Универсальная компьютерная модель для исследования динамики скребкового конвейера с двухдвигательным приводом

Дмитрий Маркович Шпрехер; Геннадий Иванович Бабокин; Александр Вадимович Зеленков; Дмитрий Сергеевич Овсянников

doi:10.17213/0136-3360-2021-2-56-64

Авторы

Дмитрий Маркович Шпрехер Тульский государственный университет
Геннадий Иванович Бабокин Горный институт Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»
Александр Вадимович Зеленков Тульский государственный университет
Дмитрий Сергеевич Овсянников Тульский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2021-2-56-64

Ключевые слова:

горное оборудование, скребковый конвейер, симуляция, математическая модель, адекватность

Аннотация

Предложено для исследования динамики скребкового конвейера (СК), являющегося одним из основных составляющих механизированного комплекса очистного забоя, использовать универсальную компьютерную модель, в которой многомассовая система тягового органа (ТО) с сосредоточенными параметрами заменяется на скрипт в виде MatLab функции, где код моделирования системы уравнений ТО разработан с использованием языка программирования MatLab. С помощью блоков Simulink созданы модели электродвигателей, редукторов, приводных звезд, а также элементарных масс ТО. Такое решение позволило изменять количество элементарных масс в широком диапазоне и обеспечить исследование динамических процессов в электромеханической системе СК с заранее заданной точностью. Рассмотрен наиболее распространенный тип многодвигательного конвейера: двухприводный, с головным и концевым приводами, соединенными через редукторы и звездочки бесконечной цепью со скребками. Осуществлено моделирование режимов прямого пуска при полной и порожней загрузках. Результаты показали, что предложенная модель обеспечила в два раза выше скорость симуляции по сравнению с моделью конвейера, составленного из такого же количества отдельных элементарных масс, при этом точность моделирования по параметру скорости перемещения цепи ТО лежит в 5 %-ном интервале с реальным конвейером. Сделан вывод о необходимости разработки эффективного метода управления головным и концевым приводами скребкового конвейера с целью выравнивания их загрузки. Результаты проведенного имитационного моделирования могут использоваться для прогнозирования усталостной долговечности и определения оптимального усилия предварительного натяжения на ранней стадии проектирования, когда известны лишь несколько проектных параметров.

Биографии авторов

Дмитрий Маркович Шпрехер, Тульский государственный университет

д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Электротехника и электрооборудование» Тульского государственного университета.

Геннадий Иванович Бабокин, Горный институт Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Энергетика и энергоэффективность» Горного института Национального исследовательского технологического университета «МИСиС».

Александр Вадимович Зеленков, Тульский государственный университет

аспирант кафедры «Электротехника и электрооборудование» Тульского государственного университета.

Дмитрий Сергеевич Овсянников, Тульский государственный университет

магистрант.

Библиографические ссылки

Вэньчже Я.Н. Повышение надежности и долговечности тяговых цепей забойных скребковых конвейеров // Лесной Вестник. 2003. № 5. С. 135 - 137.

Обоснование конечно-элементной модели тягового органа скребкового конвейера / В.П. Кондрахин, В.Ф. Бо-рисенко, А.А. Мельник, В.В. Косарев, И.В. Косарев // Науковi працi ДогГТУ, серiя гiрничо-електромеханiчна. Донецк, 2005. Вип. 99. С. 97 - 103.

Оби В.Ч. Моделирование конвейерной подъемной установки и системы управления процессом транспортирования: дис. … канд. техн. наук. Харьков, 1984. 161 с.

Бандурин А.Н. Моделирование динамики рабочего органа скребкового конвейера // Вестник Кузбасского гос. техн. ун-та. 1999. № 2. С. 46 - 49.

Ткаченко А.А., Осичев А.В. Анализ динамических процессов в двухприводном скребковом конвейере СР72 в различных технологических режимах // Электротехнические и компьютерные системы. 2011. №3(79). С. 182 - 184.

Mao J., Shi J., Zhang D., Wei X. Dynamic modeling and simulation of heavy scraper conveyor. Meitan Xuebao/Journal of the China Coal Society. 2008. 33(1). Рр. 103 - 106.

Ещин Е.К. Моделирование и управление динамическим состоянием скребковых конвейеров // Вестник КузГТУ. 2015. № 2. С. 118 - 121.

Cenacewicz K., Przystałka P. Conveyor belt simulator with fault models. Model. Eng. 2015. Vol. 24(55). Pp. 13 - 20.

Cenacewicz K., Katunin A. Modeling and simulation of longwall scraper conveyor considering operational faults. Studia Geotechnica et Mechanica. 2016. Vol. 38(2). Pp. 15 - 27.

Бабокин Г.И., Шпрехер Д.М., Насонова Т.В. Исследование системы выравнивания нагрузок электропривода скребкового конвейера // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2004. № 2. С. 307 - 308.

He B.Y., Sun Y.H., Nie R., Li G.L. Dynamic behavior analysis on the ring chain transmission system of an armoured face conveyor, Journal of Mechanical Engineering, 2012. Vol. 48, no. 17. Pp. 50 - 56.

Zhang D.S., Liu X.H., ShiJ.G., Zhong Li. Scraper Conveyor Dynamic Modeling and Simulation. Advanced Materials Research. 2011. Vol. 217 - 218. Pp. 426 - 430.

Бабокин Г.И., Шпрехер Д.М, Колесников Е.Б. Математическое моделирование электропривода очистного комбайна с встроенной системой перемещения // Изв. ТулГУ. Сер. Техн. науки. 2019. Вып. 3. С. 645 - 651.

Математическая модель для исследования нагрузок в двухскоростном многодвигательном приводе и тяговом органе скребкового забойного конвейера / В.П. Кондрахин, А.А. Мельник, В.В. Косарев, Н.И. Стадник, И.В. Косарев // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Донецьк, 2008. Сер. Гірничо-електромеханіч-на. Вип. 16(142). С. 132 - 140.