CC BY
1
A production system is considered, which is a group of specialized machines that perform operations to process flows of various products moving along their own routes during the production process. Such a system is designated by the term "technological network". As a reserve for increasing the integral efficiency of the network, in is proposed to use measures aimed at ensuring that the characteristics of the flows that determine the capacity requirements correspond to the potential of the network equipment. One of the directions of such measures is considered, namely, the choice of the optimal volume ofproducts at the input of the network according to the criterion of minimum losses due to the reasons of incomplete use of the standard productivity of machines and the occurrence of excess stocks ofproducts at transitions.
Key words: technological networks, productivity, workflows, interoperational inventories, productivity reserve.
Platonov Dmitriy Evgenievitch, postgraduate, [email protected], Russia, St, Petersburg, St. Petersburg State University of Industrial Technologies and Design,
Scientific supervisor Alexander Valentinovich Arkhipov, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Industrial Technology and Design
УДК 621.316.718.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-327-328
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСТРЕННЫХ ПЕРЕГРУЗОК СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СРЕДСТВ ПО ИХ ОГРАНИЧЕНИЮ
Д.М. Шпрехер, Д.С. Овсянников, С.В. Корниенко
Создана математическая модель скребкового конвейера на основе метода конечных элементов с использованием пакета Matlab/Simulink. Полученная модель была использована для исследования динамических характеристик конвейера при внезапном падении угля на тяговый орган, приводящем к резкому увеличению нагрузки и к заклиниванию тяговой цепи скребкового конвейера.
Ключевые слова: скребковый конвейер, моделирование, привод, тяговый орган, симуляция, математическая модель, тяговое усилие.
Введение. Развитие техники и технологии ведения горных работ на предприятиях, осуществляющих добычу полезных ископаемых подземным способом, в значительной степени связано с развитием и совершенствованием очистных механизированных комплексов (ОМК) и систем, обеспечивающих эффективную реализацию технологических процессов производства. Конструктивную основу ОМК составляет скребковый конвейер (СК), который находится в постоянном взаимодействии с системами забойного оборудования. СК это транспортирующая установка для перемещения грузов сыпучего и мелкокускового характера, важнейшее средство транспорта угольной промышленности, в строительстве и множестве других промышленных сфер. Обеспечивая заданную производительность работы по транспортированию груза СК должны соответствовать требованиям надёжности и безаварийности работы.
В общем числе отказов СК наибольшая доля отказов приходится на тяговый орган (ТО) в виде порывов цепи из-за его заклинивания. Простои из-за его разрушения составляют 19,8% всех простоев по добычным участкам, причём на порывы соединительных звеньев приходится около 52% отказов конвейера в целом. Так разрушение одного соединительного звена скребковой цепи вызывает остановку забоя в среднем на 5 часов [1].
Надежность тягового органа и силовой системы конвейера (привод и тяговый орган) в целом в процессе работы конвейера определяется перегрузками. Из силовых воздействий, которые могут превышать пределы статической прочности и выносливости элементов конструкции, следует, прежде всего, выделить тяговые (статические, динамические, циклические) перегрузки, возникающие при передаче тягового усилия. Динамические перегрузки в переходных или аварийных режимах работы возникают в результате внезапного увеличения сил сопротивления движению ТО, например, из-за заклинивания цепи в направляющих рештачного става, или при тяжелом пуске [2, 3]. Динамические перегрузки в ТО в установившемся режиме работы возникают при нарушении нормального зацепления цепей со звездочками, при прохождении тяговым органом стыков рештаков конвейера при искривлении става в плане и профиле, при автоколебаниях, обусловленных присутствием в приводе нелинейных элементов, например, муфт скольжения.
