автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Закономерности изменения металлоемкости и долговечности става ленточного конвейера для формирования принципов управления по их экстремальным значениям

Министерство образования Украины

РГ6 шворошгай горшрудшй институт

На правах рукописи

ЕФИМЗЕСО Людмила Ивановна

ЗАКОЕОЬЕРЖСТИ ИЗЖЖКИЯ Г.ЕТАЛЛСЕМЖЖ! И ДОЛГОЕЧ-НОСТИ СТАЕА ЛЕНТОЧНОГО КОКВЕШРА ДЛЯ ШРЫИРОЙШИЯ ПРИЬЖБВ УПРАВЛЕНИЯ ГО ИХ ЭКСТЙМЛЬШМ ЗНАЧЕНИЯМ

05.05.06 * Горные машины

05.13.07 - Ав^о'кгёйШапия т ехн о л огкчё еких

процессов и производств / отрасль - йромдвлённость/

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кривой Рог - 199^

Работа выполнена в Криворожском горнорудном институте

Научный руководитель академик Международной Академии компьютерных наук и систем,

д.т.н., профессор В.М.Иазаренко

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.Г.Бажал

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник И.Т.Гераймович

Ведущая организация: тучно-исследовательский и проектж

"" "".......... ' " конструкторский институт горнорудного

машиностроения

Защита состоится " " .¿Ь^кл^АМК .1994 г. в 'Ц1

на заседании специализированного ученого совета К.16.01.01 КриЕорожского горнорудного института по адресу: 324027, г.Кривой Рог, ул. ХХЛ Партсъезда, II.

С .диссертацией можна ознакомиться в библиотеке Криворог кого горнорудного института

Автореферат разослан А1/ 19Э4,

Ученый секретарь специализированного учёного совета кандидат техш}иеских -

0Б1ДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Ленточные конвейеры получили широ-<ое распространение на предприятиях горнодобывающей, уголь-10й, строительной и химической промышленности. Все возраставшая роль конвейерного транспорта обуславливает повышение требований к его узлам и агрегатам, в числе которых одно из главных мест занижает требование снижения металлоемкости. Лззестно, что снижение металлоемкости продукции, выпускаемой з стране только на Iравнозначно дополнительному росту национального дохода на 3-4 :лрд. рублей / по состояния на 1969 г./. Конеейерные ставы характеризуются значительной металлоемкостью, от 15 до 70Й от сбаей массы конвейера, чтс состаЕляет, к примеру, в горнодобыаакхцей промьишенности. в среднем от 40 до 400 т металла на один конЕейер. Анализ методов расчета отдельных элементов опорных конструкций показывает, что имеется значительный разброс металлоемкости кон-Еейеров одного Еида и назначения в зависимости от методик, применяемых проектными органиэация?.от, т.к. в больэинстве случаев, .для упрощения, ряд нагружающих факторов учитывают коэффициентами запаса прочности. Такой подход кроет в себе резерв снижения металлоемкости. Применение автоматизированных методов расчета опорных конструкций на йВи с заденкек утсиенных нагрузок для наиболее тяжелых режимов работы гсолвейерной установи:!, позволяет учитывать" динамические процессы, происходящие в элементах стаза, изменение граясостава груза и другие условия эксплуатации, обеспечивает унифицированный подход к расчету и, ;:ак слепстЕие, снижение металлоемкости става на стадии проектирования на что дает с.чсномический эффект

15-20 тыс. руб. на одном конвейере типа ДК 5250 производства ПО Ново-Краматорского машиностроительного завода.

Увеличение объемов производства и единичной производительности конвейера, использование его в гибко?* автоматизированном производстве /ГАД/, приводит к увеличения как нагрузки на опорные конструкции, так и существенно изменяет его динамику. Применение комплекса мероприятий по построению рационального режима работы установки позволит на стадии эксплуатации снизить динамику, за счет этого дополнительно снизить металлоемкость на 15-18$, что дает суммарный экономический эффект 35-40 тыс. руб. или 6-7 т на одном конвейере типа ЛК-5250.

Указанное подтверждает актуальность поставленной задачи.

Работа выполнялась в соответствии с комплексной кауч-но-тьхнической программой Минвуза УССР "Ав-гг-электропривод" /задание 2.2."Разработать и создать автоматизированную систему управления электроприводом стационарных ленточных конвейеров на основе асинхронных двигателей, тиристориых преобразователей и средстЕ микроэлектронной техники с целью повышения технико-экономических показателей и г.скачатслеЯ надежности" /утвержденной приказом Гшнвуса УССР )■■ 189 от 28.04. 1981 г.

Цель работы - обоснование алгоритмов формирования тягового усилия и скорости конвейера по критерию металлоемкости и создание методики расчета металлоемкости тгаселых ленточных конвейеров с регулируемы;.! приводом.

Идея работы - заключается в разработке методов для увеличения долговечности и «жяения металлоемкости става ленточ-

ного конвейера при использовании автоматической системы управления в условиях неравномерного грузопотока.

Основные научные положения и их новизна:

1. Зависимости формирования осноеных нагрузок на роли-коопору, математическая модель нагрунения опорных конструкций при транспортировании горной массы с крупными кусками груза, алгоритм формирования нагрузок в ставе, отличающиеся • тем, что одновременно учитываются как нагрузки от потока мелких Лракыий, так и от отдельных крупных кусков и тягового усилия, а также колебаний, вызванных вращагсщимися роликами, поперечными перемещениями груженой ленты при переменной скорости транспортирования.

