PL230283B1 - Urządzenie do badania oporów toczenia krążników - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest stanowisko pomiarowe do badania oporu toczenia krążników po taśmie pod obciążeniem w zmiennych warunkach eksploatacyjnych i dla zmiennych parametrów konstrukcyjnych.

Przenośniki taśmowe należą do podstawowych urządzeń transportowych w przemyśle wydobywczym. Są powszechnie stosowane w kopalniach węgla brunatnego, w kopalniach podziemnych (węgla kamiennego i rud miedzi) oraz w kopalniach kruszyw i kopalin pospolitych. Podczas pracy przenośnika, urobek jest przenoszony na taśmie, której stawiane są określone wymagania: określony poziom trwałości, odpowiednio niska energochłonność oraz szereg czynników związanych z konkretnym środowiskiem zabudowy danego przenośnika. O poziome zapotrzebowania energii na przemieszczenie taśmy przenośnikowej ma wpływ m.in. opór toczenia taśmy po krążnikach, który zależy m.in. od stopnia załadowania przenośnika urobkiem i od temperatury otoczenia. Dlatego pożądanym jest poznanie wpływu wyżej opisanych czynników na opory toczenia taśmy po krążnikach.

Z publikacji „Experimental research of energy-saving conveyor belts, Hardygóra Monika, Woźniak Dariusz, Komander Henryk, Bajda Mirosław, Sawicki Wojciech, Transport & Logistics, ISSN 1451 -107Χ, 2009 znana jest metoda pozwalająca określić opory toczenia taśmy po krążnikach za pomocą określenia odpowiednich parametrów dynamicznych gumy. W Laboratorium Transportu Taśmowego Instytutu Górnictwa prowadzone są badania na dynamicznej maszynie wytrzymałościowej. W badaniu tym stosuje się próbki gumowe w kształcie krążka, które umieszcza się pomiędzy dwoma metalowymi płytami. Pod dolną płytą znajduje się czujnik siły, natomiast górna płyta wywiera naciska stempla na próbkę. Badane próbki poddaje się obciążeniom sinusoidalnym, gdzie nacisk jednostkowy odpowiada obciążeniu środkowego krążnika zamontowanego w zestawie krążnikowym. Częstotliwość obciążeń odpowiada procesowi wgniatania taśmy przez krążnik przy określonej prędkości taśmy oraz dla zadanego rozstawu zestawów krążnikowych. Układ pomiarowy umożliwia pomiar siły nacisku i odkształcenia obciążanej próbki. Zmierzone zależności sił obciążających próbkę w funkcji jej odkształcenia, pozwalają na określenie oporu toczenia taśmy, w której okładka bieżna wykonana jest z badanej gumy. Metoda ta nie uwzględnia wpływu konstrukcji rdzenia taśmy na opór toczenia.

Natomiast w prezentacji: Indentatnion rolling resistance measurement', Craig Wheeler, Paul Munzenberger, podczas: The International Materials Handling Conference, Beltcon 16, Johannesburg, South Africa, 3-4 sierpnia 2011, przedstawiono stanowisko do badania oporów toczenia taśmy po krążniku. Stanowisko badawcze w postaci przenośnika taśmowego, składającego się z bębna napędowego, bębna napinającego oraz z bębnów kierunkowych. Górne cięgno jest podparte na krążniku, który jest wsparty na specjalnie przygotowanej ramie z zamontowanymi czujnikami sił pionowych i poziomych. Czujniki pionowe mierzą obciążenie krążnika wywołane podniesieniem taśmy oraz dodatkowym obciążeniem. Zakładając warunki równowagi ramy, na której jest osadzony krążnik pomiarowy autorzy mierzą wypadkową siłę poziomą, w której m.in. jest zawarty opór toczenia. Stanowisko umożliwia pomiar oporu toczenia, jednakże spore rozmiary stanowiska wymagają przygotowania próbki taśmy o znacznych rozmiarach (o długości 29m) oraz uzyskanie skrajnych temperatur dla tak dużego stanowiska może być kłopotliwe.

