MIAG 3 (535) 2018

Florin Dumitru Popescu, Sorin Mihai Radu, Andrei Andraş

Study of functional performance improvements for cutting teeth mounted on bucket wheel excavators operating in Oltenia coal basin – Romania

The values of the resultant forces acting on the cutting teeth of BWEs can either be calculated or determined using experimental methods. Based on this, the position and parameters of the working organs during the cutting process are designed and built. The stresses and deformations of the teeth during the cutting process are influenced by their positioning on the excavator bucket, which is determined by the fitting mode of the teeth. In this paper, the stresses and deformations in the case of an existing tooth holder are analysed and a new type of tooth holder is proposed, using SolidWorks® software for this analysis.

Ulepszenia w zakresie wydajności funkcjonalnej zębów tnących zamocowanych na koparkach wielonaczyniowych w zagłębiu węgla Oltenia w Rumunii

Wartości sił wypadkowych, które działają na zęby tnące koparek wielonaczyniowych, mogą być albo wyliczone, albo określone przy użyciu eksperymentalnych metod. Na tej podstawie projektuje się położenie i parametry organów roboczych w trakcie procesu urabiania. Naprężenia i odkształcenia zębów w trakcie procesu urabiania zależą od ich położenia na czerpaku koparki, które jest określone przez metodę dopasowania zębów. W niniejszym opracowaniu została przedstawiona analiza naprężeń i odkształceń w przypadku obecnie używanego uchwytu zębów, a następnie został zaproponowany nowy typ uchwytów oraz wykonano to samo opracowanie na nowym typie uchwytu, przy użyciu przeznaczonego do tej analizy oprogramowania SolidWorks®.

Download article / Pobierz artykuł

Kamil Mucha, Krzysztof Krauze

Planning experiment for laboratory tests on rock abrasivity

The physical and mechanical properties of rocks (i.e., compressive strength, tensile strength, workability, or compactness) are often taken into account during the selection of a mining method and type of mining machine as well as the mining tools themselves. However, one of the main reasons for the abrasive wear of mining picks is the abrasiveness of rocks, which is seldom taken into consideration because there is lack of unambiguous and proven methods for its determination. The article presents the research plan and methodology, the stand for testing the abrasivity of rocks, the course of conducting preliminary tests as well as the statistical treatment of the results using the Statistica program, and determining the final values of the input variables in the basic research. The method has been developed taking into account rock abrasivity when selecting and forecasting the wear of mining tools.

Planowanie eksperymentu dla laboratoryjnych badań ścierności skał  

Właściwości fizykomechaniczne urabianej skały, takie jak wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na rozciąganie, urabialność czy zwięzłość, bardzo często są uwzględniane przy doborze sposobu urabiania, rodzaju maszyny urabiającej, jak i samych narzędzi urabiających. Jednakże bardzo rzadko uwzględnia się jedną z głównych przyczyn zużycia ściernego noży kombajnowych, jaką jest ścierność skał, gdyż brak jest jednoznacznej i sprawdzonej metody jej określania. W artykule przedstawiono plan i metodykę badań, stanowisko do badania ścierności skał, przebieg przeprowadzenia badań wstępnych oraz statystyczne opracowanie wyników za pomocą programu Statistica i ustalenie ostatecznych wartości wielkości wejściowych w badaniach zasadniczych. Metoda została opracowana w aspekcie uwzględniania ścierności skał przy doborze i prognozowaniu zużycia narzędzi urabiających.

Download article / Pobierz artykuł

 Witold Biały, Patrycja Hąbek

Quality engineering tools in analysis of failure of longwall mining complex

Downtimes caused by machine failures translate into a loss of effectiveness in the mining process. The main task of maintenance teams in hard coal mines is to ensure the uninterrupted work of the machines used. A measurable effect of these activities should be reducing machine maintenance and, as a consequence, reducing the costs of coal mining; i.e., a mine’s operating costs. In the present article, two longwall mining machines have been analyzed: a cutter-loader and a plow. The analysis was based on one of the quality engineering tools – the Pareto–Lorenz diagram. This tool allows for grouping the causes of breakdowns and establishing which of them are the most important and should be removed first. The analysis has demonstrated the significance of machine selection and its adjustment to the existing geological-mining conditions. Improper selection results in increased energy consumption in the mining process, premature wear, or prolonged downtimes caused by breakdowns.