2. Сформулирован обобщенный функционал металлоемкости, полонено уравнение повреждения конвейерного става, алгоритма прогнозирования остаточного ресурса, стличашиеся тем, что учитывают одновременно грансостав транспортируемого груза и режимы автоматизированного конвейера.

3. Алгоритмы 'формирования законов управления приводом ленточного конвейера при транспортировании крупных кускоа груза и запуске груженного конвейера, стлнчащиеся тем, что в качестве целевой функции принят минимум металлоемкости конструкции конвейера.

4. Структура системы упрасленпя при рудом кснвейеряоЯ установки с рпзлит.'нкмн уровляж сяосрст;: тркнепортироаания, на основе динами-.ескоч -пррл;1 объекта уярадленкя, г.тличаюсая-ся тем, что учитываются реологические свойства тлгового органа, особенности тр^нег.~р'Т.мрог«\к!;я крупнонусксвсго груза,

об'спечиваэтея мни:,тельное г-салкл в ставе конЕвйет«.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлена анализом материалов технической литературы и общепринятых положений и закиноЕ механики, теории колебаний, случайных процессов, математического аппарата дифференциального и операторного исчислений; применением апробированных методов теории электропривода и автоматического регулирования; соответствием принятых допущений характеру реваемых задач; достаточлой сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных на ЗВН методом математического моделирования и подтвержденных промасленными испытаниями при расхождении результатов на 7-133, в зависимости от точки, в которой производилась оценка.

Научное значение работы заключается в разработке математических моделей нагрукения опорных конструкций става конвейера и фун-тлионала металлоемкости, по: гсляяцкх установить закономерности изменения нагрузок на став от режимов транспортирования и грансоетаъа груза, исследовать зависимость металлоемкости ст динамических режимов работы конвейера. синтезировать САУ, обеслечивг:оцую сн;:;кен::е Цлнамнческих нагрузок на опорные конструкции установки.

Практическое значение работы состоим э том, что разработаны и внедрены новые способы и технические решения по снижения металлоемкости без потери долговечности ленточного конвейера из-за уменьшения нагрузок на оперные конструкции г.утем формирования требуемого закона изменения тягоеого усилия конвейера при различных уровнях скорости транспортирования. Лредлагаемы-з алгоритма; управления тяговым усилием и скоростью конвейера, руководство по расчету и выбору осноеных

изаметров металлоконструкций ленточного конвейера с регу-;руемым приводом нашли применение в инженерной практике зоектирования при вне арники новых конвейерных установок, здернизашш действующих, наладке систем автоматического правления конвейером, АСУ поточно-транспортных систем.

Реализация работа в промышленности

На основании полученных закономерностей изменения ме-аллоемкости и долговечности конвейерного става разработаны лгоритмы формирования тягового усилия и скорости на базе егулируемого пригода и внедрены в условиях конвейера К-2 робильной фабрики Михайловского ГОКа, конвейерах линий анско-Ачинского / разрез "Березовский"/, Зкибастузского разрез Восточный/ энергетических комплексов / проект инсти-уча "Злектротяжхимпроект", г.Днепропетровск/. Полученные акономерности нагруяения конвейерного става вошли в мето-ическое руководство "Методика расчета характеристик режимов аботы автоматизированного ленточного конвейера с регули-уемым приводом" /в главе 6 по обоснованию параметров и соэ-анию методов расчета металлоемкости тяжелых конвейеров

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены и Осуждены на научных семинарах, конференциях, совещаниях, :екциях ученого и технического советов, в -том числе: • на республиканской конференции молодых ученых и спеииалис-'ов "Молодые ученые - прогрессу в области разработки высокоэффективных технологий, средств механизации и автоматизации юбычи и переработки полезных ископаемых " /г.Днепропетровск,

1984 г./, на областной научно-технической конференции "?.'е-ханизация и автоматизация ручных и трудоемких операций в промышленности Кузбасса " /г.Кемерово, 1984 г./, Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы управления объектами с распределенными параметрами /г.Одесса, 1987г./, Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы моделирования и управления системам; с распределенными параметрами" /г.Киев, 1987 г./, на Ei-ей Всесоюзной научно-технической конференции "Вибрация и вибродиагностика. Проблемы стандартизации" /г.Нижний Новгород, 1991 г./.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 работ, в том число получено 6 авторских свидетельств л 3 положительных решения по заязкам на предполагаемые изобретения.

Структура и объем работы. Д'.ссертаиия представлена на 2СО страницах машинописного текста и состой! из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 113 наименований, 43 рисунков, 10 таблиц и 9 приложений на 17 страницах.