Natomiast w prezentacji: Determination of the conveyor belt’s resistance to rolling on idlers”. Bajda Mirosław, Hardygóra Monika, podczas: Minę planning and equipmentselection and environmental issues and waste management in energy and minerał production. Proceedings of the Sixteenth International Symposium on Minę Planning and Equipment Selection (MPES 2007) and the Tenth International Symposium on Environmental Issues and Waste Management in Energy and Minerał Production (SWEMP 2007), przedstawiono stanowisko laboratoryjne do badania oporów toczenia krążników po taśmie, w którym mierzy się czas przejazdu wózka z zamontowanymi krążnikami po badanej taśmie. Podczas takiego przejazdu następuje jego hamowanie wskutek występowania oporów toczenia. Stanowisko składa się z równi pochyłej, która służy do rozpędzenia wózka oraz z wznoszącego odcinka pomiarowego. Badaną taśmę montuje się na odcinku pomiarowym. Podczas pomiarów rejestruje się czas przejazdu po taśmie. Do pomiarów trzeba wykonać próbkę - odcinek taśmy o szerokości 500 mm i długości 7500 mm. Na podstawie czasu przejazdu wózka oblicza się opór toczenia krążników po taśmie. Stanowisko doskonale nadaje się do określenia oporu toczenia krążników po taśmie, jednakże pomiary wymagają przygotowania stosunkowo dużej próbki taśmy, oraz uzyskanie skrajnych temperatur dla tak dużego stanowiska pomiarowego może być kłopotliwe.

PL 230 283 Β1

Z polskiego opisu patentowego nr PL160564 B1 znane jest urządzenie do pomiaru momentu obrotowego wału, zwłaszcza wału napędowego maszyny bieżnej do badania oporów toczenia opon samochodowych, posiadające tensometry w układzie mostkowym, połączone przez układ elektroniczny przetwarzania sygnału z nadajnikiem oraz odbiornikiem sygnału, które posiada tarczę napędzaną osadzoną na piaście wału oraz tarczę napędzającą, która wraz z kołem napędowym wału osadzona jest na tulei ułożyskowanej na piaście, przy czym w pobliżu krawędzi tarczy napędzanej usytuowany jest zaopatrzony w tensometry czujnik siły, którego jeden uchwyt przymocowany jest do tarczy napędzanej, a drugi do tarczy napędzającej, zaś odległość obu zamocowań czujnika od osi wału jest jednakowa.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 223986 B1 znane jest urządzenie do określenia oporu toczenia krążnika po próbce taśmy, które charakteryzuje składa się z komory termicznej, w której w dolnej części znajduje się próbka taśmy zamontowana w uchwycie, pod którym znajduje się czujnik siły, natomiast w górnej części komory termicznej znajduje się tłoczysko siłownika połączone z ramą na której zamontowane są ramiona, na jednym z nich od strony próbki taśmy zamocowana jest rolka, a na drugim po metalowej stronie uchwytu zamocowane są dodatkowe rolki, przy czy pomiędzy ramionami usytuowana jest sprężyna służąca do wywoływania siły nacisku na badaną próbkę taśmy. Stanowisko doskonale nadaje się do wyznaczania oporów toczenia rolki po taśmie w różnych temperaturach otoczenia. Natomiast sam proces pomiarowy wymaga dokonania pewnych założeń, ponieważ badania odbywają się w zmienionych warunkach niż podczas pracy na przenośniku.

Istota stanowiska do badania oporu toczenia krążników, według wynalazku, polega na tym, że składa się z pętli taśmy zamontowanej na krótkim przenośniku taśmowym w skład którego wchodzą: bęben napędowy, zwrotny i krążnik pomiarowy, na którym wyznaczane są opory toczenia, oraz wyposażone jest w układ pomiarowy składający się z dodatkowej ramy, podwieszonej na podparciu z pryzmą wyposażonej w mechanizm śrubowy oraz czujniki siły F1 i czujnik siły F2.

Korzystnie czujniki siły F1 połączone są przegubowo z dodatkową ramą.

Korzystnie czujniki siły F1 połączone są szeregowo oraz są wstępnie napięte, a rejestrowana różnica ich wskazań określa opory ruchu.

