Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling the dynamics of a drive of boom-type roadheader cutting heads at adjustable angular speed

Cheluszka P., Kaula R., Heyduk A., Gawlik J.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 1

183--204

EN

The article presents a dynamic model of a drive system of cutting heads of a boom-type roadheader equipped with an inverter system. Such roadheaders are used in underground mining for the mechanised drilling of roadways and for tunnelling in civil engineering. If the created mathematical model takes into account the electromagnetic effects accompanying the work of an asynchronous motor and an adjustable source of the motor power supply (inverter), dynamic effects can be simulated in the drive system working at different, angular velocities of cutting heads with stepless adjustment. The created mathematical model was implemented in Matlab/Simulink environment. The so established simulation model allows to perform numerical investigations, in particular for the purpose of optimisation of the values of the cutting process parameters, including the selection of cutting heads’ angular speed in the aspect of reducing dynamic loads and minimising the energy consumption of the cutting process. The representation of the inverter system dynamics allows to analyse the dynamic loads of all the key elements of the drive of the cutting heads – a drive motor, the parts of the system of power transmission onto cutting heads, equipped with a multistage transmission gear, and (allows) to examine the behaviour of an inverter system in its different operational modes.

PL

W artykule przestawiono model dynamiczny układu napędowego głowic urabiających wysięgnikowego kombajnu chodnikowego wyposażonego w układ przekształtnikowy. Kombajny tego rodzaju stosowane są w górnictwie do zmechanizowanego drążenia wyrobisk korytarzowych oraz tuneli w budownictwie inżynieryjnym. Uwzględnienie w opracowanym modelu matematycznym zjawisk elektromagentycznych towarzyszących pracy silnika asynchronicznego oraz sterowanego źródła zasilania silnika (falownika) pozwala na symulowanie zjawisk dynamicznych w układzie napędowym pracującym przy różnych, regulowanych bezstopniowo prędkościach kątowych głowic urabiających. Utworzony model matematyczny został zaimplementowany w środowisku Matlab/Simulink. Uzyskany w ten sposób model symulacyjny pozwala na realizację badań numerycznych, między innymi dla potrzeb optymalizacji wartości parametrów procesu urabiania, w tym doboru prędkości kątowej głowic urabiających w aspekcie redukcji obciążeń dynamicznych i minimalizacji energochłonności procesu urabiania. Odwzorowanie dynamiki układu przekształtnikowego umożliwia analizę obciążeń dynamicznych wszystkich kluczowych elementów napędu głowic urabiających – silnika napędowego, elementów układu przeniesienia napędu na głowice urabiające wyposażonego w wielostopniową przekładnię zębatą oraz badanie zachowania się układu przekształtnikowego w różnych stanach jego pracy.

2

Analiza wytrzymałościowa koła czerpakowego koparki w warunkach założonej wydajności

Czmochowski J., Kaczyński P., Moczko P.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2011

|

R. 35, z. 3/1

73-80

PL

Zespołami szczególnie wytężonymi i narażonymi na awarie są układy urabiania koparek wieloczerpakowych, w szczególności czerpaki i koła czerpakowe. W pracy przedstawiono analizę wytrzymałościową koła czerpakowego dla obciążeń zapewniających wymaganą wydajność. Analizę przeprowadzono dla różnych kategorii gruntu, dla określonej liczby czerpaków, prędkości obrotowej i mocy układu napędowego. Zagadnienie to jest szczególnie istotne przy zmianie warunków urabiania lub zwiększeniu wydajności z zachowaniem wymaganej trwałości. Przeprowadzono także analizę sił występujących podczas urabiania. Określono całkowity opór urabiania, moment oporu urabiania i moc oporu urabiania przy założonej wydajności. Dane te uwzględniono w obliczeniach wytrzymałościowych przeprowadzonych zgodnie z normą PN-G-47000-2, które pozwoliły ocenić możliwość zastosowania założonej wydajności.

