Обгрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління (стр. 3 )

Шахтні конвеєри, маючи багато спільного з конвеєрами загального призначення, докорінно відрізняються від них технологічними схемами роботи, основними параметрами й технічними рішеннями у зв'язку з особливими умовами експлуатації (довжиною ставу, його кривизною в профілі та у плані, істотною нерівномірністю завантаження ставу за довжиною і висотою, тривалими й екстреними перевантаженнями при заштибовці й стопорінні ТО). Це визначає специфіку розрахунків навантажень у ССК, параметрів ЗЗ і показників ефективності.

Розвиток теорії та розробка нових способів захисту гірничих машин й, зокрема, скребкових конвеєрів від перевантажень базується на основах динаміки, привода й автоматизації гірничих машин, закладених у працях Я. І. Альшица, , Б. А. Вєрклова, , єва, , В. І. Дворнікова, , іна, ікова, , Є. І. Оксеня, В. Н. Потураева, Л. Н. Сігалова, , В. І. Солода, Г. І. Солода, , іна, й ін.

Побудові захисту ССК від перевантажень і керуванню швидкістю присвячені роботи відомих учених: В. Н. Істоміна, іна, Е. Г. Крауса, Л. О. Сєрова, Л. Н. Сігалова, М. І. Стадніка, іна, І. Г. Штокмана.

Теоретичні й експериментальні дослідження умов експлуатації конвеєра, зокрема, вибійних вантажопотоків проводилися іним, М. Я. Біліченко, А. В. Брайцевим, В. В. Віноградовим, Е. І. Гойзманом, іманом, , єм, й ін.

Дослідження навантажень у силовій системі ВСК відбиті в працях , , А. В. Євневича, , Д. І. Момота, , Л. Н. Сігалова, , іна, , О. О. Співаковського, Л. І. Чугреєва, іна, І. Г Штокмана, й ін.

До недоліків відомих теорій побудови захисту конвеєра від перевантажень і методів розрахунку показників ефективності керування швидкістю варто віднести їхню детермінованість і обмеженість області застосування. Жодна з теорій не дозволяє вирішити важливі для практики завдання: 1) оптимізації і вибору раціональних параметрів настроювання вказаних технічних пристроїв, впливів, що задаються в системі автоматичного управління ними, а також обґрунтування їх застосування у складі конкретного конвеєра в конкретних умовах експлуатації; 2) визначення середніх значень показників ефективності конвеєрів у масштабах вугільної галузі для прийняття рішення щодо доцільності розробки зазначених технічних пристроїв і систем.

Перешкодою створенню теорії, яка дозволяє вирішити поставлені завдання, є недостатня вивченість процесів навантаження ССК у реальних умовах експлуатації.

У численних роботах відмічається різноманіття й мінливість умов експлуатації конвеєрів, що визначають навантаження в їхній силовій системі й разом з навантаженнями технічний стан ССК. Найбільшим випадковим змінам піддаються вибійні вантажопотоки й параметри шахтної електричної мережі. Тим часом всі відомі методи визначення навантажень у ССК як у робочих, так й у перехідних режимах ґрунтуються на детерміністських підходах і на спрощених моделях конвеєра. Зневага до випадкового компонента умов експлуатації й механічних властивостей конструктивних елементів, а також надмірне спрощення прийнятих для дослідження навантажень моделей ССК не дозволяють виявити весь спектр навантажень. Таким чином, очевидна необхідність проведення додаткових теоретичних досліджень навантажень для визначення законів їхнього розподілу з урахуванням імовірнісного характеру інформації про умови експлуатації.

З аналізу робіт Є. В. Борисенка, іярова, іна, , Г. І. Солода, К. І. Шахової, В. І. Русихіна, І. Г. Штокмана, присвячених дослідженню причин відмов конвеєрів, фізичних процесів і закономірностей нагромадження ушкоджень у конструктивних елементах ССК, витікає, що фізико-механічні параметри вузлів і деталей, які визначають технічний стан конвеєра, можуть з самого початку відрізнятися від значень, регламентованих технічною документацією, і деградувати в процесі експлуатації. Це також підтверджує доцільність приведення експлуатаційних параметрів конвеєра у відповідність його технічному стану й умовам експлуатації.

