Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Двинин Л.А. 1 Двинина Л.Б. 1 Ляпцев С.А. 1

---

1 ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Проведен анализ динамики движения рудничных подъемных установок в условиях механического торможения на основе теории подобия. В соответсвии с теоретическими исследованиями показано, что параметры, определяющие то или иное явление, входят в основополагающие зависимости в виде безразмерных комплексов, называемых критериями подобия. Построенные зависимости между критериями подобия позволяют предсказать результаты эксперимента, а также проводить исследования на основе моделирования изучаемых явлений. На основе анализа уравнения движения рудничных подъемных установок определены критерии подобия для различных динамических режимов. Номограммы подобия позволяют определить не только нагрев двигателя и его пусковую перегрузку при тормозных режимах, но и такие относительные показатели подъемной установки, как эквивалентное усилие, эквивалентная мощность, а также КПД, учитывающий потерю кинетической энергии при механическом торможении на всем пути замедления для статически уравновешенного подъема в условиях трапецеидального графика скорости.

Статья в формате PDF

296 KB

учитывающий потерю кинетической энергии при механическом торможении.

к.п.д.

эквивалентное усилие и эквивалентная мощность подъема

нагрев двигателя

пусковая перегрузка двигателя

экстремумы динамических параметров

номограммы подобия

критерии подобия

абсолютные и относительные параметры

динамические режимы

1. Веников, А. А. Теория подобия и моделирования / А. А. Веников [и др.]. – М.: Высш. школа, 1984. – 227 с.

2. Двинин, Л. А. Теоретическое определение импульсов усилий шахтных подъемных установок / Л. А. Двинин, Л. Б. Двинина, С. А. Ляпцев // Изв. вузов. Горный журнал. – 2006. – № 6. – С. 139…146.

3. Двинина, Л. Б. Обоснование динамических режимов при проектировании шахтных подъемных установок / Л. Б. Двинина: Дисс… канд. техн. наук. – Екатеринбург: УГГУ, 2008. – 150 с.

4. Еланчик, Г. М. Выбор оптимальных параметров проектируемых шахтных подъемных установок с двигателями постоянного тока / Г. М. Еланчик. – М.: МГИ, 1971. – 91с.

5. Кирпичев, М. В. Теория подобия / М. В. Кирпичев. – М.: АН СССР, 1953. – 96 с.

6. Седов, Л. И. Методы подобия и размерностей в механике / Л. И. Седов. – М.: Наука, 1981. – 282 с.

7. Федоров, М. М. Шахтные подъемные установки / М. М. Федоров. – М.: Недра, 1979. – 309 с.

Механическое торможение подъемных установок выполняет две основные функции: рабочее торможение и предохранительное торможение.

Рабочее торможение обеспечивает: 1) управление скоростью движения, когда для этого требуются тормозные моменты, а система электропривода не может их реализовать; 2) фиксацию подвижных элементов установки в требуемом положении, а также во время пауз при работе.

Предохранительное торможение обеспечивает остановку подъемной машины на возможно коротком пути при нарушениях нормального режима работы.

Увеличение высоты подъема приводит к росту поступательно перемещающихся масс рудничных подъемных установок по сравнению с вращающимися массами, особенно при безредукторных приводах. В связи с этим увеличиваются колебания усилий в канате, вызывающие значительные динамические нагрузки при торможении, появляется нагрев тормозных колодок, снижающий силу трения либо между колодками и тормозным ободом барабана, либо между дисками и барабаном [4, 7].

Анализ каждого из указанных явлений весьма трудоемок и требует проведения большого числа экспериментальных исследований. Вместе с тем параметры, определяющие то или иное явление, входят в основополагающие зависимости в виде безразмерных комплексов, называемых критериями подобия [1, 5, 6,]. Построенные зависимости между критериями подобия позволяют предсказать результаты эксперимента, а также проводить исследования на основе моделирования изучаемых явлений.

В работах [2, 3] на основе анализа уравнения движения рудничных подъемных установок определены критерии подобия для различных динамических режимов. Показано, в частности, что в качестве таких критериев могут выступать: степень неполноты графика скорости «»; относительное время движения «»; относительное ускорение подъема «»; коэффициент асимметрии графика скорости «»; степень статической неуравновешенности подъема «»; коэффициент, учитывающий условия охлаждения двигателя «».

Здесь в соответствии с законами механики в критериальной форме записаны уравнения для динамических режимов при электрическом торможении. Графики, построенные на основе этих уравнений для конкретных числовых значений критериев подобия, являются номограммами подобия [3].

Номограммы подобия позволяют определить не только нагрев двигателя и его пусковую перегрузку «» при тормозных режимах, но и такие относительные показатели подъемной установки, как эквивалентное усилие «», эквивалентная мощность «», а также КПД, учитывающий потерю кинетической энергии при механическом торможении на всем пути замедления для статически уравновешенного подъема в условиях трапецеидального графика скорости.

На рис.1 показаны изолинии относительного эквивалентного усилия «» (при значениях , , ):

, (1)

где – абсолютное эквивалентное усилие подъема, – постоянная составляющая статического усилия.

Изолинии «» и «» изображены только для тормозных режимов.

На рис. 2 показаны изолинии эквивалентной мощности «» (при значениях , , ):

, (2)

т.е. , т.к. .

Для построения изолиний относительной эквивалентной мощности «», задаваясь рядом значений степени неполноты «», определялись значения квадрата относительного времени «», относительного ускорения «» и пусковой перегрузки двигателя «» по одной из нижеприведенных формул:

или ,

, или

Рис. 2

Номограмма изолиний относительной эквивалентной или среднеквадратичной мощности (т.к. ) для режимов с механическим торможением 

По изолинии относительного ускорения «», которая представляет границу областей тормозных и бестормозных режимов, степень неполноты графика скорости «» определяется по формуле:

. (3)

На рис. 3 показаны изолинии КПД, учитывающего потерю кинетической энергии «» при механическом торможении (при значениях , , ):

(4)

При построении изолиний каждого избранного «», определялись:

постоянная величина , (5)

относительное ускорение , (6)

степень неполноты графика скорости . (7)

Эти координаты позволяют определить относительные параметры, такие как время «», среднеквадратичное усилие « » и пусковую перегрузку двигателя «», которые при переводе в абсолютные единицы позволяют выбрать рациональный динамический режим и соответствующий этому режиму подъемный двигатель.

Рецензенты:

Герц Эдуард Федорович, доктор технических наук, профессор, декан лесоинженерного факультета ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет», г. Екатеринбург.

Готлиб Борис Михайлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Мехатроники» ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», г. Екатеринбург.

Библиографическая ссылка