автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Динамика пуска и определение рациональных параметров приводных устройств подземных канатных дорог

ВВЕЩЕНИЕ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Направления развития приводов подземных канатных дорог

1.2. Щэаткий обзор научно-исследовательских работ по теме диссертации

1.3. Постановка задач исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПУСКА. КАНАТНОЙ ДОРОГИ

2.1. Вступительные замечания

2.2. Анализ принципиальных конструктивных схем канатных дорог и условий их эксплуатации

2.3. Расчетная схема, обоснование принятых допущений

2.4. Уравнения движения масс тягового контура канатной дороги с верхним расположением привода

2.4.1. Уравнение движения натяжного груза в набегающей ветви каната

2.4.2. Уравнения движения натяжного груза в сбегающей ветви каната и концевого блока

2.4.3. Уравнение движения тележки и условие неразрывности тягового контура

2.4.4. Системы уравнений движения тягового контура канатной дороги при пуске. Начальные условия.

2.5. Математическая модель привода канатной дороги ад

2.5.1. Вступительные замечания

2.5.2. Варианты привода по схемам П1, П

2.5.3. Варианты привода по схемам П2, ПЗ

2.6. Уравнения предпускового состояния замкнутого тягового контура канатной дороги

2.7 К вопросу об определении жесткости ветви тягового органа канатной дороги

2.8. Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАНАТНОЙ ДОРОГИ

3.1. Вступительные замечания

3.2. Методика и программа исследований

3.3. Результаты экспериментальных исследований

3.4. Сопоставление данных теоретического и экспериментальных исследований

3.5. Выводы

4. ИССЛЕДОВАНИЕ НА ЭВМ ПРОЦЕССА ПУСКА КАНАТНОЙ ДОРОГИ ЮЗ

4.1. Алгоритмы расчета на ЭВМ 103 4.1.2. Описание блок-схемы расчета параметров приводов канатной дороги

4.2. Исследование основных влияющих факторов на динамику пуска канатных дорог

4.2.1. Влияние предпускового состояния дороги

4.2.2. Выбор начальных условий и их обоснование

4.2.3. Факторный анализ процесса пуска канатной дороги

4.3. Выводы

5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ

СИСТЕМ ПРИВОДА ПОДЗЕМНЫХ КАНАТНЫХ ДОРОГ

5.1. Вступительные замечания

5.2. Определение рациональных по фактору пуска значений скорости дороги с нерегулируемым приводом

5.3. Определение рационального значения ускорения канатной дороги, оснащенной регулируемым приводом

5.4. Решения, обеспечивающие повышение тяговой способности привода трения

5.4.1. Конструкция однообхватного шкива трения с повышенной тяговой способностью

5.4.2. Приводы трения с обратной силовой связью между натяжениями в набегающей и сбегающей ветвях

5.5. Решения, обеспечивающие улучшение пусковых характеристик приводных устройств канатных дорог

5.5.1. Разработка привода со ступенчатым регулированием скорости передвижения на ходу

5.5.2. Разработка, стендовые и промышленные испытания привода канатных дорог со стартовым устройством

5.5.3. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Задачи ускорения развития угольной промышленности, поставленные ДУП съездом КПСС, требуют расширения поисков рациональных решений по всем направлениям совершенствования горного произвост-ва, в том числе и по совершенствованию средств вспомогательного транспорта.

Практика эксплуатации подземных канатных дорог показывает, что весьма серьезным недостатком этого вида транспорта, снижающим технико-экономические показатели и объемы использования, является недостаточная долговечность канатоведущих шкивов трения и тяговых канатов. Установлено также, что основные причины указанного недостатка обусловлены наличием при пуске дороги пробуксовок каната по шкиву трения.

Настоящая работа посвящена раскрытию- влияния конструктивных и эксплуатационных параметров канатных дорог на динамику процесса пуска и разработке рекомендаций по повышению их надежности и долговечности.

Целью работы является установление закономерностей процессов пуска канатных дорог и на этой основе разработка методики определения рациональных параметров приводных устройств для совершенствования их проектирования и эксплуатации.

