CC BY
110
Оригинальная статья / Original article УДК 621.314
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-4-136-147
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПУСКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
© В.Е. Павлов1
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Провести исследование режимов пуска электропривода ленточного конвейера, механическая часть которого представляет собой сложную систему с распределенными по длине конвейера параметрами: массой перемещаемого груза, массой и упругостью тягового органа, усилиями статического сопротивления. МЕТОДЫ. Теоретические исследования проводились с применением математического аппарата систем линейных и нелинейных дифференциальных уравнений, реальная механическая система представлена упрощенной динамической моделью, в которой распределенные массы упругости и силы заменены эквивалентными сосредоточенными. Экспериментальные исследования проводились методами моделирования. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Получены переходные процессы по токам статора, скорости, моментам вращения и силам сопротивления на валу асинхронного двигателя при пуске ленточного конвейера. Получены осциллограммы хода, скорости, ускорения и набегающих усилий натяжения на отдельные участки ленты конвейера. ВЫВОДЫ. Разработанная математическая модель ленточного конвейера позволяет проводить исследования статических и динамических режимов работы, как приводного двигателя, так и механической части конвейера, состоящей из отдельных участков, на каждом из которых могут быть рассчитаны усилия натяжения при пусках с различными нагрузками. Ключевые слова: ленточный конвейер, асинхронный двигатель, приводной барабан, усилие натяжения ленты, рабочая и холостая ветвь, эквивалентная жесткость.
Информация о статье. Дата поступления 31 января 2018 г.; дата принятия к печати 2 марта 2018 г.; дата онлайн-размещения 30 апреля 2018 г.
Формат цитирования. Павлов В.Е. Исследование режимов пуска электропривода ленточного конвейера методом компьютерного моделирования // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 4. С. 136-147. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-4-136-147
RESEARCH OF BELT CONVEYOR ELECTRIC DRIVE START MODES BY A COMPUTER SIMULATION V.E. Pavlov
Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russian Federation
ABSTRACT. The Purpose of the paper is to study the starting modes of the belt conveyor electric drive, the mechanical part of which is a complex system of parameters distributed along the conveyor length: weight of the transported load, weight and elasticity of the traction organ, forces of static resistance. METHODS. The theoretical studies were carried out using the mathematical apparatus of linear and nonlinear differential equation systems. The real mechanical system is represented by a simplified dynamic model where the distributed masses of elasticity and force are replaced by equivalent lumped masses. Experimental studies were carried out by modeling methods. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Transient processes are obtained for stator currents, speed, torque and resistance forces on the shaft of the induction motor when the belt conveyor is started. The oscillograms of stroke, speed, acceleration, and incident tension forces for specific sections of the conveyor belt are received. CONCLUSIONS. The developed mathematical model of the belt conveyor allows to study the static and dynamic operation modes of both the drive motor and the conveyor mechanical part consisting of separate sections, on each of which tension forces can be calculated for the starts with different loads. Keywords: belt conveyor, induction motor, driven drum, belt tension force, working and idle branch, equivalent rigidity
1Павлов Владимир Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент кафедры электропривода и электрического транспорта, e-mail: pvew52@mail.ru
Vladimir E. Pavlov, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Electric Drive and Electric Transport, e-mail: pvew52@mail.ru
Information about the article. Received January 31, 2018; accepted for publication March 2, 2018; available online April 30, 2018.
For citation. Pavlov V.E. Research of belt conveyor electric drive start modes by a computer simulation // Proceeding of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 4, pp. 136-147. (In Russian). DOI: 10.21285/1814-3520-2018-4-136-147
Введение
Конвейеры являются наиболее распространенными механизмами непрерывного транспорта различных материалов. В ленточных конвейерах лента конвейера одновременно выполняет функции несущего и тягового органов. При движении конвейера приводной двигатель должен преодолевать нагрузку, обусловленную силами трения во всех движущихся элементах, а также составляющую силы тяжести транспортируемого груза на наклонных участках конвейера.
Механическая часть конвейеров представляет собой сложную систему с распределенными по длине конвейера параметрами: массой перемещаемого груза, массой и упругостью тягового органа усилиями статического сопротивления2 [1, 2].
