Following paper is focused on experimental and numerical studies of the behavior and energy absorption for both: quasi-static and dynamic axial crushing of thin-walled cylindrical tubes filled with foam. The experiments were conducted on single walled and double walled tubes. Unfilled profiles were compared with tubes filled with various density polyurethane foam. All experiments were done in order to possibility of the safety of the elements absorbing collision energy which can applied in car body. The dynamic nonlinear simulations were carried out by means of PAM-CRASH™ explicit code, which is dedicated calculation package to modelling of crush. Computational crushing force, plastic hinges locations and specimens post-crushed geometry found tobe convergent with the real experiments results. Conducted experiments allowed to draw conclusion, that crashworthiness ability is directly proportional to foam density. The investigation of the experimental data revealed, that double walled tubes have greater energy absorbing ability. A proposed investigation enable to analyze and chosen of optimal parameters of these elements, which can use in automotive industry as an absorption energy components.
Na bezpieczeństwo oraz ergonomię pracy operatorów samojezdnych maszyn górniczych decydujący wpływ mają warunki organizacyjne, eksploatacyjne oraz środowiskowe panujące w kopalniach. W pracy przedstawiono wyniki prac badawczych i projektowych związanych z opracowaniem kabin operatorów samojezdnych maszyn górniczych, które spełniają wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ergonomii pracy. Kabiny poddano badaniom symulacyjnym, które pozwoliły na ocenę ich wytrzymałości na obciążenia związane z sytuacją wypadkową. Analizowano również wpływ cech konstrukcyjnych na ergonomię pracy operatora. Analizę ergonomii, na etapie opracowania koncepcji i później projektu, na modelu wirtualnym wykonano przy wykorzystaniu nowoczesnych systemów do projektowania w przestrzeni 3D.
EN
The organizational, operational and environmental conditions prevailing in mines have a decisive impact on the safety and ergonomics of the self-propelled mining machinę operators. The paper presents the results of research and design works related to the development of cabins for mobile mining machinery that meet the safety and ergonomics requirements. The cabins were subjected to the simulation tests, which enabled to assess their resistance to stresses related to the accident situations. The influence of structural features on the operator ergonomics was also analysed. The analysis of ergonomics at the design stage was carried out using modern and advanced systems for designing in the 3D space.
Samojezdne maszyny wiercące znajdują szerokie zastosowanie w górnictwie oraz w budowie tuneli drogowych. Ich zadaniem jest wiercenie otworów w skale, w których następnie umieszczane są ładunki wybuchowe. Istotną cechą decydującą o własnościach eksploatacyjnych tego typu maszyn jest możliwość wiercenia otworów strzałowych zgodnie ze zdefiniowaną metryką strzałową. Dokładność rozmieszczenia oraz odchylenie kątowe otworów strzałowych decyduje o wielkości zabioru oraz rozdrobnieniu skał. W pracy przedstawiono wyniki analiz kinematyki układu roboczego samojezdnej maszyny wiercącej przeznaczonej do prac w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. Określono czynniki konstrukcyjne wpływające na dokładność prowadzenia masztu wiertniczego. Omówiono cechy opracowanego układu roboczego o polu pracy wynoszącym 45 m2 .
EN
Self-propelled drilling rigs are widely used in the underground mining. Their main task is to drill holes in the rocks where explosive charges are to be placed. An important feature of this type of machine is its ability to drill holes according to the blasting parameters defined in the documentation. Precision regarding the hole distribution and angular deviation is crucial for fragmentation of the rocks. This paper presents the results of a kinematic analysis of the working unit of a drilling rig designed for KGHM Polska Miedź S.A. The authors determined the design and con-struction aspects influencing the accuracy of the drilling boom positioning. The working field of the described system was equal to 45 m2 .
Self-propelled drilling rigs are widely used in the underground mining. Their main task is to drill holes in the rocks where explosive charges are to be placed. An important feature of this type of machine is its ability to drill holes according to the blasting parameters defined in the documentation. Precision regarding the hole distribution and angular deviation is crucial for fragmentation of the rocks. This paper presents the results of a kinematic analysis of the working unit of a drilling rig designed for KGHM Polska Miedź S.A. The authors determined the design and con-struction aspects influencing the accuracy of the drilling boom positioning. The working field of the described system was equal to 45 m2 .
