Обгрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління (стр. 4 )

(2)

- для конвеєра з гідромуфтами

- для конвеєра з електромагнітними муфтами ковзання (ЕМК) застосовується динамічна модель конвеєра із ГМ, доповнена рівнянням (2) перехідних процесів у котушці збудження ЕМК, а також замість вводиться крутний момент, переданий муфтою;

- для конвеєра з електромагнітними фрикційними муфтами (ЕФМ) застосовуються ті ж рівняння, що й для ЕМК, додатково вводяться рівняння руху якоря й фрикціону (індекс j опущений):

Тут l номер приводної станції; p й p1 – число приводних блоків у головній приводній станції та у приводі в цілому; j – номер приводного блоку; момент інерції приводного барабана із зірочками; – момент інерції r-ї зосередженої маси привода; момент інерції сателітів, приведений до осі водила; окружна сила, що діє в зачепленні r-ї передачі; Mд j – крутний момент, що розвиває АД; i, k, n – номери приведених зосереджених мас ТО; mi і – приведені зосереджені маси ТО й вантажу; і суми активних сил, що діють на маси ТО й вантажу; хi, і vi, переміщення й швидкості мас ТО й вантажу; сили натягу ділянок ТО між приводним валом головної приводної станції й відповідно першою й n-ю зосередженими масами ТО; сили натягу ділянок ТО між приводним валом хвостової приводної станції й відповідно k-ю й k+1-ю зосередженими масами ТО; і швидкості ТО на приводних зірочках головної і хвостової приводних станцій; сила опору руху вантажу; U – напруга, яка подається до електромагнітної муфти; Ф – магнітний потік, який створюється котушкою збудження муфти; Iв, R й wк – миттєве значення струму збудження, активний опір електричного ланцюга й число витків котушки; xя, mя і поздовжні переміщення (х) і маси (m) якоря (я) і фрикціону (ф); сила магнітного притягання якоря до полюсів; сила дії якоря на фрикціон; і реакції обмежника руху якоря й упора для фрикціону.

Розроблений алгоритм керування ЗА, що дозволяє реалізувати ідею адаптації. Передбачається пуск АД вхолосту з відключеною трансмісією й можливість наступного плавного розгону ТО, а також захист високого рівня від екстрених перевантажень і низького рівня із затримкою часу від тривалих перевантажень. У випадку застосування ЕФМ обґрунтовується необхідність застосування додаткового захисту “за ковзанням” самої муфти.

Моделювання перехідних режимів роботи конвеєрів дозволило виявити характер протікання динамічних процесів у ССК, їхні особливості, зумовлені типом ЗА і умовами експлуатації. При екстрених заклинюваннях конвеєра вантаж починає рухатися роздільно з ТО і майже не впливає на динаміку ССК. Це дозволяє не враховувати вплив випадкового завантаження конвеєра. У приводах із ГМ коефіцієнт динамічності не перевищує 1,2. При неоднаковому заповненні ГМ робочою рідиною має місце істотна нерівномірність навантаження приводних блоків. У дводвигунному приводі конвеєрів з АД потужністю 55 кВт максимальні навантаження в приводних блоках при пуску можуть відрізнятися в 1,92 рази. Важливим чинником, що визначає нерівномірність навантаження, є також падіння напруги, яка підводиться до АД хвостового привода. Коефіцієнт нерівномірності навантаження в умовах реальної шахтної мережі перевищує 1,5. При перевантаженнях у приводах із ГМ через падіння напруги в шахтній мережі можливе перекидання АД. При заданому постійному темпі наростання напруги, яка підводиться до керованих електромагнітних муфт (ЕФМ, ЕМК, ЕМГ) при пуску конвеєра, привод розганяється зі зростаючим від нуля прискоренням, що дозволяє виключити ударні навантаження в трансмісії при виборі зазорів.