0С<;СБлСЗ COJ&KuAiiE РАБОТЫ

Вопроса?.! поБглдення о&5скти?ности испольэоердия лен г очные конвейеров, совершенствования систем автоматического управления посвящены работы Спявакозского А.О., Пстуоаееа З.Н. 'Лахмейсгерч Л.Г., Дьякова 5.А., Дмитриева В.Г., Епли^енко Л.Л., Новикова Е.£., Котсеа '.i.A., Смирнова В.К., Вслотковс.:ого B.C., Каьармн Л.Л., Червонекко А.Г., Монастырского Б.Ф., ласарйн-ко Е.М. и др. Одним из ссноекых показателей эффективности является сн;^ение металлоемкости кснпеГера без потери его долго-

вечности. Применение автоматизированных конвейеров расширило возможности по разработке методов снижения металлоемкости конвейерных конструкций, а также способов для их реализации. Это сделало возможным при случайном входном грузопотоке и внешних воздействиях на базе существующих математических методов дать, в отличие от раннее разработанных, математическое описание нагрузок на опорные конструкции, получить модель нагружения элементов става, алгоритмы формирования нагрузок, обобщенный функционал металлоемкости, разработать структуру элмэнтов модели автоматизированного конвейер-:.,, адаптивную систему управления, с учетом особенностей применения ГАЯ. Реализация адаптивней САУ ленточным конвейером, дозволяющей осуществить минимизацию металлоемкости, требует селения ряда теоретических и прикладных задач, рклвчающих: установление закономерностей 'вземированкя коэффициента ди-намиедостн фракций грузопотока, опредалекие основных нагру-гхатааах факторов и степени их влияния на формирование суммарной нагрузки на став автоматизированного конвейера, разработку модели нагружонля и экспериментальной исследование ее на ЗЕМ, установление закономерностей формирования металлоемкости опорных конструкций конвейера и разработку алгоритмов, формируетих предлагаемые законы управления адаптивной САУ, предложение технических велений по реализации САУ.

Вопросы оценки влияния применения регулируемых: режимов работы автоматизированного привода конвейера в условиях случайного грузопотока на величину нагрузок на опорные конструкции и возможности их ск/женпя обусловили определение основных нагружающих факторов и, как следствие, пергое научное пилокекие. Лзвестно, "то оценка нагрузок отдельные элементы

конвзйераого става пол транспортировании крупнскусксвогс груза исполнялась с псмсщью коэффициента динамичности для наскпнсго груза и крупных кусков, следу.-ацих друг за другом при пост^гшой скорости транспортирования. Лршленение регулируемого привода с переменной скоростьч транспортирования вызвало необходимость дополнительных исследований, как в части насыпного груза, так я при прохождения отдельных кусков. Учет влияния тягового у сил; г л на нагруяонне опорных конструкций, как в устанэвнесемся реж^е, так и з ысыент пуска конЕойора, до настоящих исследований практически не производило«!. Нагрузки от колебаний, вкзванннх воздействием ленты с грузом, рожками и крупнши куска:к в установившемся релиме и в момент пуска не-учуивались.

Для установления закономерностей /змзнеиия осноенкх нагрузок, влияхщих ка параметры опорных конструкций автоматизированного ..онЕейера, проведен анализ их фор?.:ированпя и опи-санр зависимость от автоматизированных рзнпмзв при изменении интенсивности к грансостдва грузопотока, поступа-лдего на конвейерное полотно, Нагрузка от потока материала, в частности от насыпного груза, является одной из ссноеных составляющих обчей нагрузки. Величина диксмического воздействия потока груза зависит прекде всего от крупности составлявших его фракций и скорости транспортирования и монет быть определена из выражения Рп = Щ „' I р'У- К р- £ [(1 - 0,435 Л1ро- £ (ГЛ „ £ £р) -1]

п.

где тП - погонная масса груза, т„= 21 1ТЦ "Кд. \ ■Tl■¿ - погонная масса и-ой составлящей фракции грузопотока; Кд.-соответствующий коэффициент динамичности;. - шаг расстановки роликоопор;.. [V__-.скорость транспортирования; - - коэффи-

циент, зависящий с? точки приложения силы и состояния роли-ксопор, Кр- ЗОП-о^' ц/-р ; - угол мезду касательной в точке входа ленты на ролик и направлением действия силы; WTр.. - коэффициент трения ленты с ролик; - вес ро-

ликоспоры.

Нагрузка на конструкции от отдельных кускоЕ груза при различной ксмпсновке чх в горной массе сбуслсв. жа характером их взаимодействия с роликсопорами и определена как ударный импульс.. Ри • Нагрузка от тягового усилия: Рт-К^-WT-' 5 где.. K«j- коэффициент, учитывающий условия и режимы транспортирования; W-- - тяговое усилие в с -ой точке конвейера; иГи»f- - '-'я.сть коэффициента сопротивления, обусловленная изгиб:м роликоопор. Для установления влияния тягового усилия на элементы става проведен анализ коэффициента сопротивления движении, получено вырипение, определявшее зависимость коэ£-фяпиента сопротивления движению от изгиба роликоопср под действием потока груза и движущейся ленты Vtfiiir ~

г д р

где i^HirT сила сопротивления изгибу, определяется из условия прочности стоек роликсопор: К^'М,.' [б] / Чъ} где - конструктивный коэффициент; Wc - момент сопротивления сечения сто? ".и роли ко опоры; [<э J - допускаемое напряжение материала стойки; ft - высота стойки; (j , CJ , Cj - sec, соо"Еетственно, груза, ленты, верхних роликеспор. Сила соп:о-тивленияаизги^у определена з зависимости от силы изгибавшей реликооперу Р„зг: иизг»к ДЗГ) РИ5Г^('ЯГ- <|А) • i^ml (Мб qfcljj]1 где К.с - коэффициент, учитывающий сопротивление трения ленты о ролики и трение в подшипниках; аС - угол между направлением скорости куска после удара о ролик и касательной к кривой прогиба ленты в точке входа еэ на ролик (рис. I).