Narzędzia inżynierii jakości w analizie awaryjności ścianowych kompleksów wydobywczych

Przerwy spowodowane awaryjnością maszyn wpływają na efektywność procesu wydobywczego. Głównym zadaniem służb utrzymania ruchu w kopalniach węgla kamiennego jest zapewnienie ciągłości pracy eksploatowanych maszyn (urządzeń). Wymiernym efektem tych działań powinno być ograniczenie kosztów utrzymania ruchu maszyn (urządzeń), a tym samym obniżenie kosztów produkcji wydobycia węgla, czyli działania kopalni. W niniejszym artykule przeanalizowano dwa kompleksy ścianowe: kombajnowy oraz strugowy. Do analizy wykorzystano jedno z narzędzi inżynierii jakości – diagram Pareto–Lorenza. Narzędzie to pozwala pogrupować przyczyny awarii oraz wskazać, które z nich są najistotniejsze i które powinny być w pierwszej kolejności usuwane. Przeprowadzona analiza wskazała, jak istotny jest właściwy dobór maszyn (urządzeń) do istniejących warunków geologiczno-górniczych. Niewłaściwy dobór skutkuje wzrostem energochłonności procesu wydobywczego, przedwczesnym zużyciem czy zwiększonymi przerwami w pracy, które są spowodowane awariami.

Download article / Pobierz artykuł

Łukasz Bołoz

Mining of thin coal seams using surface-underground methods

Shallow hard coal deposits in the form of seams can be mined using surface-underground methods. These methods are characterized by the exploitation of the deposit from the surface, while the mining process itself takes place underground. The large variability of the mining and geological conditions was the reason for the emergence of many mining methods and systems as well as machines, sometimes used only locally in various parts of the world. The article presents the surface-underground methods used around the world. Attention is paid to unusual and rarely used methods and machines, which are not utilized in Polandfor various reasons. The present article discusses mining machines used in the methods of Highwall, Auger, and Punch longwall mining along with their types and varieties.

Urabianie cienkich pokładów węgla kamiennego metodami powierzchniowo-podziemnymi

Złoża węgla kamiennego zalegające płytko w postaci pokładów można eksploatować metodami powierzchniowo-podziemnymi. Są to metody charakteryzujące się eksploatacją złoża z powierzchni, jednak sam proces urabiania odbywa się pod ziemią. Duże zróżnicowanie warunków górniczo-geologicznych było przyczyną powstania wielu metod i systemów eksploatacji oraz maszyn, stosowanych czasami jedynie lokalnie w różnych zakątkach świata. W artykule przedstawiono stosowane na świecie metody powierzchniowo-podziemne. Zwrócono uwagę na nietypowe i rzadko stosowane metody oraz maszyny, które z różnych względów nie występują w Polsce. Omówiono maszyny urabiające, pracujące w metodach highwall mining, auger mining, a także punch longwall mining wraz ich odmianami i typami.

Download article / Pobierz artykuł

Vladimir Milisavljević, Alberto Martinetti, Aleksandar Cvjetić

Approach to solving mining machine selection problem by using grey theory

The selection of a mining machine is a multiple-attribute problem that involves the consideration of numerous parameters of various origins. A common task in the mining industry is to select the best machine among several alternatives, which are frequently described both with numerical variables as well as linguistic variables. Numerical variables are mostly related to the technical characteristics of the machines, which are available in detail in most cases. On the other hand, some equally important parameters such as price, reliability, support for service and spare parts, operating cost, etc., are not available at the required level for various reasons; hence, these can be considered uncertain information. For this reason, such information is described with linguistic variables. This paper presents research related to overcoming this problem by using grey theory for selecting a proper mining machine. Grey theory is a well-known method used for multiple-attribute selection problems that involves a system in which parts of the necessary information are known and parts are unknown.

