автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Определение оптимальных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона

На правах рукописи ^

РГ6 од 2-2:ДЬН 2000 •

СЕРЁГИН Иван Николаевич

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ШАХТНОГО САМОХОДНОГО ВАГОНА

Специальность 05.05.06 - Горные машины Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2000

Работа выполнена на кафедре "Энергетических и санитарно-технических систем и оборудования" Тульского государственного университета

"■■ ; . Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Степанов В.М. кандидат технических наук, доцент Сушкин В.А.

Официальные оппоненты: - Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Бреннер В.А.

доктор технических наук, профессор Бабокин Г.И.

Ведущее предприятие - Акционерное общество «Подмосковный научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт»

Защита диссертации состоится « 27 » декабря 2000 г. в час, на заседании специализированного совета Д 063.47.01 при Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, учебный корпус 9 , ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан «2 ?» ноября 2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

I О*... О.М. Пискунов

Ам^чь-

1//А1/ ? О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время на рудниках цветной металлургии, калийной и угольной промышленности для доставки горной массы широкое применение находят шахтные самохоДныё вагоны. Так 70 % калийных руд добывается в стране с использованием шахтйых самоходных вагонов.

Самоходный вагон типа 5ВС15М получил наибольшее распространение на калийных и угольных шахтах России. Управление движением вагона дискретное, с учетом1 реверса осуществляется пятью .контакторами, и имеет три фиксированные скорости вперед и назад 2,5/1,6/0,8 м/с. Расширение сферы использования самоходного вагона на угольные'шахты приводит к изменению Технологической схемы его работы в штреках и камерах. предусматривающая работу с комбайнами%ез бункеров производительностью от 0,'4 т/мин'до 2 т/мин со скоростью подачи комбайна на забой до 0,11 м/с. Учитывая схему погрузки горной массы, маневровые операции производятся на первой скорости 0,8 м/с, прямым включением и отключением двигателя до 16 раз за цикл, что вызывает определенные трудности в управлении, дополнительный расход электроэнергии, перегрев обмоток двигателя и интенсивный износ контактной аппаратуры. Необходимые перемещения без рывков и оптимальный диапазон изменения скорости определяются условиями оптимальной загрузки вагона, сечением забоя, величиной подачи проходческого комбайна и составляющий для угольных шахт от 0,05 до 0,8 м/с, что существующий электропривод обеспечить не может. Около 51 % выходов из строя самоходного вагона связаны с поломками в электромеханической системе привода движения, в том числе на механизмы привода колес и мосты - 35,3 %, наиболее часто выходят из строя подшипники и шестерни конического и колесного планетарного редуктора, тормозные колодки, электродвигатель - 10,5 %, контак-торная аппаратура — 5,2 %.

Определение и выбор оптимальных параметров электромеханической системы, структуры электропривода, методов и технических средств управления, обеспечивающих повышение расширения диапазона регулирования скорости, производительности, снижение расхода электрической энергии, уменьшение динамических усилий в трансмиссии шахтного самоходного вагона является актуальной научной задачей, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Диссертационная работа выполнялась в рамках НИОКР «Оптимизация энергетических потоков систем учета контроля и управления» -ПТ447(4.15) и «Разработка методики расчетов параметров энергосберегающих систем группового управления электроприводами» - П.477(4.21)

Цель работы состоит в установлении закономерностей формирования механических характеристик и нагрузок, оптимальных конструктивных и режимных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, обеспечивающих повышение диапазона регулирования скорости и производительности, снижение динамических усилий в трансмиссии при многокритериальной оптимизации.

Идея работы - совершенствование электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона на основе определения оптимальных параметров электродвигателя и применения частотно-регулируемого электропривода при минимальных капитальных затратах и изменениях конструкции механической части вагона.

Метод исследования - комплексный, включающий инженерный анализ, научное обобщение, математическое моделирование, вычислительный эксперимент с использованием современного математического аппарата и ПЭВМ, теории вероятности и математической статистики. Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

- установлены закономерности формирования динамических нагрузок в электромеханической системе ходовой части шахтного самоходного вагона при движении учитывающие электромагнитные переходные процессы в электродвигателях и влияния шахтной кабельной сети;

- получен закон формирования тяговой характеристики частотно-регулируемого электропривода, позволяющий снизить максимальные значения моментов в трансмиссии ходовой части шахтного самоходного вагона;

- установлены рациональная структура и оптимальные параметры электропривода, позволяющие обеспечить расширение диапазона регулирования скорости движения, максимальное демпфирование колебаний в электромеханической системе, снижение электропотребления и повышение надежности.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обоснована: строгостью математических выкладок, корректным использованием теории электропривода; использованием ап-

робированных методов измерений процессов; адекватностью переходных процессов, описываемых математической моделью работы Электромеханической системы в реальных условиях; удовлетворительной сходимостью результатов аналитических исследований с результатами экспериментов (относительная погрешность не превышает 15 % при доверительной вероятности 0,95).

Научное значение заключается: в обобщении и дальнейшем развитии теории оптимизации электропривода ходовой части самоходного'вагона с учетом технологических особенностей; в установлений значений конструктивных и режимных параметров электропривода самоходного вагона, определяющих эффективность ее работы; разработке средств стабилизации динамических процессов электропривода при случайном характере на-гружения.

Практическое значение. Определены оптимальные параметры электродвигателя и законы управления электроприводом, обеспечивающие снижение на 20 % потребления электрической энергии за цикл, уменьшающие динамические нагрузки в трансмиссии и повышающие управляемость и скорость при прохождении закруглений трассы.

Реализация результатов работы. Разработанная методика расчета механических характеристик однодвигательного и двухдвигательного частотно-регулируемого электропривода и определения оптимальных режимных и конструктивных параметров, силовой части и структуры системы управления электроприводом ходовой части шахтного самоходного вагона использованы в АО "ПНИУИ" при разработке Технических заданий на проектирование шахтных самоходных вагонов типаВСШ15, 1ВСШ15.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и рекомендаций составил 116 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее отдельные разделы докладывались на международной научно-технической конференции "Энергосбережение-98" (г.Тула, апрель 1998г.); на Федеральной научно-технической конференции "Электропотребление, энергосбережение, электрооборудование" (г.Новомосковск, ноябрь 1998г.); на 1-й региональной конференции «Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых Центрального региона Российской Федерации (г.Тула, февраль 1.998г.); на международной научно-технической конференции "Энергосбережение, экология и безопасность" (г.Тула, ноябрь 1999г.);, на научно-технической конференции "Электроснабжение, энерго-

сбережение и электроремонт" (г.Новомосковск, ноябрь 2000 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г.Тула 199б-2000гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 136 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок, 9 таблиц, список литературы из 167 наименований, приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Ходовая часть шахтного самоходного вагона представляет собой четырёхколёсный движитель с приводом на все колёса при бездифференциальной раздаче моментов. Каждый бортовой привод состоит из специально изготовленного трехскоростного электродвигателя АВТ15-4/6/12 с коэффициентом полезного действия 0,79/0,77/0,75 и скольжением 8/14/13 %. Несмотря на повышенное скольжение, бортовая раздача момента приводит к неравномерному распределению составляющих силы тяги между бортами, что вызывает ухудшение управляемости.

При добыче угля, в среднем за один 10 минутный цикл, включающий маневры при погрузке и разгрузке, движение от забоя к перегрузочному пункту и обратно на расстояние 250-300 м, машинист производит от 35 до 52 включений, переключений и торможений тяговых двигателей. Количество включений в час для угольных шахт выше, чем работа самоходного вагона на калийных рудниках, поэтому, возникает необходимость повышения оперативности и плавности работы на маневровых операциях.

В существующей системе управления необходимо исключить кон-такторную аппаратуру управления и вписать новую силовую систему управления в габаритные размеры существующей взрывобезопасной станции.