В [4] отмечено, что для забойных СК наиболее тяжелыми режимами, остаются режим заклинивания скребковой цепи (стопорения ТО) за счет внезапного увеличения количества материала на конвейере (выпадение пласта породы) и режим заштыбовки желоба холостой ветви ТО. При заклинивании скребковой цепи резко падает до нуля скорость движения ТО и существенно возрастает усилие упругого натяжения в цепи, в конечном итоге, превышая определенное разрывное усилие, что приводит к разрыву цепи. Второй режим возникает вследствие конструктивных недостатков или неправильной эксплуатации СК и приводит к простоям комплекса и увеличению энергоемкости транспортирования [5].
Поэтому в схемах автоматизации конвейеров применяется большое число защитных блокировок, которые осуществляют автоматическое аварийное отключение конвейера при неисправности электродвигателя под действием соответствующих электрических защит; неисправности механической части конвейера (обрыв цепи скребкового конвейера); затянувшемся пуске конвейера; засыпании мест перегрузки транспортируемого материала (образование заштыбовки между конвейерами); снижении скорости приводной звездочки скребкового конвейера на 15 % номинального значения.
Анализ литературных источников. Снижение уровня максимальных нагрузок, возникающих в режимах экстренных нагружений, достигается в результате применения средств защиты, все многообразие которых отражено в работах [6-9]. В [6, 7], момент наступления заклинивания цепи СК основан на принципах определения перегрузки посредством оценки максимального значения и скорости нарастания тока статора приводного асинхронного двигателя (АД). Однако эти способы имеют собственную задержку 30-50 мс, а сигнал на отключение электромагнитов муфты в рассматриваемых системах возникает только после нагружения всех кинематических звеньев СК от точки заклинивания до двигателя. Это значит, что разжимание вращающихся дисков муфты происходит при максимальных нагрузках, которые могут превысить разрывное усилие, что приведет к разрыву цепи.
Наибольшей эффективностью по снижению динамических нагрузок при внезапном заклинивании цепи обладают современные CST (Controlled Start Transmission), которые производятся специально для СК мощностью от 300 кВт и до 2000 кВт [8]. Если цепь заклинена (заблокирована) большими кусками породы или металлическим предметом (например, скребком), муфта CST быстро размыкается и двигатель останавливается свободным выбегом. С этой целью постоянно контролируется выходная скорость цепи. В течение миллисекунд вращающаяся масса редуктора и электродвигателя (ЭД) — отсоединяется от приводной звездочки конвейерной цепи. При этом фактически устранены избыточные усилия на цепь от инерционных масс, и риск мгновенного выхода из строя цепи. Это представляется, как мгновенная, эффективная защита от перегрузки, но отсутствуют сравнительные данные о характере изменения усилия в цепи и кроме того в условиях санкций закупка данного оборудования для шахт может быть затруднена.
Для защитного отключения электропривода забойного скребкового конвейера (ЗСК) при экстренном сто-порении тягового органа предназначен аппарат контроля работы скребкового конвейера АКСК, с функциями индикации состояния основных сборочных единиц конвейера [9]. Он срабатывает при снижении скорости привода до значения, составляющего 85% от номинальной скорости и по увеличению тока нагрузки, выше заданной уставки. Однако, при защите «по скорости» наблюдается существенный разброс момента срабатывания защиты и максималь-ныхнагрузок в ТО. При неблагоприятном стечении обстоятельств возможны порывы цепей. Кроме того, время срабатывания АКСК на отключение составляет 3 сек, что на наш взгляд недопустимо велико.
Вместе с тем, достичь снижения динамических нагрузок в цепи при заклинивании можно иным способом - за счет отключения от сети и экстренного динамического торможения приводного двигателя [10]. Однако дальнейшего развития, предложенные в работе принципы не нашли.
Из проведенного анализа следует: 1) надежность и долговечность ТО остаются крайне низкими, причем основная причина отказов заключается в износе цепей и их разрушениях при повышенных нагрузках; 2) порывы и усталостные разрушения ТО могут быть предотвращены в результате применения средств защиты; 3) отсутствуют эффективные методы и способы ограничения динамических нагрузок ЗСК при заклинивании цепи его ТО и требуются дальнейшие исследования по их выявлению.
