CC BY
158
4. Клушанцев Б.В., Косырев Ю.А., Музеймнек Ю.А. Дробилки: Конструкция. Расчет. Особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990. 319 с.
M.V. Demichev, O.A. Kuznetsova
THE MODEL OF OPTIMIZING CALCULATION OF ELECTROMECHANICAL SYSTEMS OF A JAW CRUSHER
The creation of the model of optimizing calculation of electromechanical systems of a jaw crusher is described. The model is used to achieve optimum performance of a crusher. Key words: jaw crusher, electric drive, design schemes.
Получено 24.12.11
УДК 519.6
М. В. Демичев, зам. гл. инженера, (4872) 25-53-73 demichev7878@mail.ru (Россия, Тула, филиал ОАО "Квадра" - "Центральный"), О.А. Кузнецова, канд. техн. наук, (4872) 35-54-50, o.a.kuznetsova@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ
Рассмотрен способ многокритериальной оптимизации электромеханических систем с асинхронным двигателем с целью формирования оптимального управления с помощью адаптивного метода исследования пространства параметров.
Ключевые слова: оптимальное управление, электропривод, адаптивный метод исследования пространства параметров.
В промышленности имеется значительный класс электромеханических устройств, для которых основным режимом работы является колебательный. К таким механизмам относят дробилки, грохоты и т.д. Дробилки являются технологически универсальными машинами для переработки твердых материалов любой прочности - от руды, стройматериалов и твердых сплавов до древесины и отходов промышленности и сельского хозяйства. Причем процесс дробления-измельчения может вестись в сухом и мокром режимах.
Научно-исследовательские и конструкторские работы послужили основой для внедрения дробилок на российских и зарубежных заводах применительно к производству щебня, песка и наполнителя железобетона.
Таким образом, возникает проблема выбора или замены двигателя, обеспечивающего запуск, на менее мощный, обеспечивающий энергоэффективную работу установки.
Параметры механической части электропривода щековой дробилки определяют их технические возможности и являются основой при их создании. Выбор параметров является первоначальным и главным этапом разработки технического задания на стадии проектирования или модернизации щековой дробилки.
Оценка эффективности работы электропривода щековой дробилки производится на основе определения выходных критериев Fv, которые качественно и количественно характеризуют работу установки в целом.
Исходная постановка задачи оптимизации параметров электропривода щековой дробилки включает оценку эффективности работы электропривода щековой дробилки по следующим критериям:
1) момент электродвигателя;
2) отклонение момента электродвигателя от среднего значения;
3) угловая скорость электродвигателя;
4) отклонение угловой скорости электродвигателя от среднего значения;
5) амплитуда колебаний исполнительного органа;
6) средняя мощность электропривода;
7) коэффициент полезного действия электропривода;
8) производительность дробилки;
9) уровень дробления;
10) снижение нагруженности элементов.
Проведенные исследования поставленной задачи оптимизации параметров асинхронного электропривода щековой дробилки, основывающиеся на снижении размерности множества критериев на базе дисперсионного анализа и метода главных компонент, позволили установить основной фактор, определенный на таблице испытаний при 4 критериях:
Fv= (Е Е2, Fз, Е4).
К этим критериям оценки электропривода щековой дробилки предъявляются технические, конструктивные и другие ограничения:
Е * < Е < Е ",
V V V *
где Е*, Е,**- минимальные и максимальные значения критериев
При оптимизации варьируемыми параметрами являются: эксцентриситет эксцентрикового вала 11 = 01 А,м; длина основания подвижной щеки
/2 = АВ,м; длина распорной плиты /3 = 03В,м ; длина ребра /4 = AD,м ; длина рабочей поверхности подвижной щеки /5 = CD ,м; длина рабочей поверхности подвижной щеки /7 = /5,м; ширина выходного отверстия /6\ = СЕ, м; углы у/г,у2 подвижной щеки, град; угол наклона распорной плиты у\ ,град; угол захвата \\ , град; угол отклонения оси рабочей камеры от вертикали в, град; угол <г|к = 900 + 5\к /2; координаты центра масс подвижной щеки 4S2,
м; - угловая координата центра масс подвижной щеки , град.
Таким образом, принятые варьируемые параметры определили поиск области Я15. Расчеты проводились с условием, что область оптимальных решений находится с ошибкой от объема L = 0,01(1 % от исходного объема области параметров) и вероятностью Р = 0,99. Условия определили необходимое число точек ЛПТ - последовательности, N = 600.
В результате проведенных исследований по поиску оптимальной области параметров 594 расчетных варианта не удовлетворили параметрическим, функциональным, критериальным ограничениям и процедуре выделения Парето-оптимального множества. В результате сформирована упорядоченная таблица испытаний, в которой введены значения базового (исходного) варианта электропривода щековой дробилки.
