К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов
Уточнено і доповнено методику обґрунтованого вибору електродвигуна дводвигунного механізму переміщення очисного комбайна з частотно-регульованим приводом подачі. Враховано нерівномірність навантажень електродвигунів і жорсткість регулювання швидкості переміщення комбайна. The methodic of the reaso...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2010
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33537 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов / Н.И. Стадник, Н.И. Константинова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 173-177. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33537 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Стадник, Н.И. Константинова, Н.И. 2012-05-28T16:04:57Z 2012-05-28T16:04:57Z 2010 К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов / Н.И. Стадник, Н.И. Константинова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 173-177. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33537 622.232.72:621.313.13.001.24 Уточнено і доповнено методику обґрунтованого вибору електродвигуна дводвигунного механізму переміщення очисного комбайна з частотно-регульованим приводом подачі. Враховано нерівномірність навантажень електродвигунів і жорсткість регулювання швидкості переміщення комбайна. The methodic of the reasonable selection of the electric engine of the twin-engine gear of movement of a cutter-loader with frequent-adjustable drive system is supplemented and updated. Are taken into account irregularity of loads of electric motors and rigidity of speed control of combine movement. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов To a methodic of a stability calculation of activity of a twin-engine feed mechanism of cutter-loaders Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов |
| spellingShingle |
К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов Стадник, Н.И. Константинова, Н.И. |
| title_short |
К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов |
| title_full |
К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов |
| title_fullStr |
К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов |
| title_full_unstemmed |
К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов |
| title_sort |
к методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов |
| author |
Стадник, Н.И. Константинова, Н.И. |
| author_facet |
Стадник, Н.И. Константинова, Н.И. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
To a methodic of a stability calculation of activity of a twin-engine feed mechanism of cutter-loaders |
| description |
Уточнено і доповнено методику обґрунтованого вибору електродвигуна дводвигунного
механізму переміщення очисного комбайна з частотно-регульованим приводом подачі. Враховано нерівномірність навантажень електродвигунів і жорсткість регулювання швидкості
переміщення комбайна.
The methodic of the reasonable selection of the electric engine of the twin-engine gear of
movement of a cutter-loader with frequent-adjustable drive system is supplemented and updated.
Are taken into account irregularity of loads of electric motors and rigidity of speed control of combine movement.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33537 |
| citation_txt |
К методике расчета устойчивости работы двухдвигательного механизма подачи очистных комбайнов / Н.И. Стадник, Н.И. Константинова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 173-177. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT stadnikni kmetodikerasčetaustoičivostirabotydvuhdvigatelʹnogomehanizmapodačiočistnyhkombainov AT konstantinovani kmetodikerasčetaustoičivostirabotydvuhdvigatelʹnogomehanizmapodačiočistnyhkombainov AT stadnikni toamethodicofastabilitycalculationofactivityofatwinenginefeedmechanismofcutterloaders AT konstantinovani toamethodicofastabilitycalculationofactivityofatwinenginefeedmechanismofcutterloaders |
| first_indexed |
2025-11-27T00:02:51Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:02:51Z |
| _version_ |
1850787141264605184 |
| fulltext |
Выпуск № 91 173
УДК 622.232.72:621.313.13.001.24
Н.И. Стадник, д-р техн. наук,
Н.И. Константинова, инж
(ГП "Донгипроуглемаш")
К МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ
ДВУХДВИГАТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ
ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ
Уточнено і доповнено методику обґрунтованого вибору електродвигуна дводвигунного
механізму переміщення очисного комбайна з частотно-регульованим приводом подачі. Вра-
ховано нерівномірність навантажень електродвигунів і жорсткість регулювання швидкості
переміщення комбайна.
TO A METHODIC OF A STABILITY CALCULATION OF ACTIVITY
OF A TWIN-ENGINE FEED MECHANISM OF CUTTER-LOADERS
The methodic of the reasonable selection of the electric engine of the twin-engine gear of
movement of a cutter-loader with frequent-adjustable drive system is supplemented and updated.
Are taken into account irregularity of loads of electric motors and rigidity of speed control of com-
bine movement.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами.
В современных условиях, когда все большее применение находят высоко-
производительные комбайны, повышаются требования к системам перемеще-
ния с точки зрения обеспечения ними высоких силовых и кинематических по-
казателей. Немаловажное значение приобретает обоснованный выбор электро-
двигателя привода перемещения очистного комбайна.
Как показали результаты экспериментальных и теоретических исследований
нагрузок в частотно-регулируемых приводах механизма перемещения очист-
ных комбайнов УКД300 и УКД400, при значительной неравномерности нагруз-
ки в приводах возникает необходимость повышения тяговых характеристик
комбайна, а, следовательно, выбора электродвигателя большей мощности.