Цель исследования - анализ динамических нагрузок, возникающих в режимах экстренных нагружений ЗСК, в том числе при его стопорении, путем математического моделирования, для разработки средств по их ограничению.
Математическое моделирование. Учитывая условия эксплуатации подземных угольных шахт, а также трудности физического доступа к источникам различных сигналов и сложности их измерения, мониторинг физических параметров работы ЗСК часто ограничивается несколькими основными величинами, которые приводит к тому, что данные измерения являются неполными, и делает диагностику и прогноз работоспособности этих конвейера затруднительным. Для того чтобы предотвращать нежелательные режимы его работы, необходимо разработать си-мулятор (или математическую/численную модель), позволяющий тестировать различные сценарии работы, в том числе возникновение наиболее часто встречающихся отказов.
Основываясь на идее конечно-элементного моделирования, весь ТО (конвейерная цепь) длиной L разбивается на n равных участков (элементарных звеньев). Каждый участок длиной L0, равный шагу скребков, при этом характеризуется эквивалентной массой mi (скребка, цепи и груза), упругостью c и вязкостью цепи в (рис. 1).
ип
КЗО
TP
I Rutôi Т?каб2 I
Jou-il -От!
(|W -г -,-
Щ г {kl fb* 7
ТЙда^гЧО) (О) а
± -L ЭД1 ЭД2 -L -L
—1 PL, m 1 В,,,. |k> mt R„„
ft" r3Zh L-T^h......-T^h-I H~h Д
PvT U/yJ ТдддГ ТДЛ/J LAAAJ 7p
Cv„ /7777777 Сто Ста 77777777 Сто
J!™ т" Р"' J3™ l7!t*' fir byvJ- HЦуТ.....iw^- ~~byv^
c„,„ /7777777 Сто /7777777 Cm
Рис. 1. Структурная схема двухдвшательного СК
На рис. 1 приняты следующие обозначения: ] = 1,2 - номер привода; фэд, фзв, <вэд, Юзв - соответственно углы поворота и скорости вращения ротора ЭД и приводной звездочки; Лэд и Лзв -соответственно моменты инерции ротора ЭД и приводной звездочки; п - число сосредоточенных масс тягового органа; Сред, вред, Сзв, Рзв, Сто, Рто - соответственно коэффициенты жесткости и вязкости связей между ЭД и редуктором, между редуктором и приводной звездочкой, между сосредоточенными массами тягового органа конвейера; Язв - радиус приводной звезды конвейера; г'ред - передаточное отношение редуктора; к = п/2, ИП - источник питания; ТР - понижающий трансформатор; Якаб - сопротивление кабеля.
Система дифференциальных уравнений, описывающая механическую часть СК имеет вид [11]: . эд1,2 (^эд1,2 /^) = Mэд1,2 " Сред1,2 (фэд1,2 -фред1,2 ' гред1,2 )/гред1,2 -- Рред1,2 (® эд1,2 ред1,2 ' гред ))гред1,2 ;
. ред1,2 (dю ред1,2 / ^) = Сред1,2 (фэд1,2 -фред1,2 ' гред1,2 ) / гред1,2 + Рред1,2 (к эд1,2 -
-Кред1,2 ' г'ред)/гред1,2 - Сзв1,2 ' (фред1,2 "фзв1,2) "Рзв1,2 ' (кред1,2 -Кзв1,2);
. зв1 зв1 / dt) = Cзв1 ' (фред1 ~фзв1-) + Рзв1 ' (кред1 "®зв1) + 2Сто ' ^в1 ' (хп -фзв1 ' ^в1) +
+ 2Рто ' ^зв1 • (Уп - К зв1 ' Rзв1) " 2Сто • Rзв • (фзв1 ' Rзв1 - х1) - 2Рто ' Rзв1 ' ( зв1 ' Rзв1 " У1); .зв2 (dю зв2 /^) = Сзв2 • (фред2 -фзв2 •) + Рзв2 • (кред2 зв2 ) + 2Сто • ^в2 • (хк - фзв2 • ^в2 ) +
+ 2Рто • ^в2 • (Ук - К зв2 • Rзв2 ) - 2Сто • Rзв2 • (фзв2 • Rзв2 - хк+1);
