Safety and reliability are the main requirements for brake devices in the mining winding installations. Trouble-free performance under changing braking parameters is mandatory. Therefore, selection of the right materials for the friction brake elements (pads and discs) is the most challenging task for brake system designers. The coefficient of friction for the friction couple should be relatively high (dsim 0.4); but, above all, it should be stable. In order to achieve the desired break friction couple performance, a new approach to the prediction of the tribological processes versus friction materials formulation is needed. The paper shows that the application of the artificial neural network (ANN) can be productive in modelling complex, multi-dimensional funtional relationships directly from experimental data. The ANN can learn to produce an input/output relationship, and the model of friction brake behaviour can be established.
PL
Bezpieczeństwo i niezawodność działania to główne wymagania stawiane hamulcom maszyn wyciągowych. Niezawodna, bezproblemowa praca hamulców w zmieniających się warunkach otoczenia i obciążenia jest wymagana i egzekwowana przez dozór górniczy. Dlatego wybór materiałów na elementy pary hamulcowej (okładzina cierna, tarcza hamulca) jest dużym wyzwaniem dla konstruktorów. Współczynnik tarcia dla tej pary ciernej powinien być bezwzględnie wysoki (około 0,4) ale przede wszystkim wymaga się, aby był stabilny. Dla osiągnięcia pożądanego efektu pracy hamulca zastosowano nowe narzędzie dla predykcji i kontroli procesów tribologicznych w funkcji parametrów tarcia i składu chemicznego materiału okładziny hamulcowej. Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych jest przydatne w modelowaniu złożonych, wieloczynnikowych zależności w oparciu o dane pochodzące z eksperymentów laboratoryjnych. Sztuczne sieci neuronowe mogą być wytrenowane do wytworzenia relacji wejście/wyjście i do modelowania oraz przewidywania charakterystyk użytkowych w hamulcach ciernych.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In some lignite-fired power stations, very high wear appears in the impact mills and in related processing equipment such as classifier flaps, splitters, and fuel pipe bends. In the power industry, abrasion and erosion wear are important cost generating factors during the conveyance of raw coal, during the coal grinding process, during the conveyance of pulverised fuel, and during the conveyance of ash. Three laboratory methods were developed that require the use of three separate rigs to simulate the following: a) grinding action and erosion wear in the coal impact mills, b) classifier flap erosion wear by solid coal fuel particles impingement, and c) coal fuel pipe bends and splitters erosion wear.
PL
W niektórych elektrowniach opalanych węglem brunatnym pojawia się bardzo duże zużycie w młynach udarowych i związanych z nimi urządzeniach, takich jak klapy sortownika, łupiarki i łuki przewodów paliwowych. W przemyśle energetycznym zużycie ścierne i erozyjne są ważnymi czynnikami generującymi koszty podczas transportu węgla surowego, podczas procesu kruszenia węgla, podczas podawania sproszkowanego paliwa do kotłów i podczas transportu popiołu. Opracowano trzy laboratoryjne metody badawcze oraz trzy odrębne testery: a) symulujący proces mielenia i zużycie erozyjne w węglowych młynach udarowych, b) symulujący zużycie erozyjne klap sortownika przez udar cząstek stałych paliwa węglowego, c) symulujący zużycie erozyjne na łukach przewodów paliwa węglowego oraz na rozdzielaczach.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Laboratory methods were developed which involved the use of the three new rigs simulating the grinding action found in the majority of existing types of coal mills. All three rigs combine abrasion and erosion in comminution process. The objective of this investigation was to develop a tests procedure that would be suitable for general use in estimating the abrasiveness of particular coal, and to study the abrasive wear in various grinding systems. Three separate industrial problems involving coal grinding were investigated by means of the novel apparatus. The results from the relatively simply laboratory procedures, designed and operated according to the principles of similarity, may be used to predict the service life of grinding machine elements. The tribo-testing procedure and apparatus can be used to evaluate the abrasiveness of any granular coal and for testing the wear resistance of any material in abrasive or erosive action.