Увеличение производительности шахтного самоходного вагона тесно связано с повышением средней эксплутационной скорости. Из-за относительно коротких трасс равномерное движение составляет, в среднем, всего лишь 10-15 % всего времени движения. От 60 до 70 % времени занимает ускоренное движение и 20-30 % - движение накатом и торможение. Поэтому увеличение способности к быстрому разгону является одним из спо-

собов улучшения приемистости шахтного самоходного вагона. На среднюю скорость движения шахтного самоходного вагона существенно влияет скорость прохождения закруглений трассы, так как' повороты проходят на первой скорости. '

Обзор технических публикаций и учет условий на работу и изготовление вагона и его электрооборудования показал, что могут быть применены следующие системы электропривода ходовой части: АВТ15 с тири-сторным регулятором напряжения; АВТ15 с преобразователем частоты; специально спроектированный асинхронный двигатель с преобразователем частоты; двигатель постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем; электропривод на основе вентильно-индукторного двигателя. По результатам проведенного анализа возможных вариантов электропривода был сделан вывод о предпочтительности проведения дальнейших исследований электропривода на основе асинхронного двигателя с частотным способом регулирования. Силовая схема частотного преобразователя строится на основе модульного непосредственного преобразователя частоты ЛТЭМ-2РИ, разработанного на кафедре АЭП МЭИ под руководством д.т.н., проф. В.И.Ключева, при условии выполнения всех технологических и технических требований имеет наименьшие габаритные размеры и стоимость по сравнению с другими типами преобразователей частоты, обеспечивает возможность рекуперативного торможения. В работе исследовались варианты структур электропривода шахтного самоходного вагона, представле-ные на рис.1.

В настоящее время отсутствуют исследования, методики определения и выбора оптимальных параметров электромеханической системы и системы управления шахтного самоходного вагона с учетом применения частотного преобразователя, влияния шахтной кабельной сети, противоречивых требований и поэтому исследования в данной области являются актуальной научной задачей.

В соответствии с намеченной целью и в результате проведенного анализа в работе были поставлены и решались следующие задачи: разработать модели оптимизационного расчета электромеханической системы хода шахтного самоходного вагона, учитывающие электромеханические переходные процессы в электродвигателях и влияния реальной шахтной сети; исследовать влияние конструктивных и режимных параметров электропривода на процессы в электромеханической системе хода шахтного самоходного вагона; разработать алгоритм формирования области допус-

тимых значений оптимальных вариантов электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона; разработать методику определения и выбора оптимальных параметров электромеханической системы и структуры электропривода ходовой части шахтного самоходного вагона.

Рис. 1. Варианты структур электропривода шахтного самоходного вагона

Решение поставленных задач потребовало разработки математической модели оптимизационного расчета электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, обеспечивающей расчет переходных процессов, протекаЕощих в системе при изменении управляющих и возмущающих воздействий, протекающих одновременно с электромагнитными процессами в электродвигателях.

Привод ходовой части вагонов имеет следующие характерные особенности: все колеса вагона являются ведущими; связь между колесами каждой стороны вагона бездифференциальная; пуск двигателей и переключение их скоростей всегда происходит под нагрузкой с соотношением скоростей 1/2 или 2/3; изменение числа оборотов колес одной стороны вагона относительно другой на криволинейных участках пути обеспечивается за счет мягкости механических характеристик электродвигателя.

Нагружение электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона происходит в результате сложного динамического процесса, состоящего из многих совместно протекающих, но качественно различных составляющих. Одновременно с изменением сил, возникающих в электромеханической системе от взаимодействия колес с дорожными неровностями, в ней также возникают и развиваются колебательные процессы, возбуждаемые переменным режимом работы двигателя и периодически возникающими силами в зубчатых соединениях, карданных валах и других источниках внутреннего возбуждения. Следовательно, формирование нагрузок происходит под влиянием случайного характера сочетания сил, вызванных различными источниками возбуждения.

Математическая модель механической части привода хода шахтного самоходного вагона представлена семимассовой системой уравнений:

Л ~ = С.„23 С<Р,/2 - V) + сли (Ч>Л4-<Р) + СП2з Ыпг-Ч) + Спи(ч>п*-У); <1сап2

•/П2—^~:=СП12((РП1-Ч>П2)-СП2З((1?П2-(?)-М!11:1; (1)

¿П4 = Спи(Ч>П1 ~ ФЯ7) - СП34(^П4 - <?)- МЙс2; си

т

¿П1-—^ = мт((Ял1)-СП14({Рп1-Цп4)-С!112((?1п-<1?пг)> т

где ./ - приведенный к валу двигателя момент инерции шахтного самоходного вагона;- моменты инерции колес соответственно левых и правых; - моменты инерции тяговых двигателей соответ-.

ственно левого и правого; .ф/zj - угловые перемещения колес

соответственно левых и правых; <р - угловое перемещение вагона; Ф^.Ф - угловые перемещения тяговых двигателей соответственно левого и правого; &r.,aii2,aJN,an2,(i^nj - скорости вагона, левых и правых колес; Mjih^ni " скорость вращения левого и правого электродвигателя; С 7 2з л л-С ¡из-С пи " коэффициент тангенциальной жесткости шин; С.:1П'СдЫ,Сц12,Спы - коэффициент жесткости трансмиссий; Мм,Мт -тяговые моменты двигателя соответственно левого и правого; МЛС2.Мдс4Мпс.2'^пс4. " моменты сопротивления движению, которые учитывают диссипативные усилия в трансмиссии, суммарное сопротивление качению, сопротивления, вызванные возмущающими воздействиями от неровностей микропрофиля трассы. Момент суммарного сопротивления качению

Mc=rk(Pf±Ph) = rkGJfcosa±sma), (2)

где Pf '~ Ggf'cos а - сила сопротивления качению; Р h = Ge sina -сила сопротивления подъему (знак + соответствует движению на подъеме, а знак - движению на спуске); гк - радиус колеса, Gs - вес груженого шахтного самоходного вагона;/- коэффициент сопротивления качению колеса, в зависимости от покрытия и состояния шахтной дороги, давления в шинах и т.д. составляет 0,04-0,3; а - угол наклона участка трассы.

Возмущающие воздействия микропрофиля трассы в модели определяются через спектральные Sh(а) и взаимные спектральные S^fcо) плотности

Sh(w)=Dhoh(a>); SMfaJ = D„aM(a). (3)

где Dh - дисперсия ординат микропрофиля; cv/coj, ам(со) - нормированные спектральные и взаимные спектральные плотности воздействия.

Приведенная математическая модель шахтного самоходного вагона описывает эксплутационные режимы его работы, позволяет выполнять оценку работь! системы при различных изменениях конструктивных и режимных параметров, процессах пуска, реверсирования, резкого торможения.

Источником механической энергии являются два асинхронных электродвигателя, получающих питание от трансформатора ограниченной мощности через протяженную кабельную сеть (рис.2.), что приводит к искажению характеристик электродвигателей и увеличению времени пуска.

и

<й>

Трансформатор

кабельная сеть

7

Рис. 2 .Схема электроснабжения шахтного самоходного вагона

Уравнения электромеханических преобразователей энергии:

и- Ол/ + Ь] = 'я/Дтп + ¿Ч>171 / Ж + ]®поэ.,Уя;."

- — (4)

0 = '/72 &П2 + ¿УП2 Я®П0э, ~ (ОIII )Ч>П2

_ *

мт = Р^л,21т(1яГ1Л2 );

= Р^п121т0пГ~'п2 А

где и - вектор напряжения на вторичной обмотке трансформатора; 'ль'т " вектор тока статора левого и правого двигателя, вектор приведенного тока ротора левого и правого двигателя; гя2 ,1ц2 - величина, комплексно сопряженная величине вектора приведенного тока ротора левого и правого двигателя; 2К - полное сопротивление кабельной линии; Ч0/у> Угн'Ул?' Уп2 ' потокосцепление соответственно статора левого и правого двигателя, потокосцепление ротора левого и правого двигателя; К/П,Н!П - активное сопротивление статора левого и правого двигателя; Кп'К'т ' приведенное активное сопротивление ротора левого и правого двигателя; ЬПП,ЬПП - взаимная индукция левого и правого двигателя;

о)//Нг/ - скорость вращения электромагнитного поля левого и правого двигателя; р - число пар полюсов.

Проведенный анализ демпфирующих свойств системы установил, что существующая электромеханическая система ходовой части шахтного самоходного вагона демпфирующими свойствами не обладает.

Оценка эффективности работы самоходного вагона в диссертационной работе производилась первоначально по 8-ми критериям, но после анализа структуры задачи оптимизации по следующим 4-м целевым функциям:

1. Производительности

<Р/ =6 Ф, =f(»cp,L,tv)-+max, (5)

где v>c[l- средняя рабочая скорость; L- общий путь перемещения; t0 - время паузы.