т1 (dV1 / ^) = 2С то (фзв1 • Rзв1 - х1) + 2Рто (к зв1 • Rзв1 - У1) - Сто • (х1 - х2) -
-Р то • (V - У2) - ;
m2(dV2/^ =С то <Х1 - х2) +Р то •(^1-^2) - Сто • (х2 - х3)-Р то • (У2 - У3) - ^трг; (1)
тк (dVk / dt) =С то •(хк-1 - хк ) +Рто <Ук-1-Ук ) - 2Сто • (хк -фзв2 • Rзв2) -
- 2Рто • (Ук - Кзв2 • ^в2 ) - ^трг; тк +1№ +1/ dt) =
то •(фзв2 • в2 - хк+1) + 2Р
то •(кзв2 • я-зв2 Ук+1) Сто • (хк +1 - хк+2) -
- Рто • (Ук +1 - Ук + 2) - ^трг;
тп № / Л) =С то-(хп-1 - хп ) +Р то -1-Уп ) - 2Сто • (хп -фзв1 • Rзв1) -
- 2Р то • (Уп - К зв1 • Rзв1) - ^трг •
где - оператор Лапласа; Мэд - крутящий момент, развиваемый приводными ЭД СК, Нм; Fтрi - сила трения, действующая на сосредоточенную массу, Н; т! - сосредоточенная масса, кг; V - скорость тягового органа, м/с; хг - линейное перемещение участка массы тягового органа, м.
[тто + тг;' < к (2)
Щ = 1 . , Щто;/ > к
где тг, тто - сосредоточенная масса груза (угля) приходящаяся на каждое звено цепи конвейера и масса единицы цепи, кг.
тто = 2дтоЬ / п , тг = дгЬ/к = Qск • Ь/(3,6 •Уск • к), (3)
где дг и дто - погонные массы груза и ТО (массы угля на единицу длины СК и масса цепи на единицу длины, кг/м; Ь -длина конвейера, м; Qск - производительность СК, т/ч; Уск - скорость перемещения ТО, м/с [12].
Силу сопротивления движению элементов тягового органа можно описать следующим выражением [13,
14]:
Кгтгg + ®тоттоg , если I < к; КотТоg ,если г > к,
где g - ускорение свободного падения; «г и «то - коэффициенты трения сыпучего материала (угля) по желобу и цепи соответственно; тг и тто - сосредоточенные масса угля (груза), находящаяся на верхней ветви конвейера, и масса цепи тягового органа соответственно, кг.
Зависимости коэффициентов трения наиболее точно определяются опытным путем. Аппроксимированные аналитические выражения для них по [14] выглядят следующим образом:
К = sign(V)[ю0 -аЬя(У)Ь1 + аЬ8(Уъ)Ъ2] (5)
где Ь1 и Ъг - коэффициенты полинома; ао - коэффициент трения покоя.
Коэффициент жесткости Сто связан со свойствами цепи с круглыми звеньями и длиной цепи, и его выражение имеет вид [15]:
СТО = 2 • Е • А / Ь0, (6)
где Е - модуль упругости кольцевой звеньевой цепи, Н/м2; А - площадь поперечного сечения кольцевой звеньевой цепи, м2.
Коэффициент вязкости скребковой цепи в то рассчитывается по постоянной времени вязкого гистерезиса т (обычно принимает значение 0,02~0,05). Он связан с коэффициентом жесткости Сто и выражается следующим образом [15]:
Рто = СТО • (7)
При моделировании в качестве объекта был взят двухдвигательный электропривод ЗСК марки Анжера-30 [16] со следующими параметрами: длина конвейера Ь=300 м; производительность Q=600 т/ч; размер цепи 30x108 мм; радиус ведущей звездочки Лзв=0,25 м; передаточное отношение редуктора г—20,9; жесткость 1 м цепи Сто=6107
Fтр1 =1 ' " (4)
Н/м; вязкость 1 м цепи Рто—2,4106 Нт/м; коэффициент трения покоя угля по желобу а—0,65; коэффициент трения покоя цепи по желобу «то=0,4; погонная масса угля дг=180 кг/м; погонная масса цепи дто=60 кг/м.