EN

Assembly, which is particularly strained and vulnerable to failures is the mining system of multibucket excavators, especially the buckets and the bucket wheel. The paper presents a strength analysis of bucket wheel at the assumed, required performance. The analysis was conducted for the various categories of land, for a specified number of buckets, velocities and power of transmission system. This issue is particularly important at changing the mining conditions and possibilities of increasing efficiency while maintaining the required stability. An analysis of the forces encountered during excavation was conducted. The total resistance of the mining, cutting resistance torque and power at the assumed resistance of the mining efficiency were determined. These data are included in the carried out strength calculations according to PN-G-47000-2 standard, which allowed to assess the applicability of the assumed productivity.

3

Model matematyczny układu urabiania kombajnu ścianowego

Cheluszka P.

Górnictwo i Geologia

|

2006

|

T. 1, z. 1

5-22

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny układu urabiania kombajnu ścianowego. Utworzony on został na przykładzie kombajnu KSW-500. Model ten tworzy układ nieliniowych równań różniczkowych zwyczajnych drugiego rzędu, zbiór relacji wiążących współrzędne przestrzenne modelu fizycznego oraz funkcje opisujące przebieg procesu urabiania skały. Przydatność opracowanego modelu dla celów badawczych potwierdzona została w wyniku doświadczalnej jego weryfikacji. Wykorzystywany jest on z powodzeniem w praktyce badawczej i projektowej kombajnów ścianowych oraz ich wyposażenia.

EN

A mathematical model of a shearer's cutting system is presented in the paper. The model has been formulated when using the KSW-500 longwall shearer as an example. The model is formed by a system of ordinary differential equations of the second order, a set of relations which connect space coordinates of a physical model as well as functions describing the course of the process of rock mining. The applicability of the formulated model for research purposes has been confirmed by results of its experimental verification.

4

Dynamika układu urabiania kombajnu chodnikowego z głowicą podłużną

Dolipski M., Cheluszka P., Sobota P.

Vibrations in Physical Systems

|

2000

|

Vol. 19

98--99

5

Model dynamiczny układu urabiania kombajnu chodnikowego z głowicami poprzecznymi

Dolipski M., Cheluszka P.

Archives of Mining Sciences

|

1999

|

Vol. 44, nr 1

113-146

PL

Na model dynamiczny układu urabiania kombajnu z głowicami poprzecznymi składa się jego model fizyczny oraz model matematyczny. Modelując fizycznie i matematycznie układ urabiania kombajnu chodnikowego uwzględniono osiem grup czynników mogących mieć wpływ na obciążenie dynamiczne w układzie urabiania. Układ urabiania kombajnu chodnikowego zbudowany jest z silnika asynchronicznego, sprzęgła podatnego, przekładni zębatej (reduktora) oraz głowic urabiających. Stanowi on złożony układ o ciągłym rozłożeniu masy z wyraźnym jej skupieniem w takich elementach jak: wirnik silnika napędowgo, tarcze sprzęgła podatnego, koła zębate oraz głowice urabiające. Taka budowa układu sprzyja tworzeniu modelu fizycznego o strukturze dyskretnej. Składa się on zatem z wirujących mas skupionych o momentach bezwładności / połączonych ze sobą nieważkimi elementami lepkosprężystymi o sztywności właściwej skręcania k i współczynniku tłumienia c. Wymuszeniem drgań skrętnych jest moment sił obciążenia na wale głowicy urabiającej. Jest ono skutkiem oddziaływania kombajnu chodnikowego na górotwór w czasie urabiania czoła przodka drążonego wyrobiska korytarzowego lub komorowego. Obciążenie głowicy urabiającej jest równe sumie obciążeń poszczególnych noży skrawających biorących jednocześnie udział w procesie urabiania skały. Punktem wyjścia do określenia przebiegu tego wymuszenia jest poznanie fizykalnej istoty procesu urabiania skały w czasie realizacji poszczególnych ruchów wysięgnika oraz zamodelowanie skrawów wykonywanych przez noże stożkowe głowicy urabiającej. W tym celu przeprowadzona została szczegółowa analiza kinematyczna poprzecznej głowicy urabiającej uwzględniająca trzy podstawowe ruchy wysięgnika, to znaczy: wychylanie w płaszczyźnie równoległej do spągu, wychylanie w płaszczyźnie prostopadłej do spągu oraz przemieszczanie wysięgnika w kierunku równoległym do osi podłużnej drążonego wyrobiska korytarzowego. Dla potrzeb głowic urabiających wyróżniono trzy podstawowe rodzaje skrawów wykonywane przez noże skrawające, to znaczy: skraw otwierający, półotwarty i otwarty. Przedstawiony został sposób modelowania skrawów wykonywanych przez noże stożkowe, który prowadzi w efekcie do wyznaczenia przebiegu ich głębokości. Stanowi to podstawę do wyznaczenia przebiegu obciążenia noży skrawających i w rezultacie przebiegu momentu sił obciążenia na wale głowicy urabiającej. Efektem formalizacji zjawisk dynamicznych zachodzących w modelu fizycznym jest model matematyczny. Stanowi on zbiór relacji opisujących ruch w modelu fizycznym. Równania ruchu w modelu fizycznym układu urabiania napisano wykorzystując równania Lagrange a drogiego lodiaju. Uzyskano w tea sposób układ nieliniowych równań różniczkowych zwyczajnych drugiego rzędu. Za pomocą utworzonego modelu dynamicznego możliwe stało się badanie zjawisk dynamicznych wvtfe.rmiac.vrh w układzie urabiania kombainu chodnikowego.

