Teodor Winkler, Jarosław Tokarczyk

Monografia nr 23
Gliwice 2007, s.1-106,
ISBN  978-83-60708-16-3

cena egz. 35,00 zł

Opracowana metoda tworzenia wirtualnych prototypów została przedstawiona na tle faz cyklu życia maszyny górniczej. Wyodrębniono podstawowe fazy cyklu życia maszyny górniczej.

Są to:

• projektowanie i konstruowanie,
• wytwarzanie / montaż,
• badania stanowiskowe,
• instalacja w miejscu pracy,
• eksploatacja,
• wycofanie z użytkowania.

Dla każdej fazy tworzone są scenariusze wirtualnego prototypowania. Obejmują one podstawowe składniki proponowanej metody. Są to:
kryteria oceny,

• stany kryterialne,
• modele kryterialne,
• metody szczegółowe.

Prototypy wirtualne oceniane są w świetle technicznych i antropotechnicznych kryteriów oceny.
Do technicznych kryteriów oceny należą:

• wytrzymałościowe,
• funkcjonalne.

Do antropotechnicznych kryteriów oceny należą:

• ergonomiczne,
• bezpieczeństwa,
• możliwości wytwórczych.

Przedstawiono budowę modeli kryterialnych dla poszczególnych stanów kryterialnych maszyny górniczej. Wykonano studium przypadków dla kilkunastu prototypów wirtualnych. W fazie projektowanie i konstruowanie zaproponowano sposób automatyzacji przygotowania zadań obliczeniowych metodą elementów skończonych, uwzględniający zmienność położenia zespołów maszyny oraz skracający czas budowy pojedynczego zadania obliczeniowego.
W fazach instalacja na miejscu pracy oraz eksploatacja wyniki uzyskane na w procesie wirtualnego prototypowania mogą być wykorzystane w analizie wykonalności operacji montażu/demontażu.
Weryfikację wirtualnych prototypów przeprowadzono na podstawie otrzymanych wyników z badań stanowiskowych i warunków in situ, w obrębie następujących kryteriów:

• wytrzymałościowe – porównanie wytężenia obiektu rzeczywistego metodami tradycyjnymi (tensometria oporowa i indukcyjne przetworniki przemieszczeń) oraz przy zastosowaniu metody odwrotnego projektowania (metodą bezdotykową na podstawie sporządzonej dokumentacji zdjęciowej),
• bezpieczeństwa – porównanie wartości granicznych kątów utraty stateczności sekcji obudowy zmechanizowanej,
• funkcjonalne – porównanie trajektorii ruchu poziomego stropnicy sekcji obudowy zmechanizowanej,
• ergonomiczne – porównanie wymogów normowych z faktycznymi warunkami panującymi w warunkach in situ.

 

---

Creating virtual prototypes of mining machines

Suggested method for creation of virtual prototypes was presented on the background of the stages of mining machine lifetime. The following basic stages of mining machine lifetime were distinguished:

• designing and constructing,
• manufacturing / assembly,
• stand tests,
• installation at the workplace,
• exploitation,
• withdrawal from operation.

Scenarios of virtual prototyping are created for each stage. They include the following basic components of suggested method:

• assessment criteria,
• criterial states,
• criterial models,
• detailed methods.

Virtual prototypes are evaluated in the light of technical and anthropo- technical assessment criteria.

There are the following technical assessment criteria:

• strength criteria,
• functional criteria.

There are the following anthropotechnical assessment criteria:

• ergonomic criteria,
• safety criteria,
• manufacturing possibilities criteria.

Structure of criterial models for each criterial state of mining machine was presented. Study of cases for ten or so virtual prototypes was made. Method for automation of preparing computational tasks by the Finite Elements Method, which takes into account changeability of location of machine systems and shortens the time for preparation of a single computational task, was suggested in the stage of designing and constructing.

In the installation at the workplace and exploitation stages results obtained in virtual prototyping process can be used in an analysis of feasibility of assembly and disassembly operations.

Verification of virtual prototypes was conducted on the basis of obtained results from stand tests and in situ conditions within the following criteria:

• strength criteria – comparison of effort of real object by traditional methods (resistance strain gauges and inductive displacement converters) as well as by the use of Reverse Engineering method (non-touch method on the basis of photos),
• safety criteria – comparison of boundary values of angles of powered-roof-support loss of stability,
• functional criteria – comparison of so-called lemniscate curve of powered-roof-support,
• ergonomic criteria – comparison of standard requirements with real in situ conditions.