Наличие упругих механических связей является фактором, способствующим возникновению колебаний, которые при неблагоприятных условиях существенно увеличивают динамические нагрузки рабочего оборудования [3, 4, 5]. Движение системы с распределенными параметрами описывается дифференциальными уравнениями в частных производных, решение которых в общем виде представляет значительные математические трудности [6, 7, 8]. Однако для качественного рассмотрения физических процессов, возникающих в пусковых режимах конвейеров, реальная механическая система может быть представлена упрощенной динамической моделью, в которой распределенные массы упругости и силы заменены эквивалентными сосредоточенными. Наиболее тяжелый режим колебаний возникает при пуске ленточных конвейеров длиной в тысячи метров. Такие конвейеры применяются на открытых разработках
полезных ископаемых. При пуске таких конвейеров необходимо учитывать скорость распространения упругих колебаний вдоль ленты. Если время пуска двигателя меньше времени распространения упругой волны от приводного барабана до натяжного, то двигатель успевает приобрести полную рабочую скорость, а хвостовой конец тягового элемента остается еще неподвижным. Когда упругая волна дойдет до конца конвейера, то к его хвостовым массам прикладывается импульс полной рабочей скорости. Происходит упругий удар. Упругая волна, отражаясь, возвращается к приводному барабану. Для того чтобы ослабить упругий удар, в таких конвейерных линиях используют пуск на пониженную скорость и уже с этой скорости выполняют пуск на полную рабочую скорость. Для крупных конвейерных установок часто применяют вспомогательное натяжное устройство, создающее дополнительное натяжение ленты только на период пуска конвейера. Кроме того, иногда на тяговом элементе для снижения максимального натяжения ленты до допустимого уровня устанавливают несколько приводных станций.
Динамические нагрузки при упругих колебаниях могут значительно превысить статические и инерционные нагрузки и привести к перегрузкам и поломкам деталей, а также к затягиванию времени пуска.
Методы компьютерного моделирования с применением имитационной среды Б1ти11пк пакета МаУэЬ используются в настоящее время для исследования объектов в системах практически любой сложности [9, 10, 11, 12]. К немаловажным достоинствам данного метода можно отнести возможность наблюдения за процессом во времени.
2Ключев В.И., Терехов В.М. Элетропривод и автоматизация общепромышленных установок: учебник. М.: Энергия, 1980. 360 с. / Klyuchev V.I., Terekhov V.M. Electric drive and automation of general industrial installations: a textbook. M.: Energia, 1980. 360p.
Цель настоящей работы заключается в том, чтобы разработать математическую модель электропривода ленточного
Математическое описание
Механическая часть конвейеров представляет собой сложную систему, состоящую из массы ленты конвейера и перемещаемого груза, сил сопротивления движению на прямолинейных участках и на участках изгиба ленты.
Кроме того, наличие упругих механических связей между связанными массами способствует возникновению колебаний, которые существенно увеличивают динамические нагрузки рабочего оборудования. Движение системы с распределенными параметрами описывается дифференциальными уравнениями в частных производных, решение которых в общем виде представляет значительные математические трудности. Для рассмотрения физических процессов при пусках конвейеров реальная механическая система может быть представлена упрощенной динамической моделью, в которой распределенные массы упругости и силы заменены эквивалентными сосредоточенными.
Для составления модели можно использовать диаграмму натяжений ленты конвейера в режиме пуска2. Если в качестве условия эквивалентности принять равенство натяжений тягового органа на приводном элементе реальной системы натяжениям в соответствующих точках приводного элемента на модели, то динамическая мо-
конвейера с учетом основных нелинейно-стей, позволяющую исследовать статические и динамические показатели работы электропривода при пуске конвейера.
ленточного конвейера
дель подвижной части конвейера, приведенная к поступательному движению, будет иметь вид, представленный на рис. 1.
На рис. 1: mp, mo - результирующие массы соответственно рабочей и холостой ветвей конвейера с учетом приведенной к поступательному движению массы натяжного барабана; mп = ^п + Jдвip2/Rп) - масса привода, приведенная к поступательному движению; ст,эк - эквивалентная жесткость ветвей тягового органа; хп, хр, хо - координаты сосредоточенных масс соответственно mп, mp, mo, Fp = Ст,эк(хп - хр) и Fо = Ст,эк(хп - хо) - упругие усилия рабочей и холостой ветвей тягового органа; Fcт,р, Fcт,о - результирующие усилия статического сопротивления рабочей и холостой ветвей тягового органа, причем Fcт,р + + Fcт,о = Fс; Fп = Мпip/Rп - тяговое усилие привода.
