Обгрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління (стр. 5 )

Рух комбайна з підвищеною швидкістю по ставу конвеєра набуває затяжного характеру, якщо сума діючих на нього активних сил перевищує сили тертя в опорах. Таким чином, при відсутності обмежень руху комбайна з боку масиву вугілля мають місце небезпечні для обслуговуючого персоналу екстрені переміщення очисного комбайна, величина яких залежить від умов експлуатації й збігу обставин.

Для дослідження навантажень у робочому режимі розроблені алгоритми імітаційного моделювання випадкових вибійних вантажопотоків, кількості вантажу G на конвеєрі й тягового зусилля Wо в приводах. Алгоритми базуються на статистичних характеристиках вантажопотоків і даних про технологію виймання вугілля. Закони розподілу j(g), де g – реалізація випадкової величини G, отримані при різних значеннях математичного сподівання (МС) mq 5-ти секундних вантажопотоків при човникової схемі роботи ВМ для конвеєрів типу СП, які застосовуються на шарах вугілля потужністю 0,7...2 м, представлені на рис. 6, а. При значеннях mq, менших 0,6 т/(5 с), що відповідає переважній більшості вантажопотоків у реальних умовах експлуатації конвеєрів, змодельовані закони розподілу вирівнюються кривими Пірсона типу I (рис. 6, б)

де а, а1, а2 й q1, q2 – коефіцієнти й показники ступеня, зумовлені параметрами конвеєра й вантажопотоку.

Як приклад на рис. 7 наведена гістограма f(wо) (крива 1) розподілу величини Wо, отримана для конвеєра СПМ87Д, що входить до складу очисного комплексу КМ87Д. Приймалися умови експлуатації конвеєра й характеристики вантажопотоку, установлені під керівництвом , для високопродуктивної лави з добовим навантаженням 2 тис. т (шахта ім. Космонавтів ДП „Ровенькиантрацит”): мірний інтервал часу – 5 с; mq=0,208 т/(5 с); дисперсія Dq=0,007 т2/(5 с) 2; час кореляції – 2 хв. Гістограма (крива 2) отримана за стандартною методикою.

Закони розподілу випадкових величин G й WO, установлені в результаті моделювання, суттєво відрізняються від рівномірного закону, наближаючись до нього при забезпеченні рівномірного заповнення ставу вантажем, наприклад, при керуванні швидкістю в слідкуючому режимі. Параметри закону розподілу f(wо) визначається сукупністю довжини конвеєра, схеми роботи ВМ й параметрів вантажопотоку, у першу чергу mq.

Для визначення коефіцієнтів перевантаження kп j приводних блоків у асинхронних приводах з багатьма двигунами з муфтами ковзання, з ДР і ЕМГ у робочих режимах розроблені “нелінійні моделі” приводів, які на відміну від відомих “лінійних моделей”, дозволяють ураховувати мінливість напруги, яка підводиться до приводних двигунів, нелінійний характер механічних характеристик АД й муфт, тобто умови експлуатації й технічний стан приводу.

Нелінійна статична модель приводу має вигляд: s=sj=si; j=1, 2,…, n, i=1, 2,…, n, де j й i – номери приводних блоків; MΣ – сумарний момент, що розвивається приводом; крутний момент, який передається муфтою; і статичні механічні характеристики АД й муфти; s, sj, і поточні ковзання приводу, приводного блоку, муфти й АД; номінальне ковзання АД; параметр, що визначає вид механічної характеристики муфти; Uj – напруга, яка подається до АД; kп j – коефіцієнт перевантаження приводного блоку.

У випадку застосування ГМ , де об'єм робочої рідини в j-й ГМ. Якщо ж у приводі застосовуються ЕМК, то де струм збудження муфти.

