Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор и анализ конструкций систем приводов ленточных конвейеров и работ, посвященных их проектированию 9
1.1. Обзор конструкций систем приводов ленточных конвейеров 9
1.1.1. Классификация конструкций систем приводов ленточных конвейеров
1.1.2. Обзор схем систем приводов ленточных конвейеров 12
1.1.3. Обзор структур приводов ленточных конвейеров 22
1.2. Обзор и анализ работ, посвященных проектированию приводов ленточных конвейеров
1.2.1. Обзор и анализ работ, посвященных схемам систем приводов ленточных конвейеров
1.2.2. Обзор и анализ работ, посвященных расчетам систем приводов ленточных конвейеров
1.3. Выводы по первой главе 36
1.4. Постановка цели и задач исследования 37
ГЛАВА 2. Формирование концепции, комплекса критериев и ограничений при проектировании систем приводов ленточных конвейеров 38
2.1. Основные требования и допущения при проектировании систем приводов ленточных конвейеров
2.2. Формирование и выбор направления проектирования систем приводов ленточных конвейеров
2.3. Формирование комплекса критериев оценки эффективности систем приводов ленточных конвейеров
2.4. Формирование ограничений при проектировании систем приводов ленточных конвейеров
2.5. Анализ способов выбора рационального проектного решения 50
2.6. Выводы по второй главе 55
ГЛАВА 3. Разработка метематических моделей систем приводов для стационарных режимов работы 56
3.1. Механические характеристики основных узлов систем приводов ленточных конвейеров
3.2. Математическая модель распределения тяговых усилий между приводными барабанами
3.3. Математическая модель совместной работы концевого барабанного и промежуточного ленточного приводов ленточного конвейера
3.2. Уточненный тяговый расчет многоприводных ленточных 83
конвейеров с учетом механических характеристик приводов
3.5. Анализ эффективности применения систем приводов с несколькими приводными барабанами и промежуточными ленточными приводами
3.6. Выводы по третьей главе 95
ГЛАВА 4. Разработка метода проектирования систем приводов ленточных конвейеров 98
4.1. Разработка метода и методики проектирования систем 98
приводов ленточных конвейеров
4.1.1. Проектная процедура «Выбор типов приводов ленточного конвейера» 98
4.1.2. Проектная процедура «Формирование множества вариантов систем приводов ленточных конвейеров»
4.1.3. Проектная процедура «Выбор варианта системы приводов» 102
4.1.4. Проектная процедура «Формирование проектной документации» 103
4.2. Пример проектирования системы приводов ленточного конвейера 105
4.2.1. Техническое задание на проектирование системы приводов 105
4.2.2. Выбор типов приводов 107
4.2.3. Формирование множества вариантов систем приводов 112
4.2.4. Выбор варианта системы приводов 118
4.2.5. Формирование проектной документации 124
4.3. Разработка концептуальной, логической схем базы данных и структуры библиотеки 3D моделей элементов приводов ленточных конвейеров
4.5. Выводы по четвертой главе 130
Заключение 131
Список литературы
- Обзор и анализ работ, посвященных проектированию приводов ленточных конвейеров
- Формирование и выбор направления проектирования систем приводов ленточных конвейеров
- Математическая модель совместной работы концевого барабанного и промежуточного ленточного приводов ленточного конвейера
- Проектная процедура «Формирование множества вариантов систем приводов ленточных конвейеров»
Введение к работе
Актуальность темы. Системы приводов являются базовыми системами ленточных конвейеров. Разнообразие трасс конвейеров, перевозимых грузов привело к появлению широкого спектра всевозможных типов приводов и их конфигураций. Каждому из этих типов соответствует собственный метод проектирования и специфические ограничения применения.
Отсутствие единого метода проектирования систем приводов ленточных конвейеров часто приводит к использованию предприятиями-изготовителями при проектировании проверенных шаблонов систем приводов без учета уникальности каждого проектного случая. Такой подход, зачастую, может характеризоваться лишними экономическими затратами.
Анализируя существующие методы проектирования ленточных конвейеров, можно с достаточной степенью уверенности сказать, что в настоящее время не существует целостного алгоритма проектирования систем приводов ленточных конвейеров, охватывающего все этапы проектирования, начиная от выбора направления проектирования системы приводов и заканчивая созданием технического проекта.
