszej kondygnacji, zachowuje się jak bryła sztywna.