Идея работы заключается в недопущении при пуске канатной дороги пробуксовок тягового каната по шкиву трения путем применения таких приводных устройств, параметры которых определены из условий достижения этого режима.

Тема диссертационной работы и проведенные исследования соответствуют целевой комплексной программе "Повышение технического уровня основного и вспомогательного подземного транспорта и транспорта на поверхности на базе широкого использования применяемой, создания и внедрения новой технологии и средств механизации и автоматизации работ" на 1985-1990 годы.

Отдельные разделы работы, касающиеся разработки новых конструкций приводных устройств канатных дорог, входили в тематику хоздоговорных НИР Стахановского филиала КГМЙ, выполняемых по заказу НПО "Углемеханизация" (г.Ворошиловград), а также Торезского ремонтно-механического завода ПО "Торезантрацит", и включались в план новой техники "Союзуглемаша" МУЛ СССР в течение 1979-1983 годов.

Научные положения, разработанные лично диссертантом и их новизна.

1. Впервые разработана математическая модель динамической системы канатной дороги, позволяющая с применением ЭЦВМ определить текущие параметры пускового процесса и на этой основе обосновать параметры приводных устройств канатной дороги.

2. Разработаны научно-методические основы определения рациональных параметров приводных устройств подземных канатных дорог, отличающиеся тем, что обеспечивают недопущение при пуске дороги пробуксовок тягового каната по шкиву трения.

3. Впервые предложен метод расчета жесткости натяжного устройства грузового типа, а также жесткости ветви канатной дороги, содержащей такое натяжное устройство, позволяющий рассматривать эти элементы в качестве структурных динамических звеньев.

Эти научные положения выносятся на защиту.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована:

• в теоретических исследованиях применением апробированных на практике методов теоретической механики, используемых при составлении уравнений движения масс канатной дороги и при силовых расчетах;

• удовлетворительной для практики сходимостью теоретических и экспериментальных данных: ошибки соответствия статистических оценок силовых и кинематических параметров пуска в сравнении с данными эксперимента не превышают 15% при доверительной вероятности равной 0,95;

• в экспериментальных исследованиях проведением их на полноразмерном стенде с применением современной измерительной аппаратуры, удовлетворяющей требуемой точности и частотным характеристикам исследуемых процессов.

Реализация на практике результатов исследований.

Основные положения выполняемых исследований использованы НПО "Углемеханизация", которым принята к практическому применению "Методика определения рациональных параметров систем привода подземных канатных дорог". В соответствии с "Методикой.*1 проведен анализ режимов пуска серийных канатных дорог, на основании которого определены рациональные области применения регулируемого и нерегулируемого приводов (канатные дороги типа ДКМ-2, ДМКУ, ДК НЛ-1).

Разработан, изготовлен и испытан на шахте "Соколовская" ПО "Роетовуголь" комбинированный привод монорельсовых и напочвенных канатных дорог, позволяющий при пуске значительно снизить уровень усилий в тяговом канате и исключить его пробуксовки по шкиву трения. Годовой экономический эффект от внедрения разработки составляет 8,0 тыс.руб. на одну канатную дорогу.

Разработаны и переданы НПО "Углемеханизация" рабочие чертежи четырехскоростного привода, обеспечивающего плавный пуск и технологическое регулирование скорости на ходу, принятые к практическому использованию.

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЩОВАНЩ

1. Ройтер 3., Кельм У. Технический уровень и перспективы развития транспортировки материалов в горных выработках,- Глюкауф, 1987, f 6, с.19-24.

2. Ковальский В. Международная выставка горного оборудования "Уголь-83" в Донецке. Глюкауф, 1983, № 22, с.21-30.

3. Кропп У. Развитие техники транспортирования угля и материалов. Глюкауф, 1981, № 16, с.45-53.

4. Р^ффинг Г. Транспортирование тяжелых грузов и материалов по напочвенным рельсовым дорогам. Глюкауф, 1985, № 12, с. 3740.

5. Вальтор Р. Опыт эксплуатации подвесных рельсовых дорог.-Глюкауф, 1977, » 24, с.9-14.