2. Неравномерности движения шахтного самоходного вагона

= / (Jo • Л; . ЛгА (t)M(t))->min, (6)

где Jд, Jel, Jв2 - моменты инерции двигателя, порожнего и груженого вагона; <ad(t),M(t)-закон изменения скорости вращения и момента двигателя.

3. Параметрами колебаний в трансмиссии

Ф3=д,-,Ф3 =f(jd,jel,je2^o,M(t),sh(<*),sM(m),f,a,.j^ «./«,(7)

4. Электрическая мощность, потребляемая из сети за цикл = 0^f(R1,R2,X1,X2,o>d(t),M(t)J,a)-±mm (8)

где R],R2, X ¡, X2- параметры схемы замещения двигателя.

Таким образом, состояние электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона представлено вектором показателей качества Ф = (Ф,,...,Ф4). Значение каждого критерия в векторе зависит от варьируемых параметров электропривода ai,...,a,,...,an, которые будем считать точкой с координатами а = (а,,...,а„) в n-мерном пространстве параметров, и которые необходимо выбрать «наилучшим» способом. В общем случае, для того, чтобы создать установку, соответствующую всем предъявляемым ей требованиям, необходимо в процессе проектирования учесть три вида ограничений - параметрические, функциональные и критериальные.

В качестве варьируемых параметров и диапазонов их изменения принимаем: Л, - активное сопротивление статора, 0,001 <R,<0,5(C)m); R2 - активное сопротивление ротора, 0,001 <R2<0,5(Om); Rk - активное сопротивление кабельной линии ¡-¿Rk<8(Om); Хк - реактивное сопротивление кабельной линии 0,1 < Хк < 0,3(ОмJ; Х) - реактивное сопротивление статора, 0,05 < X, <0,5(Ом)■, Х,~ реактивное сопротивление ротора, 0,05 < X2 <0,5(Ом); Jd - момент инерции двигателя 0,1 < Jг! <4(кг ■ м2 )\ stl,st2,st3 - структуры электропривода; ®d(t),M(t)~ законы изменения скорости вращения и момента: двигателя: 1) поддержание постоянства магнитного потока (Ф„ '■= const); 2) управление по «оптимальному закону»

Фл. =tJm,\ 3) поддержание постоянства напряжения (f7; = const); 4) управление по максимуму КПД электродвигателя (т),; = т|й.л(ви.); 5) управление по максимуму коэффициента мощности электродвигателя (сол-ф„ ~ cosip,u,an)\ 6) управление по максимуму КПД силового электрооборудования привода (ть = л>л«Жс).

В качестве функциональных ограничений выступают:

- максимальное касательное(тяговое) взаимодействие колеса с опорной поверхностью ограничивается силой сцепления между ними Р^йГ^Ял, (8) где Р'с - сила сцепления ведущего колеса с дорогой; Z'K - нормальная

реакция дороги от веса ШСВ, приходящегося на одно колесо; С - коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью дороги;

- максимально допустимое ускорение в момент включения электродвигателей, при котором вагон движется в направлении, заданном машинистов

a<ad„n=f(Ge,Je,a,R),M/c\ (9)

где R - радиус поворота;

- ограничение по нагреву обмоток электродвигателя 0 < / 00° С.

Решением задачи оптимизации является совокупность параметров, обеспечивающая наилучшие значения выбранных показателей качества с учетом наложенных ограничений. В качестве метода оптимизации применялся ЛП-поиск, позволяющий равномерно исследовать всю область параметров, влияющих на показатели качества. Этот метод основан на «зондировании» множества параметров точками ДПт-последовательности.

Программа экспериментальных исследований состоит из исследований существующей электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона и стендовых исследований электропривода с непосредственным преобразователем частоты.

Первоначальным этапом исследований предусмотрено доказательство адекватности оптимизационной расчетной математической модели электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона реальному объекту. Ходовые испытания заключались в определении крутящих моментов в трансмиссии в переходных режимах, возбуждаемых включением двигателя. Для этого машинист проводил трогание стоящего вагона на первой скорости вращения электродвигателя. Испытания проводились на горизонтальном участке полигона, подъеме и уклоне 12° для

двух весовых состояний вагона: порожнего и груженого (рис.3). Измерения крутящих моментов проводились одновременно в переднем и заднем участках обеих бортовых трансмиссий. Анализ осциллограмм показал, что нагруженность левой и правой трансмиссий в переходных режимах при прямолинейном движении вагона практически одинакова. Основные частоты колебаний их амплитуды отличались не более чем на 5 %.

М, Н м

I, с

0,5

1,5

1500 1260

750

1

1

\ }; \

1Л

■и

0 0,5 1

Рис. 3. Фрагмент осциллограммы крутящих моментов в коротких карданных валах: а) трогание груженого вагона на подъеме; б) трогание порожнего на уклоне.

1 - экспериментальные значения; 2 - расчетные значения

Измерения тока статора (рис.4), частоты вращения и мощности, потребляемой из сети, производились, специально разработанной аппаратурой на базе ПЭВМ, включающей аналогово-цифровой преобразователь и комплект датчиков. В процессе записи производится обработка сигналов. Адекватность электропривода с непосредственным преобразователем частоты проводилась на базе лабораторного стенда кафедры ЭиСТС ТулГУ. Сравнение результатов экспериментальных и расчетных данных показывает, что относительная погрешность не превышает 15 %.

150 120 90 60 -30 -

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Рис.4. Фрагмент осциллограммы тока статора электродвигателя шахтного

самоходного вагона: I - экспериментальные значения; 2 - расчетные значения.

Следующим этапом исследования было формирование оптимального множества расчетных вариантов электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона и выбор из Парето оптимального множества предельно допустимого варианта. Исследования по формированию оптимального множества производились при принятом числе точек ЛПт-последовательности, равное N = 600, которое обеспечивает вероятность нахождения оптимальных параметров с вероятностью 0,98 и точностью 0,05 %. Анализ множества установил совокупность вариантов электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, параметры которых обеспечивают заданные показатели качества. Исходный вариант электропривода входит в состав этого множества. Из полученного множества путем отбора был выделен оптимальный вариант электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона и закон формирования тяговой характеристики частотно-регулируемого электропривода. В результате параметры выбранного варианта обеспечивают снижение времени рабочего цикла на 15 %; снижение динамических усилий в трансмиссии на 20 %; уменьшение дисперсии усилия в трансмиссии в 1,8 раза; снижение средней электрической мощности за цикл на 20 %.

В результате проведенных оптимизационных расчетов была установлена структурная схема прямой цепи регулирования скорости движения шахтного самоходного вагона с параметрическим заданием скольжения (рис. 5), обеспечивающая формирование тяговой характеристики частотно-регулируемого электропривода (рис.6) снижающий максимальные значения моментов в трансмиссии и монотонный переходной процесс с отклонением от заданной величены не более 4 % (рис.7).

В переходных режимах обратная связь по скорости обеспечивает автоматическое слежение скорости изменения частоты с//", «/с// за ускорением ротора асинхронного, реализующего избыточный момент, необходимый для разгона или торможения двигателя, а характеристика звена ФГЫ такова, что всегда момент нагрузки меньше критического момента двигателя.

-Мл -Х> ; к

та

~ФПт!

Г

и,-Л

С.У1

и

нп'н

ЦП

С/И

(I

РД1

1 < то-

ди,

ДУГ!

дм,.

ж

ЬК>|

До.

'±21 Р

АР

Вперед_

Назад

ИХ

■К СУ) к СУ2

ЗРД

Рис. 5. Бортовая структурная схема системы регулирования скорости движение шахтного самоходного вагона: СД1 - статор электродвигателя; РД1 - ротор электродвигателя; ДТ1 - датчик тока; ДУС1 - датчик угловой скорости; ЗГб1 - задающий генератор частоты скольжения; НПЧ1 - непосредственный преобразователь Частоты; СУ1- система управления; СЧ1 - сумматор частот; ФП&1 - функционально-преобразовательное звено, обеспечивающее требуемую зависимость параметра абсолютного скольжения в тяговом режиме; ФПт1 - функционально-преобразовательное звено, формирующее требуемую зависимость параметра абсолютного скольжения в тормозном режиме; РХ - реверсор хода; ЗРД- звено реверсирования движения

Рис. 6. Тяговая характеристика шахтного самоходного вагона с новым электроприводом: Умакс- максимальная скорость шахтного самоходного вагона;

макс

Рмакс - максимальное тяговое усилие

v, м/с

3

2,4 1,8 1,2 0,6

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

Рис.7. Разгон порожнего самоходного вагона с существующим (1) и новым(2) электроприводом

Проведенные исследования позволили определить оптимальные параметры электродвигателя и законы управления электроприводом, обеспечивающие расширение диапазона регулирования скорости движения шахтного самоходного вагона, снижение на 20 % потребления электрической энергии за цикл, уменьшающие динамические нагрузки в трансмиссии и повышающие управляемость и скорость при прохождении закруглений трассы.

