Wykaz Projektów
Streszczenie

Opracowanie modeli numerycznych charakterystyk siła- wydłużenie dynamiczne podzespołów łącząco- amortyzujących dla symulacji zadziałania sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości

Kierownik projektu: dr inż. Krzysztof Baszczyński

Streszczenie projektu:

 

Projekt V.B.04: Opracowanie modeli numerycznych charakterystyk siła-wydłużenie dynamiczne podzespołów łącząco-amortyzujących dla symulacji zadziałania sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości

Okres realizacji:

1.01.2011 – 31.12.2012

Zadanie/etap 2.:

Opracowanie matematycznych modeli charakterystyk siła rozciągająca – wydłużenie wybranych podzespołów łącząco-amortyzujących do sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości. Publikacja

Główny wykonawca:

dr inż. Krzysztof Baszczyński – Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych

 

Z punktu widzenia bezpieczeństwa człowieka najważniejszymi wielkościami charakteryzującymi proces powstrzymywania spadania z wysokości są przebiegi czasowe siły hamującej oraz drogi powstrzymywania spadania. Dla potrzeb opracowania nowych konstrukcji sprzętu oraz konfigurowania systemów chroniących przed upadkiem z wysokości jest konieczne prowadzenie symulacji jego zachowania w dynamicznych warunkach powstrzymywania spadania. Warunkiem przeprowadzenia takiej symulacji metodami numerycznymi jest posiadanie odpowiednich modeli sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości.

W ramach projektu opracowano metodę badania w warunkach dynamicznych charakterystyk siła obciążająca – wydłużenie wybranych podzespołów sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości. Metoda opiera się na równoczesnej rejestracji obrazu wydłużenia obiektu badań oraz siły działającej w punkcie jego kotwiczenia do konstrukcji nośnej. Do potrzeb rejestracji wydłużeń zastosowano szybką kamerę cyfrową rejestrującą z prędkością 1000 klatek/s, a przebieg siły działającej w badanym sprzęcie mierzono za pomocą przetwornika pomiarowego siły współpracującego z systemem akwizycji danych. W ślad za opracowaniem metody zbudowano stanowisko badawcze bazujące na konstrukcji mechanicznej przyrządu w laboratorium Zakładu Ochron Osobistych CIOP-PIB. Opracowana metoda badawcza wraz ze stanowiskiem została poddana walidacji, która wykazała jej odpowiedniość do zaplanowanych zastosowań. Metodę badań i stanowisko wykorzystano w opracowanej procedurze badawczej przeznaczonej do określania wydłużeń dynamicznych podzespołów łącząco-amortyzujących sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości, która będzie wdrożona do krajowego systemu badań i certyfikacji.

Przeprowadzono badania charakterystyk siła obciążająca – wydłużenie w warunkach dynamicznych wybranych obiektów wykonanych z lin i taśm włókienniczych stosowanych w sprzęcie chroniącym przed upadkiem z wysokości. Na potrzeby opracowania modeli numerycznych oprócz charakterystyk określanych w warunkach dynamicznych przeprowadzono również badania w warunkach statycznych, to znaczy obciążenia z prędkością od 10 do 1000 mm/min. Na podstawie uzyskanych wyników badań określono strukturę modelu reologicznego opisującego zachowanie wybranych rodzajów podzespołów łącząco-amortyzujących podczas powstrzymywania spadania. Strukturę modelu określono układem równań matematycznych opisujących ruch bryły sztywnej podczas powstrzymywania jej spadania.

 

 

 

 

 

 

 

Projekt V.B.04. Model reologiczny układu tworzonego przez podzespół łącząco-amortyzujący ze sztywnym obciążnikiem: 1 – doskonale sztywna konstrukcja;

2 – element sprężysty o charakterystyce nieliniowej (k2);
3 – element sprężysty o liniowej charakterystyce (k1);

4 – element doskonale lepki (h);

5 – obciążnik sztywny o masie (m)

 

 

 

 

 

 

Wykorzystując wyniki badań wykonanych w warunkach obciążenia statycznego i dynamicznego przeprowadzono identyfikację parametrów modeli, stosując oprogramowanie przygotowane na bazie pakietu matematycznego Mathcad. Przeprowadzono symulacje numeryczne zachowania wybranych podzespołów łącząco-amortyzujących podczas powstrzymywania przez nie spadania z wysokości. Dzięki temu uzyskano dane dotyczące wpływu takich czynników, jak: masa obciążnika, droga swobodnego spadania, długość podzespołu oraz parametry jego charakterystyk siła obciążająca – wydłużenie, na przebieg powstrzymywania spadania charakteryzowany przez: drogę powstrzymywania spadania, maksymalną wartość prędkości spadania, siłę hamującą oraz energię pochłoniętą przez podzespół.

W ramach projektu opracowano materiały informacyjne dla producentów sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości, w których zawarto informacje ułatwiające ocenę zachowania wybranych podzespołów łącząco-amortyzujących podczas powstrzymywania spadania z wysokości. Wyniki projektu wykorzystano w 2 publikacjach w czasopismach o zasięgu krajowym i międzynarodowym oraz zaprezentowano na konferencji naukowej, szkoleniach i seminarium.



Jednostka: Pracownia Ochron Głowy i Sprzętu Zabezpieczającego Przed Upadkiem z Wysokości

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2012