В качестве приводных электродвигателей применялись АД марки DAMEL SG3 450 4/8 200 кВт [17] со следующими параметрами: номинальная мощность 200 кВт; номинальный ток 138 А; номинальная частота вращения 740 об/мин.; момент инерции ротора 23 кг • м2. Трансформаторная подстанция марки КТПВ1000/6, кабели питающие ЭД КГЭШ 3x95, с длинами 100 и 400 м., соответственно для головного и хвостового приводов.
При моделировании приняты следующие типовые допущения, для АД: пренебрежение магнитными потерями, отсутствие эффекта вытеснения тока в роторе, отсутствие влияния температуры на сопротивления обмоток, симметрия обмоток; для СК - трасса конвейера прямолинейна; нагрузка равномерно распределена по длине конвейера; ТО воспринимает только растягивающие нагрузки и разбит на две подсистемы: первая включает головной привод с верхней тяговой цепью, вторая - концевой привод с нижней тяговой цепью; скорости в точках набегания и сбегания тяговой цепи на звездочки равны; редуктор работает с постоянным КПД и передаточным отношением при любом моменте нагрузки.
Модель динамической нагрузки при заклинивании цепи. При фактической работе ЗСК в составе ОМК из-за разной степени геологической структуры забоя и угольного пласта объем, добываемого материала от комбайна на конвейер поступает случайным образом. Откалывающиеся куски породы могут иметь большую твердость и размеры. Особо крупные куски могут застревать между груженной ветвью цепи и угольной стеной лавы, вызывая заклинивание цепи. Кроме того, внезапно отколовшиеся куски породы при падении на движущуюся цепь, также могут вызвать ее обрыв. Просыпание части, добываемого материала сквозь став СК, приводит к его налипанию на холостой ветви, затрудняя ее движение (заштыбовка), и резко увеличивая нагрузку на цепь. Все эти режимы считаются ненормальным состоянием нагрузки ЗСК и требуют исследования динамических характеристик системы цепного привода конвейера при ненормальной нагрузке.
Для ЗСК с двухцепным ТО условие обрыва цепи можно смоделировать, ограничив скорость движения скребкового конвейера после заедания цепи или задав ударную нагрузку на цепь (рис. 2)
Кусок породы, вызывающий заклинивание цепи
(/-Л скребок
(г) скребок / (/-1) скребок
Рис. 2. Схема заедания и поломки цеии скребкового конвейера путем установки ударной нагрузки
Ударная нагрузка в условиях заклинивания цепи описывается ограничением движения цепи в некоторой точке, например, начальная скорость цепи в г-й точке]-й цепи равна Vу (0). Считая, что скорость в точке заклинивания цепи уменьшается по линейному закону, тогда скорость цепи после заклинивания равна У^) и описывается следующим образом [18]:
[V(г, Л(0) t = 0_, (8)
у (г, ) =1 7У(0) (8)
) [0 t = 0+.
где г - порядковый но мер застрявшего скребка, ] принимает значения 1 или 2 (груженая или холостая ветвь соответственно), Т - длительность протекания режима стопорения, с.
Результаты моделирования.
а) динамические характеристики при внезапном падении угля, вызывающем увеличение нагрузки представлены на рис. 3.