У режимах екстрених перевантажень і важкого пуску в конвеєрах при спрацьовуванні ЗА “за моментом” відбувається: в одноприводних конвеєрах – оперативне зниження максимальних зусиль у ТО, у двоприводних – спочатку, після спрацювання ЗА більше навантаженого привода, зниження зусиль, а потім під впливом другого привода їх зростання до спрацювання його ЗА також “за моментом” або до відключення всіх ЗА, якщо вони є керованими.

Електромагнітні муфти, які застосовуються у приводі конвеєра, здатні в результаті вибору параметра адаптації забезпечити заданий рівень захисту при екстрених перевантаженнях без обмеження тягових можливостей приводу, чим вигідно відрізняються від ГМ. Завдяки запропонованій у системі керування затримці часу при спрацюванні захисту “за швидкістю” АД реалізуються роздільний захист від екстрених і тривалих перевантажень. Доведена доцільність застосування в складі ВСК із АД потужністю 110 кВт муфт ВЕМС160. Рівень навантажень у ТО у випадку застосування керованих муфт або ЕМГ у сукупності із ДР може регулюватися шляхом настроювання напруги, яка підводиться до муфт, або в результаті формування заданного впливу у САУ муфтами.

Підвищення тягової здатності приводів із засобами адаптації й імовірності подолання локальних опорів руху ТО, які при важких пусках можуть бути зруйновані без шкоди для АД й ССК, можливо за рахунок збільшення динамічного компонента зусиль у результаті застосування в приводі механічних накопичувачів енергії (МНЕ) у вигляді зосереджених обертальних мас. У приводі з ЕМГ і ДР на величину максимального тягового зусилля найбільше впливає момент інерції МНЕ і значно меншою мірою напруга, яка підводиться до ЕМГ (форсування струму збудження).

МНЕ разом з керованими муфтами є ефективним засобом подолання локальних опорів руху ТО, а при важких пусках й розподілених опорів, якщо в робочому режимі роботи опір руху ТО менше можливого максимального тягового зусилля привода.

Застосування гідравлічних натяжних пристроїв (ГНП) з телескопічним вузлом розсунення і настроюваним на певний тиск запобіжним клапаном дозволяє при правильному виборі параметрів адаптації та наступному після спрацювання клапана ГНП відключенні АД, а також завдяки своєму розташуванню в безпосередній близькості до ТО здійснювати ефективний оперативний захист ССК від екстрених перевантажень.

Моделювання показало здатність розглянутих ЗА забезпечувати адаптивний захист і можливість застосування відповідного розробленим моделям програмного забезпечення в зовнішній системі керування САК.

При створенні превентивного захисту, призначеного для запобігання попадання негабаритних предметів під очисний комбайн і пов'язаних із цим екстрених переміщень машин, вирішуються питання безпеки обслуговуючого персоналу й виключення підвищених динамічних навантажень у ТО конвеєра. Складена динамічна модель системи “комбайн-негабарит-конвеєр”. Проведена комп'ютерне моделювання процесу взаємного заклинювання конвеєра СП250.11 і комбайна 1К101У. Діаграми зміни параметрів системи “комбайн-негабарит-конвеєр” при попутному (а – β=0, nд=2, l1=10 м) і зустрічному (б – β=0, nд=3, l1=190 м; в – β= -25, nд=2, l1=10 м) русі машин відображені на рис. 5, де число приводних двигунів, β – кут установки конвеєра й – відстань від головного привода до ВМ. У найбільш важкому випадку (рис. 5, а), спочатку спостерігаються різкі короткочасні коливання зусилля S1 в ТО конвеєра, характерні для режимів стопоріння конвеєра, потім – плавне збільшення S1 до значення 322 кН, зумовленого максимальним моментом ГМ конвеєра. Комбайн захоплюється ТО конвеєра й переміщується ривком у напрямку руху ТО. Швидкість ВМ спочатку різко зростає, досягаючи значення 1,06 м/с, після чого убуває до нуля. Переміщення xк комбайна дорівнює 1,52 м.