Движение привода, согласно полученной динамической модели, описывается системой дифференциальных уравнений2:
Fп - Ст,эк(хп-хо)-Ст,эк(хп - хр) = mпd2хп/dt2; (1)
Ст,эк (хп-хо) - Fcт,о + То = mоd2хо/dt2; (2)
Ст,эк(Хп- хр) - Fcт,р-То=mрd2хр/dt2. (3)
Рис. 1. Расчетная динамическая модель конвейера Fig. 1. Analytic dynamic model of a conveyor
Разрешая систему уравнений (1), (2), (3), относительно координаты перемещения хп, получаем после преобразования по Лапласу уравнение вида:
(Tpip2 + 1)( Тр2Р2 + 1)р2 хп = = (Fn - Fe) /( mn+mP+mo),
(4)
где Тр1 = 1/Лр1; Тр2 = 1/Ор2.
Резонансные частоты механической части в (4) выражаются через собственные частоты свободных колебаний отдельных масс формулой:
Q
Р1,Р2
-[2q2+q2 (П2 -q2)+],
(5)
где &П = <JСТ,ЭК1 mn ;
qp yjCT,эк ! mp ; Qо ■\]Ст,эк / mo •
Уравнение в силу принятого условия эквивалентности позволяет получить не только качественную картину движения привода, но и достаточно точные количественные результаты.
Таким образом, в процессе пуска при Fn = const на среднее значение ускорения, определяемое правой частью уравнения (4), накладываются колебания с частотами QPi и Qp2. Для тяжелых и длинных конвейеров из-за больших поступательно движущихся
масс частоты Ор и По существенно меньше Пп и, вследствие этого, резонансные частоты Ор1 и Ор2 значительно отличаются друг от друга. Пренебрегая значением (О2-О) в (5) получаем:
ПР1 «V2ОП + (О +П2)/2; (6)
ОР2 «у1 (Пр +П0)/2. (7)
Амплитудные значения ускорения создают опасность проскальзывания ленты относительно приводного барабана.
Колебательный характер процесса пуска обусловливает динамические перегрузки тягового элемента. Возникшие при пуске колебания в действительности демпфируются за счет вязкого трения во всей подвижной части привода и главным образом внутри тягового элемента.
В конце процесса пуска, когда двигатель выходит на жесткую механическую характеристику, колебания эффективно демпфируются за счет самого привода.
В качестве примера рассмотрим ленточный конвейер, имеющий две рабочие ветви и две ветви холостого хода, конфигурация которого показана на рис. 1.
Для расчета ленточного конвейера целесообразно пронумеровать все прямолинейные участки и участки изгиба, следуя от точки сбегания приводного барабана по направлению движения ленты (рис. 2).
Приводной барабан / Driven drum
Рис. 2. Схема ленточного конвейера Fig. 2. Belt conveyor diagram
Для определения натяжений в ленте транспортера предварительно необходимо найти:
1) массу 1м транспортируемого
груза:
mr* = П/v (кг/м),
(8)
где П - производительность конвейера, кг/с; V - скорость движения ленты, м/с;
2) весовую нагрузку, определяемую массой полезного груза:
qr = 9,81m; (Н/м);
(9)
3) весовую нагрузку, определяемую массой ленты:
qo = qr (qo/qHOM) (Н/м); (10)
4) силы сопротивления движению на прямолинейных участках:
AFni = q¡ ¡i (Cn,i cos fti ± sin fti), (11)
где q¡ - весовая нагрузка участка на 1м пути (для рабочей ветви конвейера qe = q4 = qo + qr, а для холостой ветви qi = q2 = qo); ¡¡ -длина участка, м; Cn,i - коэффициент сопротивления движения на прямолинейном участке (на всех участках одинаковы и равны Сп); ft - угол наклона участка.
В формуле (11) знак « + » соответствует участкам, где лента движется на подъем, а знак « - » при движении на спуск. Для схемы конвейера на рис. 1:
AFni = qi ¡i (Cn cos ft2 - sin ft);
AFm = q2 ¡2 (Cn cos fti - sin fti);
AFm = q3 ¡3 (Cn cos fti+ sin fti);
AFm = q4 ¡4 (Cn cos ft2+ sin ft);
5) результирующие усилие сопротивления на прямолинейных участках, которое равно величине усилий на отдельных участках с учетом увеличения натяжений на всех
участках изгиба, кроме приводного барабана:
Fп=AFп4+AFmКи+AFп2Ки2+AFmКи3, (12)
где Ки - коэффициенты увеличения натяжения на участках изгиба:
Ки = 1 + Си ,
(13)
где Си - коэффициенты сопротивления на участках изгиба.