В зависимости от различных мест падения угля участок ТО конвейера условно делился на три части: головная зона: Ь=5 м. от головной звездочки, средняя зона: в середине ТО (Ь=150 м. от головной звездочки) и хвостовая зона: Ь=295 м. от головной звездочки. При моделировании СК запускался с номинальной нагрузкой и усилием предварительного натяжения равным 2.5х105 Н. Затем на 6 сек моделировалось внезапное падение угля на ТО. Масса падающего угля на единицу длины ТО в заданной точке изменялась, согласно (10):
дг(0 =
1180 I 216
= 6" = 6+
(9)
Контролировались данные в 4-х крайних точках: Ь=5, 295, 305,595 и двух средних: Ь=150, 450 м. Из диаграмм изменений сил натяжения цепи (рис. 3) видно, что максимальное усилие в цепи СК при случайном падении угля всегда находится у головной части привода СК. При падении угля в головной зоне оно составляет 4,905х105 Н, 4,85х105 Н при падении угля в средней зоне и 4,34х105 Н - в хвостовой зоне. Из диаграмм изменений крутящих моментов головного и хвостового приводов (рис. 3) явно виден их дисбаланс при падении угля в головной и хвостовой зоне, соответственно при падении угля в головной зоне большим оказывается момент головного ЭД, а при падении угля в хвостовой зоне - у хвостового ЭД. При этом коэффициент неравномерности распределения крутящего момента
(Км —М1/М2) составил соответственно для головной зоны - 1,43; для хвостовой зоны - 0,71; для средней зоны - 1,02. Таким образом, дисбаланс моментов двух ЭД, вызванный неустойчивым падением угля в носовой или хвостовой зоне, является более серьезным, в то время как дисбаланс моментов для средней зоны менее очевиден.
б) динамические характеристики при внезапном падении угля, вызывающем заклинивание цепи, представлены на рис. 4, 5.
t
г
Когда цепь застряла возле головного ЭД, сила натяжения цепи со стороны груженой ветви быстро возрастает, максимальное натяжение цепи составляет 2,03х106 Н (рис. 4, а), что примерно в 4,7 раза превышает натяжение цепи при номинальной нагрузке (4,3х105 Н), и практически равно разрушающему усилию цепи 1,13х106 Н [19], что наиболее вероятно приведет к обрыву цепи. Усилия натяжение цепи в хвосте СК постепенно уменьшаются или даже становятся равными 0. Усилие натяжение цепи на ненагруженном участке также постепенно увеличивалось после того, как цепь застряла в течение 1 с. Максимальное значение натяжения цепи на ненагруженном участке цепи составляет около 5,83х105 Н, что составляет примерно треть от максимального значения натяжения цепи на нагруженной стороне.
Время, с. Время, с.
а
Время, с. Время, с.
б
Время, с. Время, с.
в
Рис. 3. Диаграммы изменения натяжения цепи и крутящих моментов головного (М1) и хвостового (М2) ЭД при внезапном падении угля на и разных участках в ключевых точках: а - Ь=5 м; б - Ь=150 м; в - Ь=295 м
2 1.8 1.6 1.4 X 1.2
I 1
г о
* 0.8 0.6 0.4 0.2 О
8 10 12 ¡4
Время, с.
3.5 3
2.5
о
?2
Зо
?|Г 6.2 В 6.4 Время, с.
10 12 14 Время, с.
-М1
—М2
Рис. 4. Диаграммы изменения натяжения цепи и крутящих моментов головного (Мг) и хвостового (М2) ЭД при внезапном заклинивании цепи в ключевых точках: а - Ь=5 м; б - Ь=150 м; в - Ь=295 м
Головной ЭД быстро развивает электромагнитный момент после заклинивания цепи, достигая максимального значения 9300 Нм (3,5 о.е.) через 0,05 секунды, а момент хвостового ЭД увеличивается до значения 5160 Нм (2,0 о.е.) через 0,4 секунды (рис. 4,а). Ток головного ЭД увеличивается до значения 690 А (5,5 о.е.) через 0,07 секунды, а ток хвостового ЭД - до 634 А (4,6 о.е.) через 2,2 секунды (рис. 5, а).