ГП "Донгипроуглемаш" был разработан отраслевой стандарт [1] который
распространяется на очистные комбайны с однодвигательными приводами, пе-
ремещающиеся с помощью тяговой цепи или каната при ручном управлении. В
настоящее время актуальной проблемой является разработка методики обосно-
ванного выбора электродвигателя для высокопроизводительных многодвига-
тельных очистных комбайнов.
В двухдвигательных механизмах перемещения очистного комбайна приме-
няется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который обладает
жесткой механической характеристикой. Работе очистных комбайнов свойст-
венен неравномерный характер формирования нагрузок в приводе механизма
перемещения, что обусловливает переходные процессы в электроприводе.
Влияние этих факторов (жесткости механической характеристики и неравно-
мерности нагрузки) необходимо учитывать при выборе электродвигателя при-
вода перемещения очистного комбайна, обеспечивающего сохранение запаса
устойчивости крутящего момента.
174 "Геотехническая механика"
Постановка задачи.
Основной задачей настоящей работы является разработка методики обосно-
ванного выбора электродвигателя с точки зрения обеспечения ним устойчивого
момента с учетом неравномерности нагрузок в приводе перемещения и жестко-
сти механической характеристики.
Изложение материала и результаты.
Анализ полученных результатов измерений нагрузок в двухдвигательных
приводах подачи очистных комбайнов УКД300 и УКД400 показал факт нерав-
номерного распределения нагрузки между приводами механизма перемещения
с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями [2, 3]. Неравномерность
нагрузок возникает под воздействием переменных во времени усилий в зацеп-
лении "звезда-цевка" и обусловлена в основном наличием сдвига фаз в зацеп-
лении звезд, а также изменением межосевого расстояния в этом зацеплении
(комбайн УКД300).
Основной характеристикой электропривода является устойчивый момент
электродвигателя, который необходим для определения возможной производи-
тельности комбайна, выбора питающего трансформатора и диапазона регули-
рования скорости подачи комбайна. Устойчивым моментом асинхронных элек-
тродвигателей, работающих в составе силовых подсистем выемочных комбай-
нов и других горных машин, называется максимальное значение среднего
уровня вращающего момента электродвигателя, при котором они при стацио-
нарных режимах нагружения могут работать устойчиво, без опрокидываний.
При частотном управлении скоростью комбайна протекают переходные
процессы при непрерывном изменении частоты, наряду с этим имеют место пе-
реходные процессы и при неизменной частоте. Как известно, внутренней при-
чиной, обусловливающей переходные процессы, является инерционность элек-
тропривода. Электроприводу присущи, как механическая, так и электромагнит-
ная инерционности.
На рис. 1 представлена осциллограмма крутящих моментов левого и правого
электродвигателей привода подачи комбайна УКД400, полученная в ходе изме-
рений проведенных в ОП «Шахта «Красный партизан»
ГП «Свердловантрацит».
Как видно из рисунка, непрерывно изменяющаяся амплитуда нагрузки явля-
ется случайной функцией, а ее мгновенное значение – случайной величиной. За
основную характеристику распределения амплитуд нагрузки принимается ко-
эффициент вариации нагрузки, характеризующий разброс случайной величины
относительно ее среднего значения. Уровень необходимой средней нагрузки
соответствует средней мощности, расходуемой на перемещение очистного
комбайна.
В результате экспериментальных исследований нагрузок в частотно-
регулируемых приводах механизма перемещения очистных комбайнов УКД300
и УКД400 установлено, что при изменении скорости подачи коэффициент ва-
риации изменяется (табл. 1).
Выпуск № 91 175
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
м
о
м
е
н
т
, Н
м
Левый электродвигатель подачи Правый электродвигатель подачи
Рис. 1 – Осциллограмма крутящих моментов левого и правого электродвигателей
привода подачи комбайна УКД400
Таблица 1 – Изменение коэффициента вариации нагрузки от скорости подачи
УКД400 УКД300
Коэффициент
вариации
Коэффициент
вариации Частота,
Гц
Скорость по-
дачи, м/мин Левый
двигатель
Правый
двигатель
Частота,
Гц
Скорость
подачи,
м/мин Левый
двигатель
Правый
двигатель
10 2,2 0,13 0,13 10 1,62 0,23 0,2
25 5,1 0,15 0,14 25 4,1 0,33 0,27
50 9,7 0,19 0,19 50 8,57 0,49 0,44
Очистные комбайны УКД300 и УКД400 имеют одинаковые электродвигате-
ли привода перемещения. Увеличение коэффициента вариации нагрузок ком-
байна УКД300 объясняется изменением межосевого расстояния в зацеплении
"звезда-рейка", а также сдвигом фаз между началом зацепления зубьев левой и
правой приводных звезд.
Как показали расчеты, тяговые характеристики очистного комбайна
УКД300 в отдельных условиях работы за счет влияния вышеприведенных фак-
торов могут снижаться на 25%.