Вышеуказанные причины привели к необходимости создания метода проектирования систем приводов ленточных конвейеров, оперирующего общим подходом к проектированию различных типов приводов с возможностью сравнения эффективности их применения в рамках конкретного конвейера.
Создание такого метода с максимально возможной формализацией всех проектных процедур значительно упростит работу проектных организаций, позволит находить рациональные решения в различных проектных ситуациях, а также расширит спектр направлений создания систем автоматизированного проектирования ленточных конвейеров. Таким образом, моишо сделать вывод об актуальности данной работы.
Целью работы является разработка метода проектирования систем приводов ленточных конвейеров, обеспечивающих наилучшие показатели качества для заданных требований технического задания.
Задачи исследований. Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:
-
Разработать математическую модель стационарного режима совместной работы барабанных приводов ленточных конвейеров, учитывающую механические характеристики приводов, продольную деформацию грузоне-сущей ленты, условия работы приводов.
-
Разработать математическую модель стационарного режима совместной работы барабанных и ленточных приводов ленточных конвейеров, учитывающую механические характеристики приводов, продольную деформацию грузонесущей и тяговых лент, условия работы приводов.
-
Разработать методику уточненного тягового расчета многоприводных ленточных конвейеров на основе созданных математических моделей совместной работы приводов ленточных конвейеров.
-
Разработать методику выбора рациональных вариантов систем приводов ленточных конвейеров для различных проектных ситуаций.
-
Разработать метод проектирования систем приводов ленточных конвейеров, обеспечивающих наилучшие показатели качества для заданных требований технического задания.
Методы исследований. При выполнении теоретических исследований и реализации поставленных задач использовались методы принятия проектных решений, методы математического моделирования, методы расчета и проектирования ленточных конвейеров, методы оценки технико-экономических показателей технических объектов и др.
Научная новизна работы.
-
Разработана математическая модель стационарного режима совместной работы барабанных приводов ленточных конвейеров, учитывающая механические характеристики приводов, продольную деформацию грузонесущей ленты, условия работы приводов.
-
Разработана математическая модель стационарного режима совместной работы барабанных и ленточных приводов ленточных конвейеров, учитывающая механические характеристики приводов, продольную деформацию грузонесущей и тяговых лент, условия работы приводов.
-
Разработан метод проектирования систем приводов ленточных конвейеров, обеспечивающих наилучшие показатели качества для заданных требований технического задания.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Математическая модель распределения тяговых усилий между барабанными приводами ленточных конвейеров при стационарных режимах работы.
-
Математическая модель распределения тяговых усилий между барабанными и ленточными приводами ленточных конвейеров при стационарных режимах работы.
3. Метод проектирования систем приводов ленточных конвейеров.
Практическая значимость работы. Практическую значимость работы
представляют:
-
Методика уточненного тягового расчета много приводных ленточных конвейеров.
-
Методика выбора рациональных вариантов систем приводов ленточных конвейеров для различных проектных ситуаций.
Разработанный метод проектирования систем приводов ленточных конвейеров был апробирован и внедрен на ОАО «ТЯЖМАШ» г. Сызрань, а также использован в учебном процессе кафедры «ПТМ и О» БГТУ.
Достоверность научных результатов работы. Правильность разработанных математических моделей, методики уточненного тягового расчета многоприводных ленточных конвейеров подтверждается сравнением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Состояние, проблемы и перспективы автоматизации технической подготовки производства на промышленных предприятиях» (Брянск, 2009 г); на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационное развитие горно-металлургической отрасли» (Иркутск, 2009 г); на научной конференции совета молодежного, научно-технического общества (Брянск, 2011 г); на научно-практической конференции «Инновационный потенциал Брянской области: достижения и перспективы» (Брянск, 2011 г); на 3-й международной научно-практической конференции «Достижения молодых ученых в развитии инновационных процессов в экономике, науке, образовании» (Брянск, 2011 г); на международной научно-технической конференции «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии» (Могилев, 2011 г).
В полном объеме диссертация доложена на расширенном заседании кафедры «ПТМ и О» ФГБОУ ВПО «БГТУ» (Брянск, 2011 г).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Отдельные результаты исследований вошли в отчет по НИОКР № 8990р/14117 «Разработка мощных ленточных конвейеров с пространственной криволинейной трассой и промежуточными ленточными приводами» в рамках программы «У.М.Н.И.К.» (Брянск, 2011-2012 гг.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка использованной литературы из 133 наименований и приложений. Работа изложена на 147 страницах, содержит 54 рисунка и 33 таблицы.