PL
Samojezdne maszyny wiercące znajdują szerokie zastosowanie w górnictwie oraz w budowie tuneli drogowych. Ich zadaniem jest wiercenie otworów w skale, w których następnie umieszczane są ładunki wybuchowe. Istotną cechą decydującą o własnościach eksploatacyjnych tego typu maszyn jest możliwość wiercenia otworów strzałowych zgodnie ze zdefiniowaną metryką strzałową. Dokładność rozmieszczenia oraz odchylenie kątowe otworów strzałowych decyduje o wielkości zabioru oraz rozdrobnieniu skał. W pracy przedstawiono wyniki analiz kinematyki układu roboczego samojezdnej maszyny wiercącej przeznaczonej do prac w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. Określono czynniki konstrukcyjne wpływające na dokładność prowadzenia masztu wiertniczego. Omówiono cechy opracowanego układu roboczego o polu pracy wynoszącym 45 m2 .
This paper presents the numerical approach to the safety and ergonomics issues regarding the biomechanics of the mining machine operator. Based on actual accidents, the authors analyzed the current requirements for protective structures in regard to operator safety aspects. The study found that the current type-approval tests do not examine phenomena related to typical accidents in underground mines, such as rock bursts resulting in thill uplift, lateral rock tosses, or cover caving. In many cases it may result in severe or fatal injuries of the mining machine operators. Thus, the authors incorporate a precise human model into operator safety tests and conducted numerical simulations by the use of the coupled Finite Element and MulitBody codes. To mitigate the injuries, the state-of-the-art seat absorber was implemented underneath a typical operator's seat. The device was designed to dissipate the kinetic energy during the process of rapid floor uplift and immediate velocity change from the cab to gallery roof impact. In order to compare the energy-dissipating capabilities of the absorber two approaches were selected for the same boundary conditions: a standard seat and seat with absorber mounted in the cab during the impact. The cab initial velocity was the main variable during the simulations. Finally, the injury criteria for the standard seat and the new approach with the energy-absorbing device were collated and contrasted.
Analiza sytuacji wypadkowych z udziałem operatorów maszyn, zaistniałych w górnictwie podziemnym w ciągu ostatnich kilku lat wskazuje na silną potrzebę poprawy ich bezpieczeństwa. Eksploatacja złóż na coraz większych głębokościach powoduje ciągły wzrost niekontrolowanych zjawisk zachodzących wewnątrz górotworu, stanowiących znaczne zagrożenie dla górników pracujących w kopalniach podziemnych. Dotychczasowe badania konstrukcji chroniących w aspekcie bezpieczeństwa operatorów maszyn przeprowadzane są przy użyciu makiety DLV, obrazującej przestrzeń życiową operatora maszyny górniczej, która nie może zostać naruszona podczas analizy Nie odwzorowuje ona jednak obciążeń, jakie działają na ciało operatora ani obrażeń, jakich doznaje podczas sytuacji wypadkowych wywołanych różnymi zjawiskami występującymi w kopalniach podziemnych. W tym celu planuje się, podczas badań bezpieczeństwa operatorów, zastąpienie znormalizowanej makiety DLV zwalidowanym manekinem numerycznym. Wykonane zostanie to poprzez coupling - nowoczesną metodę umożliwiającą połączenie modeli różnych kodów numerycznych. Zabieg ten pozwoli na otrzymanie bardziej precyzyjnych i zbliżonych do rzeczywistości rezultatów, co może umożliwić znaczną poprawę bezpieczeństwa w kopalniach.
EN
Analysis of the accident situations involving mining machine operators, that ensued in the underground mines over recent years indicate a necessity of their safety enhancement. Intensive exploitation on the ever larger depth increases the frequency of the unwieldy phenomena acting inside of the rock mass, posing a great risk for miners working in the underground mines. Nowadays, human body of the mining machine operator during obligatory safety examinations is substituted by the Deflection-Limiting Volume (DLV), which depicts approximate living space of the operator. Tests are considered positive, when DLV remains intact. However, there are no analysis considering the loads acting on the machine operators during the rock burst and all the phenomena caused by this effect in the underground mines. Tb this end, standard DLV model will be replaced with validated, numerical dummy. All tests will be proceeded with the use of most recent numerical methods, combining various numerical codes (coupling). This will enable to obtain more precise and closer to reality results, what may significantly influence on the safety enhancement in mines.