6. Руффинг X., Луц А. Заводская выставка фирмы "Шарф". Глюкауф, 1983, № 6, с.46-48.

7. Ройтер Э., Кельм У. Трудоемкость доставки материалов в подземные выработки. Глюкауф, 1986, № II, с.26-31.

8. Кайзер И. Современный уровень и тенденции развития техники перевозок людей по выработкам. Глюкауф, 1979, № 12, с.20-28.

9. Хакенберг В. Возможности контроля канатов рельсовых канатньк дорог. Глюкауф, 1979, № 18, с.13-16.

10. Аебхардт Л. Техника привода и автоматического управления.• Глюкауф, 1976, № 18, с.55-60.

11. Сигалов Л.Н., Куроедов В.И., Домбровский В.Е. Стартовые системы привода скребковых конвейеров ( обзор ). НИМинформтяжмаш, 2-77, М., 1977.

12. Светличный П.Л. Выбор и эксплуатация электрооборудования участка шахты. М., Недра, 1980.

13. Пироженко БД. Шахтный тиристорный электропривод,- Киев, Техника, 1974.

14. Чиликин М.Г. Основы автоматизированного электропривода.- М., Энергия, 1974.

15. Хакенберт В. Штрековые транспортные дороги с механическим приводом. Глюкауф, 1976, № 18, с.47-53.

16. Хализев Г.П., Серов В.И. Расчет пусковых, тормозных и регулировочных устройств для электродвигателей. М., Высшая школа, 1966.

17. Вешеневский C.H. Характеристики .двигателей в электроприводе. М., Энергия, 1967.

18. Вешеневский С.Н. Регулирование скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Электричество, 1966, № 8, с.31-38.

19. Ковалев Е.Б., Голянд Б.С., Степанов Е.И. Исследование параметров взрывонепроницаемых электродвигателей серии ВАО, работающих от тиристорного преобразователя частоты. ЭИ., Электропривод, вып.5 (40), М., 1975, с.42-48.

20. Гро 1. Электрическое оборудование. Глюкауф, 1978, № 2, с.41-46.

21. Гебхардт Л. Техника привода и автоматического управления.-Глюкауф, 1976, № 18, с.55-60.

22. Неймарк Ю.М. Динамические системы и управляемые процессы. М., Наука, 1978.

23. Желтухин Л.Г. Исследование динамики взаимодействия подвижного состава и пути шахтной подвесной монорельсовой дороги.-Дисе. канд.техн.наук. М., 1977.

24. Айзеншток Л.И. Исследование динамики и обоснование параметров конструкции и условий эксплуатации шахтных скоростных монорельсовых дорог. Дисс. . кацд.техн.наук.-Днепропетровск,1983.

25. Марголин Б.А. Исследование и предпосылки создания рудничных монорельсовых дорог с электрической тягой. Дис. . канд. техн. наук. - Донецк, 1979.

26. Петренко О.С. Подвесные рельсовые дороги. М.: Машиностроение, 1982.

27. Веткин А.С. Разработка методики расчета вписывания подвижного состава в закругления шахтных монорельсовых дорог для совершенствования их проектирования и эксплуатации. Дисс. . канд.техн.наук - Днепропетровск, 1985.

28. Штамс И., Мунд X. Регулирование тяговых усилий при канатной откатке. Глюкауф, 1969, Ш 10, с.23-31.

29. Руффинг Г. Опыт эксплуатации тяговых канатов на шахтных канатных дорогах. Глюкауф, 1969, № 10, с.23-31.

30. Шпинк л. Состояние, тенденции развития, пределы применения и стоимость эксплуатации средств доставки материалов. -Глюкауф, 1983, № 4, с.24-32.

31. Создание и внедрение грузолюдских подвесных монорельсовых дорог типа 6ДМК: Заключительный отчет / УкрНИЙгидроуголь, Руководитель работы Ткаченко А.А., № ГР Б451760. Ворошиловград, 1975.

