Разработка структуры управления энергосберегающим электроприводом буровых станков типа СБШ

• Автор: Хапаев, Ахмат Борисович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса и техническая направленность
работ в области регулируемого электропривода буровых станков
техническая направленность и анализ систем электропривода
буровых станков
1.2. Анализ энергосберегающих технологий в электроприводах
машин и установок
1.3. Постановка задачи исследования
Глава 2. Анализ резонансных режимов электромеханических систем
буровых станков 33
2.1. Электромеханическая система вращателя бурового станка
как объект регулирования
2.2. Обоснование и выбор воздействия на ЭМС вращателя, регулируемые координаты в резонансных режимах
2.3. Исследование резонансных режимов в электромеханической
системе при управляющем возмущающем воздействии
2.4. Исследование резонансных режимов в электромеханической
системе при статическом возмущающем воздействии
2.5. Эквивалентная схема замещения и энергетические свойства
ЭМС вращателя бурового станка в резонансных режимах
2.6. Выводы
Глава 3. Управляемый резонансный режим ЭМС
вращателя бурового станка
3.1. Исследование резонансных режимов в электромеханической системе с жесткой отрицательной обратной связью
по скорости двигателя
3.2. Исследование резонансных режимов в электромеханической системе с гибкой отрицательной обратной связью
по скорости двигателя
3.3. Исследование резонансных режимов в электромеханической системе с жесткой отрицательной обратной связью
по току двигателя
3.4. Исследование резонансных режимов в электромеханической системе с гибкой отрицательной обратной связью
по току двигателя
3.5. Энергетические свойства ЭМС вращателя бурового станка
в резонансных режимах с замкнутой системой управления
3.6. Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования ЭМС
буровых станков
4.1. Методика экспериментальных исследований ЭМС
вращателя бурового станка в резонансных режимах
4.2. Исследование резонансных режимов электромеханической системы вращателя бурового станка
с разомкнутой цепью воздействия
4.3. Исследование резонансных режимов электромеханической системы вращателя бурового станка
с замкнутой цепью воздействия
4.4. Методика определения основных параметров электромеханической системы вращателя
бурового станка в резонансных режимах
4.5. Исследование электромеханической системы вращателя бурового станка с рациональной структурой активного
управления резонансными режимами
4.6. Выводы
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения (Приложение 1.Приложение 2.)
Актуальность работы. В настоящее время на карьерах и разрезах подготовка горных пород к выемке с применением взрывного воздействия обеспечивается бурением взрывных скважин, при этом до 70-80% объемов бурения выполняется шарошечными станками. Потери мощности в трансмиссиях главных механизмов современных буровых станков подчас достигают 20-40% как для электроприводов постоянного тока, так и для объемных гидроприводов, выполненных по традиционной схеме. Рост цен на энергоносители вызывает необходимость применения буровой техники с энергосберегающими силовыми установками, использующими электрический двигатель.
Буровая штанга представляет собой систему с распределенными параметрами, которая является источником продольных и поперечных колебаний. Упругие усилия, возникающие при этом, для большинства машин и механизмов являются нежелательными, т.к. приводят к дополнительным динамическим нагрузкам. Для механизмов вращателей буровых станков эти упругие колебания желательно использовать как дополнительный источник механических воздействий, направленный на разрушение горных пород при бурении. Решение такой задачи позволяет сформировать энергосберегающую технологию, при которой потенциальная энергия в буровой штанге не рассеивается в элементах электромеханической системы, а направляется на разрушение горной массы при бурении. Поэтому разработка энергосберегающего электропривода буровых станков является актуальной научной задачей.
Целью работы является разработка структуры управления энергосберегающим электроприводом буровых станков типа СБШ, улучшающая энергетические показатели.
Идея работы состоит в оптимизации электропотребления электропривода вращателя бурового станка по критерию минимума потребляемой мощности за счет управляемого резонансного режима электромеханической сисМаксимум амплитуды колебаний тока силовой цепи двигателя наблюдается при со = 1,144сорез, а на резонансной частоте к0,ра =1,878. Коэффициент
динамичности представляет собой число, на которое нужно умножить статическое смещение для получения амплитуды вынужденных колебаний. Отсюда, А, = 1,8787/,, где Н1 - статическое смещение тока якоря двигателя.
На рис. 2.6 представлена зависимость сдвига фазы вынужденных колебаний относительно возмущающего воздействия (кривая 1). На резонансной частоте фаза вынужденных колебаний отстает от фазы возмущающих колебаний на е = 10°28 , т.е. сумма фаз вынужденных колебаний тока и угловой скорости двигателя составляет 90°.
Рис. 2.6. Зависимости угла сдвига фазы вынужденных колебаний тока двигателя от относительной частоты при управляющем (1) и при статическом (2) возмущающих воздействиях
2.4. Исследование резонансных режимов в электромеханической системе при статическом возмущающем воздействии
Структура электромеханической системы вращателя бурового станка имеет вид, представленный на рис. 2.1. Для этой структуры передаточные функции угловой скорости вала двигателя и тока якоря по статическому возмущающему воздействию имеют вид: