Семенченко А.К., Гиниевская И.С. - Мехатронная система перемещения конвейера механизированного комплекса

Аннотация

Семенченко А.К., Гиниевская И.С. Мехатронная система перемещения конвейера механизированного комплекса. Представлена структура мехатронной системы перемещения конвейера с вариантом адаптивной системы управления.

Проблема и ее связь с научными и техническими задачами.

Сегодня основными характеристиками развития горной промышленности в Украине является интенсификация работ и снижение себестоимости угля, что достигается за счет роста нагрузки на очистные забои, увеличением их длины и вместе с этим сокращением их количества. В перспективе планируется увеличить производительность угледобычи с одной лавы до 10 тыс. т угля в сутки и свыше, таким образом ставиться задача создания угледобывающих предприятий типа «лава–шахта». В связи с этим к горному оборудованию предъявляются все возрастающие требования к показателям ресурса, надежности и производительности, которые невозможно обеспечить без оснащения их различными системами автоматического управления и диагностики [1, 2].

В настоящее время интенсивно развивается совершенствование комплексов с повышением надежности и ресурса машин и оборудования, отработкой программируемых систем диагностики технического состояния машин, систем, режимов работы и автоматизированного управления, чем достигается высокая устойчивость работы комплексов в рациональных режимах [3].

На фоне комплексной мехатронизации и интенсификации очистных работ возникает необходимость в обеспечении высокого ресурса и надежности конструктивных элементов системы перемещения конвейера, а также в увеличении скорости передвижки конвейера и секций механизированной крепи вслед за проходом комбайна.

Анализ исследований и публикаций.

Как известно процесс выемки угля механизированным комплексом сопровождается перемещением гидродомкратами передвижки механизированной крепи ее секций и конвейера, который является направляющей базой для очистного комбайна [4]. На сегодня наиболее распространенной является волновая передвижка конвейера (рис.1).

Рис. 1 – Волновая передвижка конвейера гидроцилиндрами крепи

Существующий процесс передвижки рештаков сопровождается рядом недостатков [4, 5], а именно:

- управление системой передвижки является ручным;

- возможно срабатывание предохранительных клапанов и появление максимальных нагрузок в элементах системы перемещения, которые нежелательны, так как значительно влияют на снижение их ресурса;

- исключается возможность выбора оптимальной схемы передвижки, которая позволила бы ускорить процесс ее реализации и снизить нагруженность элементов системы перемещения.

Дальнейшее совершенствование системы перемещения конвейера предполагает ее мехатронизацию на базе адаптивной системы управления [6], которая обеспечит возможность увеличения ресурса гидродомкратов за счет исключения максимальных нагрузок, и вместе с этим будет осуществлять выбор наиболее оптимального по времени и усилиям алгоритма перемещения рештаков.

Постановка задачи.

Цель данной работы – разработать структуру мехатронной системы перемещения рештаков конвейера механизированного комплекса с адаптивной системой оптимизации процесса их передвижки.

Изложение материала и результаты.

В связи с потребностью в усовершенствовании системы передвижки конвейера была разработана структура мехатронной системы перемещения рештаков конвейера с адаптивной системой управления, которая представлена на рисунке 2.

Основными элементами этой структуры являются:

Pi, Pi+1 – пространственно перемещающиеся массы i-го и (i+1)-го рештака;

Ci – пространственно перемещающаяся масса i-й секции крепи;

OXYZ—система координат, жестко связанная с забоем;

ГД – гидродомкрат передвижки;

БУ – блок компьютерного управления гидрораспределителем;

АР – автомат разгрузки;

ГА – гидроаккумулятор;

ГР – гидрораспределитель;

ДР – дроссель;

DПi – i-й датчик положения штока гидродомкрата передвижки;

DPi – i-й датчик давления в гидродомкрате системы;

DСi – i-й датчик усилий в соединениях рештаков;

DГРi - i-й датчик состояния распределительных устройств.

Описание принципа действия системы управления.

Сигналы от датчиков (датчики положения, параметров, состояния распределительных устройств и усилий в соединениях) поступают на сенсорную систему, которая воспринимает эти сигналы и передает информационной системе.

Информационная система производит визуализацию поступившей информации и выдает ее оператору, а также передает информацию на адаптивную систему управления для оптимизации управления процессом передвижки. Оператор выбирает тот или иной алгоритм перемещения конвейера. В адаптивной системе управления отрабатывается сигнал по управлению блоками передвижки, посредством которых реализуется тот или иной алгоритм передвижки. Изначально алгоритм предусматривает перемещение рештаков конвейера через один, как наиболее приоритетный, что обосновано в работе [5], однако, если усилия перемещения окажутся большими, будет применен другой алгоритм.

Таким образом, производится перебор нескольких вариантов передвижки, из которых выбирается наиболее оптимальный по времени передвижки и усилиям в системе, что обеспечивает возможность исключить максимальные нагрузки на конечном этапе передвижки, повысить ресурс гидродомкрата передвижки и гидромагистралей.

Рис. 2 – Структура мехатронной системы перемещения конвейера с адаптивной системой управления.

Рис. 1 – Структура мехатронной системы перемещения конвейера с адаптивной системой управления.

Выводы и направление дальнейших исследований.

cостояние угледобычи сегодня характеризуется интенсификацией работ, снижением себестоимости угля, необходимостью повышения ресурса и надежности горных машин;
Обеспечение высоких темпов отработки лавы сегодня сопровождается увеличением скорости подачи очистных комбайнов и, как следствие, нуждается в ускорении процесса передвижки конвейера и секций крепи;
cуществующий процесс передвижки конвейера сопровождается рядом недостатков: ручным управлением, появлением максимальных нагрузок в элементах системы перемещения, что снижает ресурс и надежность конструкции, а также исключается возможность применения альтернативных алгоритмов перемещения рештаков конвейера для выбора наиболее оптимальных режимов по времени и усилиям;
pазработанная структура мехатронной системы перемещения конвейера с адаптивной системой управления позволяет устранить существующие недостатки системы передвижки, а также обеспечить выбор наиболее оптимальных алгоритмов передвижки с учетом нагруженности элементов системы;
yаправлением дальнейшей работы является разработка математической модели мехатронной системы перемещения конвейера и обоснование выбора параметров для обеспечения ее функционирования.

Список использованной литературы

1. Отличительные особенности машин современных механизированных комплексов / Н.И. Стадник, А.В. Сергеев, А.В. Мезников, В.П. Кондрахин. – Донецк: С. 111.
2. К вопросу повышения технического уровня высокопроизводительных комплексов / Семенченко А. К., Шабаев О. Е., Семенченко Д. А., Степаненко Е. Ю., Мотин Н. Н. // Наукові праці Донецького національного технічного університету, випуск 14 (127), Серія: гірничо-електромеханічна, Донецьк - 2007.
3. Очистные механизированные комплексы для добычи угля в длинных забоях / Габов В.В. проф., // Горная техника - 2004
4. Горные машины для подземной добычи угля: Учеб.пособ. для вузов / П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкин, Н.Н. Лысенко, С.В. Павленко, В.В. Косарев; Под общ. ред.П.А. Горбатова. – Донецк, 2006. – 669с.
5. А.К. Семенченко, Д.Э. Макаренко, Ю.М. Кирилюк. Математическая модель перемещения конвейера и секции механизированной крепи очистного комплекса. УКД 622.232/ Научные работы ДонНТУ-2010.
6. Обоснование параметров системы перемещения конвейера и секции крепи комплекса МДМ / Д.Е.Макаренко. квалиф. магистр. раб., ДонНТУ – 2010.