Обзор и анализ работ, посвященных проектированию приводов ленточных конвейеров
Построение и выбор схемы системы приводов является одной из важнейших задач при проектировании мощных ЛК, т.к. определяет дальнейшее направление проектирования и дает приближенное представление о характеристиках системы приводов будущей машины.
Вопросам построения систем приводов ЛК уделено недостаточно внимания. В большинстве трудов, затрагивающих этот вопрос [30; 31; 37; 81], предлагается использовать апробированные схемы систем приводов ЛК, доказавшие свою практическую состоятельность.
В состав данных схем, как правило, входят один, два или три барабанных привода, размещенных либо в головной части конвейера, либо на порожняковой ветви. Основными недостатками таких решений являются отсутствие индивидуального подхода к проектированию каждого конвейера, ограничение использования промежуточных приводов, применение которых могло бы предложить более качественное решение системы приводов с позиций различных критериев [25].
Применение промежуточных приводов в мощных ленточных конвейерах является альтернативным решением использованию каскада конвейеров. В работе [24] обоснованы недостатки транспортирования груза с промежуточными перегрузками: происходит усложнение и удорожание конструкции конвейерной линии из-за необходимости установки в местах перегрузок специальных перегрузочных устройств и питателей; дробление, снижение качества, потери и распыление транспортируемого груза; необходимость привлечения дополнительного обслуживающего персонала; снижение общей надежности системы. Вопрос расположения приводов на трассе конвейера достаточно освещен в работах [24; 84]. Создан ряд способов расстановки с применением как унифицированных, так и неунифицированных приводов.
В работе [24] предлагается определять количество промежуточных приводов (выполненных в виде ленточных тяговых контуров), исходя из разрывного усилия принятого типоразмера тяговой ленты. Размещать промежуточные приводы по трассе предлагается таким образом, чтобы тяговое усилие каждого привода было одинаковым при нормальном режиме загрузки конвейера. Соответственно, все приводы выполняются унифицированными.
В работе [84] возможное количество промежуточных приводов определяется отношением длины грузовой ветви конвейера к длине участка грузонесущей ленты, ведомого промежуточным приводом (выполненным в виде ленточного тягового контура). При этом длина ведомого участка может быть определена несколькими способами: 1) Из условия равенства тягового усилия привода сопротивлению движения грузонесущей ленты конвейера на ведомом участке. 2) По фактору прочности грузонесущей ленты. 3) По фактору прочности тяговой ленты. 4) По фактору суммарной мощности двигателей промежуточного привода. В данном случае, как и в работе [24], тяговые усилия приводов принимаются одинаковыми.
Предложенные способы имеют следующие недостатки: в в работах рассматриваются только схемы с промежуточными приводами, без учета возможного одновременного использования головного и промежуточных приводов; в способе 1 не учитываются собственные сопротивления движению тягового контура.
В работах [26; 73] авторы предлагают определять количество головных и промежуточных приводов руководствуясь значением суммарной мощности приводов, с учетом других факторов конкретного процесса проектирования. При этом тяговые усилия всех приводов, включая головной, принимаются равными, что ведет к возможности использования только унифицированных приводов.
При всех достоинствах данного способа присутствует ряд значительных недостатков: огромное количество возможных схем СП, реализуемых в рамках одного рассматриваемого конвейера; отсутствие каких-либо рекомендаций при выборе рациональных схем СП ЛК. Для работ [24; 27; 26; 73; 84] характерно отсутствие рекомендаций по выбору рациональных типов приводов для различных проектных ситуаций.
В работе [63] автор предлагает оригинальный способ использования неунифицированных промежуточных приводов, обосновывая выбор их количества и месторасположения фактором перехода на более дешевый типоразмер грузонесущей ленты. Основным недостатком такого подхода является сложность экономического обоснования целесообразности применения неунифицированных промежуточных приводов, т.к. снижение максимального натяжения с переходом на новый типоразмер грузонесущей ленты также возможно при применении унифицированных приводов.
Анализируя вышенаписанное, можно сделать вывод, что на данный момент отсутствует единый подход к формированию схем СП ЛК, а каждый из существующих обладает рядом недостатков, негативно влияющих на процесс проектирования.
