Рисунок 1 – Расчетная схема идентифицируемого объекта
В современных ленточных конвейерах применяют нерегулируемый асинхронный электропривод. Разработанная математическая модель представляет собой процесс работы ленточного конвейера с нерегулируемым асинхронным двигателем. Состояние ленточного конвейера оценивается количеством поступающего груза на ленту, массой груза, скоростью ленты, длиной ленты, плотность поступающего материала. Масса перевозимого груза напрямую определяет величину статической нагрузки привода ЛК.
При переменном характере поступающего грузопотока Q и скорости движения ленты v (входные величины) накопленная масса груза m (выходная величина) является также переменной величиной. Скорость (v) принимаем постоянной. Транспортная задержка (T) – постоянная величина. Тяговый орган конвейера рассматривается как идеально жесткий элемент.
Скорость движения фрагментов ленты, а соответственно, и груза, находящегося на ней, одинакова по всей длине. На основании изложенных положений составим расчетную схему идентифицируемого объекта. На рисунке 1 представлена расчетная схема идентифицируемого объекта. Входные величины: Грузопоток (Q), Скорость (V) Выходная величина: Статическое тяговое усилие (F).
Разработка модели будет производится с помощью математического пакета MathCAD. Задав и решив дифференциальное уравнение получаем нужные нам зависимости.
Рисунок 2 – Результаты моделирования грузопотока
Рисунок 3 – Результаты моделирования нагрузки на привод ленточного конвейера
Рисунок 4 – Функция массы груза на ленте m и статического момента
Результаты моделирования, приведенные выше, показали, как изменяется нагрузка на привод при переменном грузопотоке, с нерегулируемым приводом ленточного конвейера. Полученные результаты позволяют оценить функциональные свойства, которые должны быть учтены при проектировании соответствующих устройств. В зависимости от объёма грузопотока значение тягового усилия при постоянной скорости изменяется в несколько раз, тем самым меняется нагрузка двигателя и, как следствие, его скольжение.
На основании результатов математического моделирования сделаем вывод о необходимости регулирования скорости электропривода ленточного конвейера, и составим структурную схему устройства, приведенное на рисунке 5, которое реализует частотный принцип регулирования.
Рисунок 5 – Структурная схема устройства регулирования и формирования заданной скорости
На рисунке 5 показаны БП – блок питания; БС – блок согласования; ДВ – датчик веса; ДС – датчик скорости; МК – микроконтроллер; БИ – блок индикации; Устройство формирования заданной скорости (УФС) состоит из блока датчиков, микропроцессора и блока сигнализации, включающего в себя LCD дисплей. Основой устройства является микроконтроллер. Сигналы от датчиков предаются на аналоговый вход микроконтроллера. Модуль АЦП, который входит в его состав преобразует данную информацию в двоичный код с целью дальнейшей обработки. Происходит вычисление фактического грузопотока на ленте и сравнение его с заданным.
Диапазон регулировки скорости конвейера устанавливается в пределах от 0,1 V до 1,0 V, где V – номинальная скорость. Регулирование скорости производится по сигналу УФС. При нулевой загрузке ленты скорость ее не превышает 0,1 от номинальной. При нарастании грузопотока и достижении уровня груза выше установленной величины выдается сигнал на увеличение скорости ленты. Скорость ленты будет увеличиваться до тех пор, пока уровень груза не станет ниже установленной величины. За счет обратной связи УФС – преобразователь производится автоматическое поддержание уровня груза на заданном уровне.
По представленным выше данным и диаграммам видно, что при отсутствии регулирования скорости, статический момент сопротивления электродвигателя, в зависимости от грузопотока, значительно варьируется, что негативно сказывается на надёжности двигателя и рациональности его энергопотребления. Если же регулировать скорость в зависимости от грузопотока можно добиться оптимальных значений энергетических показателей электропривода ленточного конвейера, а также увеличить срок службы грузонесущего органа.
Список использованной литературы
1. Малиновский, А.К. Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников. – М., Недра, 1987. – 280с.
2. Запенин, И.В., Бельфор, В.Е., Селищев, Ю.А. Моделирование переходных процессов ленточных конвейеров. – М.: Недра, 1969.
3. Ставицкий, В.Н. Динамика нагрузки регулируемого привода ленточного конвейера
Наукові праці ДонНТУ. Серія: обчислювальна техніка та автоматизація – №23 (201), 2012