PL236292B1

PL236292B1 - Device for testing rotation resistance of rollers under load

Info

Publication number: PL236292B1
Application number: PL422183A
Authority: PL
Inventors: Damian Kaszuba; Waldemar Kisielewski; Robert Król
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2020-12-28
Also published as: PL422183A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do badania oporów obracania krążników pod obciążeniem, które znajduje zastosowanie zwłaszcza w górnictwie.The subject of the invention is a device for testing the rolling resistance of idlers under load, which is used in particular in mining.

Krążniki są najliczniej występującymi elementami powtarzalnymi przenośników taśmowych. W typowym przenośniku na 1 km trasy przenośnika przypada około 3800 krążników. Stan techniczny krążników decyduje m.in. o energochłonności transportu taśmowego, ich awaryjności oraz energochłonności całego systemu transportowego i stanie gotowości do pracy. Krążnikom stosowanym w przenośnikach taśmowych stawiane są odpowiednie wymagania: określony poziom trwałości oraz odpowiednio niska energochłonność. Obecnie znane są i powszechnie stosowane metody pomiaru oporu obrotu krążników bez obciążenia. W krążniku pracującym pod obciążeniem dochodzi do odkształceń, co powoduje pracę krążnika w zupełnie innych warunkach. Trwałość krążników powinna wynosić około 5 lat, ale ze względu na słabą jakość i brak rozeznania użytkowników w sprawie wymagań technicznych w wielu przypadkach krążniki pracują około 1 roku. Oprócz trwałości, drugim ważnym zagadnieniem jest energochłonność krążników. Obecnie jesteśmy w stanie wyznaczyć opór obracania krążnika bez obciążenia. Istnieją już metody pomiaru oporów obracania krążników poddanym obciążeniom zewnętrznym, lecz cechują się one pewnymi niedoskonałościami. Zastosowane w krążniku różne rozwiązania konstrukcyjne, różne materiały, różne sztywności osi i płaszcza krążnika, różne rodzaje uszczelnień będą miały wpływ na ich trwałość i energochłonność podczas pracy pod obciążeniem.Rollers are the most numerous repeatable elements of belt conveyors. In a typical conveyor, there are about 3800 idlers per 1 km of the conveyor route. The technical condition of rollers is determined by, among others o energy consumption of belt transport, its failure rate and energy consumption of the entire transport system and operational readiness. The rollers used in belt conveyors are subject to appropriate requirements: a certain level of durability and an appropriately low energy consumption. Currently, there are known and commonly used methods of measuring the resistance to rotation of idlers without a load. In the idler working under load deformations occur, which causes the operation of the idler in completely different conditions. The lifetime of the idlers should be about 5 years, but due to the poor quality and the lack of user awareness of technical requirements, in many cases idlers work for about 1 year. Apart from durability, the second important issue is the energy consumption of idlers. Currently, we are able to determine the idler rotation resistance without load. There are already some methods of measuring the rolling resistance of idlers under external loads, but they have some shortcomings. Different construction solutions, different materials, different stiffnesses of the axis and the roller shell, and different types of seals used in the roller will affect their durability and energy consumption during work under load.

Z polskiego opisu patentowego nr PL156166 B1 znane jest urządzenie do wyznaczania oporów obracania krążników, zwłaszcza przenośników taśmowych stosowanych w górnictwie, w którym napędzany jest płaszcz krążnika. Urządzenie charakteryzuje się tym, że płaszcz krążnika umieszczony jest na zestawach łożysk, napędzany paskiem klinowym i stabilizowany łożyskiem oporowym zamocowanym do ramy, a umieszczony na ramieniu dwustronnym przesuwny ciężarek pozwala na pomiar odległości, która jest podstawą obliczenia obrotu krążnika.From the Polish patent description No. PL156166 B1 there is known a device for determining the rotational resistance of idlers, especially belt conveyors used in mining, in which the idler shell is driven. The device is characterized by the fact that the roller shell is placed on sets of bearings, driven by a V-belt and stabilized by a thrust bearing attached to the frame, and a sliding weight placed on the double-sided arm allows for measuring the distance, which is the basis for calculating the roller rotation.

Z publikacji „ Analiza porównawcza jakości krążników stosowanych w kopalniach podziemnych ”, Gładysiewicz Lech, Król Robert, Transport Przemysłowy, ISSN 1640-5455, 2006 znane jest rozwiązanie do pomiaru oporu obracania krążników bez obciążenia przy unieruchomionym płaszczu. Podczas pomiaru następuje wyznaczenie dynamicznych oporów obracania krążników wraz z pomiarem przyrostów temperatur węzłów łożyskowych, które określają charakter zmian zachodzących w węźle łożyskowym podczas 4 h próby docierania. Powyższe rozwiązanie jest powszechnie stosowane, jednakże nie daje możliwości poznania oporu obracania krążników pod obciążeniem zewnętrznym.From the publication "Comparative analysis of the quality of idlers used in underground mines", Gładysiewicz Lech, Król Robert, Transport Przemysłowy, ISSN 1640-5455, 2006, there is a known solution for measuring idle idle idle idler rotating resistance with a fixed shell. During the measurement, the dynamic resistances to rotate the idlers are determined together with the measurement of the temperature increases of the bearing nodes, which determine the nature of the changes taking place in the bearing node during the 4-hour running-in test. The above solution is commonly used, however, it does not make it possible to know the resistance to rotating idlers under external load.

