Numerical simulations of the liquid exchange process in a chamber of a new hydraulic cylinder solution in the aspect of the angular nozzle arrangement

• Autorzy: Siwulski, Tomasz , Warzyńska, Urszula

Warianty tytułu

PL

Symulacje numeryczne procesu wymiany cieczy w komorze nowego rozwiązania siłownika hydraulicznego w aspekcie kąta ułożenia króćców

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The analysis of problems occurring in work machines operated in particularly difficult condi-tions is an irreplaceable source of knowledge about the degradation processes of their in-dividual components or entire systems. The article presents a part of the results of research and development works carried out at the Faculty of Mechanical Engineering of Wrocław University of Science and Technology in the area of identification, analysis and development of new solutions for hydraulic cylinders. The basis for undertaking the work was the analysis of operational problems occurring in the machines operated in Polish underground mines of KGHM Polska Miedź S.A. The environment of machines operation in underground mines is usually characterized by a high ambient temperature, which is the result of the impact of a rock mass temperature and a difficult process of air exchange. At high ambient temperatu-res in machines equipped with hydrostatic systems, a significant phenomenon of accelerated degradation of hydraulic cylinders may be observed. The results of the analysis of this issue made it possible to develop a new technical solution for hydraulic cylinders. The research and development work of a new solution is being carried out in a very wide range of pro-blems, and one of them is the analysis of the influence of the angular position of the nozzles on the obtained degree of liquid exchange in the cylinder chambers. The results of the con-ducted research in this area together with the discussion are contained in this article and are in the opinion of the authors an important stage in the process of designing and implemen-ting the new cylinder solution.

PL

Analiza problemów występujących w maszynach roboczych eksploatowanych w szczególnie trudnych warunkach jest niezastąpionym źródłem wiedzy o procesach degradacji poszczególnych ich elementów lub całych układów. W artykule przedstawiono część wyników prac badawczo-rozwojowych prowadzonych na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej w obszarze identyfikacji, analizy oraz opracowywania nowych rozwiązań siłowników hydraulicznych. Podstawą podjęcia prac była analiza problemów eksploatacyjnych występujących w maszynach eksploatowanych w polskich kopalniach podziemnych KGHM Polska Miedź S.A. Środowisko pracy maszyn w kopalniach podziemnych zazwyczaj charakteryzuje wysoka temperatura otoczenia, co jest wynikiem oddziaływania temperatury górotworu oraz utrudnionym procesem wymiany powietrza. W wysokiej temperaturze otoczenia w maszynach wyposażonych w układy hydrostatyczne zaobserwować można istotne zjawisko przyspieszonej degradacji siłowników hydraulicznych. Wyniki przeprowadzonej analizy tego zagadnienia umożliwiły opracowanie nowego rozwiązania technicznego siłowników hydraulicznych. Podjęte prace badawczo-rozwojowe nowego rozwiązania prowadzone są w bardzo szerokim spektrum zagadnień, a jednym z nich jest analiza wpływu ułożenia kątowego króćców na uzyskiwany stopień wymiany cieczy w komorach siłownika. Wyniki prowadzonych badań w tym zakresie wraz z omówieniem zawarte zostały w niniejszym artykule i są w opinii autorów istotnym etapem w procesie projektowania i wdrażania nowego rozwiązania siłowników.

Słowa kluczowe

PL

siłownik hydrauliczny; wymiana cieczy w komorach siłownika; analiza termiczna

EN

hydraulic cylinder; liquid exchange in cylinder chambers; thermal analysis

• Czasopismo: Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 1
• Strony: 21--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Siwulski, Tomasz

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wroclaw

autor

Warzyńska, Urszula

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wroclaw

Bibliografia

• 1. Kollek W., Osiński P., Siwulski T., 2014, Degradation of hydraulic cylinder seals due to excessive local temperature increase in mine work machines [in Polish], Machines and vehicles for construction and rock mining: scientific and technical conference, Wrocław, 29-30 September 2014. Wrocław: SIMP Ośrodek Doskonalenia Kadr. pp. 1-10.
• 2. Król, R., Zimroz, R. and Stolarczyk, Ł., 2009, Failure analysis of hydraulic systems used in mining machines operating in copper ore mine KGHM POLSKA MIEDZ S.A. Scientific Papers of the Institute of Mining of the Wroclaw University of Technology, 128, pp. 127-139 (in Polish).
• 3. Siwulski T., Warzyńska U., 2017, The advantages of a new hydraulic cylinder design with a control system. 23rd International Conference Engineering Mechanics 2017, 15-18 May 2017, Svratka, Czech Republic, pp. 874-877.
• 4. Siwulski T., Warzyńska U., Moraś Ł., Rosikowski P., Pac P., 2018, Modeling of liquid exchange process in a hydraulic cylinder chamber in the aspect of power system design. XIV International Scientific Conference Computer Aided Engineering, 20-23 June 2018, Polanica Zdrój, Poland.
• 5. Siwulski T., Warzyńska U., 2016, Analysis of liquid flow in a new hydraulic cylinder design [in Polish], Hydraulics and pneumatics 2016: international scientific-technical conference, 18-20 October 2016, Katowice, Poland.
• 6. Raj A.R.G.S., Mallikarjuna J.M., Ganesan V., 2013, Energy efficient piston configuration for effective air motion – A CFD study, Applied Energy 102 (2013), pp. 347–354.
• 7. Wu Y., Wang Y., Zhen X., Guan Sh., Wang J., 2014, Three-dimensional CFD (computational fluid dynamics) analysis of scavenging process in a two-stroke free-piston engine, Energy 68 (2014), pp. 167-173.