Зависдаость силы, взгябаюа? ной загруз:-::!; б/ от натяне:-о::;.:ссть есотавлягшей коэф»:

натяаакяя и скорости транспортирования

Л отойду роликсспсш: а/ от линеа-кя; в/ от скооости ленты и г/ завй-сопротивления движению от

100 • 200 300 400 0, .юД. 0 1 о 2 3 о 4 м/с. </ =6°: 2- V =5?л/с,=3° =6 ; 2-<^ =5 ; =4

3- 7=2.5м/с .8°; 4- V =2,5м/с. 3° 4-«С =3°: =2°; 6-оС =1°.

а/ 500

10ОО

750 500 250

Риз: .Я /

/

/ г

/

/ г

«у

.град

1 Ш ,ЦРИ«< =6°,4° ,3й

6 «¿.град

1 - У, = 5м/с. г = 500кг. . _____, _______ _„ ,.

2-Х-5 м/с. "п, = 100кг, 4, 5 - //"«О У=5м/с, а =5СО.1 ООкг/м

3- V =г.5м/с,^, = 500кг. 6,7- 5м/с. -500.1 ООкг/м

?ис. 1

При исследовании основных [факторов, вызывающих колебания конвейерного стаЕа, получены выражения для определения: I) суммарной нагрузки от поперечных колебаний ленты с грузом, вращающихся роликов при изменении режимных параметров; 2)час-ти эквивалентного усилия, действующего на став от колебаний, вызванных пусковым тяговым усилием.

Зависимость нагрузки на опорные к '.струкинн конвейера от режимных параметров при лзбем фракционном составе :гмеет

вид: Рр - р4+ р„+ Рн* рт, Рр ер1 Кд.-а. г ëm?'Vu-an rk) п.

,, J J

Приняв за критерии оптимальности, металлоемкости конструкции, Kiûsho определить режимы транспортирования, при кстс.^ых снижается динамическая нагрузка ст указанна Ьакторсз. полученные закономерности яагру.тсення конвейерного става при изменении ргт.имнкх параметров позволили уточнить существующие модели нагружения конструкций.

Язвестные математические молот:, злпсы?5^дие воздействие крупнокускового груза на конвейер, лолу-ены з результате обработки экспериментальных данных, либо исходными являются данные, описывавшие структуру грузопотока, геометрические >. физические характеристики конвейера. В итигз, статическая составляющая нагрузки определяется линейной уасссй материала, а динамическая - воздействием отдельных крупных кусков. Ряд факторов учитывался повышенным:: коэффициентами запаса прочности. Нагрузка fia опорные конструкции оценивалась пги су-

ч

чествующих способах и режимах управления конвейером. Сценка влияния режимов автоматизированного конвейера на нагружение конструкций не выполнялась. Расширение объема специфических трзбований, обусловленных особенностями гибкого автоматизированного производства, вызвало необходимость разработки уточненной модели нагружения опорных конструкций, учитывающей

влияние режимов работы автоматизированного конвейера. Е отличие от ранее разработанных моделей, в предлагаемой учитывается зависимость нагрузок от изменения режимных параметров автоматизированного конвейера. Полученную модель нагру-жения используют .для оценки факторов, определяющих закономерности формирования металлоемкости и долговечности конвейерных конструкций. При этом исследуют основные режимы транспортирования. В пусковом реяиме общая нагрузка на продольные балки става складывается из следующих составляющих:

Д=МвнгИ7+М кт= КВ^.КД1+ М^игб (КГС0?8+К„5Ш0+2Кв51Пр)

В установившемся режиме: М чст = МБ + Г1Кус+ И кол , Однако, так как момент, вызванный колебаниями Мцдл в основном влияет на усталостные накопления, в расчет суммарного момента его принимать не будем: МУст=К81(|.Кд-+РКуС (КкСО30+

- соответственно, изгибащие моменты, действующие на продольные балки става от вертикальных нагрузок, обусловленных весом ленты с грузом, и роликоопор, от тягового усилия, крупных кусков, от колебаний. Получены алгоритмы формирования нагрузок на опорные конструкции ленточного конвейера для режимов транспортирования, вызывающих максимальные воздействия на став стационарных и передвижных конвейеров. На рис. 2 приведен алгоритм для конвейеров стационарного типа.

Анализ напряжений в балках става и других элементах опорных конструкций, проведенный на ЭВМ с помощью типовых программ при работе конвейера в различных реанмах и неблагоприятных факторах показал, что снижение нагружйнности конструкций за счет регулирования скорости, является наиболее благоприятнь

режимом работы, а самым тяжелым является налиме значи-* тельной части неЕращаищихся роликов, Экспериментальные исследования нагрухенности балок става проведены тснзометри-ческим и вибрационным методами. 5 результате экспериментальных исследований получека зависимость между амплитуде:: сигнала виброскорости и динамической составляющей напряженности балки конвейерного става на частотах г Грации близ*-ких к резонансным для конструкции /рис. За/, сто позволит - контролировать динамическую составляющую нагрузки с помощью измерения вибрации, что является б"лее простым методом.