Натяжение в сбегающей точке приводного барабана определяется следующим образом:
ТСБ =
F п X Кдин еа/- Ки
(14)
где Кдин - коэффициент запаса, учитывающий динамические нагрузки при пуске конвейера (при расчетах можно принять, что Кдин = 1,2 - 1,3); / - коэффициент трения между тяговым и приводным элементами; а - угол обхвата барабана лентой, рад; Ки -результирующий коэффициент увеличения натяжения, который определяется произведением аналогичных коэффициентов Ки всех участков изгиба (кроме приводного барабана).
Имея натяжение в сбегающей точке приводного барабана, можно рассчитать и построить диаграмму натяжений ленты конвейера.
Натяжение на каждом участке определится следующим образом:
- для прямолинейных участков
Тсб,п,1 = Тнб,п^ + AFп,í; (15)
- для участков изгиба
Тсб,и^ = Ки\ Тнб,и,/. (16)
При этом необходимо учесть, что
Тнб,Ш = ТСБ,И,И и ТНБ,И^ = ТСБ,Щ.
Для участков конвейера, показанного на рис. 1 .
ТнБ,П,1 = ТсБ ;
Тсб,п,1 = Тнб,п,1 + лРп,1;
Тсб,и,1 = Ки,1 ТсБ,П,и ТнБ,П,2 = ТсБ,И,1;
ТсБ,П,2 = ТнБ,П,2 + лРп,2 ;
Тсб,и,2 = Ки,2 Тнб,и,2 ; ТнБ,П,3 = ТсБ,И,2 ;
Тсб,п,з = Тнб,п,з + аРп,з;
Тсб,и,3 = Ки,3 Тнб,и,3 ; ТНБ,П,4 = Тсб,и,3;
ТНБ,И,4 = ТНБ,П,4 + лРп,4 .
По диаграмме натяжений определяется наибольшее и наименьшее натяжение в ленте конвейера. Результирующая сила сопротивления движению Рст определяется как разность натяжений на приводном барабане:
Рст = Тнб - Тсб. (17)
Модель электропривода конвейера показана на рис. 3. Она содержит источник трехфазного сетевого напряжения, асинхронный двигатель, измерительные приборы, механизм конвейера, измерительные приборы.
Модель механизма конвейера, построенная на основании уравнения (4), приведена на рис. 4. Для учета затухающего характера колебаний в результате демпфирующего действия сил вязкого трения в модель введен коэффициент затухания Кзат,
обеспечивающий снижение амплитуды колебаний ускорения а в функции времени I. В модели определяется скорость ленты V и координата х = хп. Для расчета результирующие усилия статического сопротивления рабочей и холостой ветвей тягового органа Рс используется БЛОК1, внутренняя структура которого показана на рис. 4. Расчет проводится для ленточного конвейера, рассмотренного ранее, в соответствии с методикой, изложенной в [1]. Отличительной особенностью расчета на рис. 4 является возможность использования вычисляемых значений ускорения а, что позволяет сделать расчет более точным.
Исходными данными для получения динамической модели электропривода конвейера (рис. 2) являются размеры ветвей конвейера (1, ¡2,...11....1п) и их весовая нагрузка (ф, Ц2,...Ц1....Цп). На основании этих данных рассчитываются массы ветвей конвейера:
т/ = // я, /9,81; (18)
- определяется эквивалентная жесткость ветвей конвейера:
С
Т ,ЭКВ
Z mх 9,81
i=1_.
n '
n
i=1
(19)
Рис. 3. Модель электропривода конвейера Fig. 3. Model of a conveyor electric drive
n
Рис. 4. Модель конвейера Fig. 4. Conveyor model
Рис. 5. Модель расчета усилий на участках конвейера Fig. 5. Model of forces calculation on conveyor sections
- рассчитываются значения собственных частот колебаний ветвей конвейера: рабочей
пр =7стэк 1тр (20)
и холостой
по =л/ст,эк 1 то ■ (21)
Для определения значения собственной частоты колебаний привода пп необходимо найти массу привода, приведенную к поступательному движению:
тп = (Vп + JfЩ 12р)1 Яп, (22)
где Jп, Rп - момент инерции и радиус приводного барабана, соответственно, Jдв - момент инерции двигателя; ip - передаточное число редуктора. Собственная частота колебаний привода может быть определена по формуле:
П п V СТ ,ЭК 1 тп ■ (23)
Значения резонансных частот могут быть рассчитаны по (5) или (6), (7).