PL
Opracowano metody laboratoryjne, które dotyczą wykorzystania trzech nowych testerów symulujących proces mielenia, jaki zachodzi w większości typów istniejących młynów węglowych. Wszystkie trzy testery łączą ścieranie i erozję z rozdrabnianiem. Przedmiotem tego badania było opracowanie procedury badań, która nadawałaby się do powszechnego stosowania w szacowaniu własności ściernych określonego węgla i do badania zużycia ściernego w różnych systemach mielących. Za pomocą nowej aparatury badano trzy odrębne problemy przemysłowe dotyczące kruszalności węgla. Wyniki z relatywnie prostych procedur laboratoryjnych, zaprojektowanych i przeprowadzonych zgodnie z zasadami podobieństwa, mogą być wykorzystane do prognozowania trwałości eksploatacyjnej elementów młynów węglowych. Tribologiczne procedury badawcze i aparatura mogą być wykorzystane do oceny własności ściernych dowolnego węgla i do badania odporności na zużycie dowolnego materiału konstrukcyjnego pracującego w warunkach dominującego procesu zużycia ściernego lub erozyjnego.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Na pierwszym etapie programu badawczego wykorzystano wyniki obszernych badań eksploatacyjnych hamulców maszyny wyciągowej, obejmujących termowizyjne pomiary rozkładu temperatur na tarczy hamulca w czasie hamowania bezpieczeństwa maszyny wyciągowej. Wyniki z tych badań pozwoliły na weryfikację numerycznego modelu obliczeniowego. Na potrzeby analizy metodą elementów skończonych MES wyznaczono charakterystykę tribologiczną skojarzenia ciernego: materiał okładziny ciernej-tarcza stalowa, która obejmowała przebieg zmian współczynnika tarcia kinetycznego i statycznego. Praca zawiera założenia w budowie modelu MES, wyniki analizy MES oraz weryfikację modelu MES w oparciu o wyniki pomiarów termowizyjnych. Weryfikacja wykazała, że zbudowany model MES z dużą dokładnością odzwierciedla rzeczywistość i można go wykorzystać do dalszego etapu analiz numerycznych.
EN
In the first stage of the research programme the results from an extensive site investigation of mine winder brake system which embrace infrared mapping of temperature distribution on disc brake were analysed. The results were then used in verification procedure of the numerical model. The tribological characteristics of the friction couple: brake frictional material - steel disc which include kinetic and static coefficient of friction magnitudes and changes were determined for finite elements analysis (FEA). This paper presents as well the numerical models assumptions and the model verification by infrared temperature results. The verification shows that the numerical model presented in the paper is able to simulate thermal processes in disc brakes with high accuracy.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zastosowanie analizy MES do oceny wielkości i rozkładu temperatury na powierzchni tarcz hamulcowych. Analiza wykazała, że metoda elementów skończonych (MES) jest przydatna do badania zachowań tribologicznych dużych hydraulicznych hamulców tarczowych maszyn wyciągowych, w szczególności do badań: rozkładu temperatur na tarczy ciernej, zjawiska termosprężystej niestabilności (TEN) oraz osiowych deformacji tarczy. Modelowanie MES posłużyło do symulacji i wizualizacji generowanych gorących plam na powierzchni tarczy oraz do oceny odkształceń osiowych tarczy w funkcji cech konstrukcyjnych (geometrycznych i materiałowych) hamulca oraz parametrów jego pracy. W analizie wykorzystano pojęcie prędkości krytycznej, powyżej której system hamulcowy maszyny wyciągowej pracuje w strefie niestabilnej. Wartość prędkości krytycznej wyliczano stosując nowe kryterium w oparciu o wartości dopuszczalnego odkształcenia osiowego tarczy. Badania wykazały, że największy wpływ na wartość prędkości krytycznej ma współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału tarczy. Wzrost współczynnika rozszerzalności i modułu Younga obniża wartość prędkości krytycznej, co oznacza, że wystąpienie niestabilności termosprężystej staje się bardziej prawdopodobne. Wzrost grubości tarczy natomiast powoduje zwiększenie wartości prędkości krytycznej, co oznacza zwiększenie obszaru stabilnej pracy.
EN
Prediction of the distribution and magnitude of brake disc temperature by utilizing finite element analysis (FEA) is presented in the paper. FEA has been proved as an effective method to study the behavior of big industrial friction brakes (winder disc brakes) in terms of: temperature distribution on disc brakes, thermoelastic instability (TEI) and its axial deformation. In this investigation the FE modeling technique was used to simulate and visualize the brake interface hot spotting and the brake disc distortion as function of geometrical and material properties as well as the operational conditions. The critical speed above which TEI would occur was applied and calculated for analysed mine winder brake system. The critical speed values were calculated using the new criterion based on maximum accaptable value of axial disc distortion. The investigation confirmed that the disc's material thermal expansion coefficient has strongest influence on the critical speed. Increase of the themal expansion coefficient and Young's modulus reduce value of the critical speed, what means that TEI occurence in brake system is more likely. Increase of disc thickness causes elevation of the critical speed value and reduces probability of TEI occurence.