EN

A dynamie model of a cutting system of the roadheader provided with transverse cutter heads covers its physical model and its mathematical model. For the purpose of physical and mathematical modelling of a roadheader's cutting system eight groups of factor which are likely to influence the dynamic load in the cutting system have been taken into account. The roadheader's cutting system is composed of an asynchronous motor, a flexible coupling, a toothed (reduction) gear and cutter heads. This is a complex system characterized by a continuous distribution of the mass with its concentration being visible in such elements as: a rotor of the driving motor, disks of the flexible coupling, gear wheels and cutter heads. Such a construction of the cutting system is conducive for working out a physical model of discrete type. Thus, it comprises rotating concentrated masses with / moments of inertia connected one with another through weightless viscoelastic elements characterized by specific torsional rigidity k and damping coefficient c. The moment of load forces on a shaft of a cutter head makes forcing of torsional vibration. This is an effect of action of a roadheader on the rock mass when cutting a face of the heading or room being driven. The load of a cutter head is equal to the sum of loads on particular cutting tools engaged in the process of mining the rock at the same time. Recognition of the physical essance of the process of mining the rock in the course of particular movements of a boom and modelling of cuts taken by conical cutting tools of the cutter head are the starting point for determining the run of such forcing. A detailed kinematic analysis of a transverse cutter head was carried out with this objective. Three basic movements of the boom i.e. its swinging in the plane parallel to the floor, its swinging in the plane perpendicular to the floor and displacement of the boom in direction parallel to the longitudinal axis of a heading being driven have been taken into account. As regards cutter heads three basic types of cuts taken by cutting tools have been distinguished and namely: an opening cut, half-opened cut and opened cut. A method of modelling the cuts taken by conical cutting tools loading to determining the course of depth of cuts taken has been presented. This mates the basis for determining the course of loading of cutting tools and finally the course of a moment of load forces on a shaft of the cutter head. A mathematical model is a result of formalization of dynamic phenomena occurring in the physical model. It makes a set of relations of dynamic phenomena occurring In one physical model. Equations relations describing the motion in the physical model. Equations of motion in the physical model of a cutting system have been formulated under application of the Lagrange equation of the second order. A nonlinear system of ordinary differential equations of the second order has been obtained in this "way. Trie developed dyrrarrflt model made W possible to investigate dynamic phenomena occurring in a roadheader's cutting system.