Stanowisko badawcze STD2000

13.01.2006

Wzrost wymaga co do efektywnoci, niezawodnoci i resursu obudów zmechanizowanych uzasadni pojawienie si normy europejskiej EN 1804:2001, okrelajcej konieczne zadania, metody i parametry bada sekcji obudowy. Nowa norma Rosji GOST R 52152-2003, która wesza w ycie od 2005 r. i projekt normy WNP i Ukrainy opracowana na podstawie wymogów normy europejskiej.

Wspólne dla wszystkich wymienionych dokumentów jest do znaczce wzmocnienie wymaga w zakresie niezawodnoci i resursu konstrukcji, a take surowe okrelenie parametrów bada sekcji obudów zmechanizowanych.

Jako podstawowe wspólne pozycje mona wskaza nastpujce:
  • przeprowadzenie bada wytrzymaoci statycznej sekcji i jej wzów pod obcieniem badawczym, Rb=1,2 Rnom, gdzie Rnom to obcienie nominalne;
  • badanie sekcji pod wpywem nie tylko symetrycznego, ale i asymetrycznego obcienia, podczas którego w wzach sekcji powstaj naprenia zginajce i skrcajce, co prowadzi do do znacznego (3-6 razy) wzrostu ekwiwalentnych napre w szeregu wzów;
  • badanie sekcji pod wpywem obcie cyklicznych, których warto waha si w zakresie 0,25:1,05 Rnom, przy tym cakowita liczba cykli obciania moe wynosi 10000:30000 cykli;
  • badanie sekcji przy jednoczesnym dziaaniu obcienia pionowego i poziomego (wynoszcego 30% pionowego), co w szeregu przypadków prowadzi do znacznego zwikszenia napre w wzach sekcji.
Ponadto okrelono wymagania odnonie wytrzymaoci roboczej obudów, róne dla trzech typów stropów i roboczej miszoci pokadu. W nich, zgodnie ze wiatowymi tendencjami budowy obudów, znaczco zwikszono wskaniki wytrzymaoci roboczej obudowy w porównaniu z wczeniej obowizujc norm. Uwzgldniajc powysze, jasna staje si aktualno posiadania przez firmy produkujce obudowy zmechanizowane stanowiska badawczego o funkcjonalnych i siowych charakterystykach, odpowiadajcych wymaganiom nowych norm europejskich, rosyjskich i ukraiskich.

Przeprowadzona przez pracowników instytutu „Dongiprouglemasz” analiza wymienionych norm, istniejcych konstrukcji stanowisk badawczych i bada naukowych w zakresie tej tematyki pozwolia okreli ponisze.

Charakterystyka porównawcza stanowisk bada obudów zmechanizowanych.

Parametr Niemcy "DBT" Czechy "OSTROJ" USA "MRS" Polska "KOMAG" Ukraina "STD"
Rodzaj obcienia pionowegopasywne pasywne aktywne aktywne aktywne
Sia obcienia pionowego, ts 2000 1360 1600 1950
Rodzaj obcienia poziomego pasywne pasywne aktywne aktywne aktywne
Sia obcienia poziomego, ts 600 720 450 585
Maksymalna wysoko badanej sekcji, m 5 4,8 6

Podczas opracowywania stanowiska badawczego STD postawiono zadanie zapewnienia pracy w trybie „aktywnym” poziomego i pionowego obcienia podczas bada sekcji o wysokoci 0,6-6,0 m, przeznaczonych do pracy w pokadach o wszystkich typach stropów zgodnie z normami.

Zaproponowano rozwizanie konstrukcyjne stanowiska, którego podstaw jest twarda konstrukcja ramowa kolumnady. Wykonanie konstrukcyjne kolumnady stanowiska to konstrukcja skrzynkowa, zawierajca podstaw „1” z zamontowanymi na nim w dwóch rzdach szecioma kolumnami „2” o przekroju w ksztacie litery P. Kolumny w kadym rzdzie poczone s ze sob za porednictwem skrzy i blach, tworzc jednolit konstrukcj metalow, przeznaczon do przejcia si pionowych i poziomych i momentów zginajcych. Ruchome przykrycie stanowiska „3” umieszczono nad podstaw, a jego wsporniki prowadzce „4” znajduj si wewntrz kadej kolumny. We wspornikach prowadzcych przykrycia znajduj si siowniki pras hydraulicznych obcienia pionowego „5”, których trzpienie s przegubowo zamontowane w kolumnach „2”. W podstawie stanowiska znajduje si platforma „6”, zamontowana na oporach rolkowych z moliwoci przemieszczania po podstawie i pomocie odbiorczym „7”. Platforma jest przeznaczona do rozmieszczenia sekcji obudowy. Na wspornikach podstawy zamontowano prasy hydrauliczne obcienia poziomego „8” z moliwoci siowego wspódziaania z platform „6”. Na pomocie odbiorczym „7” znajduje si hydrauliczny mechanizm wielokrkowy „9”, przemieszczajcy platform podczas montowania sekcji w stanowisku i wyprowadzania jej ze stanowiska.

W celu zapewnienia niezbdnych parametrów wytrzymaociowych stanowiska opracowano jego przestrzenny model komputerowy oraz przeprowadzono badania pracy stanowiska jako caoci i poszczególnych jego wzów w rónych trybach obcienia. Badania modelu odbyway si w oparciu o metod elementów skoczonych z wykorzystaniem pakietu programów Visual Nastran.