Анализ отказов отдельных механизмов лектс-ных конвейеров показывает, что долговечность спорных констру?:^.:;"? зависит как от прочности элементов, так и от режимов их эксплуатации. Создание более легких конструкций требует установления влияния этих факторов на надежность и долговечность последних, что "обуславливает новое научное положение.

Известные уравнения повреждений и методики их оценки разработаны применительно к видам оборудования отлитым от ленточных конвейеров и не учитывают динамические характеристики грузопотока и особенности его транспортирования автоматизированным конвейером. Учет указанных особенностей позволил сформулировать уравнение повреждения конвейерного става, расширить .область применения и утомить ранее разработанные способу опр :деления ресурса конвейерных конструкций.

Эксплуатационные параметры конвейера оказывают разрушающее действие на опорннэ элементы, которое оценивается мерой повреждения V , при этом меры повреждения от различных разрушающих факторов /крупнее куски груза, пусковые режимы и т.п./ различны по величине. Получено выражение для определения суммарной меры повреждения опорных конструкций

Алгоритм формирования нагрузок на опорные конструкции лентоного конвейера

Кривая регрессии виЗросигна-ла по тензосигналу

С

Н А Ч-А I О

Э

Ввод данных

Формирование тягового усилия

Определен!"! величины

12,0 8.0

4.0

О

/

^Рис^За °'3

Зависимость металлоемкости конвейерного става от режимных параметров и грансостага груза

Определение массы куска 'ГП к

подсчет количества кусков за время "с --!-

Определений скорости \^£С2.

J

ч

I/ 1Д

1 у\

- / {о/ л/

/ / / #

\ \ у --у '5

Й /

' I .о

3,0

5.0

7,0 У.ы/с

З-металлоеккссть конвейерного става, кг/м; К -коэффициент. учитывающий изменение тягового усилия от скосости; 1,2,3,4,5-завксша'ооти зоэ4$ицаента ст скогостй при касса кусков 100,80,60, 40,2Окг;б- транспортирование потока груза Зез крупных кусков; 7- зависи-'

С

конец

от скорости лентн. Рис, 36

lo

где V, р_ (TI яксплу2 гадисннке параметры к сне с Г: ера /скорость транс-срг!'.розпн:-л, тяг'дез .усилие прлзгца, масса круп--¡ых кусков груза/; ;J , j-/rpt - меры повреждения конструкции ст различных псэреядсъзгх -гг.лтерез /:*/слса, запусков, «учтенных факторов/' за = се«ч i : ~ ярл'ехутт.: греме-■ш измерения; /Jr, - раз с-, гг-цуклбв,

соответственно, от .-г^с'^еннсго L -гс -гект'/са. -т г; -гинк кусков• ст пусковых нагруг , :.т ке'-уленных фа.-т-р.э; й- • Р , - .{сланестзс факторов, принт.: »6wx г -.кг* -¡г; j, ■ С - поряд::овый í;r:ep гч кгллпейемьг: цлклг?.

гбйеч1йЕнссть использования лепт"."Нс:х к гг угя-

аана "о сниление:.! металлоемкости конвейерного от?г=. являющегося :с!.оешй. элементом, гпрел^лята?;::; об:цуч ^т-^тлоемкссть конвейера, без потери его _олг)Ее*шлст:'. В-гпуеон формирования хрхтерпя оптимизации кон зелера по '■.¿т-ллоемкссти в условиях режимных параметров вызвали иесбхстпс?.* получения функционала, позволялдегс оценить зл^-г-лге эегсхзздзироввкньх рокимов работы установки ьа ?4еталлоск:-:^сть с.'^-ддрсрать законы управления отпми рех'имгми.

Ранее шпелик-лге исследования .¡дли ■•.глнп геталдсем-•сссти конструкций лез учета оосЗидагесз? г.??гыа::':з""еп?анкогз ?.о.Ч2. ;!ера о регулнр- г1:' д-.-=сд-.м, не •.¿явэл.:д ■> -»ткагдть дина».\г-:ее:-:се везде.;стяиз привела ;; с г: л. р:' р*':■-: г: погзка груза с крушжи kvс-г у ¿ггл л; ■£:.:>: ее::-- лл\"н-п: сяст'-л'::-Зсепло-хнныл с", Л-тллслул ллллллое'у'лсп: стула

» Z ¿?[0.i2 (M J ь K,v * K, |C3-V2 * Ks Kv WT)-nx[Q¡"' -ri],

где . К , К. 2, , ^ у - козфспциенти, ¿авислдие от величины и грансостава грузопотока, изменения тягового усилия и натяжения лекты, учитывает осношые наг рука пдие факторы и динамическое воздействие привода конвейера.