Natomiast w publikacji „Badania oporu obracania krążników nowej generacji” Kazimierz Furmanik, Piotr Kasza, Transport przemysłowy i Maszyny Robocze 3(17)/2012, ISSN 1899-5489 zostało ujawnione stanowisko do badania oporów obracania krążników z płaszczem wprawianym w ruch za pomocą pasa. Stanowisko to daje możliwości pomiaru oporu obracania krążników pod obciążeniem, jednakże wymaga pewnych założeń. Przy pomijalnie małym oporze oporu ramki, opór obracania krążnika zależy od wskazań czujnika, od długości ramienia oraz od promienia krążnika.On the other hand, in the publication "Research on rotational resistance of new generation idlers" by Kazimierz Furmanik, Piotr Kasza, Transport Przemysł i Inżynie Robocze 3 (17) / 2012, ISSN 1899-5489, a stand for testing the rotational resistance of idlers with a mantle driven by a belt has been disclosed. This stand enables the measurement of idler rotation resistance under load, however, it requires certain assumptions. With negligibly low resistance of the frame resistance, the resistance to rotate the roller depends on the sensor indications, on the arm length and on the roller radius.

Z polskiego opisu patentowego nr PL225574 B1 znane jest urządzenie do badania oporów obracania krążników pod obciążeniem, które znajduje zastosowanie zwłaszcza w górnictwie. Urządzenie do badania oporów obracania krążników pod obciążeniem, w którym oś krążnika zamocowana jest z jednej strony w obrotowym uchwycie za pośrednictwem, którego przekazywane są poprzez przekładnię obroty z silnika, z drugiej strony oś krążnika podparta jest kłem, którego docisk realizowany jest za pomocą mechanizmu śrubowego, a płaszcz krążnika jest unieruchomiony za pomocą obejmy z ramieniem, która spoczywa na czujniku siły. Na płaszczu krążnika zamontowana jest dodatkowo obejma wraz z pryzmą, na której wsparta jest rama z obciążnikami. Niedogodnością tej metody jest pomiar w warunkach innych niż panujące na przenośniku taśmowym, mowa tutaj o oporach obracania elementów tocznych w łożyskach. Ta sama prędkość obrotowa w przypadku napędzania płaszcza krążnika oraz jego osi będzie skutkowała różną prędkością liniową elementów tocznych. Powodowane jest to faktem, że elementy toczne są wprawiane w ruch przez bieżnię łożyska o innej średnicy (bieżnia wewnętrzna oraz zewnętrzna).From the Polish patent description No. PL225574 B1 there is known a device for testing idler rotational resistance under load, which is used especially in mining. A device for testing idler rotational resistance under load, in which the idler axis is mounted on one side in a rotary holder through which rotations from the engine are transmitted through the gear, on the other hand, the idler axis is supported by a center, the pressure of which is carried out by a screw mechanism and the roller shell is fixed with an arm clamp which rests on the force sensor. Additionally, a clamp with a prism is mounted on the roller mantle, on which the frame with weights is supported. The disadvantage of this method is the measurement in conditions other than those prevailing on the belt conveyor, here we are talking about the rotational resistance of rolling elements in bearings. The same rotational speed in the case of driving the roller shell and its axis will result in a different linear speed of the rolling elements. This is due to the fact that the rolling elements are set in motion by a bearing raceway with a different diameter (inner and outer race).

Istotą urządzenia do badania oporów obracania krążników pod obciążeniem według wynalazku jest to, że płaszcz krążnika osadzony jest na unieruchomionej osi oraz na czterech rolkach obrotowych, a wprawiany jest w ruch obrotowy za pomocą silnika elektrycznego oraz koła pędnego, przy czym oś krążnika połączona jest z ramą w sposób uniemożliwiający wzajemny obrót.The essence of the device for testing idler rotational resistance under load according to the invention is that the idler shell is mounted on a fixed axle and on four rotary rollers, and is set in rotation by means of an electric motor and drive wheel, with the idler axis connected to the frame in a way that prevents mutual rotation.

Korzystnie na ramie umiejscowione jest dodatkowe obciążenie zewnętrzne oraz czujniki siły.Preferably, an additional external load and force sensors are located on the frame.

PL 236 292 B1PL 236 292 B1

Urządzenie do badania oporów obracania krążników pod obciążeniem umożliwia pomiar przy różnych obciążeniach, wypadkowa siła obciążająca może być przyłożona w dowolnym miejscu płaszcza krążnika (różne umiejscowienie dodatkowego obciążenia).The device for testing idler rotational resistance under load enables measurement at various loads, the resultant loading force can be applied anywhere in the idler shell (different location of the additional load).