Формирование и выбор направления проектирования систем приводов ленточных конвейеров
Ограничениями при проектировании СП ЛК будем называть определенные условия, накладываемые на объект проектирования. Согласно этому, выделим три типа ограничений: 1) Государственные стандарты (стандарты безопасности и стандарты технических параметров ЛК); 2) Нормативные документы (РД, СНиП, РТМ); 3) Ограничения ТЗ, в т. ч. ограничения, добавленные в процессе проектирования;
К ограничениям ТЗ можно отнести следующие: ограничения технических требований: основные параметры и характеристики, требования назначения, требования надежности, требования устойчивости к внешним воздействиям, требования прочности; ограничения в виде конструктивных требований (в т. ч. ограничения по габаритным размерам и расположению узлов ЛК относительно друг друга); ограничения в виде требований к технологии изготовления; ограничения в виде эксплуатационных требований; ограничения в виде требований эргономики и безопасности; ограничения в виде требований производственной санитарии и экологии; ограничения в виде экономических требований. Ограничения, добавленные в процессе проектирования - это ограничения, изначально упущенные в ТЗ, и ограничения, которые невозможно было предвидеть при его разработке. Ограничения ТЗ подразделяются на три вида: параметрические, дискретизирующие, функциональные. Параметрические ограничения представляют собой определённый диапазон значений параметров с четко обозначенными нижней и верхней границами, в рамках которых параметр может принимать любое значение. Дискретизирующие ограничения представляют собой набор определённых значений, которые может принимать параметр. Функциональные ограничения, накладываемые на параметры объектов, представляют собой условия связи их значений в виде функций.
Для выбора рационального проектного решения из всех возможных необходимо сформулировать критерий оптимальности, то есть определить показатель качества, по которому следует провести сравнительную оценку. Задача выбора рационального варианта СП ЛК является многокритериальной.
Сложность решения многокритериальных задач заключается в том, что при улучшении одних критериев происходит ухудшение других.
В работах [44; 54] авторы рассматривают и анализируют различные способы принятия решений. Все рассмотренные методы можно использовать при решении простых задач выбора рациональных решений. В случае их применения при решении многокритериальных задач, смысл процесса принятия решения сводится к нахождению обобщенных критериев.
Известно много способов построения обобщенных критериев. Среди них наиболее часто используют метод взвешенных сумм, согласно которому обобщенный критерий Q вычисляют по формуле
где Q, - /-й критерий оптимальности; Л. - z -й весовой коэффициент. Значение весового коэффициента устанавливают исходя из степени важности i-ro критерия на основе опыта или методом экспертных оценок. Субъективизм в определении Я, является недостатком рассматриваемого метода.
Рациональное решение можно найти методом идеальной точки. Идеальным будет считаться решение, для которого все критерии имеют наилучшие значения. Рациональным является решение, расположенное ближе всего к идеальному в пространстве критериев. Расстояние (норму) Нк от к -го решения до идеального вычисляется по формуле где т0 - количество критериев, yt - весовые коэффициенты.
Стоит отметить, что применение методов, оперирующих поиском решения наиболее близкого к идеальному, при выборе рационального варианта СП ЛК нецелесообразно, т.к. практически невозможно сформировать идеальный вариант указанного СП ЛК.
Для выбора рационального решения можно воспользоваться Парето-оптимизацией. Парето-оптимальным называют решение, которое невозможно улучшить ни по одному из критериев без ухудшения хотя бы по одному из критериев. Недостатком данного метода является получение в итоге множества решений. Для выбора из Парето-оптимальных решений одного окончательного необходима дополнительная информация или волевое решение ответственного лица.
