Anwenderbericht Romonta

Mit SimulationX ist Romonta in der Lage dynamische Belastungsszenarien zu simulieren und zuverlässige Aussagen ohne zeitaufwändige Versuchsreihen zu treffen

Bewertung des Schwingungsverhaltens mittels virtueller Systemsimulation

Aufgabe

Die Verfügbarkeit und Produktivität des Schaufelradbaggers sicherstellen

Die zur Gewinnung von Braunkohle erforderliche Abraumbewegung realisieren im Romonta-Tagebau Amsdorf ein Schaufelradbagger SRS 1200 (DDR-Bau-Nummer 1447) sowie nachgeschaltete Gurtförderer und ein Absetzer. Der Verfügbarkeit und Produktivität des Schaufelradbaggers kommt eine besondere Bedeutung zu. Dieser trägt der Betreiber durch regelmäßige Wartung und Modernisierung der Gerätetechnik sowie einzelner technischer Änderungen und Optimierungen Rechnung. In Verbindung mit hohen Grabwiderständen und ausgefahrenem Schaufelradausleger wurden allerdings Aufschaukelerscheinungen beobachtet, die beim Grabvorgang unter bestimmten Betriebsbedingungen auftraten. Sie führten zu erhöhten Gerätebelastungen und infolge einer daraufhin veränderten Fahrweise zu Produktivitätseinbußen. Der Betreiber vermutete, dass dieses Schwingungsphänomen unmittelbar mit dem Absinken der Schaufelraddrehzahl zusammenhing. Diese Theorie sollte untersucht werden mit dem Ziel, den für die Betriebsoptimierung geplanten Umbau des Antriebes technisch abzusichern.  

Lösung

Dynamische Belastungen mit SimulationX modellieren

Die Bewertung der dynamischen Eigenschaften erfolgte mittels virtueller Modellierung und Simulation des Tagebaugroßgerätes. Zunächst wurden die in Fachwerktechnik hergestellten Bauteile des Schaufelradbaggers mit der CAD-Software SolidWorks modelliert. Anschließend wurde das Bagger-Modell als Mehrkörpersystem (MKS) in der CAE-Software SimulationX aufgebaut. Die notwendigen CAD-Daten des Baggers, aller Fachwerkbauteile und deren Masseeigenschaften wurden dazu per SimulationX-eigener CAD-Importfunktion in die neue Softwareumgebung implementiert. Hier konnten die Komponenten durch Standard-Bauteile erweitert und verknüpft werden, wobei vor allem Dreh- und Schubgelenke sowie Federn zum Einsatz kamen.

 

 

Im Anschluss daran erfolgte die Modellierung der dynamischen Belastungen. Am MKS-Modell des Gerätes wurde anschließend das Schwingungsverhalten unter variierter Grafkrafterregung bei gleichzeitiger Veränderung der Schüttungszahl simuliert. Das Simulationsergebnis zeigte eine gute Übereinstimmung mit den in der Schwingungsmessung ermittelten Beschleunigungswerten, so dass das Modell als aussagekräftig eingeschätzt werden konnte. Nach der Untersuchung des Eigenschwingungsverhaltens wurde zusätzlich geprüft, wie sich eine Schaufeldrehzahlerhöhung auf das dynamische Verhalten des Baggers auswirkt. Die Simulation der Belastung bei erhöhter Schaufeleingriffsfrequenz zeigt ein deutliches Absinken der Beschleunigungswerte am Schaufelradauslegerkopf und bestätigt damit die ursprüngliche Vermutung.

Nutzen

Realitätsgetreu Modellierung ohne zeitaufwändige Versuchsreihen

Da der Schaufelradbagger 1447 täglich im Einsatz ist, sind zeitaufwändige Versuchsreihen auf dem Gerät ohne Produktionsausfälle nicht realisierbar. Mit dem kombinierten Einsatz von CAD- und CAE-Software konnte der Schaufelradbagger realitätsgetreu modelliert und das Schwingungsverhalten genau analysiert werden. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass sich die dynamischen Belastungen bei einer Erhöhung der Schaufelraddrehzahl tendenziell verringern und bestätigen damit die hohe Wahrscheinlichkeit einer positiven Entwicklung von Gerätestabilität, Verfügbarkeit und Produktivität. 

Simulation im Bergbau

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