Науковий вісник НГУ

Методика моделювання розподілу температури в дискових гальмах шахтових підіймальних машин

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №5 2024

Останнє оновлення: 29 жовтня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 404

Authors:

В. В. Симоненко*, orcid.org/0000-0002-1843-1226, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К. С. Заболотний, orcid.org/0000-0001-8431-0169, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Панченко, orcid.org/0000-0002-1664-2871, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (5): 059 - 064

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-5/059

Abstract:

Мета. Використовуючи сучасні обчислювальні комплекси, дослідити перебіг теплових явищ у дискових гальмах, аби визначити й обґрунтувати робочі параметри елементів підіймальної машини.

Методика. У дослідженні застосовані програмні комплекси, за допомогою яких був сформований розрахунково-теоретичний апарат процесів моделювання теплових режимів, зокрема згадана функція була покладена на програмне забезпечення SolidWorks Simulation із можливістю оцінити похибки результатів обчислень.

Результати. У ході дослідження встановлена залежність працездатності дискового гальма підіймальної машини від робочих параметрів його елементів. Дослідження дають змогу глибше зрозуміти перебіг процесів теплової передачі в дискових гальмових пристроях, вивчити реакцію різних матеріалів на тертя й визначити оптимальні параметри, що сприяють підвищенню ефективності гальмівних систем. Була доведена ефективність запропонованого методу аналізу процесів розподілу нагрівання елементів барабанів шахтових підіймальних машин під впливом робочих і аварійних режимів гальмування.

Наукова новизна. Уперше була розроблена та обґрунтована методика розрахунку розподілу температури нагрівання за площиною гальмівного ободу під час запобіжної зупинки. Також розроблено спосіб визначення температурного поля, що виникає в умовах сталого теплового режиму, який настає після багаторазового робочого гальмування та охолодження пристрою. При цьому були враховані довжину зразка, відносна швидкість між тертьовими елементами й коефіцієнт розподілу теплового потоку, коли застосовували формулу визначення температури на поверхні гальмівного ободу. Розроблена геометрична модель гальмівного диску у програмному комплексі SolidWorks дозволяє досліджувати зміну температури на ободі пристрою в реальному часі.

Практична значимість. Запропоноване за результатами досліджень теплових процесів удосконалення конструкції має сприяти підвищенню безпеки транспортних засобів. Передбачено зниження вартості гальмівних систем за рахунок використання оптимальних матеріалів і технологій виробництва. Удосконалені програмні методи моделювання та аналізу впливу температури на гальмівні диски шахтових підіймальних машин. З урахуванням результатів дослідження розроблені рекомендації щодо оптимальності процесу гальмування машин у різних експлуатаційних умовах.

Ключові слова: шахтова підіймальна установка, дискове гальмо, фрикційний матеріал, температура, час

References.

1. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., Panchenko, O., & Tipikin, A. (2020). Development of the concept of recurrent metamodeling to create projects of promising designs of mining machines. E3S Web of Conferences, 2020, 201, 01019. https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 202020101019.

2. Ziborov, K., & Fedoriachenko, S. (2015). On influence of additional members’ movability of mining vehicle on motion characteristics. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 237-241.

3. Grigorov, O., Druzhynin, E., Anishchenko, G., Strizhak, M., & Strizhak, V. (2018). Analysis of Various Approaches to Modeling of Dynamics of Lifting-Transport Vehicles. International Journal of Engineering & Technology, 7(4.3), 64-70. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19553.

4. Loveikin, V., Romasevych, Y., Shymko, L., & Loveikin, Y. (2022). Minimisation of the Driving Torque of the Derricking Mechanism of a Tower Crane during Steady Load Hoisting. Machinery and Energetics, 2022, 13(3), 43-52. https://doi.org/10.31548/machenergy.13(3).2022.43-52.

5. Zabolotnyi, K., & Panchenko, E. (2010). Definition of rating loading in spires of multilayer winding of rubberrope cable. New Techniques and Technologies in Mining – Proceedings of the School of Underground Mining, 223-229. https://doi.org/10.1201/b11329-38.

6. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., & Zhupiiev, O. (2019). Development of the theory of laying a hoisting rope on the drum of a mining hoisting machine. E3S Web of Conferences, 109, 00121. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900121.

7. Zabolotnyi, K., Zhupiev, O., & Molodchenko, A. (2015). Analysis of current trends in development of mine hoists design engineering. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 175-179.

8. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., & Molodchenko, A. (2017). Development of a model of contact shoe brake-drum interaction in the context of a mine hoisting machine. Mining of Mineral Deposits, 11(4), 38-45. https://doi.org/10.15407/mining11.04.038.

9. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., Zhupiiev, O., & Haddad, J. S. (2019). Justification of the algorithm for selecting the parameters of the elastic lining of the drums of mine hoisting machines. E3S Web of Conferences, 123, 01021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 201912301021.

10. Pukach, P., Stolyarchuk, R., Pabyrivska, N., Slipchuk, A., Pukach, Yu., Auzinger, W., & Kunynets, A. (2021). Asymptotic Method for Studying Mathematical Models of Resonant and Nonresonant Nonlinear Vibrations for Some 1D Moving Bodies. 2021 IEEE 16^th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems (CADSM), Lviv, Ukraine, 2021, 5/6-5/9. https://doi.org/10.1109/CADSM52681.2021.9385221.