Неравномерность нагрузки привода перемещения очистного комбайна зави-
сит от качества зацепления "звезда-рейка" (шаг зацепления, межосевое рас-
стояние и его возможное изменение), а также скорости перемещения и усилия
подачи. Поэтому в случае отсутствия экспериментальных данных, а также на
стадии проектирования привода можно воспользоваться формулой
176 "Геотехническая механика"
2 w
n
p
cp
a
v
t
k
F
ν = ,
где k – коэффициент, учитывающий возможность изменения межосевого
расстояния в зацеплении "звезда-рейка" привода перемещения комбайна (реко-
мендовано принимать 1,1 – 1,5); аw – межосевое расстояние в зацеплении "звез-
да-рейка"; tp – шаг зацепления; Fср – усилие подачи.
Учет предельной динамической способности электропривода может быть
выполнен с помощью коэффициента
в
дв
к
Э
K
Э
∆=
∆
,
где
к
Э∆ – изменение кинетической энергии вращающихся масс электропри-
вода при снижении частоты его вращения;
2 2
;
2
нач кон
к
Э J
ω ω−∆ =
в
Э∆ – энергия прегрузки;
( ). .1 2
в н с об п
Э М tν∆ = + ,
ωнач, ωкон – частота вращения, соответственно, до возникновения и в конце
перегрузки; J – момент инерции электропривода, кгм2; νн.с. – суммарный коэф-
фициент вариации по низкой частоте;
об
М – приведенный к валу средний кру-
тящий момент, соответствующий средней мощности, расходуемой на переме-
щение комбайна; tп =1/2f – время действия перегрузки; f = 2 Гц – частота изме-
нения низкой составляющей нагрузки.
Приведенный момент сопротивления движителя, определяется из зависимо-
сти
( )1 3
с об дв
М М ν= + ,
νдв – коэффициент вариации нагрузки двигателя
2 2 2
. . .дв в с дв н с
Кν ν ν= + ;
( ) ( )1 1 3 m
k
уст at
д v дв упр
M
M
K е Kν ν
=
+ + +
,
Выпуск № 91 177
где
1
2
Э
а
Т
= − ; tm = 2π/ω; Кд – коэффициент, учитывающий вероятность без-
отказной работы большую, чем 0,9 (рекомендовано принимать Кд = 2 [1, 4]); νv
– коэффициент неравномерности, обусловленный изменением скорости подачи
по всей длине лавы; Купр – коэффициент, учитывающий качество управления
скоростью подачи комбайна.
Для обеспечения устойчивой работы привода перемещения комбайна необ-
ходимо выполнение условия
Муст > М'ср,
где М'ср – крутящий момент, соответствующий средней мощности на валу
электродвигателя.
Анализ результатов экспериментальных измерений и моделирования нагру-
зок [2, 3] показывает, что увеличение скорости перемещения приводит к значи-
тельному росту амплитуд крутящих моментов и неравномерности распределе-
ния нагрузки между приводами. Поэтому коэффициенты вариации изменения
нагрузки также будут изменяться. В то же время, критический момент электро-
двигателя и критическое скольжение с изменением частоты также будут изме-
няться. Следовательно, расчет устойчивого момента должен производиться для
всего диапазона частот.
Выводы и направление дальнейших исследований.
Для рационального выбора электродвигателя двухдвигательного привода
перемещения очистного комбайна недостаточно определить только средний
уровень нагрузки. Основной характеристикой электропривода является устой-
чивый момент электродвигателя, который необходимо рассчитывать с учетом
влияния таких факторов как жесткость механической характеристики электро-
двигателя и неравномерности нагрузки.
В дальнейшем целесообразно исследовать влияние изменчивости нагрузки в
приводах резания на неравномерность нагрузки привода подачи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ОСТ 24.070.16. Машины очистные. Комбайны. Привод исполнительных органов. Выбор основных пара-
метров асинхронных двигателей по нагрузочной способности. Методика. - М.: МТМ и ТМ, 1970. – 30 с.
2. Кондрахин В.П. Анализ динамических процессов в редукторах привода механизма перемещения очист-
ного комбайна УКД300 / Кондрахин В.П., Лысенко Н.М., Косарев А.В., Косарев В.В., Стадник Н.И. // Решение
научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования. Сб. на-
учн. тр. ГП "Донгипроуглемаш"; под общ. ред. В.В. Косарева, Н.И. Стадника. – Донецк: Астро. – 2008. – С. 334-
342.
3. Кондрахин В.П. Моделирование нагрузок в двухдвижительном механизме перемещения очистного ком-
байна с частотно-регулируемым приводом / В.П. Кондрахин, А.В. Косарев, В.В. Косарев, Н.И. Стадник // Реше-
ние научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования. Сб.
научн. тр. ГП "Донгипроуглемаш"; под общ. ред. В.В. Косарева, Н.И. Стадника. – Донецк: Астро. – 2008. - С.
343-350.
4. Стариков Б.Я. Асинхронный электропривод очистных комбайнов / Стариков Б.Я., Азарх В.Л., Рабинович
З.М. - М.: Недра, 1981. - 288 с.
|