Разработанная методика расчета механических характеристик одно-двигательного и двухдвигателыюго частотно-регулируемого электропривода и определения оптимальных режимных и конструктивных параметров, силовой части и структуры системы управления электроприводом ходовой части шахтного самоходного вагона использованы в АО "ПНИУИ" при разработке Технических заданий на проектирование шахтных самоходных вагонов типа ВСШ15, 1ВСШ15.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и рекомендаций составил 116 тыс. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертационная работа является научным трудом, в котором на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований изложено научно обоснованное решение важной прикладной задачи определения оптимальных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, учитывающее многомассовость системы, влияние шахтной кабельной сети, частотного преобразователя, обеспечивающее увеличение производительности шахтного самоходного вагона, снижение динамических усилий в нестационарных режимах работы, снижение энергозатрат на транспортировку груза и сокращение времени рабочего цикла.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Математическая модель оптимизационного расчета электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, учитывающая влияние шахтной кабельной сети, динамические свойства трансмиссии, представленной семимассовой системой с учетом диссипативных свойств, насыщение магнитной цепи асинхронного двигателя.

2. Методика расчета механических характеристик однодвигательно-го и двухдвигательного частотно-регулируемого электропривода и определения оптимальных режимных и конструктивных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного Самоходного вагона, учитывающая горно-геологических и физико-теХнических свойства среды, на основе исследования математической модели оптимизационного расчета

3. Математическая модель оптимизационного расчета электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона отличается тем, что учитывает влияние шахтной кабельной сети, динамические свойства трансмиссии, представленной семимассовой системой с учетом диссипативных свойств, насыщение магнитной цепи асинхронного двигателя.

4. Предложенный частотно-регулируемый электропривод позволит сократить время рабочего цикла на 15 % за счет увеличения средней скорости и плавности переходных процессов.

5. Оптимальный вариант электропривода, полученный в результате оптимизации по сравнению с исходным позволяет снизить динамические усилия в трансмиссии до 20 % с уменьшением дисперсии усилий в 1,8 раза.

6. Параметры и структура системы управления электропривода ходовой части шахтного самоходного вагона обеспечивают заданный установленный монотонный переходный процесс с отклонением от заданной величины не более 4 %.

7. Основные результаты работы использованы в АО "ПНИУИ" при разработке Технических заданий на проектирование шахтных самоходных вагонов BC11I15, IBC11I15.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и рекомендаций составил 116 тыс. руб.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Сушкин В.А., Серегин И.Н., Маркова Т.А., Лемехов A.A. Многокритериальная оптимизация электроприводаУ/Энергоснабжение, энергосбережение, электрооборудование: Сб. научных трудов. - Тула: ТулГУ, 1997,- с.117-122.

2. Маркова Т.А., Сушкин В.А., Серегин И.Н. Проблема принятия решения в задачи оптимизации электропривода//Энергоснабжение, энергосбережение, электрооборудование: Сб. научных трудов. - Тула: ТулГУ, 1997,-с.124-128.

3. Сушкин В.А., Серегин H.H., Маркова Т.А., Лемехов A.A. Многокритериальная оптимизация электропривода промышленных установок// Деп. рук. в ВИНИТИ. - М.: 1998.-№400-В98 от 10.02.98. - 33с.

4. Сушкин В.А., Серегин И.Н., Маркова Т.А. Многомассовая электромеханическая система с упругими связями//Международная научно-техническая конференция "Энергосбережние-98". Тезисы докладов. - Тула: ТулГУ, 1998,-с. 13-14.

5. Маркова Т.А., Серегин И.Н. Обоснование выбора параметров при оптимизации электропривода горных машин//1-я региональная конференция "Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых Центрального региона Российской Федерации". Тезисы докладов. - Тула: ТулГУ, 1998,-с.80-81.

6. Сушкин В.А., Маркова Т.А., Серегин И.Н. ЛП-поиск при решении прикладных задач оптимизации электропривода//6-я Международная конференция «Математика. Компьютер. Образование.». Тезисы докладов. -М.: МГУ им. Ломоносова, 1999, - с. 185.

7. Серегин И.Н. Разработка электропривода ходовой части шахтного самоходного вагонаА'Международная научно-техническая конференция

«Энергосбережение, экология и безопасность». Тезисы докладов. - Тула: ТулГУ, 1999, - с.32-33 .

8. Сушкин В.А., Серегин И.Н., Маркова Т.А. Многокритериальная оптимизация электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона//Научно-технической конференции "Электроснабжение, энергосбережение и электроремонт". Тезисы докладов. - Новомосковск: РХТУ им Д.И. Менделеева, Новомосковский ин-т, 2000, - с.41-42

9. Серегин И.Н. Пути повышения эффективности электропривода шахтного самоходного вагона//Научно-технической конференции "Электроснабжение, энергосбережение и электроремонт". Тезисы докладов., -Новомосковск: РХТУ им Д.И. Менделеева, Новомосковский ин-т, 2000, -с.152-157

Подписано в печать ¿.X //> Св>ормат бумаги 60x84 1/16. Бумага типографская №2 Офсетная печать. Усл. веч. f f - Усл. кр.-отт. ./ •/ . Уч. изд. л.. -f t' , Тираж ¡iJK1. Заказ '

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92. Редакционно-издательский центр Тульского государственною университета. 300600, г. Тула, ул. Болдина, 15)

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ШАХТНОГО САМОХОДНОГО ВАГОНА.

1.1 Анализ особенностей средств доставки самоходными вагонами.

1.2 Режимы работы шахтного самоходного вагона.

1.3 Анализ исследований электромеханической системы и систем электропривода самоходных вагонов.

1.4 Методы оптимизации электромеханических систем.

1.5 Цель работы и постановка задачи исследований определения оптимальных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона.

1.6 Выводы.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИОННОГО РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ШАХТНОГО САМОХОДНОГО ВАГОНА.

2.1 Общие положения.

2.2 Расчетная модель механической части привода хода ШСВ.

2.3 Усилия сопротивления движению ШСВ.

2.4 Математическая модель базового варианта электромеханического преобразователя энергии ШСВ.

2.5 Моделирование процессов в электроприводе с НПЧ.

2.6 Выводы.

3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ШАХТНОГО САМОХОДНОГО ВАГОНА.

3.1 Общие положения.

3.2 Определение вариантов частотного управления асинхронными электродвигателями ходовой части ШСВ.

3.2 Оценка эффективности работы привода ШСВ.

3.4 Метод оптимизации.

3.5 Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ШСВ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

4.1 Исследования по выбору оптимальной совокупности параметров электропривода ШСВ.

4.2 Методика экспериментальных исследований.

4.3 Анализ результатов экспериментальных исследований.

4.4 Исследование при применение САР ШСВ.

4.5 Выводы.

Актуальность работы. В настоящее время на рудниках цветной металлургии, калийной и угольной промышленности для доставки горной массы широкое применение находят шахтные самоходные вагоны. Так 70 % калийных руд добывается в стране с использованием шахтных самоходных вагонов.

Самоходный вагон типа 5ВС15М получил наибольшее распространение на калийных и угольных шахтах России. Управление движением вагона дискретное, с учетом реверса осуществляется пятью контакторами, и имеет три фиксированные скорости вперед и назад 2,5/1,6/0,8 м/с. Расширение сферы использования самоходного вагона на угольные шахты приводит к изменению технологической схемы его работы в штреках и камерах, предусматривающая работу с комбайнами без бункеров производительностью от 0,4 т/мин до 2 т/мин со скоростью подачи комбайна на забой до 0,11 м/с. Учитывая схему погрузки горной массы, маневровые операции производятся на первой скорости 0,8 м/с, прямым включением и отключением двигателя до 16 раз за цикл, что вызывает определенные трудности в управлении, дополнительный расход электроэнергии, перегрев обмоток двигателя и интенсивный износ контактной аппаратуры. Необходимые перемещения без рывков и оптимальный диапазон изменения скорости определяются условиями оптимальной загрузки вагона, сечением забоя, величиной подачи проходческого комбайна и составляющий для угольных шахт от 0,05 до 0,8 м/с, что существующий электропривод обеспечить не может. Около 51 % выходов из строя самоходного вагона связаны с поломками в электромеханической системе привода движения, в том числе на механизмы привода колес и мосты - 35,3 %, наиболее часто выходят из строя подшипники и шестерни конического и колесного планетарного редуктора, тормозные колодки, электродвигатель - 10,5 %, контакторная аппаратура -5,2 %.

