Обгрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління (стр. 6 )

де частка шарів, що припадають на i-й інтервал всього діапазону потужностей шарів вугілля; критерій адаптації при керуванні швидкістю, що відповідає середнім умовам експлуатації на шарах i-го інтервалу.

Для конвеєрів з САУ, що забезпечує слідкуючий режим керування швидкістю,

Значення критерію різко збільшуються із зменшенням потужності шарів вугілля, досягаючи значення 2,95. Для конвеєрів типу СП, які експлуатуються на шарах вугілля потужністю 0,7...2 м, =1,73.

Для типового випадку експлуатації конвеєра СПМ87Д, що розглядається вище, другий критерій адаптації kк дорівнює 1,24.

Третій критерій kт у випадку управління швидкістю дорівнює 4,1; при регулюванні натягування – 1,87 (одноприводний конвеєр), 2,8 (двоприводний конвеєр з розподілом навантажень між головним і хвостовим приводами у співвідношенні 1:1), 2,94 (двоприводний конвеєр з розподілом навантажень між головним і хвостовим приводами у співвідношенні 2:1). При одночасному управлінні швидкістю і регулюванні натягу ТО kт=7,8 (одноприводний конвеєр), kт=11,7 (двоприводний конвеєр з розподілом навантажень між головним і хвостовим приводами у співвідношенні 1:1) і kт=12,25 (двоприводний конвеєр з розподілом навантажень між головним і хвостовим приводами у співвідношенні 2:1).

Одержані розрахункові значення критеріїв kе, , kк і kт доводять, що керування швидкістю конвеєра у функції швидкості подачі ВМ, яка пропорційна mq, і безперервне регулювання натягу ТО є важливими чинниками підвищення ефективності конвеєра у робочому режимі.

Для привода П160Е, обладнаного двома АД, основним і додатковим, й ДР, завдяки реверсуванню додаткового АД забезпечуються дві швидкості руху ТО. Установлені залежності раціональних співвідношень потужностей двигунів, а також передаточних чисел мультиплікатора від заданого відношення швидкостей. При співвідношенні швидкостей, що дорівнює двом, номінальна потужність додаткового АД повинна бути в три рази менше потужності основного двигуна, при співвідношенні, що дорівнює трьом, – у два рази.

Для оцінки доцільності вирівнювання навантажень між приводними блоками конвеєра з багатьма двигунами розроблений метод, в основу якого покладені закон розподілу ймовірностей величини Wо, коефіцієнти перевантаження kп j і статистична модель втомного руйнування конструктивних елементів ССК. При цьому як критерії адаптації розглядаються відношення ресурсів конструктивних елементів і ймовірностей безвідмовної роботи приводних блоків.

Статистична модель довговічності редуктора конвеєра, що ґрунтується на лінійній гіпотезі нагромадження ушкоджень при їх втомі і нормальному законі розподілу границі витривалості зубів, має вигляд

де – циклічна довговічність зубів при контактних (згинальних) навантаженнях; ар – міра нагромадження ушкоджень; σi H(F) – i-й рівень навантаження; – базове число циклів зміни напруг; і середнє значення й коефіцієнт варіації границі контактної (згинальної) витривалості; квантиль нормального закону розподілу; – імовірність появи навантажень; ; qH(F) – показник ступеня.

Залежності від заданої ймовірності відмови зубів p при рівномірному (р) у випадку вирівнювання й нерівномірному (н) розподілі навантажень між приводними блоками конвеєра з керованою швидкістю, а також залежність ресурсу Lh від імовірності безвідмовної роботи γз. п, одержані для 3-ої передачі редуктора конвеєра СПМ87Д, представлені на рис. 9.

Установлено, що для підвищення надійності й довговічності зубчастих передач редуктора вирівнювання навантажень між приводними блоками доцільно здійснювати лише при повному завантаженні ставу, що, зокрема, досягається при керуванні швидкістю в слідкуючому режимі. У цьому випадку при Lh=5000 г γз. п зубчастих передач (рис. 9) збільшується в 1,34 рази. При γз. п=0,9, втомна довговічність зростає в 12,5 разів. Таким чином, у ряді випадків при максимальному заповненні ставу й керуванні швидкістю доцільно також вирівнювання навантажень, тобто комплексне рішення завдань адаптації.

Показана принципова можливість автоматичного регулювання натягу ТО у функції тиску в гідроциліндрах ГНП й потужностей, споживаних приводами.