Metoda rozwiązywania problemów związanych z doborem maszyn górniczych na podstawie teorii szarych systemów

Wybór maszyn górniczych to złożony problem, wymagający rozważenia wielu różnych parametrów. Jednym z najważniejszych zadań w przemyśle górniczym jest wybór najlepszych spośród kilkunastu dostępnych maszyn, które często opisywane są zarówno za pomocą zmiennych numerycznych, jak i zmiennych lingwistycznych. Zmienne numeryczne zwykle są związane z charakterystyką techniczną maszyn, która w większości przypadków jest dostępna w szczegółach. Z drugiej strony niektóre równie ważne parametry, takie jak cena, niezawodność, serwis i części zamienne, koszty operacyjne itd., z wielu przyczyn nie są dostępne na wymaganym poziomie, stąd należy je uważać za informacje niepewne. Dlatego też informacje te opisywane są za pomocą zmiennych lingwistycznych. Niniejszy artykuł przedstawia badania mające na celu przezwyciężenie tego problemu z wykorzystaniem teorii szarych systemów do wyboru odpowiednich maszyn górniczych. Teoria szarych systemów to dobrze znana metoda stosowana w przypadku problemów wyboru wielokryteriowego, gdzie część informacji jest znana, a część pozostaje nieznana.

Download article / Pobierz artykuł

Krzysztof Filipowicz, Mariusz Kuczaj, Paweł Gruszka

Experimental mechanical security assessment used in torsionally flexible Raptor-SK couplings

Dodge®Raptor series couplings belong to inseparable, mechanical, and torsionally flexible couplings with the possibility of compensating for the misalignment of axes. In the couplings with the Raptor-SK design, shear pins were additionally applied to protect the drive system from overload. The use of „fuses” in the coupling in the form of shear pins limits the value of the transferred torque to a set (safe) value; beyond which, it is cut off and the drive is consequently disconnected. In this work (with reference to the Raptor-SK coupling), calculations were made to select the diameter of the shear pins depending on the value of the limit torque Mgr. In order to assess the correctness of the selection of pins used in the coupling mechanism, experimental tests were carried out using a testing machine. A comparison was made between the design calculations of the shear pins and the results of research on a test bench.

Doświadczalna ocena zabezpieczeń mechanicznych stosowanych w podatnych skrętnie sprzęgłach Raptor-SK

Sprzęgła serii Dodge®Raptor należą do sprzęgieł nierozłącznych, mechanicznych, podatnych skrętnie o możliwości kompensacji odchyłek współosiowości. W sprzęgłach o oznaczeniu Raptor-SK zastosowano dodatkowo kołki ścinane, zabezpieczające układ napędowy przed przeciążeniem. Zastosowanie „bezpieczników” w sprzęgle w postaci kołków ścinanych ogranicza wartość przenoszonego momentu obrotowego do wartości ustalonej (bezpiecznej), po której przekroczeniu następuje ich ścięcie, a w konsekwencji rozłączenie napędu. W odniesieniu do sprzęgła Raptor-SK przeprowadzono obliczenia mające na celu dobór średnicy kołków ścinanych w zależności od wartości momentu granicznego Mgr. W celu oceny poprawności doboru kołków użytych w mechanizmie sprzęgła przeprowadzono badania doświadczalne z użyciem maszyny wytrzymałościowej. Dokonano porównania wykonanych obliczeń konstruktorskich kołków ścinanych z wynikami badań na stanowisku badawczym.

Download article / Pobierz artykuł

Nr 3/2016 (528)

TOMASZ MOLENDA, SŁAWOMIR CHMIELARZ

Galvanic separation of analogue signals

The article deals with the issues of galvanic separation of analogue circuits and methods to perform it. The authors described capacitive, inductive and optical couplings, separation with the use of processing as well as non-linearity correction of optoelectronic materials characteristics. The available solutions were presented and their characteristics.

Separacja galwaniczna sygnałów analogowych

Artykuł poświęcony jest zagadnieniom związanym z separacją galwaniczną obwodów analogowych i sposobom jej realizacji. Opisano w nim sprzężenia pojemnościowe, indukcyjne i optyczne, separację z zastosowaniem przetwarzania oraz linearyzację charakterystyk elementów optoelektronicznych. Przedstawiono dostępne rozwiązania i ich właściwości.