Определение и выбор оптимальных параметров электромеханической системы, структуры электропривода, методов и технических средств управления, обеспечивающих повышение расширения диапазона регулирования скорости, производительности, снижение расхода электрической энергии, уменьшение динамических усилий в трансмиссии шахтного самоходного вагона является актуальной научной задачей, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Диссертационная работа выполнялась в рамках НИОКР «Оптимизация энергетических потоков систем учета контроля и управления» - ПТ447(4.15) и «Разработка методики расчетов параметров энергосберегающих систем группового управления электроприводами» - П.477(4.21)

Цель работы состоит в установлении закономерностей формирования механических характеристик и нагрузок, оптимальных конструктивных и режимных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, обеспечивающих повышение диапазона регулирования скорости и производительности, снижение динамических усилий в трансмиссии при многокритериальной оптимизации.

Идея работы - совершенствование электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона на основе определения оптимальных параметров электродвигателя и применения частотно-регулируемого электропривода при минимальных капитальных затратах и изменениях конструкции механической части вагона.

Метод исследования - комплексный, включающий инженерный анализ, научное обобщение, математическое моделирование, вычислительный эксперимент с использованием современного математического аппарата и ПЭВМ, теории вероятности и математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна: - установлены закономерности формирования динамических нагрузок в электромеханической системе ходовой части шахтного самоходного вагона при движении учитывающие электромагнитные переходные процессы в электродвигателях и влияния шахтной кабельной сети;

- получен закон формирования тяговой характеристики частотно-регулируемого электропривода, позволяющий снизить максимальные значения моментов в трансмиссии ходовой части шахтного самоходного вагона;

- установлены рациональная структура и оптимальные параметры электропривода, позволяющие обеспечить расширение диапазона регулирования скорости движения, максимальное демпфирование колебаний в электромеханической системе, снижение электропотребления и повышение надежности.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обоснована: строгостью математических выкладок, корректным использованием теории электропривода; использованием апробированных методов измерений процессов; адекватностью переходных процессов, описываемых математической моделью работы электромеханической системы в реальных условиях; удовлетворительной сходимостью результатов аналитических исследований с результатами экспериментов (относительная погрешность не превышает 15 % при доверительной вероятности 0,95).

Научное значение заключается: в обобщении и дальнейшем развитии теории оптимизации электропривода ходовой части самоходного вагона с учетом технологических особенностей; в установлении значений конструктивных и режимных параметров электропривода самоходного вагона, определяющих эффективность ее работы; разработке средств стабилизации динамических процессов электропривода при случайном характере нагружения.

Практическое значение. Определены оптимальные параметры электродвигателя и законы управления электроприводом, обеспечивающие снижение на 20 % потребления электрической энергии за цикл, уменьшающие динамические нагрузки в трансмиссии и повышающие управляемость и скорость при прохождении закруглений трассы.

Реализация результатов работы. Разработанная методика расчета механических характеристик однодвигательного и двухдвигательного частотно-регулируемого электропривода и определения оптимальных режимных и конструктивных параметров, силовой части и структуры системы управления электроприводом ходовой части шахтного самоходного вагона использованы в АО "ПНИУИ" при разработке Технических заданий на проектирование шахтных самоходных вагонов типа ВСШ15, 1ВСШ15.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и рекомендаций составил 116 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее отдельные разделы докладывались на международной научно-технической конференции "Энергосбережение-98" (г.Тула, апрель 1998г.); на Федеральной научно-технической конференции "Электропотребление, энергосбережение, электрооборудование" (г.Новомосковск, ноябрь 1998г.); на 1-й региональной конференции «Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых Центрального региона Российской Федерации (г.Тула, февраль 1998г.); на международной научно-технической конференции "Энергосбережение, экология и безопасность" (г.Тула, ноябрь 1999г.); на научно-технической конференции "Электроснабжение, энергосбережение и электроремонт" (г.Новомосковск, ноябрь 2000 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г.Тула 19962000гг.).

9. Основные результаты работы использованы в АО "ПНИУИ" при разработке Технических заданий на проектирование шахтных самоходных вагонов ВСШ15, 1ВСШ15.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и рекомендаций составил 116 тыс. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертационная работа является научным трудом, в котором на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований изложено научно обоснованное решение важной прикладной задачи определения оптимальных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, учитывающее многомассовость системы, влияние шахтной кабельной сети, частотного преобразователя, обеспечивающее увеличение производительности шахтного самоходного вагона, снижение динамических усилий в нестационарных режимах работы, снижение энергозатрат на транспортировку груза и сокращение времени рабочего цикла.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана обобщенная математическая модель электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, учитывающая влияние шахтной кабельной сети, динамические свойства трансмиссии, представленной семимассовой системой с учетом диссипативных свойств, насыщение магнитной цепи асинхронного двигателя.

2. Установлены закономерности формирования динамических нагрузок в электромеханической системе ходовой части шахтного самоходного вагона при движении, учитывающие влияние случайного характера сочетания сил, возникающие от взаимодействия колес с дорогой и переменного режима работы асинхронных двигателей. Получен закон формирования тяговой характеристики частотно-регулируемого электропривода, позволяющий снизить максимальные значения моментов в трансмиссии ходовой части шахтного самоходного вагона

3. Разработана методика расчета механических характеристик однодвига-тельного и двухдвигательного частотно-регулируемого электропривода и определения оптимальных режимных и конструктивных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона, учитывающая горно-геологические и физико-технические свойства среды, на основе исследования математической модели.

4. На основании исследования переходных процессов в системе трансформатор-сеть-двигатель, установлено, что при пуске на зажимах двигателя напряжение снижается на 20-35%.

5. Определены законы изменения частоты и скольжения двигателя, - поддержание постоянства магнитного потока (Фд = const) до /¡*=1 и постоянства напряжения (Uj = const) до fi*=2, которые обеспечивают протекание оптимальных переходных процессов в ЭМС ходовой части ШСВ.

6. Определены оптимальные параметры ЭМС ходовой части ШСВ: моУ мент инерции двигателя Jд = 0,81 кг • м ; активное и реактивное сопротивление статора R} = 0,0795 Ом, Х1 =0,2160м; активное и реактивное сопротивление ротора R2 =0,1740м , Х2 =0,3130м; активное и реактивное сопротивление кабельной линии Rп = 0,4660м , Х2 = 0,0660м.

7. Установлена структура и оптимальные параметры системы управления электропривода ходовой части шахтного самоходного вагона обеспечивают заданный установленный монотонный переходный процесс с отклонением от заданной величины не более 4 %.

8. Оптимальные параметры электромеханической системы и системы управления электроприводом ходовой части позволит: сократить время рабочего цикла на 15% за счет увеличения средней скорости и плавности переходных процессов; снизить динамические усилия в трансмиссии до 20 % с уменьшением дисперсии усилий в 1,8 раза; снизить потребления электрической энергии на транспортировку груза до 20 % за цикл.

1. Алексеев А.Е. Тяговые электродвигатели. М.: Трансжелдориздат, 1951,-88с

2. Алферов В.Г., Терехов В.М., Цаценкин В.К. Многокритериальная оптимизация следящих электроприводов опорно поворотных устройств// Автоматизированный электропривод/ Под ред. Ильинского И.Ф., Юнькова М.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1990, - с. 112 - 118.

3. Альгин В. Б., Павловский В. Я., Поддубко С. Н. Динамика трансмиссии автомобиля и трактора / Под ред. И. С. Цитовича. Мн.: Наука и техника, 1986, -214с.

4. Андреев A.B., Шешко Е.Е. Транспортные машины и комплексы для открытой добычи полезных ископаемых. М.: Недра, 1970, - 429с.

5. Анкудинов Д.Т. Шахтные пневмоколесные самоходные вагоны. М.: Недра, 1984,225с

6. Антонов A.C. Силовые передачи колесных и гусенечных машин. Теория и расчет. Л.: Машиностроение, 1967, - 440с.