Одним из наиболее эффективных и сбалансированных методов принятия решений является метод анализа иерархий [69]. Сбалансированность объясняется использованием метода парных сравнений в каждой из структур рассматриваемой иерархии. В основе метода парных сравнений лежит принцип расстановки приоритетов посредством парного сравнения вариантов решений друг с другом по каждому из критериев. Такой подход позволяет более тщательно и объективно определять вес каждого решения. Метод анализа иерархий является производным методом нахождения обобщенного критерия с построением графов решений [44; 69]. где Q, - степень важности «-го варианта СП ЛК по /-му критерию, с учетом важности /-го критерия и группы критериев, которой он принадлежит; т -количество критериев. В свою очередь а=А,Ч,,„-а„ (2-2) где Q„ - степень важности п-то варианта СП ЛК, полученная парным сравнением вариантов СП ЛК по /-му критерию; Хк, - степень важности /-го критерия, полученная парным сравнением критериев; Хгкт - степень важности m-й группы критериев, полученная парным сравнением групп критериев. При парном сравнении вариантов СП ЛК по /-му критерию приоритет Ппк варианта п перед вариантом к определяется отношением П«=7Г (2-3) где G,i - значение / -го критерия для к-го варианта СП ЛК; G,„ - значение /-го критерия для п-го варианта СП ЛК. Зависимость (2.3) справедлива, т.к. в предложенном комплексе критериев наилучшими являются минимальные значения критериев для каждого варианта сплк. Вес п-го варианта СП ЛК Р„ при парном сравнении определялся как среднее геометрическое значение приоритетов выбранного варианта по отношению к остальным
Математическая модель совместной работы концевого барабанного и промежуточного ленточного приводов ленточного конвейера
Таким образом, можно сделать вывод, что созданные математические модели с достаточной степенью точности воспроизводят реальную совместную работу как барабанных, так и ленточных приводов. Это подтверждается сравнением экспериментальных данных и результатов моделирования [6; 15; 19]. Максимальное расхождение экспериментальных и вычисленных значений мощностей приводов не превышает 7%. Также необходимо учесть возможную погрешность измерительной аппаратуры.
Стоит отметить, что при построении математических моделей необходимо учитывать разброс механических характеристик двигателей вследствие допустимых отклонений их параметров. Учет разброса целесообразно производить посредством использования при моделировании различных возможных комбинаций механических характеристик двигателей в пределах заданных отклонений.
Тяговый расчет является ключевой процедурой при выборе конвейерной ленты. Тяговый расчет ЛК включает: определение тяговых усилий приводов; определение натяжений конвейерной ленты в характерных точках. Подробный тяговый расчет [81] выполняют методом последовательного суммирования сил сопротивления движению ленты на всей трассе конвейера. Контур трассы конвейера разделяют на отдельные участки по виду сопротивлений. Нумерацию и расчет начинают от точки сбегания ленты с приводного барабана, условно принятого главным, и продолжают по всему контуру трассы до конечной точки набегания ленты на этот приводной барабан.
Порядок тягового расчета МЛК, содержащего головной барабанный и промежуточные барабанные и ленточные приводы, описан в работах [73, 81] и, в общем случае, сводится к решению системы уравнений
Здесь Sc6 - натяжение грузонесущей ленты в точке сбегания с приводного барабана, условно принятого главным; ASm - сопротивление движению грузонесущей ленты на / - м участке трассы конвейера; W6nk - тяговое усилие к го промежуточного барабанного привода; Wm} - тяговое усилие j - го промежуточного ленточного привода, непосредственно снижающего натяжение грузонесущей ленты на участках этих приводов; SH6 - натяжение грузонесущей ленты в точке набегания на приводной барабан, условно принятый главным; S„6k натяжение грузонесущей ленты в точке набегания на приводной барабан к - го промежуточного привода; Lmj - длина/ - го ленточного привода; /л - коэффициент сцепления ленты и барабана главного привода; а - угол охвата лентой приводного барабана главного привода; juk - коэффициент сцепления ленты и барабана к - го промежуточного привода; ак - угол охвата лентой приводного барабана к - го промежуточного привода.
В данном случае тяговые усилия приводов принимаются равными их предельным значениям, равным силам трения между грузонесущей лентой и тяговыми элементами, при преодолении которых происходит буксование. Исходя из анализа разработанных выше математических моделей, предлагается осуществлять тяговый расчет конвейера с учетом продольных деформаций грузонесущих и тяговых лент [18].
Для этого систему уравнений (3.35) необходимо преобразовать в следующем виде Wmj=Sc6m]-{- 1); Wmj {q,T+q:)-Ml-L,nj-cosp Здесь Wm - тяговое усилие барабанного привода, условно принятого главным; Wzn(nsn) - зависимость силы тяги главного барабанного привода от частоты вращения приводного барабана; W6nk(n6nk) - зависимость силы тяги к- то промежуточного барабанного привода от частоты вращения приводного барабана; Wnnj(nm) - зависимость силы тяги j - го промежуточного ленточного привода от частоты вращения приводного барабана; Wmj - суммарное сопротивление движению тягового контура j - го промежуточного ленточного привода; пбпк -частота вращения вала двигателя к - го промежуточного барабанного привода; плщ - частота вращения вала двигателя у - го промежуточного ленточного привода; пгп - частота вращения вала двигателя главного барабанного привода; к3 коэффициент запаса тягового фактора приводных барабанов.
