Введение к работе
Актуальность темы. В горнорудной промышленности, где широкое применение нашли вибрационные грохоты в технологических процессах, сохраняется достаточно высокая их энергоемкость. Они применяются для разделения кусковых материалов на классы в результате дробления при погрузке угля в железнодорожные вагоны и отмывки утяжелителя при обогащении полезных ископаемых в тяжелых средах.
Колебательные движения исполнительного органа электромеханической системы (ЭМС) вибрационных грохотов, приводящие к формированию динамических нагрузок на валу электродвигателя, вызывающие превышение момента по отношению к его номинальной величине, рассмотрены в работах Е.Е Серго, С.Е Андреева, В.А Перова, В.В Зверевича и Булаалла Мохаммеда при обосновании режимных и конструктивных параметров. Однако в этих работах не учитывались характеристики неравномерности поступления полезного ископаемого в грохот, что вызывает либо неполное использование мощности электродвигателя вибрационного грохота, либо усиление динамики в трансмиссии ЭМС, что проводит к повышению энергоемкости процесса грохочения до 30%.
Одно из направлений уменьшения величины момента на валу электродвигателя вибрационного грохота может быть достигнуто при наклоне просеивающей поверхности в диапазоне 10о-40о. Фиксированная величина этого угла снижает эффективность формирования меньшей величины момента на валу электродвигателя, что также усугубляется неравномерностью поступающей массы полезного ископаемого при процессе грохочения.
Поэтому обоснование рациональных параметров электромеханической системы и следящей системы формирования наименьших значений момента на валу электродвигателя вибрационного грохота, обеспечивающей надежность и эффективность ее функционирования, является важной научной задачей.
Цель работы состоит в повышении надежности и эффективности функционирования электромеханических систем вибрационных грохотов путем обоснования их рациональных параметров структуры и формулирования закона управления в следящем режиме.
Задачи исследования:
1. Анализ конструктивных схем и условий эксплуатации электромеханических систем вибрационного грохота, методов управления их режимами работы и расчета параметров.
2. Разработка обобщенной математической модели электромеханических систем вибрационного грохота, учитывающей его функциональные связи трансмиссий с трансмиссией, устройства регулирования угла наклона просеивающей поверхности.
3. Исследование математической модели электромеханической системы вибрационного грохота с регулированием угла наклона его просеивающей поверхности для установления закономерностей формирования управляющего воздействия в системе функциональной связи трансмиссий грохота с трансмиссией устройства регулирования угла наклона расчета ее рациональных параметров по критерию надежности.
4. Определение условий реализуемости конструкционной и функциональной надежности электромеханических систем вибрационного грохота с регулированием угла наклона его просеивающей поверхности.
5. Разработка методики определения рациональных параметров электромеханических систем вибрационных грохотов по критерию надежности.
6. Определение структуры и топологии управления электромеханической системой вибрационных грохотов с регулированием угла наклона его просеивающей поверхности.
7. Численные и экспериментальные исследования режимов работы электромеханической системы вибрационных грохотов при применении разработанных технических решений устройства управления ее электроприводами.
Идея работы заключается в достижении требуемого уровня значения момента на валу электродвигателя вибрационного грохота на основе регулирования угла наклона его просеивающей поверхности и обоснования рациональных параметров электромеханической системы при критерии надежности, структуры и топологии управления режимами работы грохота.
Объектом исследования является электромеханическая система вибрационного грохота с регулированием угла наклона его просеивающей поверхности.
Предметом исследования являются переходные процессы, протекающие в электромеханической системе вибрационных грохотов.
Методы исследования, используемые в работе, основаны на применении теории электромеханических цепей, автоматического управления, надежности, вероятностей и математической статистики, численных методов и экспериментальных исследований с применением ЭВМ.
Автор защищает:
1. Математическую модель электромеханической системы вибрационного грохота, учитывающей функциональные связи трансмиссии с устройством регулирования угла наклона просеивающей поверхности грохота.
2. Закономерности формирования управляющего воздействия в системе функциональных связей трансмиссий грохота с трансмиссией устройства регулирования угла наклона просеивающей поверхности грохота.
3. Зависимости для расчета рациональных параметров электромеханических систем вибрационных грохотов и условия реализуемости их конструкционной и функциональной надежности в технические решения структуры и топологию управления их режимами работы.
Научная новизна заключается в определении рациональных параметров электромеханических систем вибрационных грохотов с регулированием угла наклона просеивающей поверхности грохота, закономерностей формирования структуры и топологии управления ее режимами работы для повышения надежности и эффективности работы системы.
Она представлена следующими результатами:
– определены зависимости для расчета рациональных параметров электромеханических систем вибрационных грохотов с регулируемым углом наклона просеивающей поверхности грохота на основе исследования ее математической модели;
– установлены закон и условия формирования электромеханическими системами вибрационных грохотов с регулируемым углом наклона просеивающей поверхности, обеспечивающие повышение надежности и эффективности их функционирования;
– определены условия реализуемости конструкционной и функциональной надежности математической модели электромеханических систем вибрационных грохотов с регулируемым углом наклона их просеивающей поверхности в разработку технических решений.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечены обоснованными допущениями, адекватностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, расхождения между которыми не превышают 14%, что допустимо в инженерных расчетах.
Практическое значение. Разработана методика расчета рациональных параметров электромеханических систем вибрационных грохотов с регулируемым углом наклона его просеивающей поверхности.
Реализация результатов работы. Основные научно-практические результаты диссертационной работы переданы для практической реализации на ЗАО “Производственное объединение Тулаэлектропривод”, а также используются в учебных курсах “Специальные главы электропривода”, “Энергетика электропривода” и “Специальные виды электроприводов” на кафедре “Электроэнергетика” ТулГУ.
Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных магистерских научно-технических конференциях ТулГУ (г. Тула 2010-2012 г.г), Международной научно-технической конференции «Энергосбережение -2011» (г. Тула, 2011г.), Энергосбережение -2012 (г. Москва, 2012), Энергосбережение -2013 (г. Москва, 2013).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 8 статьях, из них 7 в изданиях, рекомендованных ВАК, имеется 1 патент РФ на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка использованных источников из 152 наименований и включает 137 страниц машинописного текста, содержит 24 рисунка и 8 таблиц. Общий объем – 148 страницы.
Автор выражает благодарность заведующему кафедрой «Электроэнергетика» Тульского государственного университета, доктору технических наук, профессору Степанову Владимиру Михайловичу и доценту кафедры «Электроэнергетика» Тульского государственного университета, кандидату технических наук, доценту Горелову Юрию Иосифовичу за научные консультации, поддержку и помощь при работе над диссертацией.
