Моделирование системы управления электроприводом подъема экскаватора ЭШ 20.90 при работе в тяжелых горнотехнических условиях

Основным средством механизации горных работ при вскрыше угольных месторождений в регионах Сибири являются шагающие экскаваторы. Надежность функционирования и производительность вскрышных экскаваторов-драглайнов определяют эффективность работы горных предприятий. Проведенные исследования показали, что большой процент выхода из строя механического оборудования угольных разрезов связан с поломками экскаваторов-драглайнов. Ограничение динамических нагрузок в кинематических элементах привода подъема драглайна ЭШ 20.90 при работе в тяжелых горнотехнических условиях повышает эксплуатационную надежность. Был проведен анализ отказов механического оборудования экскаваторов ЭШ 20.90. Большая часть поломок горного оборудования связана с выходом из строя тяговых и подъемных механизмов, что показала обработка статистической информации. Количественное проявление отказов драглайнов, работающих в регионах Сибири, продемонстрировало, что необходимо снижать уровень нагрузки на кинематические узлы механической конструкции в зимние месяцы года для повышения их надежности. Также наиболее критичными являются осенние и весенние месяцы, имеющие наибольший градиент суточных температур. В ходе работы была исследована замкнутая система управления электроприводом подъема, реализованная по традиционному принципу. Моделирование показало недопустимый уровень динамических нагрузок, возникающих в кинематической схеме экскаватора, эксплуатирующегося при низких температурах. Разработана система управления привода подъема экскаватора ЭШ 20.90 с управлением момента двигателя в зависимости от скорости и стабилизацией постоянной мощности привода. Результаты исследований показали, что динамические напряжения в механической конструкции экскаватора, приводящие к разрушениям, существенно уменьшаются. Применение предлагаемой системы управления приводом подъема повышает эксплуатационную надежность оборудования. Также обоснована целесообразность применения предлагаемой системы управления для привода подъема экскаваторов-драглайнов.

система управления, электропривод, экскаватор, экскаватор-драглайн, снижение динамических нагрузок, ЭШ 20.90

1. Шадрин А.И., Махно Д.Е., Авдеев А.Н., Макаров А.П. Хладноломкость и хладостойкость металлоконструкций горных машин в условиях Севера. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 232 с.

2. Макаров А.П., Красноштанов С.Ю. Хладноломкость и хрупкость металлов и конструкций карьерных экскаваторов // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2010. № 5. С. 66–69.

3. Махно Д.Е., Красноштанов С.Ю., Ишков А.М., Викулов М.А. Технология и техника горных предприятий Севера. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2015. 216 с.

4. Пат. № 2255184, Российская Федерация, МКИ Е 02 F9/20, H 02 P 5/00. Способ управления электроприводом постоянного тока одноковшового экскаватора и устройство для его осуществления / С.С. Леоненко, Д.Е. Махно, А.В. Сорокин, А.С. Леоненко, М.В. Павлов. Заявл. 13.05.2004; опубл. 27.06.2005. Бюл. № 18.

5. Сорокин А.В. Двухканальная система управления приводов экскаваторов, эксплуатирующихся при низких температурах // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2010. № 2 (42). С. 126–130.

6. Иов И.А., Сорокин А.В., Леоненко А.С. Снижение уровня динамических нагрузок в элементах редуктора привода тяги экскаваторовдраглайнов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 8 (91). С. 22–26.

7. Сорокин А.В. Иов И.А., Леоненко А.С. Исследование системы управления электроприводом тяги экскаватора ЭШ 20.90 при работе в тяжелых горнотехнических условиях // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 7 (102). С. 91–96.

8. Kuznetsov N.K., Makhno D.E., Iov I.A. Damping elastic oscillations of digging mechanism // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 87 (2). [Электронный ресурс]. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755- 1315/87/2/022011/pdf (17.05.2019).

9. Кузнецов Н.К., Иов И.А., Иов А.А. Разработка электромеханической модели механизма тяги шагающего экскаватора // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 11. С. 53–66. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-11-53-66.

10. Kuznetsov N.K., Iov I.A., Iov A.A. Investigation of dynamics of excavator digging mechanism with additional drive // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 193 (3) [Электронный ресурс]. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755- 1315/194/3/032014/pdf (17.05.2019).

11. Иов И.А. Исследование надежности редукторов шагающих экскаваторов ЭШ 20.90 // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 5 (88). С. 29–33.

12. Broido V.L., Krasnoshtanov S.U. Improvement of operation stability of crucial parts and constructions when repairing dredges and other mining machines exploited in conditions of North // IOP Conference. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327 [Электронный ресурс]. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757- 899X/327/3/032012/pdf (17.05.2019).

13. Пат. № 152922, Российская Федерация, МПК E02F9/20. Устройство управления тяговой лебедкой экскаватора-драглайна / Е.А. Дмитриев, М.В. Корняков, А.И. Найденов, С.Ю. Красноштанов. Заявл. 09.09.2014; опубл. 02.06.2015. Бюл. № 17.

14. Пат. № 167811, Российская Федерация, МПК G02B 21/06. Портативный цифровой микровизор / Е.О. Гурков, А.Н. Шевченко, М.В. Корняков, С.Ю. Красноштанов. Заявл. 28.04.2016; опубл. 10.01.2017. Бюл. № 1.