32. Ткаченко А.А., Короткое В.Л. Тяговая способность многообхват-ных шкивов трения монорельсовых дорог. В кн.: Механизация ручных и тяжелых физических работ на угольных шахтах.- М.: Издательство ИГД им. А.А.Скочинского, 1978, с.28-32.

33. Спиваковекий А.О. Об одном типе привода для подвесных канатных дорог. Уголь, 1966, № 7, с.43-46.

34. Дукельский А.И. Подвесные канатные дороги, М: 0НГН-НКГИ,1934.

35. Обоснование механического подобия физической модели и натуры подвесной канатной дороги. /Лелуашвили Л.В., Гучуя Б.В.- В кн.: Горная механика и рудничная аэрология, Тбилиси, Издательство ИГМ им. Цулукидзе, 1978, с.52-54.

36. Сигалов Л.Н., Кравцов А.И. Уравнения движения канатной дороги при пуске. Изв.вузов. Горный журнал, 1986, № 6, с.68-73.

37. Тарг С.М, Краткий курс теоретической механики. М., Высшая школа, 1986.

38. Поляков Н.С., Штокман Н.Г. Основы теории и расчеты рудничных транспортных установок. -М., Госгортехиздат, 1962.

39. Новиков Е.Е., Смирнов В.К. Введение в теорию динамики горнотранспортных машин /Под редакцией В.Н.Потураева.- Киев, Нау-кова думка, 1978.

40. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., Наука, 1973.

41. Осипов И.Б. Исследование тяговой способности канатоведущего привода. Дис. . канд.техн.наук. -Йошкар-Ола, 1970.

42. Шойхет Л.А., Сороколетов Н.И. Исследование автоматизированного привода забойных машин. М., Наука, 1966.

43. Кравцов А.И. Уравнения предпускового состояния подземных канатных дорог. Изв.вузов. Горный журнал, 1985, № I.

44. Кравцов А.И. Определение жесткости грузового натяжного устройства и ветви тягового органа. Изв.вузов. Горный журнал, 1983, № 9, с.66-68.

45. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. МУП СССР, Недра, 1976. .

46. Сигалов Л.Н., Кравцов A.M., Ткаченко А,А. Условия возникновения пробуксовки на шкивах трения канатных дорог при пуске.- В кн.: Механизация ручных и тяжелых физических работ на угольных шахтах. М., Изд. ИГД им. А.А.Скочинского, 1979, с.43-48.

47. Методика статистической обработки экспериментальных данных.- М., Минуглепром СССР, Институт горного дела им. А.А.Скочинского, 1970.

48. Пугачев B.C. Теория вероятностей и математическая статистика.- М., Наука, 1979.

49. Тихонов А.Н., Костомаров Д.II. Вводные лекции по прикладной математике. М.: Наука, 1984.

50. Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах /Петров А.В., Алексеев В.Е., Титов М.А.,1катов II.Н.; Под ред. А.В.Петрова М.: Высшая школа, 1984.

51. Мохов В.А. Исследование приводной способности канатоведущих шкивов и влияние их на износ каната. Дис. .канд.техн.наук. -М., 1963.

52. А.с. 371379 (СССР). Канатоведущий шкив /В.И.Бацдурин, А.И. Кравцов Опубл. в Б.Й., 1973, № 12.

53. А.с. 663635 (СССР). Устройство для натяжения тягового органа реверсивной транспортной установки. /А.й.Кравцов, Л.Н.Сига-лов, А.А.Ткаченко, В.И. Подолян. Опубл. в Б.И.,1979, № 19.

54. А.с. II27822 (СССР). Устройство для натяжения тягового органа реверсивной транспортной установки /А.И.Кравцов, JI.H.Сига-лов, С.Г.Лаевский, В.И.Подолян. Опубл. в Б.И., 1984, № 45.

55. Разработана и обоснована экспериментальными методами математическая модель подземной канатной дороги.

56. Проведены исследования на ЭЦВМ влияния основных эксплуатационных факторов на динамику пуска канатных дорог с различными системами привода.

57. В создании экспериментального образца привода со стартовым электродвигателем постоянного тока и тиристорной системой управления ;