بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
Assessment of maximum stress for improving safety in winder rope by mathematical model.
مدل رياضی تعيين حداكثر تنش برای افزايش ايمنی كابل در بالابرهای معدن
اسلاید 2 :
بالابر با کابل فولادی از اولين سيستمهای باربري در معادن که از سال 1834 ميلادي مرسوم شد.
امروزه نيروي محركه بالابرها در اكثر موارد از طريق موتورهاي الكتريكي جريان مستقيم تامين مي شود. هر چند كه در گذشته نه چندان دور استفاده از موتورهاي ديزلي و قبل از آن موتورهاي بخار مرسوم بود.
- 34 سال قبل از استفاده از نوار نقاله (سال 1868 ميلادي)
- 44 سال قبل از استفاده از لوكوموتيو در معادن زيرزميني (سال 1878 ميلادي)
اسلاید 3 :
امروزه استفاده از بالابرها در بيشتر معادن بخصوص معادن عميق زيرزميني کاربرد دارد. در بسياري از موارد استفاده از بالابر تنها روش باربري اقتصادي در معادن زيرزميني است.
علاوه بر حمل مواد معدني و باطله در بسياري از معادن از اين ماشين براي ورود و خروج كارگران از معدن نيز استفاده مي شود.
اسلاید 4 :
ظرفيت کابل های بالابری در معادن بر اساس تنشهای کششی و معمولاً در حالت سکون محاسبه می شود و از محاسبه تنشهای ديناميکی که در اثر ترمز و يا شتاب در آنها توليد می شود صرف نظر می شود.
اصولاً غير از تنشهای استاتيک که محاسبه و تعيين آنها نسبتاً ساده است تعيين ساير تنشهای ايجاد شده در کابل بالابر پيچيده و مشکل است و سعی می شود اثر آنها در محاسبات با اعمال ضرايب ايمنی بزرگ تامين شود .
اسلاید 5 :
Tension
Compression
Shear
از نظر فيزيکی، کشش حالتی از تنش است که بر اثر آن، ذرات ماده از هم دور می شوند.
به طور مثال کابل بالابری که در امتداد محورش به آن نيروی وزن کيج يا اسکيپ وارد می شود، در هر مقطع از کابل که عمود بر محور است، تنش کششی توليد می شود.
کشش يکی از حالات بنيادی تنش در هر جسم است.
تنش کششی نوعی از تنش عمودی است و در جسمی که تحت اثر کشش قرار گرفته در امتداد نيرو بوجود می آيد.
تنش کششی سبب ايجاد تغيير شکل هايي در ماده می شود که در صورت بيشتر بودن مقدار آن از مقاومت ماده می تواند سبب گسيختگی در آن شود.
اسلاید 6 :
Headgear Sheave
سيستم هاي گوناگوني براي بالابري در معادن وجود دارد.
مرسوم ترين روش براي دسته بندي اين گروه ماشينها، نحوه انتقال قدرت به کابل بالابر است.
بالابري كه يك سر کابل آن به طبلك و سر ديگر آن به اسكيپ يا كيج وصل باشد، ساده ترين و از طرفي معمول ترين گونه بالابر است.
Drum hoist
Winder Drum
اسلاید 7 :
Friction Winder Sheave
نوع ديگر سيستم بالابر، بگونه ای است که انتقال نيروي محركه از گردانده به کابل صرفاً توسط اصطكاك انجام مي شود.
بعضاً اين روش برای يادبود مخترعش، اصطلاحاً "كوپ"(Koepe) ناميده مي شود.
Friction sheave hoist
در اين سيستم، کابل از دور قرقره عبور می کند ولی دور آن نمی پيچد و هر يك از دو سر کابل به کيج يا اسکيپ و يا وزنه تعادل متصل است.
دوران بر اثر وجود اصطكاك بين محيط خارجي قرقره با کابل بوجود مي آيد.
براي اطمينان از ميزان اصطكاك محرك كافي، از يك کابل تعادل كه دو سر آن در چاه معدني به زير كيج يا اسكيپ و وزنه تعادل متصل است، استفاده مي شود.
CounterWeight
اسلاید 8 :
شدت حوادث چه از نظر خسارت هاي اقتصادي و چه از نظر تلفات انساني در حوادث بالابرها در صورت عدم رعايت نكات فني و ايمني در طراحي، ساخت، نصب و بهره برداري به حدي زياد است كه جاي هيچ گونه خطايي را در مراحل فوق باقي نمي گذارد.
عامل کليدی در بهره برداری ايمن از بالابرها، استفاده از مکانيک مهندسی برای ارزيابی عملکرد آنها است.
در مکانيک مهندسی تعيين تنشها برای آناليز عملکرد ماشين ها و پيش بينی رفتار آنها تحت بار مشخص و همچنين طراحی ماشين آلات جديد به منظور اجرای بهينه صورت می گيرد.
اسلاید 9 :
- وضعيت سيستم در لحظه بلافاصله بعد از توقف قرقره يا طبلک (حالت 1)؛
- وضعيت سيستم در زماني كه حداكثر تنش در کابل رخ مي دهد (حالت 2)؛
بمنظور تعيين حداکثر تنش ايجاد شده در کابل فولادی، دو حالت مورد بررسی قرار می گيرد:
قانون پايه در اين مدلسازي، معادله مكانيكي "كار- انرژي" است كه شكل كامل شده قانون نيوتن است.