При заклинивании цепи в середине ТО электромагнитный момент головного ЭД достигает максимального значения 6037 Нм (2,34 о.е.) через 0,5 секунды, а крутящий момент хвостового ЭД - значения 5160 Нм (2,0 о.е.) через 1,25 секунды (рис. 5, б).
При заклинивании цепи у хвостового привода электромагнитный момент головного ЭД увеличивается до значения 5934 Нм (2,3 о.е.) через 0,67 секунды, а момент хвостового ЭД - до значения 5160 Нм (2,0 о.е.) через 1,75 секунды (рис. 4, в). Ток головного ЭД при этом увеличивается до значения 607 А (4,4 о.е.) через 1,8 секунды, а ток хвостового ЭД - до 634 А (4,6 о.е.) через 3,5 секунды (рис. 5, б).
а
в
ЭД головного привода останавливается через 2 сек., хвостового - через 4 сек. при заклинивании цепи в начале ТО (рис. 5, а) и соответственно через 5 сек и 6,5 сек при заклинивании в конце ТО (рис. 5, б).
а
Время, с. Время, с.
б
Рис. 5.Диаграммы изменения скоростей (слева) и токов (справа) приводных при внезапном заклинивании цепи
в ключевых точках ЭД: а - Ь=5 м; б - Ь=295 м
Выводы:
1. На основе метода конечных элементов была разработана математическая модель скребкового конвейера в пакете МайаЬ^тиНпк, позволяющая исследовать динамические характеристики конвейера в условиях внезапного падения угля на его цепной тяговый орган.
2. Необходима разработка устройства, позволяющего максимально быстро выявить режим заклинивания цепи ТО, при этом отличая его от режима резкого увеличения нагрузки конвейера, и обеспечивающего ограничение максимальных усилий в цепи, токов и моментов приводных ЭД.
3. При опрокидывании любого ЭД СК, необходимо обеспечить одновременное торможение всех приводных ЭД, для исключения повторного удара и появления второго пика усилия в цепи.
Список литературы
1. Вэньчже Я.Н. Повышение надежности и долговечности тяговых цепей забойных скребковых конвейеров //Вестник Московского государственного университета - лесной вестник. 2003. №5. С. 135-137
2. Корнеев С.В. Адаптация шахтных скребковых конвейеров к условиям производства / С.В. Корнеев, Л.Н. Ширин, М.В. Плетнев. Луганск: Книжковий свгт, 2005. 264 с.
3. Сигалов Л.Н. Систематизация способов и средств защиты горных машин от перегрузок / Л.Н. Сигалов // Уголь Украины. 1992. №5. С. 57-63.
4. Корнеев С.В. Моделирование экстренных перегрузок забойных скребковых конвейеров с гидродинамическим приводом и гидравлическими натяжными устройствами / С.В. Корнеев, В.Ю. Доброногова, В.И. Сафонов// Сб. науч. трудов ДонГТУ, 2012. Вып. 36. С. 35-43.
5. Серов Л.А. Устройства управления и системы регулирования угледобывающих машин. М.: Недра, 1995. 167 с.
6. А.с. 1680977 СССР, МКИ Е21С35/24. Устройство для выявления аварийных режимов эксплуатации приводов / Т.И. Сидоренко, К.Н. Маренич и др. - №4738242/03; Заявл. 10.07.89; опубл. 30.09.91. Бюл. № 36.
7. Пат. 1071743 СССР, МКП Е21С35/24. Устройство защиты цепи скребкового конвейера от перегрузки /С.В, Дубинин, Л.Е. Мальцев, Н.Т. Кривушенко; завитель и патентообладатель Донецкий научно-исслед. И проект-но-конструкт. Ин-т «Автоматгормаш» - №3515064/22-03; Заявл. 26.11.82; Опубл. 07.02.84. Бюл. № 5.
8. Интеллектуальная система приводов CST. [Электронный ресурс] URL: http://s7d2.scene7.com/is/content/CaterpiUar/C10332020 (дата обращения: 10.05.2023).