Результаты и их обсуждение
Показаны полученные на модели переходные процессы по токам статора, скорости, моментам вращения и силе сопротивления на валу асинхронного двигателя при первом пуске ленточного конвейера (рис. 6 а) и при пуске с загруженными рабочими участками (рис. 6 b).
Анализ осциллограмм на рис. 6 позволяет определить:
- при первом пуске ленточного конвейера пусковой ток асинхронного двигателя составляет 361 А и превышает номинальное значение тока в 3,5 раза, такой ток протекает в цепи статора в течение 1,6 сек; в дальнейшем значение тока почти плавно нарастает от 16 А до 62 А, время переходного процесса по току до установившегося значения составляет 100 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками пусковой ток асинхронного двигателя составляет 365 А и превышает номинальное значение тока в 3,5 раза, такой ток протекает в цепи статора в течение 7 сек; в дальнейшем переходный процесс по току носит колебательный характер с затуханием, время переходного процесса по току до установившегося значения 62 А составляет 75 сек;
- при первом пуске ленточного конвейера скорость асинхронного двигателя
нарастает плавно, время переходного процесса по скорости составляет 1,6 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками скорость асинхронного двигателя нарастает плавно, время переходного процесса по скорости составляет 7 сек;
- при первом пуске ленточного конвейера максимальный момент асинхронного двигателя составляет 330 нм (нанометр) и превышает номинальное значение момента в 3,5 раза; в дальнейшем значение момента почти плавно нарастает от 0 до 116 нм, время переходного процесса по моменту до установившегося значения составляет 100 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками максимальный момент асинхронного двигателя такой же; в дальнейшем переходный процесс по моменту носит колебательный характер с затуханием, время переходного процесса по моменту до установившегося значения 116 нм составляет 75 сек;
- при первом пуске ленточного конвейера момент сил сопротивления на валу асинхронного двигателя плавно нарастает без перерегулирования; время переходного процесса по моменту сил сопротивления до установившегося значения 116 нм составляет 100 сек;
а b
Рис. 6. Переходные процессы по токам статора, скорости, моментам вращения и силе сопротивления на валу асинхронного двигателя при первом пуске ленточного конвейера (а) и при пуске с загруженными рабочими участками (b) Fig. 6. Transient processes for stator currents, speed, torques and resistance forces on the shaft of an induction motor at the first start of the belt conveyor (a) and at the start with loaded work areas (b)
- при пуске с загруженными рабочими участками переходный процесс по моменту сил сопротивления на валу асинхронного двигателя носит колебательный характер с перерегулированием в% = 102,6%, время переходного процесса по моменту сил сопротивления до установившегося значения 116 нм составляет 75 сек.
На рис. 7 показаны осциллограммы хода, скорости и ускорения ленты конвейера при первом пуске ленточного конвейера (рис. 7 а) и при пуске с загруженными рабочими участками (рис. 7 Ь).
Анализ осциллограмм на рис. 7 позволяет определить:
- при первом пуске ленточного конвейера переходный процесс по скорости ленты имеет перерегулирование в% = 3%, время переходного процесса по скорости ленты до установившегося значения 2 м/с составляет 2 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками переходный процесс по скорости без перерегулирования, время переходного процесса по скорости ленты до установившегося значения 2 м/с составляет 7 сек;
- при первом пуске ленточного конвейера переходный процесс по ускорению ленты носит колебательный характер: максимальное ускорение а = 3,93 1/с2, мини-
мальное ускорение а = -1,64 1/с2; время переходного процесса по ускорению составляет 100 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками переходный процесс по ускорению ленты носит колебательный характер: максимальное ускорение а = 2,24 1/с2, минимальное ускорение а = -0,88 1/с2; время переходного процесса по ускорению составляет 75 сек.
На рис. 8 показаны осциллограммы набегающих усилий натяжения на первый, второй, третий и четвертый участки ленты конвейера при первом пуске ленточного конвейера (рис. 8 а) и при пуске с загруженными рабочими участками (рис. 8 Ь).