В системе уравнений (3.36) неизвестными величинами являются тяговые усилия приводов, скорости вращения валов двигателей приводов, натяжения грузонесущей и тяговой лент в точках сбегания с приводных барабанов. Для сокращения числа неизвестных выразим скорости вращения валов двигателей промежуточных приводов через скорость вала двигателя главного барабанного привода.
При выражении скоростей вращения валов двигателей промежуточных приводов через скорость вращения вала двигателя главного барабанного привода с использованием зависимости (3.25), получим: - для промежуточных барабанных приводов Кбпк ї ,-п 1 - для промежуточных ленточных приводов при условии, что скорости грузонесущей и тяговой лент в точке А одинаковы (рис. 3.11) VA=Vc-(\ + ), (3.38) AS АН Vs2=VA-(\ + f ). (3.39) С учетом зависимостей (3.38, 3.39) можно записать Здесь ASCA - разность натяжений между точками С и А грузонесущей ленты по ходу её движения от точки С (рис. 3.11); ASA2B2 - разность натяжений между точками А и В тяговой ленты по ходу её движения (рис. 3.11); Rm) - радиус приводного барабана j - го промежуточного ленточного привода; 1г„ -передаточное отношение главного привода; 16пк - передаточное отношение к - го промежуточного барабанного привода; Imj - передаточное отношение j - го промежуточного ленточного привода.
При использовании асинхронных ЭД - механическая характеристика ЭД описывается зависимостью 3.1. При использовании гидропривода, рассматриваемая математическая модель изменяется - вместо уравнения 3.1 используются уравнения 3.10, 3.11, 3.12, в зависимости от конструкции гидропривода, аналогично модели, рассмотренной в параграфе 3.2. При использовании ЭД совместно с гидромуфтами, механическая характеристика их совместной работы описывается зависимостями (3.1, 3.16, 3.18) или 3.24.
Проведем тяговый расчет конвейера производства ЗАО машиностроительная корпорация «УРАЛМАШ» [47] производительностью 1100 т/ч, оснащенного головным и двумя промежуточными ленточными приводами. Каждый привод оборудован двумя ЭД с фазным ротором, мощностью 250 кВт каждый и синхронной частотой вращения вала ЭД - 1500 об/мин. Номинальная скорость движения грузонесущей ленты - 2,86 м/с, ширина ленты - 1,2 м. Тип ленты - ТК-300 с шестью прокладками. Типоразмер тяговой и грузонесущей лент одинаков. Схема конвейера представлена на рис. 3.15.
Проектная процедура «Формирование множества вариантов систем приводов ленточных конвейеров»
Таким образом, в предложенной ситуации наилучшими НП для проектирования, согласно техническому заданию, являются НП g\ и g3 (вид подводимой энергии - электрическая, способ передачи силы тяги - фрикционный контакт с прижатием за счет натяжения ленты (g\), фрикционный контакт с прижатием за счет натяжения ленты и дополнительных сил (gy), тип компоновки узлов привода - привод из отдельных по функциональному назначению узлов).
Проектная операция «Формирование базового множества вариантов схем СП ЛК» Проектная операция выполняется согласно положениям, предложенным в параграфе 4.1.2 текущей работы. Придерживаясь положения 1 [14] установим один привод в головной части конвейера, не совмещая его с концевым разгрузочным барабаном (рис. 4.2).
