PL227593B1

PL227593B1 - Instrument for measuring groove geometry in wheels, disks and rollers that work with ropes

Info

Publication number: PL227593B1
Application number: PL404824A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Tytko; Marian Wójcik; Andrzej Sioma; Grzegorz Olszyna
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie; Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2018-01-31
Also published as: PL404824A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do pomiaru geometrii rowków kół, krążków i rolek współpracujących z linami, zwłaszcza z linami stalowymi.The subject of the invention is an instrument for measuring the geometry of the grooves of wheels, pulleys and rollers cooperating with ropes, in particular steel ropes.

Zarówno średnica rowka mierzona na tzw. podziałowym promieniu rowka linowego jak i jego kształt oraz wymiary, w bezpośredni sposób determinują warunki pracy dla lin, zarówno w układach linowych napędów ciernych jak również tylko obtaczających się po bieżni. Bieżnia (rowek), może być wykonana bezpośrednio w materiale wieńca koła linowego jak i w specjalnym materiale umieszczonym w wieńcu. Zwłaszcza średnica rowków kół i krążków linowych nie może być dowolna, gdyż ten parametr jest jednym z podstawowych, decydujących trwałości zmęczeniowej lin. Wartość tego parametru mierzona w średnicy podziałowej koła lub krążka linowego powinna być wyższa o około 6% od średnicy nominalnej liny. Lina współpracująca z tak wykonanym rowkiem ma najwyższą trwałość zmęczeniową. W trakcie pracy układu linowego na skutek działania sił tarcia zmienia się zarówno kształt jak i średnica rowka jak również zmienia się też średnica liny. Średnica i geometria rowka linowego determinuje w znacznym stopniu czas pracy układu linowego, dlatego te parametry, a zwłaszcza średnica, muszą być mierzone w okresie eksploatacji.Both the diameter of the groove measured on the so-called the pitch radius of the rope groove as well as its shape and dimensions directly determine the operating conditions for the ropes, both in the rope systems of friction drives as well as only those rolling on the track. The raceway (groove) can be made directly in the material of the rope pulley rim as well as in a special material placed in the rim. In particular, the diameter of the grooves of the pulleys and pulleys cannot be arbitrary, because this parameter is one of the basic factors determining the fatigue life of the ropes. The value of this parameter, measured in the pitch diameter of a pulley or rope pulley, should be approximately 6% higher than the nominal rope diameter. The rope cooperating with such a groove has the highest fatigue life. During the operation of the rope system, as a result of the frictional forces, both the shape and diameter of the groove change, as well as the diameter of the rope. The diameter and geometry of the rope groove to a large extent determine the operating time of the rope system, therefore these parameters, and especially the diameter, must be measured during the service life.

Dotychczasowe pomiary geometrii kół linowych były realizowane za pomocą tradycyjnych przyrządów pomiarowych poprzez pomiar głębokości szerokości rowka za pomocą suwmiarek, mikrometrów. Oceny dokonywano na podstawie badań wizualnych i pomiarów tradycyjnymi metodami poprzez zastosowanie sprawdzianów (specjalnie wykonanych przyrządów pomiarowych) do rowków kół linowych. Geometria rowków kół linowych wpływa m. in. resurs pracy lin stosowanych w urządzeniach transportu linowego, dlatego też kontrola geometrii rowków powinna być wykonywana często.So far, measurements of the geometry of rope pulleys have been carried out using traditional measuring instruments by measuring the depth of the groove width with calipers, micrometers. The assessment was made on the basis of visual tests and measurements using traditional methods by applying gauges (specially made measuring instruments) to the grooves of the rope pulleys. The geometry of the pulley grooves influences, among others. service life of ropes used in rope transport devices, therefore the inspection of groove geometry should be performed frequently.