Ciepło generowane w hamulcach mechanicznych wywołuje odkształcenia termosprężyste tarcz hamulcowych, co prowadzi do zmiany rozkładu nacisków na powierzchniach ciernych tarcz. To wzajemnie powiązane ze sobą oddziaływanie prowadzi do wytworzenia tzw. gorących plam, jeżeli początkowa prędkość hamowania jest wystarczająco wysoka. Tak opisany proces nazywa się niestabilnością termosprężystą. W artykule przedstawiono zastosowanie metody elementów skończonych (MES) do modelowania tego procesu w hamulcach tarczowych maszyn wyciągowych. Przedstawiono wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych (grubość tarczy) i materiałowych tarczy (współczynnika rozszerzalności cieplnej, przewodności cieplnej i modułu sprężystości) na wartość prędkości krytycznej. Jako kryterium oceny przejścia ze sfery stabilności do niestabilności przyjęto kryterium dopuszczlnego odkształcenia osiowego tarczy hamulca.
EN
The heat generated in mechanical brakes causes thermoelastic distortion of disc and affects the distribution of contact pressure. This interaction is unstable if the sliding speed is sufficiently high leading eventually to the development of hot spots. The phenomenon is reffered to as frictionally-excited thermoelstic instability or TEI. This paper describes application of finite element modelling of the phenomenon in mining winding machine friction disc Breakes. The effects of friction material properties, disc material properties and disc thickness on the criterial speed were investigated. The most influential property was found to be the thermal expansion coefficient of disc material. As the criterion for stability/instability evaluation the axial disc diistortion-rise limit was applied in the finite element analysis.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The fracture toughness is often the major limiting parameter governing the use of hard materials tools. Hence there is a need for research aimed at increasing toughness without sacrificing wear resistance. To aid in this objective, a simple and reliable integrated testing method, in which a conjoin action involving both fracture and abrasion occur, is needed. One such method currently developed is presented in this paper. The method is based on the concept of edge chipping during the initial transition stage of abrasion wear which is controlled by brittle fracture process. The limitation of the method for tougher materials such as tool steel as well as for very brittle materials such as ceramics was also described. Evaluation of the empirical relationship between mass loss as a result of edge chipping during the initial transition stage of abrasive wear and fracture toughness in the form of formulae was calculated and discussed.
PL
Kruche pękanie materiałów używanych na ostrza narzędzi urabiających w wielu przypadkach ich zastosowań jest parametrem kontrolującym trwałość tych narzędzi. Stąd zapotrzebowanie na badania technologiczne, których celem jest zwiększanie ciągliwości ww. materiałów bez jednoczesnego obniżania ich odporności na zużywanie trybologiczne. Dla ułatwienie laboratoryjne weryfikacji efektów powyższych zabiegów technologicznych potrzebna jest prosta, zintegrowana metoda testowania i rankingu materiałów poddawanych oddziaływaniom wywołującym kruche pękanie i zużywanie cierne próbek. Metodę aktualnie opracowaną w Instytucie Mechanizacji Górnictwa przedstawia prezentowany referat. Metoda bazuje na koncepcji, potwierdzonej we wcześniejszych opracowaniach autora, że niszczenie krawędzi próbki we wstępnym etapie jest wywoływane przez proces kruchego pękania. W tym Opracowaniu starano się wyznaczyć granicę stosowalności metody z punktu widzenia kruchości i ciągliwości badanych materiałów. Przedstawiono i przedyskutowano także zależności korelacyjne, będące podstawą do wyliczeń poszukiwanych parametrów materiałowych.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W zagadnieniach technicznych związanych z projektowaniem i użytkowaniem systemów transportowych minerałów sypkich (np. węgla, rud metali, piasku itd.) zasadnicze znaczenie ma rzetelna wiedza o kątach tarcia wewnętrznego i zewnętrznego dla ww. minerałów oraz elementów konstrukcyjnych systemu transportu (np. taśm przenośnikowych, wykładzin zbiorników itd.). Aktualne metody pomiaru tarcia dla minerałów sypkich, bazujące na statycznym ścinaniu próbki minerału, nie oddają w pełni dynamiki zmian obciążeń i względnych prędkości, jakie obserwuje się w warunkach przemysłowych. Dokładne modelowanie oddziaływań między cząsteczkami transportowanego minerału wymagałoby uwzględnienia indywidualnych własności ziaren oraz aktualnych parametrów, opisujących ruch transportowanego minerału. W pracy zawarto aktualny stan wiedzy na temat tarcia w ośrodkach sypkich.