Проведені дослідження доводять необхідність адаптації конвеєрів у робочих режимах і доцільність розробки нових або застосування існуючих засобів адаптації, параметри й режими роботи яких повинні визначатися комплексно з урахуванням реальних умов експлуатації.

У п'ятому розділі досліджується ефективність роботи конвеєрів, оснащених ЗА, у перехідних режимах, а також обґрунтовуються оптимальні (раціональні) значення параметрів адаптації при екстрених перевантаженнях. За показник ефективності конвеєра і критерій адаптації при екстрених перевантаженнях приймається середнє значення втрат

де mн – момент настроювання ЗА; і ймовірність переходу ССК до q-го кінцевого стану, що розцінюється як відмова, і відповідний йому збиток.

Середнє значення відносних втрат

(3)

де Pз. в, Pз. н, Pл. в, Pл. н, Pс. з.в, Pс. з.н й сз. в, сз. н, сл. в, сл. н, сс. з.в, сс. з.н – імовірності відмов з’єднувальних ланок (з), відрізків ланцюга (л) при їхньому розташуванні на верхній (в) або нижній (н) вітці ТО, спрацювання захисту (с. з) при стопорінні верхньої або нижньої вітки ТО й відповідні цим відмовам збитки.

Визначення МС витрат часу при пошуку перешкоди руху ТО, які входять у формулу (3), ґрунтується на розрахунку умовних ймовірностей виявлення перешкоди на кожному кроці пошуку способом тестуючого пуску або традиційним способом половинного розподілу.

Отримано відповідні запропонованим алгоритмам керування ЗА логічні умови виникнення при перевантаженнях можливих кінцевих станів ССК. Розроблені аналітичний і статистичний методи розрахунку ймовірностей, які входять у формулу (3) і є неявними функціями параметра адаптації. У результаті вибору параметра адаптації здійснюється керування ймовірностями і, у підсумку, – показником ефективності конвеєра c(mн) або у випадку застосування електромагнітних муфт – c(U).

Результати моделювання c(U) показані на прикладі ЕФМ (рис. 10). За вихідні дані приймалися відомі або встановлені експериментально закони розподілу некорельованих випадкових величин: міцностей і жорсткостей перешкоди, поєднувальних й агрегатних елементів ТО, координати місця заклинювання ТО, напруг, які подаються до АД, моменту спрацьовування муфти, швидкості конвеєра і натягу ТО.

Дослідження, проведені із застосуванням динамічної моделі конвеєра, методу статистичних випробувань і стандартної програми TABLE CURVE 2D V5.01, показали, що криві c(U), отримані для реальних умов експлуатації, з достатньою точністю (коефіцієнт детермінації r2 не менш 0,996) описуються дрібно-раціональною функцією

де a, a1, a2, b й b1 – коефіцієнти, які визначаються умовами експлуатації.

У більшості випадків екстремум (мінімум) функції c(U) припадає на область навантажень, які перевищують критичний момент АД, що дозволяє оптимізувати параметр адаптації.

Можливість оптимізації оцінюється за допомогою критерію

де сл і спр – крайні значення c(U) (на рис. 10 – ліве й праве); cmin – мінімальне значення c(U).

Критерій Ко може змінюватися в межах від 0 до 1 і встановлюється з аналізу функції c(U). Для розглянутого вище випадку Ко=0,2, але якщо Ко=0, то параметр адаптації не підлягає оптимізації, однак і у цьому випадку може бути рекомендована певна стратегія настроювання ЗА. Якщо функція c(U) монотонно зростає (міцність елементів ТО, наприклад, що деградує в процесі експлуатації, у більшості випадків менше максимально можливих навантажень у ТО й міцності перешкоди), то ЕФМ повинна настроюватися за мінімумом, винятково для захисту ТО. Якщо ж функція c(U) монотонно убуває (максимально можливі навантаження в ТО і міцність перешкоди, як правило, менше міцності елементів ТО), то відмова ТО малоймовірна, і захист “за моментом” повинен бути максимально загрублений для повної реалізації тягових можливостей привода. Нарешті, крива втрат може наближатися до горизонтальної прямої лінії, наприклад, якщо міцність перешкоди завжди більше, а максимальні навантаження не перевищують міцності елементів ТО. У цьому випадку настроювання “за моментом” не впливає на результат подій, бо при перевантаженнях ЕФМ завжди спрацьовує “за ковзанням” АД або самої муфти.