Анализ осциллограмм на рис. 8 позволяет определить:
- при первом пуске ленточного конвейера набегающее усилие натяжения ленты на первом участке нарастает плавно в пределах от -400 н до 9900 н, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 9900 н составляет 100 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками набегающее усилие натяжения ленты на первом участке носит колебательный характер с перерегулированием
= 85%, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 9900 н составляет 75 сек;
a b
Рис. 7. Осциллограммы хода, скорости и ускорения ленты конвейера при первом пуске ленточного конвейера (а) и при пуске с загруженными рабочими участками (b) Fig. 7. Oscillograms of the stroke, speed and acceleration of the conveyor belt at the first start of the conveyor belt (a) and at the start with loaded work areas (b)
а b
Рис. 8. Осциллограммы набегающих усилий натяжения на первый, второй, третий и четвертый участки ленты конвейера при первом пуске ленточного конвейера (а) и при пуске с загруженными
рабочими участками (b)
Fig. 8. Oscillograms of incident tension forces on the first, second, third and fourth sections of the conveyor belt at the first start of the belt conveyor (a) and at the start with loaded work areas (b)
- при первом пуске ленточного конвейера набегающее усилие натяжения ленты на втором участке нарастает плавно в пределах от -1400 н до 8400 н, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 8400 н составляет 100 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками набегающее усилие натяжения ленты на втором участке носит колебательный характер с перерегулированием в% = 114%, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 8400 н составляет 75 сек;
- при первом пуске ленточного конвейера набегающее усилие натяжения ленты на третьем участке нарастает плавно в пределах от -1450 н до 24870 н, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 24870 н составляет 100 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками набегающее усилие натяжения ленты на третьем участке носит колебательный характер с перерегулированием G% = 40%, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 24870 н составляет 75 сек;
- при первом пуске ленточного конвейера набегающее усилие натяжения ленты на четвертом участке нарастает плавно в пределах от -1500 н до 26840 н, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 26840 н составляет 100 сек;
- при пуске с загруженными рабочими участками набегающее усилие натяжения ленты на четвертом участке носит колебательный характер с перерегулированием в% = 38%, время переходного процесса по этому параметру до установившегося значения 26840 н составляет 75 сек.
Выводы
Разработана математическая модель электропривода ленточного конвейера, механическая часть которого представляет собой сложную систему с распределенными по длине конвейера параметрами: массой перемещаемого груза, массой и упругостью тягового органа, усилиями статического сопротивления._
Получены переходные процессы по токам статора, скорости, моментам вращения и силе сопротивления на валу асинхронного двигателя при пуске ленточного конвейера. Получены осциллограммы хода, скорости, ускорения и набегающих усилий натяжения на отдельные участки ленты конвейера. Исследования показали, что:_
- при пуске с загруженными рабочими участками время переходного процесса по скорости в 4,375 раза превышает это же время при первом пуске;
- при пуске с загруженными рабочими участками переходный процесс по моменту сил сопротивления на валу асинхронного двигателя носит колебательный характер с перерегулированием в% = 102,6%, а при первом пуске этот момент плавно нарастает без перерегулирования;
- при пуске с загруженными рабочими участками набегающее усилие натя-
жения ленты на каждом из участков носит колебательный характер с перерегулированием в% в пределах от 38% до 114%.
Таким образом, разработанная математическая модель ленточного конвейера позволяет проводить исследования статических и динамических режимов работы как приводного двигателя, так и механической части конвейера, состоящей из отдельных участков, на каждом из которых могут быть рассчитаны усилия натяжения при пусках с различными нагрузками.
Библиографический список
1. Куземкин Д.М., Довгяло В.А. Способы снижения динамических нагрузок в конструкциях ленточных конвейеров // Горная механика и машиностроение. 2014. № 3. С. 73-85.
2. Тарасов А.С. Механическая часть электропривода с распределенными параметрами как объект управления // Информационные технологии моделирования и управления. 2007. № 8 (42). С. 981-986.
3. Кузин Е.Г., Герике Б.Л. Мониторинг технического состояния редукторов частотно-регулируемого электропривода шахтных ленточных конвейеров // Горные науки и технологии. 2016. № 1 (1). С. 13-18.
4. Габигер В.В. Моделирование динамических и контактных процессов ленточных конвейеров // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2008. № 8. С. 123-125.
5. Реутов А.А. Имитационное моделирование ступенчатого регулирования скорости конвейера // Проблемы недропользования. 2017. № 2 (13). С. 26-32.