W wielolinowych urządzeniach szybowych, znane jest zjawisko nierównomierności obciążenia lin nośnych, związane ze zmianą długości poszczególnych lin, przewijających się na rowkach kół o różnych średnicach. Znane są z polskich opisów patentowych PL 153748 (Układ do kontroli sił w linach nośnych wielolinowych urządzeń wyciągowych), PL 155060 (Sposób korygowania sił w linach nośnych wielolinowego urządzenia wyciągowego), urządzenia pomiarowe sił w linach oraz sposoby korygowania nierównomierności tych obciążeń, służące do monitorowania sił w linach w układach wielolinowych. Korygowanie odbywa się poprzez zmianę długości liny (skracanie), lub poprzez zmianę grubości wkładek regulacyjnych w zawieszeniu linowym.In multi-rope shaft devices, the phenomenon of uneven load of lifting ropes is known, related to the change in the length of individual ropes running on the grooves of wheels of different diameters. They are known from Polish patents PL 153748 (System for controlling forces in lifting ropes of multi-rope hoisting devices), PL 155060 (Method of correcting forces in lifting ropes of a multi-rope hoisting device), devices for measuring forces in ropes and methods of correcting the unevenness of these loads, used to monitor forces in ropes in multi-rope systems. Correction is done by changing the length of the rope (shortening), or by changing the thickness of the adjustment inserts in the rope suspension.

Jednym z czynników wpływających na nierównomierność rozkładu sił w linach są zmiany ge ometrii rowków kół linowych. W czasie eksploatacji rowki kół linowych ulegają zużyciu poprzez wytarcie. Wykładziny kół linowych służą także do obniżenia wartości nacisków oraz w celu zwiększenia współczynnika tarcia pomiędzy liną, a bieżnią koła. Ma to znaczenie w linowych napędach ciernych, zwłaszcza w górniczych urządzeniach wyciągowych i kolejach linowych wszystkich typów. Wyłożone wykładzinami z tworzyw sztucznych koła linowe (także współpracujące koła kierujące) obniżają ró wnież poziom hałasu. Ma to duże znaczenie w przypadku kolei linowych. Nierównomierne zużywanie się rowków kół linowych, w szczególności wyposażonych w wykładziny, wynika z różnych stanów obciążeń lin pracujących na kołach w układach wielolinowych. Maszyny wyciągowe pracują w trudnych warunkach gdyż liny przenoszą różnego rodzaju zanieczyszczenia, pyły, cząstki mineralne z przepadu transportowanego urobku itp., zalegające na powierzchni i pomiędzy splotkami liny.One of the factors influencing the uneven distribution of forces in the ropes are changes in the geometry of the pulley grooves. During operation, the grooves of the rope pulleys are subject to wear through abrasion. Linings of rope pulleys are also used to reduce the pressure value and to increase the coefficient of friction between the rope and the wheel tread. This is important in rope friction drives, especially in mining hoists and cableways of all types. Rope wheels lined with plastic linings (including cooperating steering wheels) also reduce the noise level. This is of great importance in the case of cableways. The uneven wear of the grooves of the rope pulleys, in particular those equipped with linings, results from different load states of the ropes operating on the wheels in multi-rope systems. Hoisting machines work in difficult conditions because the ropes carry various types of dirt, dust, mineral particles from the loss of the transported spoil, etc., lying on the surface and between the strands of the rope.

W układach wielolinowych w trakcie eksploatacji, rowki kół linowych ulegają nierównomiernemu zużyciu. Zużycie to prowadzi zarówno do zmniejszania się średnicy tzw. podziałowej, jak i do przemieszczania się wytartego rowka w kierunku obrzeży koła. Taka sytuacja ma wpływ na zmiany sił w linach nośnych układów wielolinowych maszyny wyciągowej, może też prowadzić do indukowania drgań w linach. Wynika stąd konieczność kontrolowania geometrii rowków kół linowych w czasie eksploatacji i ich naprawa. Metody naprawy sprowadzają się do przetaczania i uformowania w ten sposób nowej geometrii rowków, lub poprzez wymianę wykładzin na nowe. Skutecznie wykonana operacja prowadzi do wyrównoważenia sił w linach. Ponieważ wartości sił w linach w dużym stopniu wynikają ze sztywności wzdłużnej poszczególnych gałęzi lin, przetaczania rowków wykonuje się niekiedy kilk ukrotnie w trakcie eksploatacji jednego kompletu lin.In multi-rope systems, during operation, the grooves of the rope pulleys are subject to uneven wear. This wear leads to a decrease in the diameter of the so-called and for the displacement of the worn groove towards the periphery of the circle. Such a situation affects the changes of forces in the lifting ropes of the multi-rope systems of the hoisting machine, and may also induce vibrations in the ropes. Hence the necessity to control the groove geometry of the rope pulleys during operation and to repair them. The repair methods are reduced to rolling and thus forming a new groove geometry, or by replacing the liners with new ones. A successfully performed operation balances the forces in the ropes. Since the values of the forces in the ropes result to a large extent from the longitudinal stiffness of individual rope branches, the grooves are sometimes rolled several times during the operation of one set of ropes.