Zaletą urządzenia do badania oporów obrotu krążników pod obciążeniem według wynalazku jest to, że rozwiązanie to daje możliwość pomiaru oporu obracania krążników poddanym obciążeniom, co w doskonały sposób odzwierciedla opory obracania krążnika pracującego w rzeczywistym przenośniku. Dodatkowo zaletą stanowiska według wynalazku jest możliwość pomiarów oporów obracania krążnika pod obciążeniem w metodzie z napędzanym płaszczem z unieruchomioną osią, co dokładnie odwzorowuje warunki pracy krążnika na przenośniku.An advantage of the device for testing the resistance to rotation of idlers under load according to the invention is that this solution enables the measurement of the resistance to rotation of idlers under load, which perfectly reflects the resistance to rotation of the idler operating in the actual conveyor. In addition, the advantage of the stand according to the invention is the possibility of measuring the idler rotation resistance under load in the method with a driven shell with a fixed axle, which accurately reflects the operating conditions of the idler on the conveyor.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładzie wykonania oraz na rysunku na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku w widoku z przodu, a fig. 2 przedstawia urządzenie według wynalazku w widoku z boku.The subject of the invention is shown more closely in the embodiment and in the drawing, in which fig. 1 shows the device according to the invention in a front view, and fig. 2 shows the device according to the invention in a side view.

P r z y k ł a dP r z k ł a d

Urządzenie do badania oporów obrotu krążników pod obciążeniem wykorzystuje metodę napędzania płaszcza krążnika 1 przy unieruchomionej osi krążnika 2. Płaszcz krążnika 1 osadzony jest na czterech rolkach obrotowych 3 oraz jest wprawiany w ruch obrotowy za pomocą silnika elektrycznego 4 oraz koła pędnego 5. Do osi krążnika 2 zamontowana jest specjalna rama 6. Służy ona do zadawania dodatkowego obciążenia zewnętrznego 7 oraz do podłączenia dwóch czujników siły 8. Rama 6 jest połączona z osią krążnika 2 w sposób uniemożliwiający wzajemny obrót. Przed montażem dodatkową ramę 6 ustawia się w położeniu równowagi, tzn. jej środek ciężkości znajduje się pod osią krążnika 2, wówczas montowane są czujniki sił 8. Zostają one wstępnie napięte, w stanie równowagi wskazania obu czujników 8 będą sobie równe.The device for testing the resistance to rotation of idlers under load uses the method of driving the idler shell 1 with the idler axle 2. The idler shell 1 is mounted on four rotary rollers 3 and is set in rotation by means of an electric motor 4 and a drive wheel 5. To the idler axle 2 a special frame 6 is mounted. It serves to apply an additional external load 7 and to connect two force sensors 8. The frame 6 is connected to the roller 2 axis in a way that prevents mutual rotation. Prior to assembly, the additional frame 6 is brought into the equilibrium position, i.e. its center of gravity is under the roller axis 2, then force sensors 8 are mounted.

Wprawienie w ruch obrotowy płaszcza krążnika 1 oraz generowane opory obracania krążnika powodują zaburzanie równowagi sił rejestrowanych przez czujnik siły 8, ich różnica wskazań będzie miarą oporów ruchu. Następnie znając geometrię układu pomiarowego posłuży ona do wyznaczenia oporu obracania krążnika, który definiuje się jako siła styczna przyłożona do płaszcza krążnika, w celu pokonania jego oporów ruchu.By setting the roller shell 1 to rotate and the generated resistance to rotating the roller, the balance of the forces recorded by the force sensor 8 is disturbed, their difference in indications will be a measure of the resistance to movement. Then, knowing the geometry of the measurement system, it will be used to determine the idler rotation resistance, which is defined as the tangential force applied to the idler shell in order to overcome its resistance to motion.

W celu wykonania pomiaru z dodatkowym obciążeniem 7 należy umieścić na ramie 6 dodatkowe obciążenie w postaci odważników o znanej masie. Rama umożliwia dołożenie odważników w różnych miejscach wzdłuż osi krążnika, czyli umożliwia zmianę środka ciężkości ramy wraz z odważnikami, co będzie skutkowało różną współrzędną przełożenia wypadkowej siły na krążniku. Należy dodać, że taka współrzędna jest inna dla krążnika środkowego oraz dla krążników bocznych.In order to perform a measurement with an additional load 7, an additional load in the form of weights of known mass should be placed on the frame 6. The frame makes it possible to add weights in various places along the roller axis, which means that the center of gravity of the frame can be changed together with the weights, which will result in a different coordinate of the resultant force on the roller. It should be added that such a coordinate is different for the middle idler and for the side idlers.

Claims

Patent claims

1. Device for testing idler rotational resistance under load, characterized in that the idler shell (1) is mounted on a fixed axle (2) and on four rotating rollers (3), and is set in rotation by an electric motor (4) and a drive wheel (5), wherein the roller axis (2) is connected to the frame (6) in a manner preventing mutual rotation.

2. The device according to claim An additional external load (7) and force sensors (8) are located on the frame (6).