6. Ковальчук М.С., Поддубный Д.А. Моделирование и разработка алгоритма управления многодвигательным электроприводом конвейерного транспорта // Современная наука и практика. 2017. № 3 (20). С. 10-15.
7. Gudova A.V., Tcachenko O.Yu. Results of experimental researches of scraper conveyer are for transporting of agricultural loads // Науковий вюник НУБ^ Украши. Серiя: Техшка та енергетика АПК. 2014. № 196-2. С. 193-200.
8. Печеник Н.В., Бурьян С.А. Энергоэффективные режимы работы электромеханических систем ленточных конвейеров // Техшчна електродинамка. 2014. № 5. С. 122-124.
9. Ещин Е.К. Моделирование электромеханической системы скребкового конвейера в SIMULINK // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 3 (109). С. 83-92.
10. Kwon Y.W. The Finite Element Method Using MATLAB. Boca Raton a. o.: CRC Press, 1997. 519 p.
11. Павлов В.Е. Моделирование нагрузок электроприводов типовых производственных механизмов с применением системы «преобразователь частоты асинхронный двигатель» // Вестник ИрГТУ. 2011. № 9 (56). C. 168-173.
12. Реутов А.А. Моделирование стационарных режимов работы приводов ленточных конвейеров // Тяжелое машиностроение. 2007. № 2. С. 34-36.
References
1. Kuzemkin D.M., Dovgjalo V.A. Ways of dynamic load reduction in designs of belt conveyors (review). Gornaja mehanika i mashinostroenie [Mining Mechanical Engineering and Machine Building], 2014, no. 3, pp. 73-85. (In Russian).
2. Tarasov A.S. Mechanical part of an electric drive with distributed parameters as an object of control. Infor-macionnye tehnologii modelirovanija i upravlenija [Information Technologies of Modeling and Control], 2007, no. 8 (42), pp. 981-986. (In Russian).
3. Kuzin E.G., Gerike B.L. Monitoring the condition of gear units for variable-frequency drives of mine belt conveyors. Gornye nauki i tehnologii [Mining Science and Technology], 2016, no. 1 (1), pp. 13-18. (In Russian).
4. Gabiger V.V. Modeling of dynamic and contact processes of belt conveyors. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Gornyj zhurnal [News of the Higher Institutions. Mining Journal], 2008, no. 8, pp. 123-125. (In Russian).
5. Reutov A.A. Simulation of the conveyor speed step control. Problemy nedropol'zovanija [Subsoil Use Problems], 2017, no. 2 (13), pp. 26-32. (In Russian).
6. Koval'chuk M.S., Poddubnyj D.A. Modeling and control algorithms of the cross conveyors line with multi-engine variable speed drivers. Sovremennaja nauka i praktika [Modern Science and Practice], 2017, no. 3 (20), pp. 10-15. (In Russian).
7. Gudova A.V., Tcachenko O.Yu. Results of experimental researches of scraper conveyer are for transporting of agricultural loads // Naukovij visnik NUBiP Ukraini. Serija: Tehnika ta energetika APK., 2014, no. 196-2, рр. 193-200.
8. Pechenik N.V., Bur'jan S.A. Energy-efficient modes of belt conveyor electromechanical systems. Tehnichna elektrodinamika [Technical electrodynamics.], 2014, no. 5, рр. 122-124. (In Russian).
9. Eshhin E.K. Simulation of electromechanical system of scraper conveyor in SIMULINK. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta [Proceedings of Kuzbass State Technical University], 2015, no. 3
Критерии авторства
Павлов В.Е. подготовил статью и несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
(109), pp. 83-92. (In Russian).
10. Kwon Y.W. The Finite Element Method Using MATLAB. Boca Raton a. o.: CRC Press, 1997, 519 p.
11. Pavlov V.E. Load simulation of electric drives of standard production machinery with the use of the system frequency converter - induction motor. Vestnik Ir-kutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2011, no. 9 (56), pp. 168-173. (In Russian).
12. Reutov A.A. Modeling stationary operation modes of belt conveyor drives. Tjazheloe mashinostroenie [Heavy mechanical engineering], 2007, no. 2, pp. 34-36. (In Russian).
Authorship criteria
Pavlov V.E. has prepared the article for publication and bears the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The author declares that there is no conflict of interests regarding the publication of this paper.