Praca stanowiska badawczego STD odbywa si w nastpujcy sposób. Sekcj obudowy montuje si na platformie, znajdujcej si na pomocie odbiorczym. Przy tym midzy podstaw sekcji i platform w razie koniecznoci montowane s podkadki w celu realizacji zadanego schematu obcienia. Moliwa jest take instalacja wkadek na przykryciu sekcji w celu realizacji odpowiednich schematów obcienia. W razie koniecznoci przeprowadzenia pomiarów i rejestracji dziaajcych na sekcj obcie (w szczególnoci podczas okrelania wytrzymaoci sekcji) montowane s wkadki – czujniki tensooporowe.

Zmiana wysokoci stanowiska odbywa si stopniowo: Za porednictwem przestawiania kolejno dwigni oporowych kadego z podnoników hydraulicznych obcienia pionowego za pomoc mechanizmu dwigniowego o specjalnej konstrukcji, a nastpnie przemieszczenia przez te elementy hydrauliczne przykrycia stanowiska.

Za porednictwem mechanizmu wielokrkowego platforma z sekcj jest montowana na stanowisku. W celu przeprowadzenia dwukierunkowego wpywu na sekcj trzpienie dwigników hydraulicznych obcienia poziomego cz si z platform. Odbywa si pocztkowy pionowy rozpór sekcji w przykryciu stanowiska za porednictwem rozsunicia jej stojaków hydraulicznych. W razie koniecznoci odbywa si pocztkowy poziomy rozpór sekcji dwignikami hydraulicznymi obcienia poziomego z oparciem przykrycia sekcji o wspornik przykrycia stanowiska.

Przyoenie aktywnego obcienia pionowego na sekcj odbywa si poprzez podanie cinienia roboczego do szeciu lub czterech dwigników hydraulicznych obcienia pionowego (w zalenoci od niezbdnej siy). Warto aktywnej siy poziomej, oddziaywujcej na sekcj, zadawana jest regulowanym cinieniem w obszarze tokowym dwigników hydraulicznych obcienia poziomego. Moliwe jest take generowanie obcienia za porednictwem doprowadzenia niezbdnego cinienia roboczego do stojaków hydraulicznych sekcji obudowy za porednictwem multiplikatora (tryb pasywny). System elektrycznego sterowania hydraulicznego zapewnia moliwo tworzenia trybu cyklicznego obcienia sekcji w trybie pulsujcego obcienia, znajdujcego si w przedziale 0,25:1,05*Rnom. W procesie obciania odbywa si kontrola odksztacenia i si na wzach i elementach badanej sekcji za pomoc specjalnych czujników.

System elektrycznego sterowania hydraulicznego stanowiska realizuje sterowanie, kontrol i rejestracj rezultatów podczas wszystkich wykonywanych operacji. Informacje, otrzymywane z czujników, rozmieszczonych na stanowisku s zbierane i przetwarzane przez komputer przemysowy przy pomocy specjalnego oprogramowania i aparatury. Wizualizacja spywajcych informacji odbywa si na monitorze komputera. Jedn z funkcji systemu sterowania jest sprawdzenie zgodnoci szeregu parametrów kontrolnych z okrelonymi normatywami i awaryjne zatrzymanie operacji w przypadku wystpienia niedopuszczalnych odchyle.

Do kontrolowanych i rejestrowanych parametrów zaliczaj si:
  • cinienie w obszarach roboczych dwigników hydraulicznych obcienia pionowego i poziomego, a take dwigników hydraulicznych mechanizmów dwigniowych;
  • cinienie w przewodach cinienia i powrotnych;
  • wielko i prdko przemieszczania dwigników hydraulicznych obcienia pionowego;
  • warto si w czujnikach tensooporowych;
  • wskazania czujników odksztacenia i si w wzach sekcji;
  • wskazania czujników pooenia kocowego mechanizmów dwigniowych i in.
Podsumowujc powysze, naley stwierdzi, e:
  • Stanowisko STD jest obecnie jedynym stanowiskiem badawczym na terytorium WNP, pozwalajcym na przeprowadzenie bada sekcji obudów zmechanizowanych w penym zakresie wymogów norm.
  • Caoksztat funkcjonalnych i siowych charakterystyk, szeroko zakresu roboczego badanych sekcji stanowiska STD pokonuje istniejce wiatowe odpowiedniki, zapewniajc, przede wszystkim, aktywne pionowe i poziome obcienie sekcji obudowy o wysokoci 0,6:6 m z maksymaln si pionow 19500 kN.
  • Stworzenie stanowiska STD otwiera szerokie moliwoci prowadzenia prac naukowo – badawczych i eksperymentalnych niezbdnych do opracowania i testowania nowych konstrukcji obudów zmechanizowanych.
  • Stanowisko STD zapewnia moliwo przeprowadzenia bada sekcji obudowy w maksymalnie szerokim zakresie schematów i parametrów obcienia z zapisem wszystkich wskaza, niezbdnych do okrelenia i potwierdzenia charakterystyk wytrzymaociowych obudowy, okrelajcych jej niezawodno eksploatacyjn i resurs.
  • We wrzeniu 2005 r. stanowisko STD, opracowane przez instytut Dongiprouglemasz i wyprodukowane przez „Drukowski Zakad Budowy Maszyn” przeszo badania wstpne i otrzymao certyfikat pastwowy.