maszyny górnicze 2/2011 - Instytut Techniki Górniczej KOMAG
maszyny górnicze 2/2011 - Instytut Techniki Górniczej KOMAG
maszyny górnicze 2/2011 - Instytut Techniki Górniczej KOMAG
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
c) opuszczanie moŜe być realizowane w kilku cyklach,<br />
robiąc przerwy w celu wystudzenia tarcz hamulcowych<br />
w trakcie opuszczania,<br />
d) moc tarcia przekładająca się na strumień ciepła<br />
jest stosunkowo niska ze względu na niską prędkość<br />
układu.<br />
W przypadku swobodnego opadania nadwagi przyjęta<br />
przez hamulec energia moŜe odpowiadać energii<br />
maksymalnej układu, jednak generowany strumień<br />
ciepła wynikający z prędkości układu większej niŜ prędkość<br />
nominalna spowoduje znaczny przyrost temperatury<br />
powierzchniowej tarczy hamulcowej. Rozpatrywanie<br />
takiego przypadku jest moŜe mało prawdopodobnym<br />
zdarzeniem w górniczym wyciągu szybowym<br />
jednak nie niemoŜliwym (występowały tego rodzaju<br />
awarie w górniczych wyciągach szybowych).<br />
Analizy obliczeniowe zjawiska, oparte na modelach<br />
przestrzennych pary ciernej oraz zjawiskach kontaktu<br />
elementów są bardzo czasochłonne i trwają kilkanaście<br />
dni. Prowadzone są więc prace mające na celu skrócenie<br />
czasu obliczeń, tak aby moŜliwe było korzystanie<br />
z uzyskanych wyników w procesie projektowania tarcz<br />
hamulcowych oraz optymalizacji parametrów układu<br />
hamulcowego. Zaproponowano zastąpienie zjawiska<br />
kontaktu pomiędzy tarczą hamulcową, a okładziną cierną<br />
siłowników hamulcowych warunkiem brzegowym<br />
w postaci strumienia ciepła o wartości zmiennej w czasie.<br />
Zmodyfikowany model obliczeniowy zawiera dyskretyzowany<br />
obszar 3D tarczy z pominięciem okładzin<br />
ciernych.<br />
4. Zastosowanie nowoczesnych metod obliczeniowych<br />
do analiz cieplnych układów<br />
hamulcowych maszyn wyciągowych<br />
Realizowany projekt badawczo-rozwojowy ma na<br />
celu wykorzystanie nowoczesnych narzędzi inŜynierskich<br />
do prognozowania zjawisk cieplnych zachodzących<br />
w trakcie hamowania maszyn wyciągowych górniczych<br />
wyciągów szybowych oraz konfigurowania<br />
układów hamulcowych maszyn wyciągowych.<br />
W ramach realizacji projektu prowadzone są pomiary<br />
temperatury tarcz hamulcowych na wybranych<br />
obiektach rzeczywistych. Pomiary wykonywane są<br />
przez <strong>Instytut</strong> <strong>Techniki</strong> Cieplnej Politechniki Śląskiej<br />
w Gliwicach za pomocą mobilnego stanowiska pomiarowego<br />
wyposaŜonego w wysokiej klasy kamerę termowizyjną.<br />
Istotną część projektu stanowi etap modelowania<br />
zjawiska przy zastosowaniu oprogramowania do analiz<br />
cieplnych opartego na metodzie elementów skończonych.<br />
Wyniki prowadzonych pomiarów termowizyjnych<br />
wykorzystywane są do weryfikacji obliczeń numerycznych<br />
MES. Pod względem obliczeń numerycznych ze<br />
względu na nieliniowości, modelowanie zjawiska kontaktu<br />
jest złoŜone i trudne. ZłoŜoność modelowanego<br />
zjawiska związana jest równieŜ z wielkościami geometrycznymi<br />
analizowanych elementów, co dodatkowo<br />
zwiększa czas i koszt obliczeń. W związku z tym modele<br />
obliczeniowe stosowane do analizy MES posiadają<br />
róŜny stopień złoŜoności. Początkowy model MES<br />
procesu nagrzewania tarczy hamulcowej zawierał dyskretyzowany<br />
obszar 3D tarczy oraz okładzin hamulcowych.<br />
Do dyskretyzacji modelu zastosowano 8 węzłowych<br />
elementów typu Hex8. W modelu uwzględniono<br />
warunki brzegowe związane z naciskiem P(t) wywołanym<br />
przez okładziny oraz prędkością obrotową ω(t)<br />
tarczy hamulcowej. Wartości i charakter nacisku oraz<br />
prędkości ruchu określa się na podstawie danych charakteryzujących<br />
daną maszynę wyciągową i górniczy<br />
wyciąg szybowy.<br />
Rys.2. Model obliczeniowy i przykładowe wyniki obliczeń<br />
Specyfiką realizowanego zagadnienia związanego<br />
z hamulcami tarczowymi maszyn wyciągowych jest to,<br />
Ŝe analizowane są duŜe geometrycznie obiekty, nie<br />
spotykane w innych gałęziach przemysłu. Analiza numeryczna<br />
hamulca <strong>maszyny</strong> wyciągowej nastręcza<br />
wiele problemów ze względu na wielkość modelu obliczeniowego<br />
co przekłada się na bardzo długi czas obliczeń,<br />
a to negatywnie wpływa na praktyczność takich<br />
obliczeń. W ITG <strong>KOMAG</strong> poszukiwane są sposoby prowadzenia<br />
analizy w sposób zdecydowanie skracający<br />
czas obliczeń numerycznych, tak aby narzędzie to stało<br />
się pomocne w analizie wytrzymałościowej tarcz hamulcowych<br />
poddanych obciąŜeniom termicznym.<br />
24 MASZYNY GÓRNICZE 2/<strong>2011</strong>
Change language