Введение 7
1 Математическое описание объекта управления электропривода
копающего механизма 12
1.1 Электрическая часть электропривода копающего механизма экскаватора 12
1.2 Механическая часть электропривода копающего механизма экскаватора 21
1.3 Двух - и одномассовая электромеханические системы копающего
механизма 24
2 Синтез систем подчинённого регулирования 27
2.1 Трёхконтурная система подчинённого регулирования 27
2.2 Двухконтурная система подчинённого регулирования 35
2.3 Многоконтурные системы подчиненного регулирования 38
2.3.1 Четырехконтурная система подчиненного регулирования 42
2.3.2 Пятиконтурная система подчиненного регулирования 49
3 Исследование динамики электропривода с последовательной коррекцией
координат Ошибка! Закладка не определена.
Заключение 64
Список использованных источников 65
ПРИЛОЖЕНИЕ
Экскаватор - это сложный механизм, который содержит многодвигательный привод по системе «генератор - двигатель» (далее Г-Д) с одним гонным двигателем асинхронным или синхронным, на валу с которым находятся генераторы напора, подъема и поворота, иногда на валу еще находится и возбудитель. Генератор напора питает двигатель напорного механизма, генератор подъема питает один или два двигателя подъема, число которых зависит от объема ковша экскаватора, генератор поворота, который питает два, либо три или четыре, причем каждый двигатель имеет соответствующий редуктор. Гонный двигатель, генераторы и возбудитель называют пятимашинным преобразовательным агрегатом. Система Г-Д на некоторых экскаваторах в России и за рубежом заменена на систему «тиристорный преобразователь - двигатель» (ТП-Д) главных приводов. В России на двадцатикубовых экскаваторах ЭКГ-20 внедрена система ТП-Д.
Привод переменного тока в России был только в опытном производстве разработан В.И. Ключевым с системой НПЧ (непосредственный преобразователь частоты). На Красноярском заводе тяжелых экскаваторов КЗТЭ, был разработан привод ПЧ-АД («преобразователь частоты - асинхронный двигатель») с девятифазными двигателями на экскаваторах ЭКГ-12,5.
В России на предприятиях Минцвета на экскаваторах ЭКГ-4,6 была внедрена система ТП-Д, а затем ее снова заменили на систему Г-Д. За рубежом небольшое число экскаваторов оснащены по системе ТП-Д и есть экскаваторы, оснащенные приводом переменного тока ПЧ-АД.
Рассмотрим экскаватор ЭКГ-8. Он имеет электрический привод полноповоротный. Предназначен для разработки и погрузки в транспортные средства или в отвал полезных ископаемых и пород вскрыши на открытых горных работах в черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, угольной промышленности, а также для выполнения больших объемов земляных работ в промышленном строительстве. Экскаватор ЭКГ-8И (Рисунок 1) состоит из рабочего оборудования, поворотной платформы с установленными на ней механизмами и ходовой тележки. Рабочее оборудование включает в себя стрелу, рукоять, ковш с подвеской, механизм открывания днища ковша и подвеску стрелы. Шарнирно-сочлененная стрела состоит из нижней и верхней секций сварной конструкции трубчатого сечения. Стрела воспринимает нагрузки от ковша с рукоятью и передает их на поворотную платформу и подвеску стрелы. Рукоять соединена со стрелой подвижно качающимся седловым подшипником. Ковш подвешен на подъемном канате, огибающем головные блоки на стреле. Подвеска стрелы шарнирно соединена с двуногой стойкой, передающей нагрузки от стрелы на поворотную платформу.
Поворотная платформа служит основанием для установленных на ней механизмов экскаватора и рабочего оборудования и составляет вместе с ними поворотную часть экскаватора. Рама поворотной платформы является одновременно корпусом противовеса экскаватора. На поворотной платформе установлены подъемная лебедка, механизм поворота, напорная лебедка, компрессор, кузов экскаватора, кабина машиниста с органами управления. Поворотная платформа опирается на роликовый круг, лежащий на кольцевом рельсе ходовой тележки, и соединяется с ходовой тележкой центральной цапфой. Ходовая тележка служит опорой всей вращающейся части экскаватора. Конструктивно ходовая тележка состоит из нижней рамы сварной конструкции, гусеничного хода, ходовых механизмов индивидуального привода гусениц и зубчатого венца с роликовым кругом. Напорный механизм служит для сообщения рукояти возвратно¬поступательного движения. Механизм состоит из напорной лебедки и канатов. Лебедка имеет привод от электродвигателя, соединенного с редуктором фрикционной муфтой предельного момента. На выходные валы редуктора насажены барабаны. Торможение напорного механизма при работе осуществляется противотоком. Для затормаживания механизма напора при остановке машины предусмотрен колодочный пневматический тормоз механизма подъема. Подъемный механизм служит для подъема и опускания ковша. Механизм состоит из подъемной лебедки и канатов. Лебедка приводится в движение двумя электродвигателями, соединенными с редуктором двумя упругими муфтами. На выходные валы редуктора насажены барабаны, на которых крепятся подъемные канаты.