7. Асинхронные двигатели сери A4: Справочник/ Кравчик А.Э. и др. М.: Энергоиздат, 1982.

8. Бабоков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968.

9. Бабокин Г.И. Устранение автоколебательных процессов в электромеханической системе при наличии нелинейности типа «сухое трение» //Гравиинерциальные и измерительные приборы. Тула. - 1979. - С.59 - 62.

10. Бабокин Г.И. Анализ методов демпфирования колебаний в электромеханической системе с переменной жесткостью упругой связи.//Динамика и функционирование электромеханических систем. Тула. - 1982. - С.24 - 28.

11. Бабокин Г.И. Применение энергосберегающих систем регулируемого электропривода.//Промышленная энергетика: Сборник научных трудов/РХТУим. Д.И.Менлелеева. Новомосковск: Изд. Центр Новомосковского ин - та, 2000, - с.З - 8

12. Бабокин Г.И., Ребенков Е.С. Синтез параметровсистемы автоматического регулирования электропривода с переменной жесткостью упругой связи.// Изв. вузов. Электромеханика. 1989. - №5. - С.99 - 106.

13. Бабокин Г.И., Ребенков Е.С. Синтез структур и определение параметров системы автоматического управления электроприводом с переменной жесткостью упругого звена.// Электричество. 1995. - №6. - С.48 - 54

14. Байконуров O.A., Филимонов А.Т. Комплексная механизация очистных работ при подземной разработке рудных месторождений. Алма - Ата: Наука КазССР, 1978.

15. Барышников Ю.М., Березовский Б.А., Борзенко В.И., Кемпнер J1.M. Многокритериальная оптимизация. Математические аспекты. М.: Наука, 1989.

16. Барышников Ю.М., Подиновский В.В. Эффективность решающих правил в многокритериальных задачах выбора нескольких лучших вариантов.// Автоматика и телемеханика. 1990. - №12. - С. 17 - 19.

17. Бауман A.B. Исследование нагруженности трансмиссии в переходных режимах шахтных самоходных вагонов с приводом переменного тока. Автореферат дис. . канд.техн.наук., Караганда: 1974. -22с.

18. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Е.Е. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982. - 391с.

19. Башарин A.B., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ. Учебное пособие. -3-е изд. -Л.: Энергоатомиз-дат. Ленингр. отд., 1990. 512с.:ил.

20. Беккер М. Г. Введение в теорию систем местность — машина. М., Машиностроение, 1973.

21. Березовский Б.А., Енедин A.B. Задача наилучшего выбора. М.: Наука, 1984.

22. Березовский Б.А., Кемпиер JIM. Оценка влияния информации об упорядоченности критериев на число оптимальных вариантов.// Автоматика и телемеханика. 1980. - №6.

23. Березовский Б.А., Кемпнер JI.M. Вложенные модели многокритериальной оптимизации с упорядоченными по важности критериями.// Автоматика и телемеханика. 1981. - № 1.

24. Березовский Б.А., Травкин С.И. Модель многокритериальной оптимизации с доминирующим показателем.// Автоматика и телемеханика. 1981. -№4.

25. Бирюков A.B., Дацкий JI.X. Современный электропривод, проблемы и тенденции.// Электротехника. 1994. - №7. - С. 45 - 47

26. Болотин В.В. Об оценке ресурса конструкций при действии случайных нагрузок. Расчеты на прочность. Теоретические и экспериментальные исследования прочности машиностроительных конструкций. Сб. статей. Вып.9. -М.: Машгиз, 1963, с. 302 326.

27. Борзенко В. И., Голубенков А. В. Многокритериальный выбор параметров оптимального режима функционирования в вычислительных системах.// Автоматика и телемеханика. 1988. - №2

28. Борцов Ю.А. Соколовский Г.Г. Тиристорные системы электропривода с упругими связями. Л.: Энергия, 1979, - 160 с.

29. Браславский И.Я., Буйначев С.К. Методы экстремальной группировки параметров и задача выделения существенных факторов.// Автоматика и телемеханика. 1970. - №1.

30. Браславский И.Я., Буйначев С.К. Алгоритмы и программные средства для автоматизированного проектирования и оптимизации параметров ЭМС// 1 Международная конференция по электромех. и электротех. МКЭЭ 94: Тез. докл. - Суздаль, 1994.

31. Бреннер В.А., Кутлунин В.А. Динамика горных машин. Тула: Изд. Тул. Гос. Ун-т, 1998.-234с.

32. Бреннер В.А. и др. Шахтные самоходные вагоны. М.: Недра, 1972.160с.

33. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М.: Наука, 1966.

34. Бургин Б.Ш., Хорошавин В.П. Синтез ДЭМС при ограниченном числе измеряемых координат: Автоматизированный электропривод/Под.ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1986, с56 - 62

35. Вейнгардт Г.Р. Теоретическое и экспериментальное исследование управляемости шахтного самоходного вагона при неустановившемся повороте. Атореферат дис. .канд.техн.наук, Караганда : 1971. 22 с.

36. Вешеневский С.Н. Расчет характеристик и сопротивлений для электродвигателей. M.,JI.: Энергия, 1954, - 238с.

37. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. 6 -е изд е. -М: Энергия, 1977, - 134с.

38. Волотковский С. А. Рудничная электровозная тяга. 4-е изд., пере-раб. И доп. М.: Недра, 1981. 389 с

39. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений. -3-е изд. перераб. Л.: Энергия, 1978.

40. Генкин М. Д., Крейнин А. Я. Об общем подходе к многокритериальным задачам оптимизации.// Автоматика и телемеханика. 1988. - №8.

41. Глинтерник С.Р. Электромагнитные процессы и режимы мощных статических преобразователей. Л.: Наука, 1970.

42. Голубенцев А.Н. Динамика переходных процессов в машинах со многими массами. -М.: Машгиз,1959. 146с.

43. Давыдов Б.Л., Скородумов Б.А. Динамика горных машин. -М.: Госгортехиздат, 1961. 332с.

44. Давыдов Б.Л., Скородумов Б.А. Статика и динамика машин в типичных режимах эксплуатации. -М.: Машиностроение, 1967. 432с.

45. Динамика системы дорога—шина—автомобиль—водитель. Под ред. А. А. Хачатурова /А. А. Хачатуров, В. J1. Афанасьев, В. С. Васильев и др. М„ Машиностроение, 1976.

46. Докукин A.B., Красников Ю.Д., Хургин З.Я. Статистическая динамика горных машин. М.: Машиностроение, 1978. - 239с.

47. Дубов Ю.А. Устойчивость оптимальных по Парето векторных оценок и 8 равномерные решения.// Автоматика и телемеханика. - 1981. - №6.

48. Дубров А. М. Обработка статистических данных методом главных компонент. М.: Статистика, 1978.

49. Ефремов И.С., Пролыгин А.П., Гущо Малков Б.П. Состояние и перспективы развития пассажирского и грузового электромобильного транспорта.— Электричество, 1975, № 1.

50. Жемчугов Н.И. Исследование и разработка рациональной системы тягового электропривода шахтных самоходных вагонов. Донецк: 1978. - 23с

51. Жилинскас А., Шалтянис В. Поиск оптимума: компьютер расширяет возможности. М.: Наука, 1989.

52. Загорский А.Е., Золотое М.Б. Автономный электропривод повышенной частоты. М.: Энергия, 1973.

53. Зотов Н.С., Олейников В.А., Пришвин A.M. Основы оптимального и экстремального управления. -М.: Высшая школа, 1969. 259с.

54. Иберла К. Факторный анализ /Пер. С нем. В. М. Ивановой; Предисл. А. М. Дуброва. М.: Статистика, 1980.

55. Иванов Г.М., Никитин Б.К. Автоматизированный электропривод агрегатов непрерывного действия. -М.: Энергоатомиздат, 1986, 224 с.

56. Иванов М.Н Детали машин. М.: Высшая школа, 1967, - 432 с.

57. Изосимов Д.Б., Москаленко В.В., Остриров В.Н., Юньков М.Г. Состояние и перспективы развития регулируемых электроприводов.// Электротехника. 1994. - №7.

58. Илларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М.: Машиностроение, 1966, - 280 с.

59. Илларионов В.А., Морин М.М., Шейнин A.M. Теория автомобиля. -М.: Автотрансиздат, 1960, 392 с.