9. Аппарат контроля работы скребкового конвейера АКСК. [Электронный ресурс] URL: http://promsouz.com/avtomatika7.html (дата обращения: 10.05.2023).
10. Петров А.Г. Определение рациональных параметров средств защиты от заклинивания негабаритных предметов между конвейером и очистным комбайном // Дисс. на соискание ученой степени к.т.н. Новочеркасск, 1998. 232 с.
10. K. Cenacewicz and A. Katunin, "Modeling and simulation of longwall scraper conveyor considering operational faults," Studia Geotechnica et Mechanica, 2016. Vol. 38, No. 2. P. 15-27.
11. Шпрехер Д.М., Бабокин Г.И., Зеленков А.В., Овсянников Д.С. Универсальная компьютерная модель для исследования динамики скребкового конвейера с двухдвигательным приводом // Известия вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64. №2. С. 56-64.
12. Кондрахин В.П., Борисенко В.Ф., Мельник А.А., Косарев В.В., Косарев И.В. Обоснование конечно-элементной модели тягового органа скребкового конвейера // Науюж пращ ДогГТУ, серiя прничо-електромехашчна. Донецк. 2005. Вип. 99. С.97-103.
13. Бандурин А.Н. Моделирование динамики рабочего органа скребкового конвейера. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 1999. № 2. С. 46 - 49.
14. Ткаченко А.А., Осичев А.В. Анализ динамических процессов в двухприводном скребковом конвейере СР72 в различных технологических режимах //Электротехнические и компьютерные системы. 2011. № 3(79). С. 182184.
15. Mao, J., Shi, J., Zhang, D., Wei, X. Dynamic modeling and simulation of heavy scraper conveyor. Meitan Xuebao/Journal of the China Coal Society. 33(1), 103-106 (2008). (in Chinese) 9. Ещин Е.К. Моделирование и управление динамическим состоянием скребковых конвейеров // Вестник КузГТУ. 2015. №2. С. 118-121.
16. http://www.angera.ru/prod_04.htm.
17. Explosion-proof Two-speed Motors DAMEL series SG3 450L-8/4 [Электронный ресурс] URL: https://vecgroup.ru/equipment/catalog/elektrodvigateldamel/vzryvozashchishchennye-dvukhskorostnye-dvigateli-damel-serii-sg3-450l-8-4 (дата обращения: 10.05.2023).
18. Xie Miao, MaoJun, Xu Wenxin. Dynamics Simulation of HeavyScraper Conveyorin Working Condition of Failure-load and Structural Load // China Machine Engineering. 2012. Vol. 23. № 10. Pp. 1200-1204.
19. ГОСТ 25996-97. Цепи круглозвенные высокопрочные для горного оборудования. Технические условия.
Овсянников Дмитрий Сергеевич, аспирант, ovsyannikov d [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шпрехер Дмитрий Маркович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Корниенко Сергей Владимирович, начальник электроцеха, [email protected], Россия, р.п. Первомайский, АО «Щекиноазот»
MODELING OF EMERGENCY OVERLOADS OF A SCRAPER CONVEYOR FOR THE DEVELOPMENT OF MEANS TO LIMIT THEM
D.M. Shprekher, D.S. Ovsyannikov, S. V. Kornienko
A mathematical model of a scraper conveyor was created based on the finite element method using the Matlab/Simulink package. The resulting model was used to study the dynamic characteristics of the conveyor when coal suddenly falls onto the traction element, leading to a sharp increase in load and jamming of the traction chain of the scraper conveyor.
Key words: scraper conveyor, modeling, drive, traction element, simulation, mathematical model, traction
force.
Ovsyannikov Dmitry Sergeevich, postgraduate, [email protected]. Russia, Tula, Tula State University,
Shprekher Dmitry Markovich, scientific director, doctor of technical science, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Kornienko Sergey Vladimirovich, head of the electrical, korsv@azot. net, Russia, Pervomaisky village, Shchekinoazot
