Analysis of loading in the conveyance - shaft steelwork system

In the paper is presented the results of dynamic analysis of a hoisting installation supported by experimental data useful in evaluating the operating parameters of the hoisting installation: the state of stress (effort) in the selected components. The focus is also on research programmes undertaken to assess the technical condition of hoisting installation components, particularly the shaft steelwork.

---

Problemem wytrzymałości i trwałości eksploatacyjnej maszyn i urządzeń przemysłowych jest zagadnieniem niezwykle istotnym szczególnie ze względu na bezpieczeństwo eksploatowanych obiektów. Takimi obiektami w przemyśle górniczym są urządzenia szybowe i pracujące w tych urządzeniach naczynia wydobywcze. W czasie eksploatacji naczynie wydobywcze oddziaływuje na układ prowadzenia oraz zawieszenia (naczynia i lin wyrównawczych), czego skutkiem są uszkodzenia zarówno naczyń jak i zbrojenia szybowego. W czasie okresowych kontroli i badań naczyń wydobywczych, najczęściej wykrywalnymi uszkodzeniami ich elementów nośnych, są pęknięcia o charakterze zmęczeniowym w obszarze węzłów łączących cięgna z koszem skipu, głowicą lub ramą dolną. W obliczeniach projektowych tego typu konstrukcji cięgna i ich połączenia wymiaruje się uwzględniając tylko ekstremalne wartości sił, które są sumą ciężarów naczynia, lin wyrównawczych i transportowanego urobku. Oznacza to, że w tego typu obliczeniach pomija się siły poziome, będące skutkiem wzajemnego oddziaływania zbrojenia szybu i naczynia w czasie jego ruchu (Wolny i in., 2005). Problem sil wzajemnego oddziaływania naczynia i zbrojenia, ma w piśmiennictwie technicznym bogaty polski rozdział, na który składają się prace realizowane przez zespoły badawcze zgrupowane w AGH, (Wolny, 2001 a) GIG i Politechnice Śląskiej. Mimo wielu oryginalnych i efektownych opracowań z tego zakresu pojawiają się nowe problemy, które wymagają rozwiązania. W tym kontekście próba określenia sił wzajemnego oddziaływania naczynia i zbrojenia, będzie przydatne w analizie wytrzymałościowej konstrukcji skipu. W pracy podjęto próbę określenia sił wzajemnego oddziaływania naczynia i zbrojenia szybu w oparciu o przeprowadzoną analizę pracy urządzenia zweryfikowaną eksperymentem na obiekcie rzeczywistym w warunkach jazdy ustalonej z prędkością Vo = const. Szczegółowym badaniom poddano obciążenia w układzie naczynie wydobywcze - zbrojenie szybowe na tle wyników eksperymentu przeprowadzonego na obiekcie rzeczywistym. Ograniczając się do przypadku jak na rys. I, gdy wszystkie prowadnice pozostają w kontakcie z prowadnikiem, wyciąg zastąpiono modelem jak na rys. 2. Dla przyjętego modelu zapisano równania ruchu wykorzystując równania Lagrange'a drugiego rodzaju (1)+(4). Korzystając z przekształcenia Laplace'a rozwiązano układ równań (1)+(4), podając przykładowo wzór określający poziome przemieszczenie głowicy skipu, jako funkcję parametrów ruchowych wyciągu. Ponadto podano wzór w postaci zamkniętej na ekstremalną wartość siły wzajemnego oddziaływania naczynia i zbrojenia (głowicy skipu), wymuszonej najbardziej niekorzystnym rozkładem nierówności prowadników. Uzyskane na drodze teoretycznej rezultaty, charakteryzujące normalny cykl pracy urządzenia wyciągowego, zostały zweryfikowane drogą pomiarów wybranych wielkości na obiekcie rzeczywistym. Eksperyment ograniczono do pomiaru sił w układzie prowadnic krążkowych czołowych oraz bocznych zainstalowanych zarówno na głowicy jak również na ramie dolnej naczynia. Uzyskane rezultaty stanowią materiał wyjściowy do właściwego opisu funkcji obrazującej zmianę obciążenia elementów naczynia oraz zbrojenia szybowego podczas jazdy ustalonej wyciągu. Zależności te są niezbędne do właściwego zaprojektowania między innymi elementów zbrojenia szybowego jak również naczynia wydobywczego a ponadto stanowią jeden z podstawowych czynników koniecznych do opracowania kryteriów wymiarowania w/w elementów w aspekcie podwyższenia bezpieczeństwa i niezawodności ich pracy.