Разработка и исследование средств демпфирования упругих колебаний в системе перемещения горных машин с частотно-регулируемым электроприводом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Ребенков, Евгений Степанович

• Ребенков, Евгений Степанович
• кандидат технических наук
• 1995

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ребенков, Евгений Степанович

Введение.

Глава I.Анализ состояния вопроса и обоснование задачи исследования.

1.1. Обзорный анализ технических систем горных машин имею«* упругие звенья. 1 % „

1.2. Обзорный анализ привода систем перемещения

ГОРЙ^К МАШИ И . . . . . Ш

1.2.1. Анализ привода систем перемещения очистных комбайнов . ¿

1.2.2. Анализ систем привода струговых установок, фронтальных агрегатов, конвейеров.

1.2.3. Анализ систем привода канатных откаток и породных канатных дорог.25"

1.3. Обзорный анализ методов демпфирования (снижения)., колебаний с электромеханических системах перемещения

1.4. Обоснование задач исследования.ЗА

Глава 2. Математическая модель электромеханической системы перемещения горных машин с;у прут ой ,с вязью и частотно-регулируемым электроприводом. . . .Ч:.

2 .1. Постановка задачи моделирования.

2.2. Математическая модель электромеханической системы перемещения горных машин с частвтно- регулируемым электроприводом . .П

2.2.1. Математическая модель асинхронного двигателя. 3&

2.2.2.Математическая модель преобразователя частоты.

2.2.3.М а т е м а т и ч е с к а я м одель м еханической части привода перемещения.

2.3.Передаточные функции линеаризованной электромеханической системы перемещения горных машин с частвтно-регудируемым электроприводом.1. ^

2.3.1. Аналитическое описание системы "преобразователь частоты - асинхронный двигатель".*

2.3.2. Аналитическое описание системы перемещения с частотно-регулируемым электроприводом.^

2.4. Выводы.'.4. $в

Глава 3. Исследование влияния параметров разомкнутом электромеханической системы перемещения горных машин на колебательные процессы в приводе.»«. **

3.1. Постановка задачи.

3.2. Исследование влияния параметров звена постоянного то к а преобразователя частоты на колебания б приводе перемещения . 7%

3.3. Исследование влияния параметров механической части электромеханической ■системы перемещения на колебательные процессы.%{

3.4. Выводы.в$

Глава 4.Исследование средств демпфирования колебаний в замкнутой системе перемещения с част®тно-регудируемьш электроприводом.!.ло

4.1. Постановка задачи-.{

4.2. Аналитическое исследование средств демпфирования упругих колебаний второй массы по управляющему воздействию в замкнутой системе частотно-регулируемого электропривода. ^. №

4.ЕЛ. Аналитическое исследование систем автоматического регулирования.электропривода с изодромньш регулятором скорости. мо

4.2.2.А н а ли т ич е с к о е и с с л е д о в а н и е с и с т е м ы а вт о м атичес-кого регулирования электроприврда с изодромньш регулятором и коррекцией введенной на вход регулятора.МО

4.2.3.Аналитическое исследование систем автоматического регулирования электропривода с из одр омним регулятором и коррекцией введенной на выход регулятора. % . 12Н д&мп'рнроёация

4.3. Аналитическое исследование средст^гупругих колебаний второй массы по возмущающему воздействию в замкнутой системе частотно- р е г у л и р у е м о г о электропривода.

4. Выводы.

Глава 5.Реализация результатов исследования и, экспериментальные исследования электроприводов с демпфированием упругих колебаний.* *

Разработка и испытание системы управления частотнорегулируемого электропривода канатной дороги с демпшированиеы упругих колебаний.

5.2. Разработка и испытание системы управления частотно-регулируемого электропривода механизма подачи очистного ф комбайна с демпфированием упругих колебаний.

