Тема: Автоматизированный ЭП одноковшовых экскаваторов

1 Классификация и выбор двигателя, краткие сведения.

2 Анализ процессов при копании, стопорении РО.

3 Выбор ЭД одноковшовых экскаваторов (ОЭ).

4 Требование к системе ЭП главных механизмов.

1 Классификация и выбор двигателя, краткие сведения.

Одноковшовый экскаватор – землеройная машина предназначенная для перемещения грунта.

ОЭ – это пример механизма циклового действия работающего в режиме S3.

Эти механизмы выполняют операции копания и перемещения, последовательно прерывая копание на время перемещения.

В этом состоит отличие ОЭ от многоковшовых – роторных экскаваторов.

Устройство состоит:

1 Рабочее оборудование

2 Поворотная платформа

3 Ходовое устройство

4 Силовое оборудование

5 Система управления

Рабочее оборудование состоит:

Стрела, рабочий орган и кинематическое устройство, связывающее рабочий орган со стрелой. Различают рабочее оборудование с жесткой и гибкой подвеской рабочего органа.

Жесткая подвеска определяется жесткой кинематической связью РО со стрелой посредством рукояти. При такой подвеске РО подвешивается на канате и не имеет фиксированной траектории.

Классификация.

1. В зависимости от сменного РО (прямая лопата, обратная лопата, драглайн, грейфер, скребок, экскаватор-кран, электромагнитный захват).

2. По конструкции механизма передвижения:

- гусеничные (Г);

- шагающие (Ш, на лыжах);

- колесные;

- рельсовые.

3. По трудности разработки породы:

- карьерные (К, тяжелые и твердые породы);

- вскрышные (В, подготовленные взрывом легкие породы);

4. По производительности:

- малой (объем ковша- 0.15÷2 м³);

- средней (2-6 м³);

- большой (6-100 м³);

5. В зависимости от возможностей исполнения ОЭ с различными видами сменного рабочего оборудования:

- универсальные;

- специальные;

Универсальные ОЭ – конструкция которых путем замены РО позволяет использовать их для различного вида работ.

Специальные ОЭ – выполняют один вид работ.

6. По назначению:

- Тип С – строительные, универсальные, гусеничные или колесные. V=0.15÷2 м³

Э-751, Э- 2502;

- Тип К – специальные карьерные, гусеничные с V=4÷8 м³. Оснащены лопатой с короткой стрелой и рукоятью.

- Тип В – специальные ОЭ гусеничные с V=4÷35 м³. Прямая лопата с удлиненной стрелой и рукоятью. ЭВГ 35/65: L=65м, V=35 м³.

- Тип Ш – специальные шагающие драглайны. V=4÷100 м³. Длинна стрелы до 100 м. ЭШ 100/100: Р одной тяговой лебедки 10 МВт; ЭП поворота 8 двигателей по 1 МВт; установочная мощность – предприятие.

2 Анализ процессов при копании, стопорении РО.

Рабочий процесс ОЭ – экскавация – слагается из отдельных циклов. Цикл работы ОЭ лопаты:

1. Опускание ковша в забой;

2. Копание – отделение грунта от массива с заполнением ковша и подъемом.

3. Поворот платформы к месту разгрузки ковша.

4. Возвращение в забой с закрытием ковша.

Продолжительность цикла: строительные – 22 с, ЭКГ- 8 – 26 с. Во время копания величина сжимаемого слоя регулируется увеличением и снижением напора. После завершения цикла операции повторяются, образуя новый цикл. И т.д. пока не будет разработан слой грунтов в зоне копания, что определяется полным выдвижением рукояти. Затем экскаватор передвигается к забою.

Экскаваторные механизмы: 1) главные; 2) вспомогательные.

Главные участвуют непосредственно в процессе экскавации.

Лопата	Драглайн
Механизм подъема	----------
Механизм напора	Механизм тяги
Механизм поворота	Механизм поворота
Механизм откидывания днища ковша	Механизм передвижения
Вспомогательные механизмы: компрессоры, вентиляторы, лифты.

Анализ процессов при копании, стопорении РО: режим работы основных ОЭ характеризуется большим числом включений в час, резким изменением нагрузки, частыми изменениями направления вращения. При продолжительности одного рабочего цикла от 18 до 9 с. число включений основных механизмов доходит до 500, 1000 и более. Особенность: сильно меняется Мс. Возникающие перегрузки изменяются путем изменения толщины снимаемого слоя. При неожиданной нагрузке с неопределенным препятствием или чрезмерным заглублением ковша создаются условия поломки рабочего механизма и опасные режим работы для электрооборудования. Такой режим аналогичный заклиниванию рабочего механизма для копающего экскаватора является нормальным – стопорный (работа на упор) режим. Автоматическое ограничение I, М было рассмотрено ранее. Экскаваторы – единственные механизмы, работающие в тяжелых условиях.

3 Выбор ЭД одноковшовых экскаваторов (ОЭ).

Режим работы – S3. Расчет мощности ведем по нагрузочной диаграмме методом эквивалентных величин (см. ТЭП).

Нагрузочные диаграммы для первого цикла копания:

- t1 – разгон ЭП в начале копания;

- t2 – копание;

- t3 – подъем груженого ковша при повороте на выгруз;

- t4 – торможение привода после подъема груженого ковша;

- t5 – удержание груженого ковша при повороте (удерживается тормозным моментом) и его разгрузка;

- t6 – разгон ЭП при опускании пустого ковша;

- t7 – опускание ковша;

- t8 – торможение ковша;

- t9 – удержание ковша при повороте в забой.

Поворот: t10, t11, t12 – разгон, движение и торможение при повороте на разгрузку;

t13, t14, t15 - разгон, движение и торможение при повороте порожнего ковша в забой.

Механизм напора: t16, t17 – разгон и копание;

t18, t19 – выдвижение рукояти с груженым ковшом после окончания копания и торможение ЭП.

t20 – удаление ковша при повороте на выгрузку.

t21, t22, t23 – разгон ЭП, втягивание рукояти с пустым ковшом, торможение ЭП.

Из нагрузочной диаграммы видно, что ЭП подъема работает постоянно в течение цикла и нагрузка носит пиковый характер. Нагрузка механизма поворота в основном динамическая из-за больших инерционных масс и весьма малого стартового момента. Наиболее тяжелым является процесс внедрения ковша в грунт. По нагрузочным диаграммам:

1. Видна сущность работы механизмов.

2. Определение оптимальных параметров ЭП.

3. Расчет мощности двигателя.

Особенности расчета механизма передвижения и поворота.

Выбор двигателя определяется динамическими усилиями:

-момент инерции двигателя, - момент инерции механизма. η– КПД механизма.

4 Требование к системе ЭП главных механизмов.

Механизмы ОЭ работают в самых тяжелых режимах. Важным требованием является обеспечение максимальной производительности при максимальных нагрузках на электрооборудование.

Механизмы подъема:

1. ЭП должен обеспечивать ограничение момента и тока допустимыми значениями (Мстопорн).

2. Обеспечение регулирование скорости в диапазоне (4÷6):1 (расчет точной остановки).

3. Осуществление простыми и надежными средствами формирование переходных процессов имеющих минимальное время при огромных М, dM/dt, ε.

4. Схема управления должна быть простой и надежной.