Celem rozwiązania jest wskazanie poprzez przyrząd sposobu pomiaru geometrii rowków kół linowych, który umożliwia ich szybką ocenę na całym obwodzie koła, rolki lub krążka linowego. Przyrząd może być również zastosowany jako układ kontroli do prowadzenia kół napędowych w kolejach linowych, ponieważ istnieje możliwość pomiaru bicia wzdłużnego.The purpose of the solution is to show, by means of the instrument, the method of measuring the groove geometry of the rope pulleys, which enables their quick evaluation along the entire circumference of the pulley, roller or pulley. The device can also be used as a control system for guiding the drive wheels in cableways, since it is possible to measure the longitudinal runout.

PL 227 593 B1PL 227 593 B1

Przyrząd pomiarowy geometrii rowków kół, krążków i rolek współpracujących z linami, składa się z enkodera połączonego stykowo z wałem koła linowego, umieszczonego prostopadle do osi obrotu koła linowego O₁ połączonego za pomocą przewodów połączeniowych z zespołem rejestrująco-sterującym, który łączy się za pomocą przewodów przesyłowych: z czujnikiem laserowym umieszczonym prostopadle do osi obrotu koła linowego O₁, w odległości połowy średnicy koła i połowy zakresu pomiarowego, osią optyczną O₂, prostopadle do osi obrotu koła linowego O₁, równolegle względem płaszczyzny bazowej A umieszczonej w odległości x od płaszczyzny przechodzącej przez środek symetrii rowka koła linowego oraz prostopadle względem płaszczyzny bazowej B umieszczonej w odległości y od płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu koła linowego O₁ z kamerą; urządzeniem przetwarzającym informacje.The measuring device for the geometry of the grooves of wheels, pulleys and rollers cooperating with the ropes consists of an encoder connected in contact with the shaft of the sheave, placed perpendicular to the axis of rotation of the O ₁ sheave, connected by connecting cables with the recording and control unit, which is connected by means of wires transmission: with the laser sensor placed perpendicular to the axis of rotation of the pulley O ₁ , at a distance of half the diameter of the pulley and half of the measuring range, optical axis O ₂ , perpendicular to the axis of rotation of the pulley O ₁ , parallel to the reference plane A located at a distance x from the plane passing through the center of symmetry of the pulley groove and perpendicular to the reference plane B located at a distance y from a plane passing through the axis of rotation of the pulley O ₁ with the camera; information processing device.

Zastosowanie przyrządu oraz sposobu pomiaru geometrii rowków kół linowych, krążków i rolek pozwala na bardzo szybką identyfikację zmian średnicy szerokości tych rowków oraz przyczynia się do przyspieszenia wykonania operacji technologicznych związanych z przetaczaniem rowków kół linowych, wymianą wykładzin itp. Przyrząd może mieć również zastosowanie przy wyznaczaniu bicia osiowego tych kół linowych, które związane jest z zużyciem układu łożyskowania tych kół.The use of the device and the method of measuring the geometry of the grooves of rope pulleys, pulleys and rollers allows for a very quick identification of changes in the diameter of the width of these grooves and contributes to the acceleration of technological operations related to turning the grooves of rope pulleys, replacing linings, etc. The device can also be used to determine the runout axial axis of these sheaves, which is associated with the wear of the bearing arrangement of these wheels.