. В соответствии выбракцому экономическому критерии -уменьшения металлоемкости опорных: конструкций конвейера, разработаны алгоритмы формирования законов управления регулируемым приводом, уточняющие реаимы ра„ -г:-: автсыатизирован-кого конвейера при транспортировании крупных кускоЕ груза и запуске груненяого конвейера, т.е. уыоеиях появления повышенных динамических нагрузок. Для реализации разработанных алгоритмов необходима система управления, режимы которой создают минимальные нагрузки в ставе конвейера. Ранее разрабатываемые системы управления конвейером не предусматривали возможностей снижения нагрузок на конструкции посредством изменения ре~симов работы. Вопросы влияния тягового усилия, развиваемого приводом, на нагрулгние конструкций ранее не рассматривались. Разработка системы управления, адаптивной к изменению динамических нагрузок на опорные конструкции, вызывает необходимость создания модели динамического нагруже-нпя, которая позволил^ бы оценить влияние основных режимных, конструктивных и технологических факторов на металлоемкость и долговечность, что и обусловило четвертое научное положение.

Разработанная соискателем модель с использованием структурного метода, отличается от существуягр'.х тем, что динамические процессы, возникающий в опорных конструкциях, оценивают с конвейерной лентой, с величиной к характером тягового усилия, развиваемого приводом. В результате чего получена модель динамического нагружония системы, вклячающей привод-

..л •ейернуя ленту - став, которая учитывает характерные ссок ;нностп всех составляющих ее элементов, а тагезе специфику транспортирования крупнокусковсгэ груза. Синтезированы отдельные слота / управления екоростьэ, тяговым усилием/ и структура адаптивной САУ конвейером. Модель позволяет исследовать существуацие установки с целью оптимизации их режимов работы при изменении параметров грузопс-лка, а такле, на стад;1::! проектировании, исследовать нагрузки на конструкции, изменяя параметра самой конструкции. Р. результате моделирования на ЭВ!1 получены характеристики, подтверждающие досто-версность разработанной модели. Лзмеиенке нагрузки на конвейере влияет ыа момент инерции привода, величина которого изменяется в болыс;х пределах. Это, в свою очередь, влияет на динамические характеристики привода вызывает трудности з настройке регуляторов. Для компенсации этого явления введено адаптивное наблюдающее устройство, котороз идентифицирует шгев-даеся значения момента инерции. Передаточную функции регулятора скорости представим в виде \л/рс(рУ- КрС' КрС } где КрС- Кт/4Т,,КС- постоянная величина;.. КрС~ ^ / С - переменная величина. Тогда П-регулятор скорости будет выполнен в виде последозатгтьно соединенных пропорционального звена с коэффициентом КрС и мно:кительного, на второй вход которого введен сигнал с наблюдаидего устройства.

Передаточная функция, связывающая момент двигателя с усилием на конструкции и.'/еет вид: \\/(р) - \л/ь (р) '^(рУ ^(р)3 где МжН1ц/лу)/(ТриУ, = 8"тр; \л/5(р1= Кй-гОу,

здесь I, К^иЛ/ •- соответственно, передаточное число ре.дуктора, КДД передачи, радиус приводного барабана, коэффициент сопротивления движению, зависящий от скорости; Т" , /С -

постоянная Бремени, время запаздывания, характеризующие механическую передачу и ленту; = 0,5бр5т9,С038+Р1$Ш';,В-коэф£ициент, связывающий нагрузку на конструкции, обусловленную тяговым усилием, с металлоемкостью конвейера, зависит от режимных параметров я коэффициента сопротивления движению.

Увеличение нагрузок на конструкции при изменении гранулометрического-состава транспортируемой горной массы, т.е. появлением крупных кусков груза, учитывается в модели дополнительными элементами структуры и передаточной функцией стойки роликоопоры \д/6(р), полученной методом математического моделирования и представляющей собой VI- 1/(Тс р , где Тс - постоянная времени, обусловлена деоткостыо стойки роликоопоры., определяется следующим образом:_

'Те=(тр0-с;4)Ч*; травтд-кл*тР-о,5; сс= ъЕЗ/А?, Т0Г"а ^ тс-( е (тлк.л *т?-о,5)/г зЕ })),

здесь Сс - жесткость стойки роликоопоры; ГПр0 - суммарная масса в сечении роликоопоры, влиязщая на постоянную ьсемени, кг;. - Кд - коэффициент, учитывающий какая часть массы ленты Елияет на постоянную времени ¡с ; ГП - масса роликоопоры,кг; 0,5 - коэффициент, учитываюдий часть массы роликоопоры, приходящуюся на одну стойку; ЕЗ - модуль упругости материала стоек и балок; . $1 - высота стойки роликоопоры, м.

Таким образом, в предлагаемой модели системы "привод ~ конвейерная лента - стаз" уточнены динамические и статические звенья, связывающие параметры привода, тягового органа и транспортируемого груза с усилиями, вознпкаяалми в ставе конвейера. Алгоритмическая схема передаточной функции, связывающей усилия в стаЕе в зависимости от скорости транспортирования и параметров насыпного груза,представлена на рис. 4а, где

Гчастск структурной схага. учитнзасягй зависимость усилпй в стазе коьгзейапа от скс>~ости и параметров транспортируемого груза

V.

А V.