Необходимая минимальная мощность головного привода для надежного пуска порожнего конвейера Ыгп = 775 кВт. Таким образом, при применении унифицированных приводов, максимальное число промежуточных приводов п„„ = 3 при суммарной необходимой мощности Ыг„ = 2789 кВт. Соответственно, допустимы следующие схемы:
В схемах № 1, 2, 3 используются промежуточные ленточные приводы, т.к. необходимо обеспечить бесперегрузочную транспортировку груза. Необходимое минимальное натяжение грузонесущей ленты, определяемое провисанием при максимальной загрузке, Smm = 32.6 кН. При данном значении Smm и Wz 654.4 кН необходимая величина тягового фактора [параграф 4.1.2, положение 4], обеспечивающая реализацию необходимого тягового усилия приводов, eZm = 17.2 выполняется установкой двух барабанных приводов при /л = 0.35 и а = 240. Следовательно, допустима схема
В установке большего количества головных барабанных приводов нет необходимости. С учетом необходимой минимальной мощности головного привода для надежного пуска порожнего конвейера Nen = 775 кВт, допустимы следующие смешанные схемы
Проектная операция «Распределение приводов по трассе ЛК для каждого варианта из базового множества»
Во всех схемах СП первый головной привод разместим на максимально близком расстоянии от концевого разгрузочного барабана исходя рельефа трассы и необходимого вылета разгрузочной стрелы (Z/ = 59.9 м). При применении двухбарабанного привода второй привод разместим на расстоянии L2 = 4 м от первого. Данное решение обусловлено созданием достаточного рабочего пространства для компоновки приводных блоков и размещения необходимых рабочих агрегатов. Схема размещения головных приводов представлена на рис.
Места размещения и длины промежуточных приводов для схем СП № 2, 3, 4, 6, 7 определим тяговым расчетом при выполнении проектной процедуры ПП-3. параметрам привода. В связи с большой передаваемой мощностью, Проектная операция «Определение структуры приводов СП ЛК» В соответствии с принятой концепцией привода и техническим заданием будем использовать электродвигатели с фазным ротором, что создает возможность регулирования механических характеристик. Передаточные механизмы для каждой схемы подбираются соответственно реализуемой мощности и кинематическим гибкие передачи использовать не будем.
Суммарный тормозной момент в рассматриваемом конвейере при максимальной загрузке Мт = - 68.8 кНм, следовательно, установка тормозов не требуется. В данном случае достаточным условием является установка храповых остановов.
При формировании структур обозначим только базовые узлы, создающие и преобразующие крутящий момент. Муфты, применяемые во всех вариантах -зубчатые, выполненные по специальному заказу для соответствующих крутящих моментов. Необходимые параметры натяжных устройств, тяговых лент определим в дальнейшем, при проведении тягового расчета.
Таким образом, для схемы СП №1 структура привода может иметь следующий вид (в табл. 4.2 - 4.5 муфты, храповые остановы, рамы приводов, тяговые ленты и натяжные устройства условно не показаны).
В структуре 1.1 используется электродвигатель с фазным ротором АКСЗ-3150-6-500У2, в структуре 1.2 - АКН2-18-43-12МУХЛ4. Тип применяемых редукторов - планетарный. Возможные структуры приводов для схемы СП №2 представлены в табл. 4. (ЭД 1000 кВт) (Р 5П-250Мэ) (ПБ) В структуре 2.2 используются электродвигатели АКН2-18-36-16МУХЛ4. В структуре 2.3 в главном приводе используется электродвигатель АКН2-18-53-12МУХЛ4, в промежуточном - АКН2-18-43-16МУХЛ4. В структуре 2.4 используются электродвигатели АКН2-18-43-16МУХЛ4.
Проектная операция «Формирование комплекса критериев оценки СП с использованием характеристик комплекса критериев»
Данная проектная операция описана в параграфе 2.3 данной работы. В итоговый КК входят следующие критерии (табл. 2.4): К31, К36, К51, К61. Критерий 6.1 целесообразно исключить, т.к. выделение вредных веществ в окружающую среду при использовании электропривода отсутствует. Таким образом, окончательно КК включает критерии К31, КЗ6, К51. Проектная операция «Оценка множества допустимых вариантов СП на основе ограничений» Все вышеуказанные варианты СП ЛК удовлетворяют ограничениям, установленным техническим заданием. Проектная операция «Принятие решения об окончательном варианте СП» Для принятия решения об окончательном варианте СП воспользуемся методом анализа иерархий [17; 69]. Структура иерархий, применительно к СП ЛК, представлена на рис. 2.1. Алгоритм операции описан в параграфе 2.5.
Для определения технических параметров СП предложенных вариантов проведем для каждого тяговый расчет по методике, описанной в параграфе 3.4.
Проверку по динамическим нагрузкам проведем согласно [81], в соответствии с положением 1 [14] (мощности привода, установленного в головной части конвейера, достаточно для надежного пуска порожнего конвейера).