EN
In design and maintenance of transportation systems for bulk solids such as copper ore, sand or coal accurate determination of the angle of internal and wall friction is essential for reliable prediction of flow behaviour in industrial bunkers and conveyors. Current methods of measurement of the friction behaviour of bulk solids in shear cell equipment suffer serious limitations when investigating the dynamic loading and velocity observed in practice. Accurate modelling of the frictional behaviour requires measurement of the friction angles as function of both the individual particle properties and the changes in the state of flow. The paper provides a critical review of the current techniques employed in measuring the angles of internal and wall friction.
Artykuł przedstawia mechanizm powstawania niestabilności termosprężystej oraz jej niekorzystny wpływ na działanie układu hamulcowego. Zamieszczono również wyniki symulacji numerycznej obrazującej wpływ własności materiałów pary ciernej na granicę występowania niestabilności termosprężystej.
EN
The paper presents mechanism of generation thermoelastic instability phenomena and its unfavorable effect on the friction brake system. Also the effect of brake material properties and the friction of coefficient on occurring of thermoelastic instability are presented
W artykule dokonano przeglądu odpornych na zużycie materiałów metalowych, ceramicznych I elastomerów, które zostały opracowane lub zaadoptowane na potrzeby górnictwa oraz przeróbki mechanicznej minerałów. W zarysie przedstawiono skład i morfologię takich materiałów, jak: żeliwa stopowe, materiały ceramiczne, węgliki spiekane, kauczuki i poliuretany. Na wybranym przykładzie pokazano wpływ cech konstrukcyjnych tribosystemu na intensywność zużycia jego elementów. Przedstawiono także wyniki badań eksploatacyjnych żeliw stopowych i wpływ ich składu chemicznego na trwałość.
EN
Wear - resistant metallic, ceramic and elastomeric materials developed or adopted for use the mining and mineral processing industries are reviewed. Composition and morphology of white cast irons ceramics, hard metals and elastomers such as natural and synthetic rubbers and polyurethanes are described. The effect of tribosystem design on wear rate is shown. The results from field testing the abrasive wear resistance of several cast irons alloyed with different elements are presented.
Techniques for fracture toughness evaluation of materials for mining and drilling tools are extensively discussed in this paper. To aid work, a simple and reliable testing methods for fracture toughness, and abrasive wear or alternatively the integrated testing method, in which a conjoint action involving both fracture and abrasion occur are needed.
PL
Praca zawiera obszerny przegląd metod stosowanych do badania odporności na kruche pękanie materiałów na ostrza narzędzi górniczych i wiertniczych. Rozwój węglików spiekanych stworzył potrzebę opracowania nowej i szybkiej metody badania najważniejszych własności powyższych materiałów, czyli ich odporności na kruche pękanie i odporności na zużywanie ścierne oraz docelowo zaproponowanie metody integrującej oba mechanizmy niszczenia.
Techniques for wear resistance evaluation of materials for mining and drilling tools are extensively discussed in this paper. The integrated testing method based on edge chipping in granular abrasive medium is described.
PL
Praca zawiera przegląd metod badania odporności na zużywanie ścierne materiałów stosowanych na ostrza narzędzi górniczych i wiertniczych. Opisano także zintegrowaną metodę łącznego badania odporności na kruche pękanie i odporności na zużywanie ścierne.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki stanowiskowych badań własności tribologicznych o charakterze podstawowym, hamulcowych materiałów ciernych. Badania zrealizowano w Zakładzie Transportu i Tribotechniki Instytutu Mechanizacji Górnictwa Politechniki Śląskiej na stanowisku bezwładnościowym, będącym modelem fizycznym hamulca maszyny wyciągowej. Celem badań była ocena, w jakim stopniu zmiana rodzaju i ilościowego udziału żywicy w zmodyfikowanej taśmie hamulcowej o symbolu BAC-M wpłynęła na przebieg zmian współczynnika tarcia statycznego i kinetycznego w funkcji parametrów tarcia (prędkość poślizgu, nacisk jednostkowy, temperatura na powierzchni tarczy hamulcowej).
EN
Results from stand tests of basic tribological properties of brakes friction materials were presented. The tests were carried out at the Transport and Tribology Department of Mining Mechanization Institute in Silesian Technical University on the inertial test stand. An assessment of influence of changing the type and amount of resin partition in modernized BAC-M braking belt on change in static and dynamic friction coefficients in function of friction parameters (slipping velocity, unit pressure, temperature on the brake surface) was the aim of tests.