ч><)

ЧЪЛ

!--X

1-й к

а

Г I

т

4а

/часток стпуктутжой схгмч. св.-зывайсии усилия в :тс1в'; лентэчлзго хокзе^ера с ¡кгоамезтакз ппавода

НЭ.БУ- соответственно, нелинейный элемент и блок умножения; К£,К? .-.коэффициенты которые определяются из функционала металлоемкости; передаточная функция стойки роликоипоры описана вше. Структурная схема участка модели, связывающего параметры привода с усилием на конструкции, представлена на рис. 46, где Т^ - постоянная времени, характеризующая механическую передачу, с, и определяется из выражения

^^„Кс^СпГ1, г ; VI»' Сгр,Сп "

соответственно, коэффициенты затухания колебаний и коэффициенты жесткости для грузовой и порожней ветвей конвейерной ленты. Дая организации процесса управления приводом автоматизированного конвейера в соответствии с выбранным критерием и с целью уменьшения нагрузок на опорные конструкции при появлении неблагоприятных факторов, в■структурную схему модели введены обратные связи по усилию, возникающему в конструкциях от скорости транспортирования груза и по усилию в конструкциях от тягового момента привода. Эти.обратные связи, соответственно, заведены на регулятор скорости и регулятор тока. Для оптимизации процесса регулирования в цепи обратных связей введены корректирующие звенья. В цепь обратной связи по тяговому моменту введено звено с передаточной

— л,—4.

функцией = (Т, рН)(4 ^р + Л , а в цепь обратной

связи по скорости введено звено с передаточной функцией

Ла основе синтезированной структурной схемы проведено моделирование на ЭЕМ и оптимизация параметров регуляторов, позволяющая регулировать скорость и тяговый момент в зависимости от нагрузок на конвейерный став, выполнена практическая реализация технически и пропрамзднх средств САУ конвейерной

установкой, позволяющая уменьшить нагрузки на опорные конструкции и, следовательно, снизить металлоемкость без потери долговечности. Ра.зработана методика расчета и Еыбора основных параметров металлоконструкций ленточного конвейера при регулировании скорости транспортирования.

ЗЖИЧЕНИЕ

3 диссертации изложены научно-обоснованные технические решения, внедрение которых еносит вклад в развитие конвейерного транспорта, заклв^агсщаПся в исследовании, разработке и научно?.! обосновании закономерностей изменения металлоемкости и долговечности става ленточного конвейера с переменны».« режимными параметрами, в обосновании алгоритмов формирования тяювого усилия и создания методов расчета металлоемкости тяжелых ленточных конвейеров с регулируемым приводом, позволяющим обеспечить снижение металлоемкости конвейера как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации без снижения долговечности работающего оборудования.

Основные выводы по работе сводятся к следусщему:

1. Ленточный конвейер как сбге-.т регулирования при изменяющемся грузопотоке необходимо рассматривать состоящим из привода, конвейерной ленты и, связанного ними конвейерного става, а параметрах которых учтены сосредоточенные и распределенные по длине конвейера массы, упругие свойства ленты,-протностныз и геклетр/.чьсяке характеристики става.

2. .Анализ нагрузок на опорные конструкции конвейера ст основных возмущающих ¿акторов / поток насыпного груза, круп-нь"? стеки, тяговое усилие/ показал, что величина ж существенно зависит от режимных параметров /скорость транспортирования,

тяговое усилие, натяжение/, так, например, изменение скорости транспортирования в 2 раза при неизменной линейной нагрузке и натяжении, вызыЕает уменьшение силы, изгибающей роликоопору в 3,5-4 раза.

3. Разработана математическая модель нагруяения опорных конструкций на основании закономерностей формирования нагрузок от основных нагружающих (возмущающих) факторов, позволяющая получить аналитические выражения сушаркой нагрузки на став для различных режимов работы установки при изменении грузопотока, производить оценку нагруженности элементов стаЕа в заданных режимах и условиях транспортирования на стадии проектирования.

4. Предложен критерий оптимизации конвейера по металлоемкости в условия:« изменения режимных параметров на основе функционала, позволяющего оценить Елияние автоматизированных режимов раооты установки на металлоемкость и сформулировать законы управления тяговым усилием и скоростью транспортирования, при которых нагрузки на опорные конструкции будут уменьшены, что позволяет при проектировании Еыбрать металлическио профили меньшего номера / а значит и веса/ ил;: увеличить срок службы эксплуатируемые установок.

5. Предложена зависимость для определения повреждения конвейерного става от основных воздействуодих факторов /кусков груза в зависимости от крупности, тягового усилия во время запуска/ с учетом влияния на величину деформации /повреждения/ режимов эксплуатации и гсалсостава груза; заполнена оценка ресурса металлоконструкций конвейера при изменении скорости транспортирования, тягового усилил при пуске груженного конвейера и мэссьг крупных кусков груза.

6. Предложен принцип построения режима работы конвейе-., который объединяет управление скоростью транспортирова-я при попадании крупных кусков груза и управление тягоеым :илием, особенно при запуске груженного конвейера. Это 13Воляет реализовать режим работы установки с минимальными ¡грузками на став, что Еажно при эксплуатации конвейеров ¡ньшей металлоемкости; приведены технические решения, реа-¡зующие предложенные режимы.

7. Разработана структура САУ ленточнс^с конЕейера, обе-гечивающая снижение нагрузок на стзе от воздействия осное->к возмущаэдих Факторов /крупны? куски, поток насыпного зуза, тяговое усилие/ за счет управления тяговым усилием ривода и скоростью ленты; С.АУ адаптивна к изменению нагруз-

\ на став.