WITOLD BIAŁY

Analysis of machines work time during machinery and equipment supply for longwalls

Machinery and equipment supply to longwalls is related to the launch of a mining excavation and is one of the key elements of hard coal beds exploitation. The process is based on supplying all indispensable machines and devices to the longwall so that the exploitation could proceed efficiently. In order to ensure better efficiency, it is necessary to find the causes of breakdowns within the process and to counteract them successfully. The objective of these operations will be to raise the production preparedness of machines and devices involved in the process. The increase of this preparedness depends largely on the technical condition of employed machines and devices and their proper selection. This will ensure failure-free and downtime-free progress of the operations.

Analiza czasu pracy maszyn przy zbrojeniu ścian wydobywczych

Zbrojenie ścian – pojęcie związane z uruchomieniem ścianowego wyrobiska eksploatacyjnego – jest jednym z ważniejszych elementów procesu eksploatacji pokładów węgla kamiennego. Polega ono na wprowadzeniu do przyszłej ściany eksploatacyjnej wszystkich niezbędnych maszyn i urządzeń, aby proces eksploatacji mógł przebiegać w sposób efektywny. Aby zapewnić jego odpowiednią efektywność oraz wydajność, należy znaleźć przyczyny najczęściej w nim występujących awarii i skutecznie im przeciwdziałać. Celem tych działań będzie zwiększenie dyspozycyjności produkcyjnej maszyn i urządzeń biorących udział w procesie. Na zwiększenie dyspozycyjności produkcyjnej istotny wpływ ma stan techniczny maszyn i urządzeń stosowanych przy zbrojeniu ścian oraz ich odpowiedni dobór. Realizacja tych działań zapewni w dużym stopniu bezawaryjny i bezprzestojowy postęp prac.

GRZEGORZ KWIATKOWSKI, MARCIN MICHALAK

Computer system architecture for Polish-language documents search with the use of queries in a natural language

The article features an architecture concept of a system to search for information in text documents with the use of natural-language queries. The basic element of the proposed solution is the application of query expansion as a method to improve the quality of achieved results. As there are no such tools for the Polish language, the authors proposed how to prepare suitable assets from input data for this purpose. The prepared system will be applied for information search in specialized documents, such as technical and diagnostic documentation of mining machines.

Koncepcja architektury systemu komputerowego wyszukiwania dokumentów w języku polskim przy pomocy zapytań w języku naturalnym

Artykuł przestawia koncepcję architektury systemu wyszukiwania informacji w dokumentach tekstowych, z wykorzystaniem zapytań w języku naturalnym. Zasadniczym elementem proponowanego rozwiązania jest wykorzystanie metody ekspansji zapytań, jako sposobu na poprawę jakości uzyskiwanych wyników. Ponieważ brak jest tego typu narzędzi dedykowanych dla języka polskiego, zaproponowano także sposób przygotowania odpowiednich do tego celu zasobów z danych wejściowych. Przygotowywany system znajdzie zastosowanie w wyszukiwaniu informacji w dokumentach specjalistycznych, jakimi są dokumentacje techniczne i diagnostyczne maszyn górniczych.

MARIAN HYLA

Setting the range of reactive power regulation for a salient-poles motor based on the measurement of the synchronous work state

The article features a method of determining synchronous reactance in the axes d and q for a synchronous motor with salient poles based on measuring basic electrical quantities in the state of synchronous work. The admissible operating range of the machine was discussed. The motor with salient poles was described by means of a phasor diagram. The author presented dependencies which allow to determine the solution searched for. The method was presented in a graphical manner. Finally, the author discussed the possibility to reduce the search range of available solutions.

Wyznaczanie zakresu regulacji mocy biernej silnika z biegunami jawnymi na podstawie pomiarów stanu pracy synchronicznej

W artykule przedstawiono metodę wyznaczania reaktancji synchronicznych w osi d i q dla silnika synchronicznego z biegunami jawnymi na podstawie pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych w stanie pracy synchronicznej. Omówiono dopuszczalny zakres pracy maszyny. Zaprezentowano opis silnika z biegunami jawnymi za pomocą wykresu wskazowego. Przedstawiono zależności umożliwiające wyznaczenie poszukiwanego rozwiązania. Zaprezentowano graficzną ilustrację metody. Omówiono możliwość ograniczenia zakresu poszukiwań dostępnych rozwiązań.