5.3. Выводы.ЛЧк

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование средств демпфирования упругих колебаний в системе перемещения горных машин с частотно-регулируемым электроприводом»

Актуальность работы. Экономичес К 0 6 И С О Ц К а. Л Ь Н 0 ё р о. 3 Б и т И б г орно-до бывающих предприятии определяется производительностью зыемочных и транспортных горных машин (ГУ). Зыемочные и транспортные Гм включают систему перемещения (СП) исполнительного органа (ПО) , которая в ряде случаев содержи? упругое звено в виде тяговой цепи или каната. При этом жесткость рабочего участка упругого звена в СП меняется при работе Г Н.

Наличие упругого звена в СП Г14 приводит к автоколебаниям и колебаниям скорости перемещения ПО ГМ и моментов и усилий а трансмиссиях И0 и системы перемещения. Колебания цементов снижают надежность и ресурс ГМ, а также их производительность. Применение натяжения холостой ветви цепи, регулируемых дросселей и гидравлических ф аккумуляторов в приводе снижает к.п.д. СП и дает ограниченный эффект снижения колебаний. Кроме того, в последнее время для привода перемещения ГМ стал применяться частотно-регулируемых электропривод {ЧРЗП), представляющий сложное динамическое звено.

Однако в настоящее время недостаточно исследованы условия возникновения колебаний и автоколебаний в переходных процессах СП Ф с ЧРЗП, а также методы демпфирования колебаний средствами автоматического управления электроприводов.

Поэтому разработка средств демпфирован ия упругих колебаний в системе перемещения ГУ с частотно-регулируемым электроприводом (ЭИ), обеспечивающих повышение эффективности их работы, является актуальной научной задачей. * Актуальность настоящей работы подтверждается тем, что она выполнялась по целевой программе Минуглепрома СССР Ц.б.00.II.46 ( 1.9оо-19У2гг. ) и отраслевой научно-технической программе Минтопэнерго России "Уголь России" проект № 0-12 (1993-1994гг.).

Целью работы является установление закономерностей переходных процессов в системе перемещения ГМ с частотно-регулируемым За и упругим звеном с переменной жесткостью для разработки методов и

Ж1' средств демпфирования упругих колебаний, обеспечивающих снижение динамики нагружения ГМ.

Идел работы з а к л ючается в том, что снижение.колебаний в системе перемещения ГМ с частотно-регулируемым 311 и упругим звеном с переменной жесткостью может быть достигнуто путем выбора рациональных параметров механической части Г14 или воздействием на ЗЛ переые-щения с помощью системы автоматического регулирования (О/и-1) с обратными связями по координатам механической части ГМ.

Научные положения, разработанные лично соискателей, и новизна:

I. Математическая модель системы перемещения ГМ с упругим звеном и частотно-регулируемым ЗП, обличающаяся учетом насыщения главной магнитной цепи, активного сопротивления статоркой цепи и глубокого паза ротора асинхронного двигателя (АД), нелинейного характера сил трения ЙО, постоянной стружко образования в приводе резания очистного комбайна (ОК) и переменной жесткости упругого звена.

•2. Метод расчета параметров автоколебаний в системе перемещения ГМ с нелинейной характеристикой трения и запаздыванием струдко-ф образования.

3. методика выбора параметров системы управления частотно-регулируемым 3Л системы перемещения ГМ с переменной жесткостью упругого звена, обеспечивающих апериодический переходный процесс исполнительного органа ГМ при управляющих и возмущающих воздействиях.

4. Зависимости параметров колебаний МО системы перемещения ГМ # от ее механических параметров и параметров системы управления ЗН от переменной жесткости упругого звена.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается конкретным использованием теории электрических машин и электропривода, теории математического моделирования электромеханических систем, апробированных методов измерения электрических параметров, удовлетворительной сходимостью результате тов теоретических и экспериментальных исследований iрасхождение результатов не превышает 10-15$ при доверительной вероятности ü,У}, положительными результатами стендовых испытаний и опитом эксплуатации в производственных условиях разработанных систем привода.