Wielowymiarowe łożyska toczne są elementami, których uszkodzenie powoduje długotrwałe wyłączenie maszyny z eksploatacji. Identyfikacja przyczyn uszkodzenia łożyska wymaga sprawdzenia prawidłowości obróbki cieplnej, określenia struktury warstwy wierzchniej bieżni uszkodzonego łożyska, sprawdzenia prawidłowości montażu, wartości obciążeń zewnętrznych. Konieczne jest także wyznaczenie nierównomierności dystrybucji obciążeń wewnętrznych w łożysku, ponieważ łożyska wielkowymiarowe są posadowione na relatywnie wiotkich podzespołach wsporczych. Na przykładzie łożyska podparcia mostu koparki odkrywkowej, które uległo silnej degradacji, pokazano sposób wyznaczenia dystrybucji obciążeń wewnętrznych. Przedstawiono modele numeryczne, w których uwzględniono zjawisko tarcia pomiędzy podzespołami wsporczymi a pierścieniami łożyska.
EN
The large size roller bearings are the elements, which damage causes the long-term turn off the machine out of service. Identification of the causes of bearing failure demands the verification of the regularity of the heat treatment, also the determination of the structure of the surface layer of damaged bearing raceway the verification of the correct installation and the values of external loads. It is necessary to determine the uneven inner load distribution in the bearing because the large-size bearings are founded on a relatively slender supporting components. Based on the example of the bridge supporting bearing of the excavator, which underwent the strong degradation it is shown, how to determine the distribution of internal loads. The numerical models that include the effect of friction between the supporting subassemblies and the bearing rings are shown.
W artykule podjęto problem badań dynamiki jazdy ładowarki czołowej stosowanej w górnictwie podziemnym do transportu urobku. Maszyny te podczas jazdy w podziemnych chodnikach o nierównych podłożach poddane są znacznym oddziaływaniom dynamicznym. W celu wyznaczenia stanu obciążenia głównych węzłów konstrukcyjnych ładowarki opracowano i przedstawiono procedury budowy modelu obliczeniowego i badań symulacyjnych dynamiki jazdy. Zamieszczono wyniki symulacji jazdy maszyny po podłożu o różnych profilach.
EN
The paper discusses the problem of building computational model and simulation research of a front loader used in underground mining for ore transport. These machines while driving in the underground sidewalks on uneven surfaces are subjected to significant dynamic interactions. In this paper an attempt to determine the load status of loader’s major structural nodes by simulation researches were prepared. The paper presents the results of a simulation driving of the machine on the uneven ground about different profiles.
W artykule zaprezentowano dane dotyczące wypadkowości w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. W analizie bezpieczeństwa i zagrożeń w górnictwie rud miedzi skupiono się na operatorach samojezdnych maszyn górniczych. Obecnie stosowane konstrukcje chroniące operatorów maszyn spełniają wymagania stawiane im w Dyrektywie Maszynowej 2006/42/WE. Kryteria oceny tego typu konstrukcji są identyczne jak w przypadku maszyn budowlanych. Istotnym wyróżnikiem w przypadku maszyn górniczych jest stosowanie w ocenie bezpieczeństwa normy PN-G-59001, w której obciążenia działające na ustrój nośny są znacznie większe niż w przypadku powszechnie stosowanej normy PN EN ISO 3449(FOPS). W artykule przedstawiono zjawiska nie ujęte w ustawodawstwie, których oddziaływanie jest istotne dla bezpieczeństwa operatorów maszyn górniczych.
EN
The paper presents data on accidents in the mines of KGHM Polska Miedz SA. The analysis of safety and hazards in copper ore mining focused on operators of self-propelled mining machines. The currently used structures to protect machine operators comply with the requirements of the Machinery Directive 2006/42/EC. The criteria for assessing this type of construction are the same as in the case of construction machinery. However, an important differentiator for mining machines is to use the safety regulation PN-G-59001, in which the loads acting on the superstructure are much larger than in the commonly used standard BS EN ISO 3449 (FOPS). The paper presents the phenomenon which was not included in the legislation, yet essential for the safety of machine operators.