JAROSŁAW TOKARCZYK, JAN KANIA

Systems and tracks of self-powered suspended monorails for transportation of people in horizontal workings and workings with inclination up to 45°

The article presents the number of transport systems and the length of the routes on which people are transported in Polish mines. A legal status in Poland and China and the guidance of the Regional Office of Arnsberg in Germany were presented. The actual speed as a function of time recorded during exploitation of the suspended monorail in the mining conditions is shown. A technical potential maximum velocity of the suspended drivetrains is identified. Extended criterial model for assessment of effects of overloads to operators and transported team as well as algorithm for identification of effects of dynamic overloads are presented. Example of simulation result, i.e. behaviour of virtual model of Hybrid III dummy during its transportation in a cabin on a curve, is given.

Układy i trasy transportu kolejkami podwieszonymi z napędem własnym do przewozu ludzi w wyrobiskach poziomych oraz pochyłych o nachyleniu do 45°

W artykule przedstawiono liczbę układów transportowych i długości tras, na których prowadzona jest jazda ludzi. Zaprezentowano stan prawny obowiązujący w Polsce i Chinach oraz wytyczne Okręgowego Urzędu Arnsberg w Niemczech. Zamieszczono rzeczywiste prędkości jazdy w funkcji czasu, zarejestrowane podczas eksploatacji kolejki podwieszonej w zakładzie górniczym. Określono techniczne możliwości prędkości maksymalnej dla wybranego ciągnika kolejki podwieszonej. Przedstawiono rozszerzony model kryterialny do oceny skutków przeciążeń oddziałujących na operatorów i przewożoną załogę oraz algorytm identyfikacji skutków przeciążeń dynamicznych. Zaprezentowano przykładowe wyniki symulacji – zachowanie się wirtualnego modelu manekina Hybrid III podczas jazdy kabiną osobową na zakręcie.

W. KOSTENKO, T. KOSTENKO

Quality estimation of influence of energy resources extraction on environment in Ukraine

The article features the impact of technological extraction processes of basic Ukrainian energy resources on the environment – i.e. coal and gas extracted by means of open mining, underground mining and bore mining. The authors discuss qualitative indicators of the negative impact of preparation and mineral extraction processes on different biosphere components. The article presents a comparative table of the impact indicators, like the nature, size and duration for different extraction methods. Finally, prospective ways were shown how to develop the energy resources base in Ukraine.

Ocena jakościowa wpływu wydobycia nośników energii na środowisko naturalne Ukrainy

W artykule przedstawiono wpływ na środowisko naturalne procesów technologicznych wydobycia głównych ukraińskich zasobów energetycznych – węgla i gazu – sposobem odkrywkowym, podziemnym i otworowym. Przytoczono jakościowe wskaźniki negatywnego wpływu procesów udostępnienia i wydobycia kopaliny na różne składniki biosfery. Przedstawiono tabelę porównawczą wskaźników oddziaływania, takich jak charakter, wielkość i czas trwania w różnych procesach wydobycia. Ukazano potencjalne sposoby rozwoju bazy zasobów energetycznych Ukrainy.

V.N. SHOFFA, V.N. CICERJUKIN, B. MIEDZINSKI, A. KOZLOWSKI, J. WOSIK

Miniature ball contact sensor for locating singular points of a control magnetic field

The article presents the results of research (obtained by use of a specially developed contact sensor) regarding the completion of singular points of the spatial magnetic field for selected systems of miniature relays controlled by coils and/or permanent magnets. The authors have shown that appropriate formation of the control magnetic field ensures a high degree of integration and miniaturization of the structure of electromagnetic contact systems.

Miniaturowy czujnik stykowy do lokalizacji punktów osobliwych magnetycznego pola sterującego

Artykuł przedstawia wyniki badań (uzyskane za pomocą specjalnie zaprojektowanego czujnika kontaktowego) dotyczące realizacji pojedynczych punktów przestrzennego pola magnetycznego dla wybranych systemów miniaturowych przekaźników sterowanych przez cewki lub magnesy stałe. Pokazano, że właściwy sposób tworzenia pola magnetycznego zapewnia wysoki stopień integracji i miniaturyzacji konstrukcji zestykowych systemów elektromagnetycznych.