Stanowisko umożliwia pomiar oporu toczenia krążnika po taśmie, dla zmiennych: sił nacisku, kątów opasania krążnika, średnic krążnika, prędkości taśmy, siły napinającej taśmę; które odzwierciedlają zmienne warunki panujące podczas pracy rzeczywistego przenośnika. Dodatkowo umożliwia realizowanie pomiarów w określonych temperaturach.

Zaletą stanowiska pomiarowego do badania oporu toczenia krążników według wynalazku jest to, że rozwiązanie to daje możliwość pomiaru oporu toczenia krążnika po taśmie, który wywiera nacisk na badaną próbkę, co w doskonały sposób odzwierciedla opór toczenia krążnika pracującego w rzeczywistym przenośniku z uwzględnieniem konstrukcji rdzenia taśmy. Dodatkowo zaletą stanowiska według wynalazku jest możliwość dokładnych pomiarów w różnych temperaturach otoczenia.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej na przykładzie wykonania oraz na rysunku.

Przykład realizacji

Stanowisko pomiarowe do badania oporu toczenia składa się z pętli taśmy 1 zamontowanej na krótkim przenośniku taśmowym w skład którego wchodzą: bęben napędowy 2, zwrotny 3 i krążnik pomiarowy 4, na którym wyznaczane są opory toczenia. Bęben zwroty 3 posiada możliwość zmiany położenia przez co można wpływać na wywoływania różnych kątów opasania na badanym krążniku pomiarowym 4. Dodatkowo możliwe jest regulowanie prędkość obrotowej bębna napędowego w celu określania oporów toczenia dla różnych prędkości liniowych taśmy. Krążnik pomiarowy 4 jest zamocowany na dodatkowej ramie 5, podwieszonej na podparciu z pryzmą 8. Dla takiego sposobu podparcia, dla małych kątów odchyleń, a z taką sytuacją mamy tutaj do czynienia zakłada się, że nie są przenoszone momenty zginające. Dodatkowa rama 5 wyposażona jest w mechanizm śrubowy 6 do wywierania różnych sił docisku krążnika do taśmy, a sama rejestracja tej siły odbywa się dzięki zabudowanemu w ramie czujnikowi siły F2 7. Praca stanowiska pomiarowego, występujące oporu ruchu towarzyszące obracaniu się krążnika pomiarowego 4 powodują wychylanie się dodatkowej ramy 5, obrót ten jest blokowany poprzez przegubowo połączone czujniki siły F1 9. Czujniki siły F1 9 połączone są szeregowo oraz są wstępnie napięte, a rejestrowana różnica ich wskazań określa opory ruchu. Przegubowe połącznie czujników siły 9 z dodatkową ramą 5 oraz podparciem zapewnia przenoszenie wyłącznie sił rozciągających, bez momentów gnących. Wyznaczony opór ruchu stanowi sumę dwóch składowych oporów, jest to opór toczenia krążnika po taśmie oraz opór obracania krążnika. Znając charakterystykę oporu obracania krążnika, tj. zależność oporu obracania w funkcji obciążenia promieniowego oraz znając wskazania czujników siły

PL 230 283 Β1

F1 9 zostanie wyznaczony opór toczenia krążnika po taśmie. Dodatkowo stanowisko umożliwia wyznaczenie oporów toczenia dla zmiennych parametrów konstrukcyjnych oraz czynników eksploatacyjnych: różne średnice krążnika, różne typy taśm, zmienne temperatury otoczenia.

Claims (3)

1. Stanowisko pomiarowe do badania oporu toczenia, znamienne tym, że składa się z pętli taśmy (1) zamontowanej na krótkim przenośniku taśmowym w skład którego wchodzą: bęben napędowy (2), zwrotny (3) i krążnik pomiarowy (4), na którym wyznaczane są opory toczenia, oraz wyposażone jest w układ pomiarowy składający się z dodatkowej ramy (5), podwieszonej na podparciu z pryzmą (8) wyposażonej w mechanizm śrubowy (6) oraz czujniki siły F1 (9) i czujnik siły F2 (7).

2. Stanowisko pomiarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że czujniki siły F1 (9) połączone są przegubowo z dodatkową ramą (5).

3. Stanowisko pomiarowe według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że czujniki siły F1 (9) połączone są szeregowo oraz są wstępnie napięte, a rejestrowana różnica ich wskazań określa opory ruchu.