W artykule zaprezentowano wybrane zagadnienia z analizy wytrzymałościowej ustroju nośnego ładowarki kopalnianej. Analizę wykonano w zakresie statycznym dla kilkunastu przypadków obliczeniowych. W zbudowanym modelu uwzględniono cały układ kinematyczny ładowarki. Wyznaczony współczynnik asymetrii cyklu, wynikający z typowych przypadków obciążenia, pozwolił zaprojektować miejsca wykonania spoin w taki sposób, aby obciążenia były jednostronnie tętniące a amplituda naprężeń była jak najmniejsza.
EN
The paper presents chosen aspects of the strength analysis of the load-bearing structure of the underground mining loader SLP8. The static analysis for multiple computational cases was performed. In the designed model the entire kinematic system was taken into consideration. The stress ratio, resulting from typical load cases, allows designing the areas where the weld should be located, in order that the loading is unilateral pulsing and the stress amplitude is the slightest.
Obciążenia działające na operatorów maszyn przeznaczonych do prac w górnictwie podziemnym są bardzo istotne w aspekcie ich bezpieczeństwa. Analiza tych obciążeń w sytuacjach wypadkowych, jakie mają miejsce w kopalniach podczas tąpań, umożliwi zwiększenie ochrony operatorów. Wyniki opisywanych badań przyczynią się do opracowania nowych wytycznych do przeprowadzania zaawansowanych analiz oraz wskażą najgroźniejsze dla operatorów maszyn zjawiska powstające w kopalniach podczas ruchu górotworu.
EN
Rock bursts are very common in the underground mines, especially in case of copper mines. They result in a number of phenomena such as flooruplift,covercavingorrockfallsandlateralejections.Theyposeagreatthreattotheself-propelled mining machine operators. However, these effects are not taken into consideration in any standards involving operators protection. Authors of the paper decided to analyse the loads acting on the operator body sitting inside the protective structure while thill uplift and lateral rock ejections occurs. Examination indicated range of the loads acting inside the cab during mentioned phenomena. It also contributed to the development of the guidelines of the mining machine operators safety dynamic testing. It may significantly improve their protection during the rock burst subsequent phenomena.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents the modelling of a bus superstructure and its strength analysis and evaluates the requirements of Regulation No. 66 using the finite element method, with consideration of nonlinearity of materials and geometry. The analysis includes a strength test simulation in the form of a rollover test, which was performed in accordance with the requirements specified in Regulation No. 66 of UN/ECE and annex no. 3 of Regulation 66 of UN/ECE. The article presents the results of the dynamic analysis which uses the finite element method.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Structures which protect operators of heavy equipment are important elements found on different types of machines used in construction and mining. Their use is intended to protect the operators from injuries caused by vehicle rollovers. Such structures may be an integral part of the cabin or an external structure outside the cabin. This paper presents the methodology of conducting strength tests for protection structures which uses numerical methods.
Artykuł przedstawia sposób wyznaczenia obciążeń oraz określenie stanu wytężenia korpusu prasy mimośrodowej o sile nacisku 12,5 MN. W tym celu zbudowano model numeryczny oraz wykonano analizę kinematyczną niezbędną do określenia obciążeń działających na korpus prasy pochodzących od układu mimośrodowego. Przeprowadzono obliczenia numeryczne z wykorzystaniem metody elementów skończonych dla wytypowanych przypadków obciążeń prasy.
EN
This paper presents the way of determination of loading and the effort state of the body of eccentric press with the pressure force equal 12.5 MN. In order to determine the loading the numerical model was elaborated as well as the kinematic analysis was performed to determine the necessary load acting on the body of the press coming from the eccentric drive system. The numerical calculations with use of the finite element methods for selected load cases of the press were performed.