Значение работы. Научное значение работы заключается в разработке математической модели системы перемещения Г1Л с упругим звеном ц переменной жесткости и частотно-регулируемым 611, установлении зависимостей параметров колебаний 30 систем перемещения ГЗ от ее механических параметров-' и параметров системы управления 311 от жесткости упругого звена, которые развивают теорий переходных процессов в системах перемещения ГМ с Ч?ЗП и переменной жесткостью упругого звена. Практическое значение заключается в разработке метода расчета ф. параметров автоколебаний в СП, методики выбора параметров системы управления ЧРЗП систем перемещения ГЗ с переменной жесткостью упругого звена, рекомендаций по рациональным параметрам системы перемещения ТУ., обеспечивающих - снижение колебаний скорости 30, что позволило создать частотно-регулируемый 33 породной канатной дороги и ^ механизма подачи OK с тяговой цепью, создающих пониженные динамические нагрузки в трансмиссиях. реализация выводов и рекомендаций работы. За основе технических решений и рекомендаций, изложенных з диссертации, разработаны ЧРЭП породной канатной дороги, опытный образец которого испытан и внедрен на шахте "Дубовская" АО "Тулауголь", и ЧРЗП механизма пода-ф чн 03 Hill {{ГУ с тяговой цепью, испытанный на стенде Северо-Эадонско-г о экспериментального з а в о д а. Фактический годовой экономический эффект от применения 4333 породной канатной дороги составил 128 млн.руб. в ценах 1333г., онидаемый годовой .экономический эффект от применения подачи О К К ШIК Г У - 63,13 млн.руб. б ценах 1995г.

0 V;

1 и к

М 6 X с1 Н И 3 Д| ¿4

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Ребенков, Евгений Степанович

5.3. Выводы.,'

В настоящей главе выполнено экспериментальное исследование Ф частотно-регулируемого электропривода породной канатной дороги и механизма перемещения очистного комбайна с разработанными СА? с демпфированием колебаний, приведены результаты промышленных испытаний привода породной канатной дороги и заводских испытаний привода механизма подачи очистного комбайна КШ1КГУ с тяговом цепья и результаты внедрения разработанных структур САР и результатов исследования.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований могут- быть сформулированы а виде следующих положении;

I. Р а з р а б о т aiiii ы е С А Р скорое т а И 0 еде м и ф и р о в а и и е ы к олебан и й, примененные в электроприводе породной канатном дороги и электроприводе породной канатной дороги и электроприводе механизма пе-ф ремещения очистного комбайна, работоспособны и обеспечивают снижение колебаний скорости И0 в переходных процессах в 2-3 раза. 2. Сопоставление графиков изменения скорости ИО во зоеиени i JL А. в электроприводах с предложенными САР демпфирования колебаний, полученных экспериментальным путем," с расчетными графиками, полученными путем моделирования, показано, что их расхождение не • превышает 10-15$\лри доверительной вероятности 0,9.

3. Электроирз'изод породной канатной дороги с разработанной САР демпфирования колебаний скорости сосуда испытан и внедрен в производство на шахте "Дубовская" ,110 "Новомоскозскуголь" с годовым э к о номиче с к им э ффе кт ом 428 или .руб. в ценах Г 995 года.

4. Электропривод механизма подачи очистного комбайна с раз* работанной САР демпфирования колебаний скорости подачи комбайна

Ш1КГУ испытан в заводских условиях и установлено, что колебания ск'орости снижаются в 3-5 оаз.

А.

5. Зеличина емкости звена постоянного тока,рассчитанная по разработанной методике, принята в преобразовательных станциях ПС1 для комбайна 'КЕ-1КГУ и ПС2 для комбайна КЮП!.!.

6. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения ЧРЭП очистного комбайна К ШIК Г У с 'тяговой цепью и системой демпфирования колебаний скорости подачи составляет 63,18 млн.рублей в ценах июня 1995 года.