Як основний напрямок підвищення ефективності конвеєрів на етапі експлуатації нами розглядається їхня адаптація до реальних умов експлуатації. Розроблена концепція та принципи побудови системи адаптації ВСК до його фактичного технічного стану й реальних умов експлуатації. Конкретизовано основні поняття, на яких ґрунтується теорія адаптації.

Адаптація вибійних скребкових конвеєрів розглядається як процес приведення силових і кінематичних параметрів конвеєрів у відповідність до реальних умов експлуатації, які мають випадковий характер.

Об'єктом адаптації є ССК із засобами адаптації.

Проведена систематизація і аналіз ЗА ВСК. До основних адаптаційних ознак віднесена їх керованість і настроюваність. Розглянуті перспективи застосування ЗА.

До параметрів адаптації віднесені параметри настройки самокерованих ЗА (момент або зусилля настройки ЗЗ від екстрених перевантажень й ін.) і впливи, які задаються для системи автоматичного управління (САУ) ЗА і формуються поза конвеєром або в пристрої, що задає програму роботи САУ.

Підвищення ефективності конвеєра в результаті застосування ЗА оцінюється критеріями адаптації.

Розроблені принципи побудови САК, схема якої представлена на рис. 1. САК включає ЗА, можливо САУ конвеєра, що керує ЗА, зовнішню систему керування або пристрій, що задає програму роботи САУ.

У зовнішній системі керування, до якої входять інтелектуально-інформаційні структури, у тому числі й ті, що ґрунтуються на алгоритмах адаптації, а також програмне забезпечення, здійснюється обробка інформації щодо умов експлуатації конвеєра і його технічного стану, розраховуються показники ефективності конвеєра, критерії й параметри адаптації.

Класифікація і взаємозв'язок показників ефективності, параметрів, які адаптуються, способів і параметрів адаптації відображені на рис. 2.

У другому розділі для дослідження навантажень у перехідних режимах розроблена динамічна модель ССК з засобами адаптації, що відрізняється від відомих моделей універсальністю, блочністю, більшим ступенем диференціації мас. Модель, окремі блоки якої наведені на рис. 3 й 4, виглядає як система зосереджених мас, поєднаних пружно-в’язкими зв'язками (елементами Кельвіна-Фойгта).

На рис. 3 й 4 і переміщення провідних перетинів ТО на приводних зірочках головного (першого) й хвостового (другого) приводів; с і η – приведені коефіцієнти жорсткості й в'язкості ділянки ТО; mi, хi й vi – i-я зосереджена маса ТО, її переміщення й швидкість, i=1, 2, …, n; те ж саме, але з індексом “г” відноситься до i-ї зосередженої маси вантажу; зазор між i-ми масами вантажу й ТО при їхньому роздільному русі; і момент інерції й кутова координата r-ї обертової маси j-го приводного блоку, j=1, 2,…; r=1, 2,…; cr і μr – коефіцієнти жорсткості й в'язкості r-го зв'язку між зосередженими масами приводних блоків; радіус шестірні (ш) і колеса (к) r-ї передачі редуктора; ηr – коефіцієнт корисної дії r-ї зубчастої передачі редуктора.

При складанні моделі передбачена можливість роздільного руху мас вантажу й ТО. Тертя вантажу й ТО по поверхням, що оформляють їхній рух, механічні характеристики АД й ЗА, а також керування засобами адаптації описуються нелінійними функціями. Модель орієнтована на застосування встановлених експериментальним шляхом стендових механічних характеристик АД, муфт ковзання й інших вихідних даних, а також дозволяє враховувати низку факторів, що характеризують умови експлуатації, технічний стан, конструктивні особливості конвеєра і його ЗА.

Рух конвеєра описується системою звичайних диференціальних рівнянь:

- для конвеєра із диференціальними редукторами (ДР) і електромагнітними індукційними гальмами (ЕМГ)

(1)