Значення kп j, визначені за допомогою “нелінійної моделі”, зменшуються із збільшенням навантажень у приводі (у випадку “лінійної моделі” вони постійні). У дводвигунних приводах із жорстким зв'язком АД з редукторами при самому несприятливому співвідношенні номінальних ковзань АД й напруг, які до них подаються, при номінальних навантаженнях kп j=1,4, а при максимальних – kп j=1,2. У дводвигунних приводах з гідромуфтами ГПЭ400 у типових умовах експлуатації kп j сягає 1,56.

У третьому розділі представлені результати експериментальних досліджень динамічних процесів у ССК. Установлені статичні та динамічні параметри вузлів ССК. Похибки при визначенні оцінок коефіцієнтів крутильної жорсткості редуктора й ділянок трансмісії не перевищують 7,1 %. Проведене зіставлення результатів теоретичних досліджень перехідних процесів у ССК із гідродинамічним приводом при екстреному заклинюванні ТО, отриманих за допомогою розробленої динамічної моделі конвеєра, з результатами експериментальних досліджень. Значення критерію Стюдента, отримане при оцінці максимальних зусиль у ТО, не перевищує критичного значення, яке установлене для рівня значущості α=0,05 при числі ступенів свободи 9, що дозволяє вважати розрахункові значення максимальних зусиль адекватними експериментальним даним. Експеримент показує, що при завданні вихідних даних, ідентичних конкретному конвеєру, моделювання не тільки правильно відображує якісну сторону процесів у ССК, але також дозволяє з достатньою точністю визначати їхні кількісні показники. Це дає підстави для широкого застосування розроблених моделей для рішення завдань адаптації конвеєрів до реальних умов експлуатації.

У четвертому розділі представлені результати дослідження ефективності конвеєрів із засобами адаптації в робочому режимі.

Розглянуті принципи та способи параметричного керування швидкістю конвеєра у функції швидкості подачі комбайна, регулювання натягу ТО і вирівнювання навантажень між приводними блоками. Для оцінки ефективності конвеєра прийняті критерії адаптації, що ґрунтуються на одержаних в розділі 2 силових і кінематичних параметрах конвеєра. Першим критерієм адаптації kе, який характеризує зниження витрат енергії при керуванні швидкістю, є відношення МС споживаної приводом потужності у випадку базової швидкості до МС потужності, споживаної при керуванні швидкістю. Другий критерій адаптації kк, що є коефіцієнтом підвищення ресурсу конвеєра, приймається рівним відношенню ресурсів Тк. а і Тк риштаків, відповідно, адаптованого і базового конвеєрів. Третій критерій адаптації kт, який характеризує підвищення ресурсу ТО за фактором зношування шарнирів ланцюгів при управлінні швидкістю і регулюванні натягу ТО, представляються у вигляді відношення ресурсів ТО адаптованого і базового конвеєрів.

Одержані формули для визначення критеріїв адаптації. Середні значення тягових зусиль, швидкості і споживаної потужності, що входять до формул, в загальному випадку розраховуються за методом статистичних випробувань.

У випадку слідкуючого режиму керування швидкістю і регулювання натягу ТО всі три критерії знаходяться у обернено-пропорційній залежності від математичного сподівання вантажопотоку mq, тобто

kе, к, т=a+b(mq+c)-1,

де a, b, і c – константи, які визначаються способом або сукупністю способів адаптації, параметрами експлуатації, котрі вважаються фіксованими, характером завантаження і параметрами конвеєра.

На рис. 8 наведені результати розрахунку kе для конвеєра СПМ87Д, застосованого в комплексно-механізованому очисному вибої з добовим навантаженням 2 тис. т (шахта ім. Космонавтів ДП „Ровенькиантрацит”). При керуванні швидкістю в слідкуючому режимі kе=1,79. При двоступеневому керуванні при співвідношеннях швидкостей 1:2 і 1:3 значення kе, відповідно, дорівнюють 1,42 й 1,67.

Для обґрунтування доцільності розробки САУ швидкістю для конвеєрів певного типорозміру проводиться оцінка ефективності конвеєра для області його застосування в масштабі вугільної галузі.

Середньозважене значення критерію адаптації