60. Ильинский Н.Ф. Общепромышленный электропривод компьютерная поддержка.// Вестник МЭИ. - 1994. - №2. - С.23 - 24.

61. Ильинский Н.Ф., Рожанковский Ю.В., Горнов А.О. Энергосбережение в электроприводе. М.: Высшая школа, 1989. -127с.: ил.

62. Ильинский Н.Ф. Прикладные компьютерные программы для массового электропривода.// Электротехника. 1994. - №7

63. Иоффе А.Б. Тяговые электрические машины. М.: Энергия, 1965.

64. Кальницкий Я.Б., Филимонов А.Т. Самоходное погрузочное и доста -вочное оборудование на подземных рудниках. М., Недра, 1980.

65. Каримов К.Г. Исследование эксплуатационной нагруженности трансмиссии шахтных самоходных вагонов и совершенствование методов расчета ее элементов на статическую прочность. Автореферат дис. .канд.техн.наук.Караганда: 1980. 26 с.

66. Квартальнов Б.В. Динамика автоматизированных электроприводов с упругими механическими связями. М JL: Энергия, 1965.

67. Клепиков В.Б. О проблеме фрикционных автоколебаний в электроприводах машин и механизмов.// Автоматизированный электропривод / Под ред. Ильинского И.Ф., Юнькова М.Г. М.: Энергоатомиздат, 1990. - С.118 -124.

68. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. -М.: «Энергия», 1971, 320с.

69. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560с., ил.

70. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. М.,Л.: Госэнергоиздат, 1963, - 744с.

71. Кожевников С.Н. Динамика машин с упругими звеньями. Изд во АН УССР, 1961.

72. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. / под общ. ред. Н.Ф. Бочарова и И.С. Цитович М.: Машиностроение, 1983. -299с.

73. Короткова Т.И. Алгоритм решения задачи многокритериальной оптимизации большой размерности.// Автоматика и телемеханика. 1983. - №5.

74. Красников Ю.Д., Нечаевский В.М., Хургин З.Я. и др. Оптимизация привода выемочных и проходческих машин. М.: Недра, 1983. - 264с

75. Кудрин Б.И. Определение удельных и общих расходов электроэнергии и энергосбережение в современных условиях. Электропотребление. Энергосбережение. Электрооборудование. - Оренбург: Оренбург, гос. ун - т. 1999.

76. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1995.

77. Кудрин Б.И. Энергетическая электроэнергетики до 2020г. и реструктуризация промышленности. Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып.9. - Томск: Изд - во Томск, ун - та, 2000, - с.9 - 15

78. Левитин Е.С. Оптимизационные задачи с экстремальными ограничениями. 1 часть. Общие понятия, постановка и основные проблемы.// Автоматика и телемеханика. 1995. - №7.

79. Левитин Е.С. Оптимизационные задачи с экстремальными ограничениями, 2 часть. Приложения к математическим проблемам системного анализа.// Автоматика и телемеханика. 1995. - №12.

80. Лемехов A.A., Маркова Т.А., Серегин И.Н., Сушкин В.А. Многокритериальная оптимизация электропривода промышленных установок// Деп. рук. в ВИНИТИ. -М.: 1998. - №400 - В98 от 10.02.98. - 33с.

81. Литвинов А. С. Управляемость и устойчивость автомобилей. М., Машиностроение, 1971.

82. Лукин П.П. и др. Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение, 1984. - 376с.

83. Марголин И.И. Управляемость рудничных самоходных пневмоко-лесных вагонов при пуске. Изв.ВУЗов СССР. Горный журнал,1975. №5, с137 -141.

84. Маркова Т.А., Серегин И.Н., Сушкин В.А. Проблема принятия решения в задачи оптимизации электропривода // Энергоснабжение, энергосбережение, электрооборудование. Тула, 1997. -с.124 - 128.

85. Мартынов М.В., Переслегин Н.Г. Автоматизированный электропривод в горной промышленности. -М.: Недра, 1969. 413с.

86. Масандилов Л.Б., Анисимов В.А., Горнов А.О., Крикунчик Г.А., Москаленко В.В. Опыт разработки и применения асинхронных электроприводов с тиристорными преобразователями напряжения. Электротехника №2 2000, с.32 36

87. Машихин А.Д. Управление тяговым двигателем мотор колеса с минимумом потерь. - В сб.: Электротехническая промышленность. Тяговое и подъемно - транспортное электрооборудование. - М.: 1975, вып. 7 (40).

88. Мельников Н. В., Фугзан М. Д., Кальницкий Я. Б. О технике и технологии горных, работ на подземных рудниках в перспективе. Горный журнал, 1976, № 5, с. 3—7.

89. Метельков В.П., Созонов В.Г. Оптимизация параметров электроприводов механизмов циклического действия.// Автоматизированный электропривод/Под ред. Ильинского И.Ф., Юнькова М.Г. М.: Энергоатомиздат, 1990. -С.179- 185.

90. Методика определения задающего сигнала при формировании переходных процессов в разомкнутой системе электропривода ТПН АД. Масандилов Л. Б., Мельник Р. Р.//Труды Моск. энерг. ин - та. Электропривод и системы управления. 2000. Вып.676, с.5 - 14

91. Микитченко А.Я. Разработка и исследование частотно управляемого асинхронного электропривода по системе НПЧ - АД для машин предприятий горнодобывающей промышленности. Автореферат дис. на соиск. уч. степ, д.т.н.- М.: МИЭ 1999г 40с.

92. Морговский Ю.Я., Рубашкин И.Б., Гольдин Я.Г. Взаимосвязанные системы электропривода. JL: Энергия, 1972. - 200. с ил.

93. Москаленко В.В. Электрический привод. М.: Высшая школа, 1991. -430с.: ил.

94. Мочалин М.П., Звеков В.А. Самоходное оборудование на рудниках. -М.: Госгортехиздат, 1961, 320 с.

95. Насипкалиев A.A. Комплексное исследование и установление оптимальных типов и параметров вспомогательных самоходных машин (в условиях калийных рудников). Автореферат дис. канд. техн.наук, Караганда: 1979. 23с.

96. Основные положения по проектированию подземного транспорта для новых и действующих угольных шахт. М.: ИГД им. А. А. Скочинского 1986- 360с

97. Основы автоматизированного электропривода./Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М., Шинянский A.B. М.: Энергия, 1974. - 567с.

98. Оразов К.О. Исследование нагруженности трансмиссии шахтных самоходных вагонов от воздействия неровностей горных выработок. Автореферат дис. .канд.техн.наук, Караганда: 1977. 24с.

99. Переслегин Н.Г. Демпфирующие свойства электропривода в многомассовых системах с упругими связями. Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1986, -с. 56 -62.

100. Переслегин Н.Г. Синтез систем управления электроприводами многомассовых механизмов с упругими связями. Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 544 е.: ил.

101. Пермяков P.C. Технология добычи солей. М.: Недра 1981,

102. Петрушов. В. А., Шуклин С. А., Московкин В. В. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов. М., Машиностроение, 1975.

103. Поляков Н.С., Штокман И.Г. Основы теории и расчеты рудничных транспортных установок. М.: Госгортехиздат, 1962, 491с.

104. Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник/Под общ. ред. А. И. Гришкевича. М.: Машиностроение, 1984, - 272 с.

105. Пухов Ю. С. Транспортные машины: Учебник для вузов, 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1987. — 232 с

106. Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов. Под общ. ред. И. Г. Штокмана /И. Г. Штокман, П. М. Кондрахин, В. Н. Ма-цен ко и др. М. Недра, 1975.

107. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машгиз, 1961, - 688с.

108. Русаков А. М. Разработка вентильных электродвигателей на базе магнитных систем индукторных машин. Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: МЭИ. 1982.

109. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974.

110. Саушев A.B. Многокритериальный параметрический синтез ЭМС.// 1 Международная конференция по электромех. и электротех. МКЭЭ 94: Тез. докл. - Суздаль, 1994.

111. Свешников А. А. Прикладные методы теории случайных функций. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Наука, 1968.

112. Серегин И.Н. Разработка электропривода ходовой части шахтного самоходного вагона//Международная научно техническая конференция «Энергосбережение, экология и безопасность». Тезисы докладов. - Тула: Тул-ГУ, 1999,-с.32-33

113. Сергеев П.С., Виноградов, Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1969.