Przedmiot rozwiązania został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony schemat przyrządu, fig. 2 przedstawia uproszczony schemat z uwidocznionym przekrojem koła z zaznaczeniem płaszczyzny bazowej A oraz osi obrotu koła O₁, fig. 3 przedstawia uproszczony schemat z uwidocznionym przekrojem koła z zaznaczeniem płaszczyzny bazowej B oraz osi optycznej czujnika laserowego O₂.The subject of the solution is presented in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a simplified diagram of the device, Fig. 2 shows a simplified diagram with a cross-section of a circle with the reference plane A and the axis of rotation of the wheel O ₁ , Fig. 3 shows a simplified diagram with cross-section of a circle with the reference plane B and the optical axis of the O ₂ laser sensor.

Przyrząd do pomiaru geometrii rowków według wynalazku składa się z enkodera 1 połączonego stykowo z wałem koła linowego, umieszczonego prostopadle do osi obrotu koła linowego O₁ połączonego za pomocą przewodów połączeniowych z zespołem rejestrująco-sterującym 4, który łączy się za pomocą przewodów przesyłowych: z czujnikiem laserowym 3; kamerą 2 oraz urządzeniem przetwarzającym informacje 5.The device for measuring the groove geometry according to the invention consists of an encoder 1 connected in contact with the shaft of the sheave, placed perpendicular to the axis of rotation of the sheave O _1, connected by means of connecting wires with the recording and control unit 4, which is connected by means of transmission wires: with the sensor laser 3; camera 2 and information processing device 5.

Enkoder 1 umieszczony w osi obrotu koła linowego O₁, poprzez zespół rejestrująco-sterujący 4 wyzwala czujnik laserowy 3, który mierzy i rejestruje w trakcie przemieszczenia kątowego koła względem jego osi obrotu, na całym obwodzie koła linowego, odchylenie o kąt a profilu rowka koła od osi optycznej względem płaszczyzny bazowej A umieszczonej równolegle w odległości x od płaszczyzny przechodzącej przez środek symetrii rowka oraz umieszczonej prostopadle w odległości y od płaszczyzny bazowej B przechodzącej przez oś obrotu koła linowego O₁. Sygnał z czujnika laserowego 3 poprzez zespół rejestrująco-przetwarzający 4 jest przekształcony w profil rowka na całym obwodzie i rejestrowany za pomocą kamery 2, a następnie wyświetlany na ekranie urządzenia przetwarzającego informacje 5 jako obraz trójwymiarowy geometrii rowka koła linowego.The encoder 1 placed in the axis of rotation of the sheave O ₁ , through the recording and control unit 4 triggers the laser sensor 3, which measures and records, during the angular displacement of the wheel with respect to its axis of rotation, along the entire circumference of the sheave, the deviation by the angle a of the groove profile of the wheel from to the optical axis in relation to the reference plane A placed parallel at a distance x from a plane passing through the center of symmetry of the groove and placed perpendicularly at a distance y from the reference plane B passing through the axis of rotation of the sheave O ₁ The signal from the laser sensor 3 via the recording and processing unit 4 is converted into a groove profile around the circumference and recorded by the camera 2, and then displayed on the screen of the information processing device 5 as a three-dimensional image of the sheave groove geometry.

Claims

1. Measuring device for the geometry of the grooves of wheels, pulleys and rollers cooperating with ropes, characterized by the fact that it consists of an encoder (1) connected in contact with the rope pulley shaft, positioned perpendicular to the axis of rotation of the pulley O _1, connected with the recording unit by means of connecting cables -control (4), which is connected by means of transmission cables: with a laser sensor (3) placed perpendicular to the axis of rotation of the rope pulley O ₁ , at a distance of half the diameter of the pulley and half of the measuring range, optical axis O ₂ , perpendicular to the axis of rotation of the wheel linear O ₁ , parallel to the reference plane A and perpendicular to the reference plane B; with a camera (2); an information processing device (5).

2. Apparatus according to claim The method of claim 1, characterized in that the reference plane A is located at a distance x from a plane passing through the center of symmetry of the pulley groove.

3. Apparatus according to claim The method of claim 1, characterized in that the base plane B is located at a distance y from a plane passing through the axis of rotation of the pulley Oi.