11. Tsymbal, B., Ziborov, K., Rott, N., & Fedoryachenko, S. (2021). Analysis of the effect of mechanical oscillations generated during welding on the structure of ductile constituent of products made of steel 10G2FB. Materials Science Forum,  1038 MSF, 40-48. Retrieved from https://www.scientific.net/MSF.1038.40.

12. Voloshyn, O., & Riabtsev, O. (2019). Some important aspects of rock mechanics and geomechanics. E3S Web of Conferences, International Conference Essays of Mining Science and Practice, 109. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900114 22.

13. Ilin, S., Adorska, L., Samusia, V., Kolosov, D., & Ilina, I (2019). Conceptual bases of intensification of mining operations in mines of Ukraine based on monitoring and condition management of mine hoisting systems. E3S Web of Conferences, International Conference Essays of Mining Science and Practice, 109. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900030.

14. Ilin, S. R., Radchenko, V. K., & Adorska, L. G. (2017). Risk-forming processes during the operation of mine hoisting installations. Heotekhnichna Mekhanika, (134), 22-33.

15. Vladić, J., Đokić, R., Kljajin, M., & Karakašić, M. (2011). Modelling and simulations of elevator dynamic behaviour. Technical Gazette 18, 3(2011), 423-434. Retrieved from https://hrcak.srce.hr/file/107017.

16. Shkut, A. P. (2023). Methodology for service life evaluation of screens welded structures. Journal of Engineering Sciences (Ukraine), 11(1), D10–D18. https://doi.org/10.21272/jes.2024.11(1).d2.

17. Taran, I., Bondarenko, A., Novytskyi, O., Zhanbirov, Z., & Klymenko, I. (2020). Modeling of a braking process of a mine diesel locomotive in terms of different rail track conditions. E3S Web of Conferences, 201, 01018. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101018.

18. Taran, I., & Klymenko, I. (2017). Analysis of hydrostatic mechanical transmission efficiency in the process of wheeled vehicle braking. Transport Problems, 12(Special Edition), 45-56. https://doi.org/10.20858/tp.2017.12.se.4.

19. Mangalekar, S., Bankar, V., & Chaphale, P. (2016). A Review on Design and Optimization with Structural Behavior Analysis of Central Drum in Mine Hoist. International Journal of Engineering Research and General Science, 4(2), 91-96.

20. Hu, J., LIa, J.-Ch., He, X., & Cao, J.-Ch. (2016). Large Mine Hoist Drum Topology Optimization Design. In International Conference on Energy Development and Environmental Protection (EDEP), 520-526. Retrieved from http://dpi-proceedings.com/index.php/dteees/article/download/5945/5559.

21. Lu, H., Peng, Yx., Cao, S., & Zhu, Zc. (2019). Parameter Sensitivity Analysis and Probabilistic Optimal Design for the Main-Shaft Device of a Mine Hoist. Arabian Journal for Science and Engineering, 971-979. https://doi.org/10.1007/s13369-0183331-y.

22. Badenhorst, W., Zhang, J., & Xia, X. (2011). Optimal hoist scheduling of a deep level mine twin rock winder system for demand side management. Electric Power Systems Research, 81(5), 1088-1095. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2010.12.011.

23. Szymański, Z. (2015). Intelligent, energy saving power supply and control system of hoisting mine machine with compact and hybrid drive system. Archives of Mining Sciences, 60(1), 239-251. https://doi.org/10.1515/amsc-2015-0016.

24. Juanli, L., Jiacheng, X., Zhaojian, Y., & Junjie, L. (2018). Fault diagnosis method for a mine hoist in the internet of things environment. Sensors, 18, 1-16. https://doi.org/10.3390/s18061920.

25. Ilin, S., Adorska, L., Pataraia, D., Samusia, V., Ilina, S., & Kholomeniuk, M. (2020). Control of technical state of mine hoisting installations. E3S Web of Conferences, 168, 00045. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016800045.

26. Huang, J., Luo, C., Yu, P., & Hao, H. (2020). A methodology for calculating limit deceleration of flexible hoisting system: A case study of mine hoist. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 234(4), 342-352. https://doi.org/10.1177/0954408920925017.

27. Wójcik, M. (2010). Simulation testing of emergency braking of the mining shaft hoist. J Konbin, 23, 401-408. https://doi.org/10.2478/v10040-008-0195-3.

28. Ma, W., & Lubrecht, A. A. (2018). Temperature of a sliding contact between wire rope and friction lining. Tribology International, 120, 140-148. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.12.034.

29. Popescu, F. D., Radu, S. M., Andras, A., Brînas, I., Budilică, D. I., & Popescu, V. (2022). Comparative Analysis of Mine Shaft Hoisting Systems’ Brake Temperature Using Finite Element Analysis (FEA). Materials, 15, 3363. https://doi.org/10.3390/ma15093363.

• < Попередня
• Наступна >