Торможение подъемного механизма при работе осуществляется противотоком. Для затормаживания механизма подъема при остановке машины и обесточивании экскаватора предусмотрены два колодочных пневматических тормоза, связанных с тормозом механизма напора. Поворотный механизм экскаватора служит для вращения поворотной платформы с механизмами и рабочим оборудованием. Привод поворота осуществляется двумя одинаковыми механизмами, каждый из которых состоит из электродвигателя и редуктора. На верхнем коническом конце вала каждого электродвигателя установлен тормозной шкив для колодочного тормоза, предназначенного для затормаживания механизма поворота при передвижении экскаватора, на стоянке и при аварийном обесточивании, а на нижнем конце закреплена шестерня, являющаяся ведущей шестерней редуктора поворота. Консольный выходной вал редуктора заканчивается бегунковой шестерней, сцепленной с неподвижным зубчатым венцом, расположенным на нижней раме ходовой тележки экскаватора, Пневматическая схема служит для управления тормозами поворота, подъема и напора, обдува сжатым воздухом электрооборудования и механизмов, управления входной лестницей, подачи сигнала и привода различного пневматического инструмента. Воздух нагнетается компрессорной станцией, которая состоит из компрессора ВВ-О7/8 с приводом от электродвигателя и двух последовательно соединенных воздухосборников. Общий объем воздухосборников 47 л. На всасывающем патрубке компрессора установлен воздушный фильтр. На нагнетательной трубе перед воздухосборником установлены маслоотделитель со спускным краном и обратный клапан.
Ходовой механизм служит для перемещения экскаватора ЭКГ-8 и состоит из электродвигателя, тормоза, редуктора и бортовых передач гусеничного хода. Электродвигатель установлен на корпусе редуктора, который прикреплен к гусеничной раме, и соединен с ним эластичной муфтой, служащей одновременно тормозным шкивом электромагнитного тормоза. Новым в практике отечественного и зарубежного экскаваторостроения для машин данного класса является установка раздельного привода на каждую гусеницу механизма хода. Зубчатые передачи всех механизмов заключены в пыленепроницаемые масляные ванны, а их валы смонтированы на подшипниках качения. Механизмы, расположенные на поворотной платформе (кроме напорного), закрыты металлическим кузовом, который снабжен принудительной вентиляцией и внутренним освещением. Поднятая над кузовом кабина машиниста обеспечивает хорошую обзорность, просторна, герметизирована, снабжена системой отопления, вентиляции и обогрева стекол. Экскаватор имеет ряд вспомогательных механизмов, обеспечивающих выполнение ремонтных и монтажных работ. В случае необходимости экскаватор ЭКГ-8И может быть переоборудован в экскаватор ЭКГ-4у или ЭКГ-6,Зус. Для этого необходимо только произвести замену рабочего оборудования (стрелы, рукояти, ковша, подвески стрелы). Основные узлы унифицированы с соответствующими узлами экскаватора ЭКГ-4у, ЭКГ-6,Зус. Каждый экскаватор снабжается комплектами инструмента и запасных частей. Масса инструмента и приспособлений 1040 кг, запасных частей (механической части) 7400 кг, запасного электрооборудования 1300 кг, противовеса (заводом не поставляется) 27-33 т.
В выпускной квалификационной работе были представлены результаты исследования динамики электромеханической системы механизма подъема экскаватора с различными системами управления электроприводом - системами подчиненного регулирования.
В настоящее время Парк экскаваторов в России примерно на 80% изношен, только в Хакасии имеется несколько разрезов: Изыхский разрез, Черногорский угольный комбинат, «Разрез Степной», Сорский молибденовый комбинат и др. Ограничение динамических нагрузок в экскаваторах позволит повысить надежность работы и увеличить производительность. На экскаваторах серийно применяют только модернизированные системы подчиненного регулирования профессора В.И. Ключева - специфические системы, в которых внутренним контуром является контур тока якоря, а внешним - контур питающего напряжения. Их можно отнести к системам последовательной коррекции.
Недостатком систем подчиненного регулирования является сложность синтеза в результате появившейся необходимости компенсации внутренних обратных связей. Реализовывать данные компенсации на практике также сложно.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