114. Скородумов Б.А., Давыдов Б.Л. Статика и динамика машин в типичных режимах эксплуатации. М.: Машиностроение, 1967. - 432с.

115. Скородумов Б.А., Давыдов Б.Л. Динамика горных машин. —М.: Гос-гортехиздат, 1961. 332с.

116. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах с многими критериями. М.: Наука, 1981.

117. Солодовников В. В. Статистическая Динамика линейных систем автоматического регулирования. М., Физматгиз, 1969.

118. Спивановский А. О. Транспорт в горном деле.—М.:Наука, 1985.—127 с

119. Справочник по проектированию электропривода и систем управления технологическими процессами /Под ред. Круповича В.И. и др. 3 - е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1982.

120. Стариков Б.Я., Азарх В.Л., Рабинович З.М. Асинхронный электропривод очистных комбайнов. -М.: Недра, 1981. 288с.

121. Сушкин В.А., Серегин И.Н., Маркова Т.А. Многомассовая электромеханическая система с упругими связями//Международная научно техническая конференция "Энергосбережние - 98". Тезисы докладов. - Тула: ТулГУ, 1998, - с.13 - 14.

122. Сушкин В.А., Серегин И.Н., Маркова Т.А., Лемехов A.A. Многокритериальная оптимизация электропривода//Энергоснабжение, энергосбережение, электрооборудование: Сб. научных трудов. Тула: ТулГУ, 1997, - с. 117 - 122.

123. Теоретические и экспериментальные исследования регулируемого привода шахтных забойных машин./ Докукин A.B., Берон А.И., Позин Е.З. и др. -М.: Наука, 1966.-156с

124. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1995

125. Терехов В.М. Непрерывные и цифровые системы управления скоростью и положением электропривода. М.: Изд МЭИ, 1996.

126. Терехов В.М. Дискретные и непрерывные системы управления в электроприводе. -М.: Изд МЭИ, 1989, 79стр.

127. Тимошенко С.Г. Колебания в инженерном деле. М.: Физматгиз,1959.

128. Тихонов Н. В., Рысев Г. С. Шахтные погрузочно транспортные машины. М., Недра, 1976.

129. Тихонов Н.В. Транспортные машины и комплексы горнорудных предприятий

130. Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. М.: Энергия, 1978.

131. Ульянов Н. А. Теория самоходных колесных землеройно транспортных машин. М., Машиностроение, 1969.

132. Фаробин Я. Е. Теория поворота транспортных машин. М., Машиностроение, 1970.

133. Харкевич A.A. Автоколебания. М.: Гостехиздат, 1954.

134. Чиликин М.Г., Сандлер A.C. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981.-576с.

135. Шалтянис В. Анализ структуры задач оптимизации.// Ин т математики и кибернетики АН ЛитССР. - Вильнюс: Мокслас, 1989.

136. Шалтянис В. Об интерпретации результатов многомерной оптимизации. В кн.: Теория оптимальных решений. Вильнюс, 1975, вып.1, стр.43 - 52.

137. Шахтные самоходные вагоны. Конструкция, теория и расчет. Под ред. канд. техн. наук Г. К. Кущанова. М., «Машиностроение», 1975, 232 с.

138. Шендерович Ю.М., Ранько В.А. Зависимость производительности шахтных самоходных вагонов от скорости их движения. В кн.: Механизация м автоматизация горных работ. М .: Машиностроение, 1975, с. 173 177

139. Шендерович Ю.М. Исследование системы подвески шахтных пнев-моколесных машин. Автореферат дис. .,канд.техн.наук,, Караганда: 1971. 20с.

140. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. Пер. с англ. -М.: Мир, 1972.- 381с.

141. Штокман И.Г., Эппель Л.И. Прочность и долговечность тяговых органов. М.: Недра, 1967, - 231с.

142. Шупляков B.C. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. М.: Транспорт, 1978.

143. Экспериментальное исследование характеристик вентильно индукторного электропривода малых транспортных средств. Бычков М.Г., Дроздов П.А.//Труды Моск. энерг. ин - та. Электропривод и системы управления. 2000. Вып.676, с.47 - 57

144. Электропривод на базе вентильного индукторного двигателя с независимым возбуждением. Миронов Л.М., Постников С.Г.//Труды Моск. энерг. ин та. Электропривод и системы управления. 2000. Вып.676, с.68 - 82

145. Электропередачи тепловозов на переменно постоянном токе./ Колесник И.К., Кузнецов Т.Ф., ЛиповкаВ.И. и др. - М.: Транспорт, 1978.

146. Эллиот Т. Повышение эффективности и надежности электропривода.// Мировая Электроэнергетика. 1994. - №3.

147. Юдин Д.Б. Вычислительные методы теории принятия решений. М.: Радио и связь, 1982. - 288с.

148. Яковлев H.A., Диваков Н.В. Теория автомобиля. М.: Высшая школа, 1962, -296с.

149. Яценко H.H. Поглощающая и сглаживающая способность шин. М.: Машиностроение, 1978.

150. Закономерности управления электроприводом с непосредственным преобразователем частоты для ходовой части шахтного самоходного вагона, обеспечивающие демпфирование колебаний в трансмиссии;

151. Расчеты экономического эффекта прилагаются.1. Л/

152. Главный конструктор проекта

153. Главный конструктор проекта1. В.А. Хиров1. В.Г. Шумилин1. Е.С. Никишин1. РАСЧЕТэкономического эффекта от внедрения результатов диссертационной работы

154. Серёгина И.Н. на тему "Определение оптимальных параметров электромеханической системы ходовой части шахтного самоходного вагона "

155. Расчет производится в соответствии с «Методикой определения экономической эффективности используемой в народном хозяйстве новой техники», утвержденной ГКНТ.

156. В качестве базового электропривода принят трехскоростной асинхронный электропривод с короткозамкнутым ротором.

157. Экономический эффект от применения рекомендаций и предложений по регулируемому электроприводу обеспечивается за счет конструктивных изменений двигателя, рекуперативного торможения, уменьшения времени цикла, снижения капитальных затрат.

158. Экономический эффект рассчитывается по формуле:Пиб н-—инщ "„ П- П псб псн

159. Э = ^ I и1б I ит ) +----+ Кон )/=/ п + Е * б 1=1 ш=11. У ам н

160. К 305- количество рабочих дней в году;

161. С -15т объем перемещения груза за один цикл работы установки; {цб(н)~ продолжительность одного цикла работы базового (нового) электропривода (? = 5,68 мин, = 6,44мин). Тогда:1. О/ л э /г (Л

162. П 6 = — • 15 • 3 ■ 305 = 767236 т; П„ =---15-3-305 = 869894,37 т0 6,44 5,68

163. Тб,Тн- срок службы соответственно базового и нового электропривода, Тб = Тн = 4,5года ;

164. Ссб(-и) = —объем перемещенного груза за сутки работы базовогоцб(н)нового) электропривода.о /"/") 1 £ Г)с =----15 ■ 3 = 2515,5 т; С =-----15-3 = 2852,1т0 6,44 5,68

165. Кцб(н) = ——— количество циклов базового (нового) электропривода:н)6,44 1 5,68

166. Рсб = 60 + 12 = 72кВт; Рги =60 + 5 = 65 кВт;1. СИ

167. Эб 72-56- 0,6 = 2419руб; Эи = 65 ■ 63,3 ■ 0,6 = 2457руб24000руб.;иы 94000руб.- оптовая цена базового и нового электропривода.

168. А = 13,8%- годовой процент амортизационных отчислений. Тогда:24000-13,8305.10010,8 руб; Ан94000-13,8 ^ ^-= 42 руб.305.1001. ИП

169. ИПСН = 48,75 + 0,34 + 2457 + 42 = 2548,09руб; 2478 89и, = 767236-'— = 756069,8руб;2515,52548 09и =869894,37-= 777170,9руб.2852,1

170. Рш = 0,222 коэффициент амортизационных отчислений в части реновации; Ко6,Кон- капитальные вложения при применении соответственно базового и нового электропривода, Коб = Кон = 0. Тогда:1,13-756069,8-777170,91. Э = (1,13-24000-94000)116030 руб.0,222 + 0,2

171. Таким образом, экономический эффект от применения импульсного регулируемого электропривода составил 116030руб. (цены 2000г.).

172. Зав. отделом ЭпиА, к.т.н. /1. В.А. Хиров1. Гл. бухгалтер1. Н.Т. Пегушева