о. Разработана ''Методика расчета металлоемкости автомата ированного ленточного конвейера", позволяющая при рациональ-см законе формирования тягового усилия конвейера с псмоаью егулирсвяния снизить металлоемкость опорных конструкций без степи долговечности; .экономический эффект от внедрения ре-ультатов работы з производстве составил для условий конвейе-•ов дробильной фабрики Михайловского ГО'а - 10,5 тыс.руб., :925г., Березовского разреза ПО Краскоярс-гуголь - 17,2 тыс. >уб., 196'Эг.

Ссновнта положения диссертации опубликованы в работах: Е. Наозреико 3.1., Лончаков Ал:., Зржзнко Л.И. Экономическая з "^фиктивность примемгния регулкруеьзтх петочно-тр.-жепертных . систем з условиях железорудной промышленности: Икформ.сборник "Приборы, средства автоматизации и системы управления."2ып.3-М. - 1361.

2. Назаронго 3.1'., .л-тксв А.Н., Сгвщ^гк*! А.И., Егримекко Д.Т.

Преимущества регулируемых приводов ддя конвейеров //Пром. транспорт - 1981. .'." 3 9-с.

'3. Назаренко В.И., йриыенко Л,И. Оценка усилий на став ленточного конвейера при регулировании скорости транспортирования //Изв.вузов. Горн.журнал - 1984 - » 4-с.

4. Назаренко В.М., Ефименко Л.И. Влияние автоматизированного привода на металлоемкость ленточного конвейера. - К.1984. 8с. Деп.в УкрНЖГИ 13.12.84. 2104 УК-64.

5. Казаренкз В.М., Ефименко Л.И. Вопросы автоматизированного проектирования става ленточного конвейера //Механизация и автоматизация ручных и трудоемких операций в промкглоннос-тп Кузбасса, Тез.докл.обл.науч.-:грактич.кснф.-Кекзрсзо, 1984 - с.

о. Назаре teto З.М., Зфлюнко Я.И. Оценка воздействия пусковых режимов на став ленточного конвейера. - К.I9tí5, - 15с. Деп. в УкрНИШ 23.07.85 V I50Ó IK-85.

7. Назаренко В.М., Ефименко Л.'Л. Контроль и уг.ровление ускгаями воздействующий на став конвейера, как систему с распре-деленгеин паралотрами //Актуальные проблемы моделирования

и управления системами с распределенными параметрами: Тез. докл.Зсесоюзн.конф.- Киев, ISS7, С.137.

8. Назаренко В.М., Шфимонко Л.И. Ленточный конве-йер как объект с распределенными параметрами //Проблем?: упр^гления объек-

. тама-с распределенный:: параметрами: Таз.докл.зсесочзк.конф. Одесса, ISS7 - 2с.2.

9. Назаренко В.11., Ейиуенко Л.И. Оценка долговечности металлоконструкций ленточного конвейера. - К. ТЛЗ. 1Сс. Деп. в УкрНШЯИ 1С.02.88. ?? 401 - Ук.88.

10. Назаренко В.У., Ефименко Л.И., Савицкий А.И. Алгоритм диагностирования ресурса работы кинзэйернзго стаза //Горн, электромеханика и автоматика. - 4-G.

11. А.с.1089014 СССР, ЖИ В65 С 43/00. Способ управления ыно-гоприводной подаеыно-транспортнсй установкой с гибким тяговым органом /З.М.Назаренко, Л.И.Ефименко, З.Т.Калааия-ков, З.П.ПЬлтыш (СССР) - 8с.:ил.

12. А.с.Г205472 СССР, 'КИ Б65 С 43/00. Способ управления многоприводной подъемно-транспортной установкой ЗВ.М.Назарэн ко, Л.И.Ефименко (СССР).- С:Ил.

13. А.с.1419562 СССР, Ж1 В45 С 43/00 Устройство для предохранения спорных металяйконетрукций конвейеров от перегрузок /З.М.Назаренко, Л.И.Ефименко, Л.Гембом (СССР).-С.:Ил.

14. А.о. 1442460 СССР, ЖИ Во5 С 43/00. Способ управления ленточными конвейерами /ВНазаренко, Л.И.Ефименко, А.И.Савицкий, Ю.Т.КалашнИйов, З.П.Шолтьпп, П.Врченко (СССР).-

С. :Ил.

15. А.с.1492441 СССР, ЮТ Н02р 5/45. Многодвигателъшй привод переменного тока /З.М.Назаренко, Л.И.Зфнмчнкс (СССР). -

16. A.C.I635026 СССР, ЫП1 COI И7/00. Устройство для изпереияя остаточного ресурса металлоконструкций /Л.И.Ефименко, В.М.Казаренко, А.И.Гончаренко, А.И.Савицкий, В.Я.Шолташ, ?.Г.Солохненно (СССР). -Зс.:Ил.

17. Назаренко В.М., Ефименко Л.И., Тиханский М.Я. Метода вибродиагностики механизмов ленточного конвейера //Вибрация и вибродиагностика. Проблемы стандартизации: Тез.докл.на

Ш Зсесоюзн.конф.Нижний Новгород, 1991.-G. 78-79.

С.:Ил.

РТП НГРИ. Зак. 28, тиран 100 экз. Подписано к печати 25 февраля 1994 г.