Анализ упорядоченной таблицы испытаний показал, что оптимальным вариантом является расчетный вариант № 2, при условии равноправия всех критериев по своей значимости.
Сравнение результатов оптимизации показало, что
- уменьшился момент двигателя на 10 %;
- уменьшилась требуемая мощность двигателя на 14 %;
- уменьшилось отклонение угловой скорости электродвигателя от среднего значения на 20 %.
В результате проведенной оптимизации параметров механической части асинхронного электропривода щековой дробилки выбран рациональный вариант параметров, снижающий потребление энергии из сети на 15 %, снижение температуры нагрева вследствие оптимизации параметров электромеханической системы щековой дробилки на 20 %.
В качестве базовой модели для модернизации выбрана дробилка 187
ДР.
Для наглядной демонстрации результатов поиска оптимальных параметров электромеханической системы щековой дробилки в таблице приведены значения технических показателей работы базовой модели и оптимального варианта модернизированной модели.
Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод о том, что при переходе от базовой к модернизированной модели происходит увеличение производительности Q на 37 %, уменьшение среднего пути трения ^ на
24 %, уменьшение параметра нагружения 7\ эксцентрикового вала на 10 % и отклонение траектории нижней точки рабочей поверхности подвижной щеки Аср на 30° от неподвижной щеки в сторону разгрузки материала.
Сравнение значений показателей работы моделей ЩДС
Технические показатели работы дробилки 187 ДР Модели Отклонения
базовая оптимальная значения %
Q т/час 0,301 0,413 0,11 37,3
мм 11,3 8,6 -2,7 -23,8
Т. 0,59 0,52 -0,07 -10,0
А.ср град 1,2 -31,5 -32,7 -
Значительное увеличение производительности объясняется сразу двумя факторами: точки, принадлежащие рабочей поверхности подвижной щеки, приобретают направленное движение в сторону разгрузки, вследствие чего в процессе хода сжатия материал начинает принудительно проталкиваться к выходному отверстию рабочей камеры; ход сжатия подвижной щеки в нижней части рабочей камеры увеличивается, увеличивая тем самым объем выходящего из нее за один оборот эксцентрикового вала материала.
Уменьшение среднего пути трения происходит вследствие увеличения наклона траекторий верхней и нижней точек рабочей поверхности подвижной щеки.
В результате проведенной оптимизации параметров механической части асинхронного электропривода щековой дробилки выбран рациональный вариант параметров, снижающий потребление энергии из сети на 15 %, снижение температуры нагрева вследствие оптимизации параметров электромеханической системы щековой дробилки на 20 %.
Список литературы
1. Клушанцев Б.В., Косырев Ю.А., Музеймнек Ю.А. Дробилки: Конструкция. Расчет. Особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990. 319 с.
2. Кузнецова O.A. Многокритериальная оптимизация асинхронного электропривода: монография / под ред. В.А. Сушкина. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. 104 с.
3. Кузнецова O.A., Сушкин В.А. Многокритериальная оптимизация электропривода с учетом динамических и энергетических показателей //
Труды V Международной (16 -й Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2007. Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2007. С. 139-141.
M.V. Demichev, O.A. Kuznetsova
OPTIMIZATION OF ELECTROMECHANICAL SYSTEM OF A JAW CRUSHER A method of a multicriterion optimization of electromechanical systems with an asynchronous motor to form the optimal control using an adaptive method of research of the space of parameters is described.
Key words: optimal control, electric drive, adaptive method of research of the space of parameters.
Получено 24.12.11
УДК 519.6
М.В. Демичев, зам. гл. инженера, (4872) 25-53-73, demichev7878@mail.ru (Россия, Тула, филиал ОАО "Квадра" - "Центральный"), О.А. Кузнецова, канд. техн. наук, (4872) 35-54-50, o.a.kuznetsova@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ЗАКОНЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ
Рассмотрен способ формирования оптимального управления электроприводом с помощью адаптивного метода исследования пространства параметров.
Ключевые слова: оптимальное управление, электропривод, адаптивный метод исследования пространства параметров.
Задача оптимального управления электроприводом щековой дробилки заключается в построении такой системы управления, которая реализует оптимальные режимы функционирования с учетом неопределенности внешних воздействий, параметров модели системы, нескольких критериев и обеспечивает снижение удельных затрат энергии на полезный продукт для заданного быстродействия [1, 2, 3].
При реализации системы управления формально решается вариационная задача оптимального управления электромеханической системой, которая включает описание цели управления в виде функционала качества и терминальных условий, а также математическую модель электромеханической системы щековой дробилки.