Charakterystyki tribologiczne hamulcowych węzłów ciernych zależą od wewnętrznej budowy ich elementów. W procedurze optymalizacji składu materiałów ciernych uwzględnia się procentowy udział komponentów, ich kształt, orientację i rozkład. W pracy przedstawiono w zarysie aktualne zagadnienia dotyczące doboru składu materiałów ciernych oraz optymalizacji konstrukcji elementów hamulców ciernych z wykorzystaniem teorii niestabilności termosprężystej, jak również numerycznych metod analizy drgań samowzbudnych w układach ciernych.
EN
The performance of friction materials is determined by the selection of constituents their relative volume fractions, and their shape, orientation and distribution. This paper discusses the application of optimization techniques loading to optimal composite designs. In second part the paper describes posible directions of the termoelastic instability model enhancement to include the effects of brake elements stiffness, thickness and the pad length. The paper presents a review on brake noise and vibration.
Węgiel jest zdecydowanie najbardziej obficie występującym paliwem kopalnym, a przez to ważnym źródłem energii. Podczas gdy zasoby gazu ziemnego i ropy naftowej szacuje się na około 50 lat, zakładając optymistycznie ich zużycie na obecnym poziomie, to zasoby węgla ocenia się na co najmniej 300 lat. Węgiel ma szansę stać się ponownie atrakcyjnym paliwem już za około 20 lat, jednakże pod jednym warunkiem, że będzie oczyszczony i spalony ze znacznie większą sprawnością energetyczną. Doskonale czyste systemy spalania węgla i generowanie energii elektrycznej są jeszcze dość odległe, ale podstawy teoretyczne i koncepcje technologiczne, które można by obecnie wdrażać na szerszą skalę, już istnieją. Artykuł prezentuje główne i najnowsze trendy w energetyce węglowej i innych formach zastosowania węgla.
EN
Coal is the world's most abundant fossil fuel by far. White accessible stocks for gas and oil will last 50 years or so at the rates we now exploit them, there is enough coal available for three centuries at least. Coal could be the world's most attractive fuel in about 20 years' time - clean and efficient to use, and in plentiful supply. The perfectly clean coal - fired generator may lie far in the future, but technologies that would be excellent stopgaps already exist.
W artykule dokonano podziału przyrządów do badań ryskowych na cztery kategorie oraz przedstawiono główne parametry podlegające monitorowaniu. Przedstawiono zależności opisujące badania ryskowe, w tym: modele geometrii styku między penetratorem a próbką, współczynnik sprawności zdzierania materiału oraz energii; właściwą bruzdowania. Przedstawiono także opis procedur badania adhezji twardych powłok i najważniejsze wyniki na podstawie przeglądu literatury.
EN
In the first part of the article the four types of scratch test devices including measured quantities, scratching elements and quick-stop devices were presented, In the second part the fundamentals of scratching deformations were shown including a cross-sectional area parameters, removal coefficient and specific grooving energy. The next two parts were dealing with scratch testing of thin hard coatings. In these two parts test equipment and procedure for the scratch hardness and the adhesion of the coating to the substrate were presented.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Kierunki rozwoju maszyn i urządzeń transportowych, pojazdów i samolotów stwarzają hamulcom w nich instalowanym zwiększające się ciągle wymagania eksploatacyjne wyrażające się między innymi zwiększonym zapotrzebowaniem na moment i energię hamowania oraz zwiększonym znaczeniem trwałości i niezawodności działania hamulców, szczególnie w sytuacjach hamowania awaryjnego lub bezpieczeństwa. Ten kierunek rozwoju powoduje np. coraz większe obciążenie mechaniczne i termiczne elementów hamulca, przy czym w elementach tych mogą występować nowe jakościowo, niekorzystne zjawiska tribologiczne.
EN
For friction brakes not only the high values of coefficient of friction are preferable but it is necessary to consider high stability, reduction of wear, heat demage and also control of the occurence of vibration noise. Is this paper the system approach to friction brakes tribological problems was applied. The paper tries to develop an outline for technological trends and future prospects concerning brake devices and friction materials. It was concluded that the carbon fiber reinforced carbon composites (C/C brake materials) used in airplanes will be advanced for automobile and rolling stock applications if friction coefficient stabilization, reduction of oxidizing consumption and cost reduction can be achieved.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.