Введение к работе
Актуальность работы. Стоимость добыта полезных ископаемых наиболее распространенным способом открытой разработай в значительной степени определяется надежностью и производительностью карьерных экскаваторов, в частности,- свойствами электроприводов их подъемно-напорного механизма.
Состоявшаяся в октябре 1989 года-Четвертая ВНТК по электроприводу экскаваторов наметила план развития электротехнических комплексов экскаваторов, включающий три раздела: совершенствование электрооборудования эксплуатационного парка экскаваторов; модернизация электроприводов выпускаемых экскаваторов; создание новых видов электроприводов для перспективных машин.
Последний раздел плана подразумевает создание частотно-управляемых электроприводов переменного тока и расширение области применения тиристорного электропривода постоянного тока. Такая работа требует больших затрат средств и времени. Поэтому и из--за возникших в настоящее время в народном хозяйстве трудностей по реализации этого направления на первый план выдвигается осуществление двух первых. Причем, следует акцентировать внимание на достаточно эффективных, но относительно дешевых решоїгпях, которые быстро и с минимальными затратами могут быть внедрены в практику. Это подразумевает отказ от внесения изменений в силовую часть электрооборудования и механику экскаваторов и ограничивает область исследований и разработок системами управления электроприводом, методами и средствами их контроля и наладки.
Теория электропривода экскаваторов создана и развивается отечественными учеными: Н.Ф.Ильинским, В.И.Ключевым, О.А.Залесо-еым, М.Г.Еньковым, Н.Г.Пэреслегиным, Б.В.Ольховиковым, Т.3.Портным, Д.А.Каминской, Л.Д.Певзнером, другими учеными. В современном варианте построения ЭП подъемно-напорного механизма находящихся в эксплуатации и выпускаемых промышленностью экскаваторов остаются такие особенности, которые влекут за собой повышенную динамичность, снижающую надежность машин.
Цель работы состоит в поиске и обосновании способов усовершенствования СУ электроприводов подъемно-напорного мехаїпізма одноковшовых экскаваторов, средств их контроля и наладки, псзколя-лягощих бе'з изменения конструкции и силового электрооборудования
снизить перегрузки в электромеханической системе (ЭМС) и тем самым повысить надежность и производительность машин.
Основные идеи работы. Оптимальное распределение нагрузок в ЭМС механизмов подъема и напора в двух существенно различающихся режимах работы ( копание и перемещение груза ) может обеспечить СУ с нелинейной обратной связью по нагрузке в упругом звене. Современная элементная база позволяет реализовать Алгоритмы измерения нагрузки по электрическим координатам ЭМС и методы наладки измерителя в отсутствие эталонного сигнала такой степени сложности, которая обуславливается требуемой точностью измерения. Максимальное соответствие фактического качества функционирования ЭМС заданному обеспечит предваряющая синтез СУ идентификация ЭМС по ее электрическим координатам.
Научная новизна заключается в следующем.
-
Разработана простая инженерная методика синтеза СУ двух-массоЕой ЭМС с гибкой о.о.с. по нагрузке в упругом звене.
-
Показано, что оптимальное распределение нагрузок в ЭМС копающих механизмов обеспечивает нелинейная гибкая о.о.с. по на-грузке в упругом звене - сильная при больших, вызывающих стопо-рение нагрузках и ослабляющаяся по мере их уменьшения.
-
Выполнен анализ источников погрешности определения нагрузки в упругом звене механизма по напряжению и току якоря двигателя и найдеш способы уменьшения их влияния.
-
Доказано, что критерием правильности настройки электрометрического датчика нагрузки может служить минимум интеграла за время переходного процесса квадрата линейной функции от выходных сигналов датчиков напряжения и тока якоря.
-
Предложена и теоретически обоснована методика параметрической идентификации двухмассовой ЭМС по сигналам датчиков напряжения и тока якоря приводного двигателя постоянного тока.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положенияустановлены,с использованием математического аппарата теории систем автоматического регулирования в сочетании с методами моделирования на ЭВМ. Достоверность результатов подтверждена экспериментально.
Практическое значение работы. Предложенная структура привода с нелинейной гибкой о.о.с. по нагрузке в-упругом звене копающих механизмов экскаватора позволяет простым и относительно дешевым
способом улучшить динамические свойства привода во всех режимах работы. Разработанная методика синтеза такой СУ достаточно проста и обеспечивает хорошее приближение фактических свойств привода к ожидаемым; ее можно рекомендовать для синтеза СУ приводами постоянного тока других механизмов, сводящихся к двухмассо-вым. Особенности структуры и методики синтеза обеспечивают работоспособность привода и при отказе цепи дополнительной о.о.с.
Датчик нагрузки в упругом зеєнє,. налаженный по предложенной методике, позволяет измерить нагрузку с точностью, достаточной
ДЛЯ Применения НЄ ТОЛЬКО В УПОМЯНУТОЙ СИСТеме ГфИВОДа, НО И EO
многих других случаях.
Устройство, реализующее предложенную методику идентификации ДЭМС по сигналам датчиков напряжения и тока якоря ДПТ, позволяет автоматизировать и ускорить процесс экспериментального определения параметров ДЭМС, что обеспечивает синтез СУ по фактическим, а не каталожным данным и упрощение процесса наладки привода.
Реализация результатов работы. Нелинейная СУ и датчик наг-грузки в "упругом звене приняты к внедрению НПК "Югцвеметавтома-тика" и заложены в изготовляемой им аппаратуре управления главными приводами карьерных экскаваторов. Ее испытания на экскаваторах ЭКГ-8И Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината по-показали,, что продолжительность цикла экскавации в скальном забое уменьшается на 9,2 при одновременном снижении коэффициента динамичности с 1,8...2,0 до 1,2. Ожидаемый годовой экономический эффект от этого - 89 тыс.руб. на экскаватор в ценах 1989 года.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзном НТО "Перспективы автоматизации горно-обогатительного производства цветной металлургии с применением микропроцессорной техники" ( Владикавказ, 13-15 октября 1987 г.), N. Всесоюзной НТК по электроприводу экскаваторов ( Екатеринбург, 9-12 октября 1989 г.), отчетных НТК СвЕеро-Кавказско-го ГТУ в 1990-1995 Г.Г..
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных трудов. ^ -
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит ПЬ страницы машинописного текста, 1? рисунков, ^ таблиц, список литературы из Ч1) наименований и приложения.
