365605505

Mgr inż. Krzysztof MAZUREK Centrum Mechanizacji Górnictwa KOM AG Dr hab.inż. Stanisław SZWEDA Politechnika Śląska

Wykorzystanie wyników pomiarów przemieszczenia głowicy generatora obciążenia dynamicznego do weryfikacji modelu MES stojaka

Streszczenie

Przedstawiono metodę weryfikacji modelu MES stojaka hydraulicznego na podstawie wyników pomiarów wykonanych na stanowisku, w którym obciążenie dynamiczne stojaka wywoływane jest metodą wybuchową. Wyniki pomiarów przemieszczenia głowicy generatora obciążenia dynamicznego wykorzystano do zdefiniowania wymuszenia kinematycznego modelu stojaka hydraulicznego - zgodnego z wymuszeniem kinematycznym, jakiego doznaje stojak hydrauliczny podczas badań stanowiskowych. Uzyskano zadowalającą zgodność wyników pomiarów z wynikami symulacji komputerowej przebiegów czasowych ciśnienia w przestrzeni podtlokowej stojaka.

Summary

Method for verification of FEM model of hydraulic leg was presented on the basis of measurements taken on a testing facility, where leg dynamie load is realized by explosive method. Results of measurements of dynamie load generator head dislocations were used to define kinematic extortion of the hydraulic leg model - conform with kinematic extortion which hydraulic leg is exposed to during stand tests. Satisfactory conformity of measurement results with the results of Computer simulation of time process of under-piston pressure was obtained.

MASZYNY GÓRNICZE 2/2007

1. Wprowadzenie

Opracowanie nowych metod zabezpieczenia stojaków hydraulicznych przed skutkami nadmiernego obciążenia dynamicznego - istotne ze względu na rosnący udział wydobycia węgla z pokładów zagrożonych tąpaniami [6, 7] oraz dużą liczbę uszkodzeń stojaków hydraulicznych [5] - wiąże się z koniecznością zastosowania modelowania matematycznego zjawiska oddziaływania obciążenia dynamicznego na złożone układy mechaniczne. Czas i koszt opracowania prototypu urządzenia zabezpieczającego stojak przed uszkodzeniem spowodowanym działaniem obciążenia dynamicznego, można bowiem zredukować stosując symulacje komputerowe działania obciążenia dynamicznego na model stojaka. Są one użyteczne, zarówno na etapie projektowania urządzenia, jak również, podczas badań prototypu. Dzięki wynikom analiz numerycznych istnieje możliwość ograniczenia zakresu kosztownych badań stanowiskowych do niezbędnego minimum, wynikającego z obowiązujących przepisów.

Aktualnie najbardziej wiarygodną metodą modelowania działania obciążenia dynamicznego na złożone układy mechaniczne jest metoda elementów skończonych (MES) [4]. Spośród wielu dostępnych obecnie programów komputerowych dedykowanych do rozwiązywania tych zagadnień, w CMG KOMAG stosowany jest program MSC.Dytran.

Podstawowym warunkiem, determinującym skuteczne stosowanie modelu MES w procesie projektowania urządzenia, jest weryfikacja modelu, polegająca na ocenie zgodności parametrów charakteryzujących model z wyznaczonymi doświadczalnie parametrami obiektu rzeczywistego.

W przypadku weryfikacji modelu MES stojaka hydraulicznego poddanemu obciążeniu dynamicznemu zasadnicza trudność polega na ustaleniu parametrów charakteryzujących przebieg czasowy obciążenia zewnętrznego modelu, gdyż w trakcie badań stanowiskowych, niezależnie od metody generowania obciążenia dynamicznego, parametry te nie są wyznaczane.

Poniżej, po krótkim omówieniu metody generowania obciążenia dynamicznego poprzez spalanie materiału wybuchowego, przedstawiono propozycję wykorzystania pomiaru przemieszczenia tłoka generatora obciążenia dynamicznego do modelowania obciążenia zewnętrznego stojaka. Wyniki pomiarów przemieszczenia tłoka generatora oraz przebiegów czasowych ciśnienia w przestrzeni podtlokowej stojaka wykorzystano do weryfikacji modelu MES stojaka, opracowanego w CMG KOMAG [9].

2. Badania stanowiskowe

W CMG KOMAG prowadzone są badania stojaków hydraulicznych i zaworów upustowych na stanowisku z generatorem obciążenia dynamicznego (rys. 1).

Wymuszenie dynamiczne wywołane jest metodą wybuchową, w której do generowania obciążenia wy-