Ocena pojazdów pod względem bezpieczeństwa pieszych jest bardzo istotna, ponieważ są oni jednymi z najbardziej narażonych na śmiertelne obrażenia użytkownikami dróg. Obecnie istotną rolę w rozwoju bezpieczeństwa pełnią symulacje komputerowe. Ważnym aspektem symulacji numerycznych jest dobór modelu numerycznego użytego do oceny bezpieczeństwa. W artykule zaprezentowano obecnie stosowane modele stosowane podczas badania bezpieczeństwa niechronionych użytkowników dróg. Porównano również wyniki otrzymanych przebiegów czasowych dla impaktorów oraz manekina pieszego.
EN
Pedestrians are one of the most endangered road users. The research on their safety are still a relatively new matter. Currently, there is no solution that can provide the sufficient pedestrian protection. One of the testing methods for vulnerable road users safety are the computer simulations. They ensure examination of different models with lower costs comparing to the physical experiments. Obtaining realistic results is impossible when models representing only parts of the human body are used. The better solution is to use dummies that have better biofidelity than the impactors.
The paper presents selected aspects of the strength analysis of the self- propelled tunnelling machine boom. The principles of creating calculation models for numerical simulations with use of the finite element method are given. The study also presents two ways of conducting numerical calculations in both the static and dynamic range. A detailed example of numerical FEM tests of the telescopic boom is provided.
PL
W artykule zaprezentowano wybrane zagadnienia dotyczące metodyki wykonywania analiz wytrzymałościowych wysięgników samojezdnych maszyn górniczych przy pomocy metody elementów skończonych. Przedstawiono zasady budowania modeli obliczeniowych. W pracy zaprezentowano przykłady liczbowe obejmujące analizy wytrzymałościowe wykonane dla obciążeń statycznych i dynamicznych.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper describes the evaluation of the pedestrian kinematics after a collision with a Sport Utility Vehicle (SUV) with a high bumper. To meet the goal two approaches were chosen. First, the authors carried out the SUV to pedestrian strike simulation using the certified, finite element lower legform impactor. The impact procedure mirrored the car vs. pedestrian collision described in the current Regulation (EC) 78/2009. However, it has been earlier noticed that the overall pedestrian kinematics response may vastly differ if the lower legform impactor hits a car with a high bumper. To evaluate this, an ellipsoid, standing Hybrid III dummy model was also investigated. Subsequent tests of the dummy model, impacted by the high-bonnet vehicle, confirmed that the stand-alone subsystem test with impactors leads to inaccurate assessment of the actual, after impact, pedestrian kinematics.
W artykule przedstawione zostały badania nad poprawą bezpieczeństwa biernego kierowcy pojazdu ciężarowego z wykorzystaniem modelu obliczeniowego opartego na Metodzie Elementów Skończonych. Właściwa budowa konstrukcyjna kabiny została potwierdzona po przeprowadzeniu serii testów wytrzymałościowych określonych w Regulaminie EKG ONZ 29.
EN
In the paper the research concerning a truck occupant passive safety improvement was presented. The numerical model of the truck based on the Finite Element Method. The cab crashworthiness was evaluated after a series of tests in accordance with UNECE Regulation No. 29.
The main subject of the work was numerical and experimental dynamic studies of top-hat thin-walled elements joined by spot welding. Spot weld diameter and pitch distance were the main parameters describing geometrical shape of examined elements as well as the material they were made of. The main purpose of the carried out investigations was to determine the spot weld pitch distance and diameter influence on thin-walled elements deformation as well as energy absorption capability. The results enabled determination of high-grade spot welds execution technology and fuli utilization of thin-walled elements energy absorption ability. The analysis of joining technique influence the longitudinal beam deformation manner as well as dynamic energy absorption was executed. Moreover the analysis of materials energy absorption application was carried out. High strength steels, the most often used in the automotive industry, were chosen for the energy absorption elements and load-carrying structure application. Realized experimental tests enabled the verification of elaborated top-hat profiles discrete models for various materials, spot weld diameters and pitch distances. The comparison analysis of the acquired experimental and numerical results was carried out. The obtained outcome may be utilized during the energy absorption elements design and the elaborated discrete models building methodology can be used in preliminary project works, where one has planned numerical simulations of load-carrying structures crash loadings.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.