هدف از بکارگيری اين قانون و فرضيات مطلق و صريح ذکر شده، رسيدن به اصل بقاي انرژي است.
اسلاید 10 :
فرض هاي مطلق در اين مدلسازي :
- صرفنظر کردن از اثرات نسبيت؛
- حركت اجزاء سازنده سيستم بر اساس قوانين نيوتن است.
- خطي، الاستيك، هموژن (متجانس) و ايزوتروپ (همسانگرد) بودن تمامی مواد؛
- در نظر گرفتن نيروی جاذبه به عنوان تنها نيروی موثر خارجی؛
اسلاید 11 :
- صرف نظر کردن از همه منابع اصطكاك شامل كشش آيروديناميك، اصطكاك داخلي بين رشته هاي کابل و اصطكاك بين کابل و شيار قرقره يا طبلک بالابر؛
- صفر شدن فوری سرعت قرقره يا طبلک در صورت توقف آن؛
- عدم لغزيدن کابل روی قرقره يا طبلک در زمان چرخش آن؛
- متمرکز فرض کردن جرم قفس، وزنه متعادل كننده، بار و کابلها در نقطه تعليق؛
- حداكثر سرعت کابل بعد از دوره حركت شتابدار آن و ثابت ماندن سرعت کابل در يك مسافت معين حادث می شود.
- چند رشته کابل تنيده شده در يكديگر بعنوان يك کابل در نظر گرفته مي شود و قطر و وزن نهايي کابل، متناسب با قطر و وزن آن رشته ها فرض می شود.
فرض هاي صریح در اين مدلسازي :
اسلاید 12 :
قرقره متحرک بالابر
قرقره هرزگرد
وزنه تعادل
کیج یا اسکیپ
شکل شماتيک بالابر اصطکاکی
در زمان توقف ناگهاني، انرژي جنبشي سيستم (انرژی که سيستم به علت حرکت خود دارا است) تبديل به انرژي پتانسيل (انرژی که سيستم به علت موقعيتش در يک ميدان دارد) شده و سبب اضافه شدن تنش بيشتر به کابل مي شود.
تنش توام در کابل، تابعي از سرعت دوران قرقره يا طبلک، موقعيت بالابر در چاه معدنی، مجموع وزن کابل، بالابر و بار، سطح مقطع کابل و مدول الاستيسته کابل است.
اسلاید 13 :
m : جرم قسمتهای متحرک سيستم؛
r: شعاع قرقره يا طبلک؛
T1: انرژی جنبشی سيستم در حالت 1؛
: سرعت زاويه ای قرقره يا طبلک؛
برآورد سرعت زاويه ای قرقره يا طبلک بالابر ساده تر از سرعت خطی سيستم است، لذا:
اسلاید 14 :
: جابه جايي سيستم بين حالتهاي 1 و 2 بر اثر تنشهاي وارده به آن؛
انرژی پتانسيل ثقلی در حالت 1، صفر فرض می شود.
انرژی پتانسيل ثقلی در حالت 2، برابر است:
طبق اصل بقای انرژی، مجموع محتوای انرژی در حالتهای 1 و 2 با هم برابر است، بنابراين:
انرژی کرنشی: S
در رابطه بالاT با جایگزينی مقادير
اسلاید 15 :
با توجه به فرض الاستيک بودن کامل مصالح کابل رابطه "تنش – کرنش" خطی است.
تنش
سطح مقطع کابل
مدول الاستيسيته
کرنش
معادلات اصلی سيستم
در مدلسازی، کابل به عنوان يک عضو تحت بار محوری فرض می شود.
زمانی که بالابر متوقف می گردد در کابل بر اثر وزن کيج (قفس) تنش بوجود می آيد.
تنش محوری ناشی از وزن بار و کابل در حالت 1 :
در زمان توقف ناگهانی(حالت 2)
طول کشيده شده بر اثر وزن کيج (قفس) يا وزنه تعادل، بار و کابل
طول قائم کابل
طول کشيده نشده
طول قائم کابل (l)
اسلاید 16 :
انرژی کرنشی به ازای واحد حجم (e) بر اثر تنش عمودی (δ)
تنش عمودی ايجاد شده در کابل در حالت 2 برابر مجموع تنش عمودی ايجاد شده در حالت 1 و تنش ناشی از توقف است
انرژی کرنشی کل در کابل
اسلاید 18 :
مقدار مدول الاستيسيته برای فلزاتی نظير فولاد، مقداری بسيار زياد و در حد گيگانيوتن بر مترمربع است
لذا در شرايط معمول،
:لذا
اسلاید 19 :
تعيين تنش کششی استاتيکی و ديناميکی ايجاد شده در کابل فولادی بالابرهای معادن زيرزمينی مختلف
اسلاید 20 :
تنش های کششی ايجاد شده در کابل بالابرهای معادن نمونه (سرعت باربری: 8 متر بر ثانيه)
