2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/pmi.2019.5.570 pmi-13238 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13238 Электромеханика и машиностроение Electromechanics and mechanical engineering Scraper Face Conveyors Dynamic Load Control Управление динамической нагруженностью забойных скребковых конвейеров Eshchin E. K. Ещин Е. К. Eshchin E. K. eke_kuzstu@mail.ru Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф.Горбачева (Кемерово, Россия) T.F.Gorbachev Kuzbass State Technical University (Kemerovo, Russia) 23 10 2019 2019 239 570 575 05 05 2019 03 07 2019 23 10 2019 © E. K. Eshchin 2019 Е. К. Ещин E. K. Eshchin CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13238

Рассмотрена задача управления динамической нагруженностью забойных скребковых конвейеров (СК) и зафиксировано неудовлетворительное состояние нагруженности механических и электрических компонентов СК. Обозначена возможность возникновения автоколебательного характера нагруженности всей системы из-за особенностей движения тяговой цепи по рештачному ставу СК. Отмечено свойство системы – циклический характер нагружения цепи при движении, вызывающий обменные процессы энергией между механическими и электродвигательными компонентами конвейера (при использовании головного и хвостового электроприводов) через общую кабельную сеть системы электроснабжения СК. Высокий уровень динамической нагруженности электромеханической системы вызывает проблему ликвидации порождающего его автоколебательного режима работы СК, решить которую предлагается путем изменения угловых скоростей вращения приводных звездочек СК. Угловые скорости можно изменять путем применения частотного управления асинхронными электродвигателями. Установлена эффективность задания частоты токов статоров электродвигателей головного и хвостового приводов конвейера пропорционально частоте вращения их роторов для ликвидации автоколебательных режимов работы в основном эксплуатационном режиме. Рассмотрена возможность снижения пусковых ударных значений электромагнитных моментов электродвигателей. Результаты расчетов режимов пуска и ликвидации автоколебательного режима работы представлены на примере забойного скребкового конвейера Анжера-34. Сопоставлены результаты расчетов режимов пуска и основного эксплуатационного транспортирования угля в неуправляемом режиме работы и после введения управления, на основе которых сделан вывод о целесообразности использования активного управления динамической нагруженностью СК.

The task of controlling the dynamic loading of scraper face conveyors (SC) is considered and the unsatisfactory state of loading of mechanical and electrical components of the SC is recorded. The possibility of the appearance of a self-oscillatory nature of the entire system load due to the peculiarities of the movement of the traction chain along the lattice frame of the SC is indicated. The property of the system is noted – the cyclic nature of the loading of the circuit during movement, which causes energy exchange processes between the mechanical and electromotive components of the conveyor (when using the head and tail electric drives) through the common cable network of the power supply system of the SC. A high level of dynamic loading of the electromechanical system causes the problem of eliminating the self-oscillating operating mode of the SC that generates it which is proposed to be solved by changing the angular rotation speeds of the SC drive sprockets. Angular speeds can be changed by applying frequency control of asynchronous electric motors. The efficiency of setting the frequency of electric motor stator currents of the head and tail drives of the conveyor is established in proportion to the frequency of rotors rotation to eliminate self- oscillating modes of operation in the main operating mode. The possibility of reducing the starting shock values of the electromagnetic moments of electric motors is considered. The results of the calculation of the start-up and liquidation of the self-oscillating operating mode are presented on the example of the scraper face conveyor Anzhera-34. The results of calculations of the start-up modes and the main operational transportation of coal in an uncontrolled mode of operation and after the introduction of control are compared, based on which it is concluded that it is advisable to use active control of the dynamic loading ofSC.

 Ключевые слова забойный скребковый конвейер динамическая нагруженность электропривод асинхронный электродвигатель частотное управление Keywords scraper face conveyor dynamic loading electric drive asynchronous electric motor frequency control Bandurin A.N. Modeling of electromechanical processes of a scraper conveyor. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 1999. N 6, p. 30-32 (in Russian). Eshchin E.K. Variant of frequency control of asynchronous electric drive of mining machines. Elektrotekhnika. 1996. N 1, p. 28-30 (in Russian). Intelligent CST Drive System. URL: www.s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/C10332020 (date of the application: 10.12.2018) (in Russian). Kragel'skii I.V. Friction and wear. Moscow: Mashinostroenie, 1968, p. 480 (in Russian). Kondrakhin V.P., Mel'nik A.A., Kosarev V.V., Stadnik N.I., Kosarev I.V. Mathematical model for the study of loads in a two-speed multi-motor drive and traction body scraper face conveyor. Naukovі pratsі Donets'kogo natsіonal'nogo tekhnіchnogo unіversitetu. Serіya gіrnicho-elektromekhanіchna. 2008. Iss. 16(142), p. 132-140 (in Russian). Panovko Ya.G. Fundamentals of the applied theory of oscillations and shock. Leningrad: Mashinostroenie, 1976, p. 320 (in Russian). Eshchin E.K., Sokolov I.A., Kashirskikh V.G., Ivanov V.L., Sokolov D.V. Patent N 2235410 RF. The method of starting an induction motor. Opubl. 27.08.2004. Byul. N 24 (in Russian). Sosnan A.G. Of dynamic forces in scraper chains of multi-drive conveyors. Prilozhenie k sborniku «Gornye mashiny». 1985. N 4, p. 10-15 (in Russian). Technical problems of mechanical engineering that require urgent solutions based on scientific developments in order to en- sure the production of competitive equipment that is not inferior to world analogues. URL: www.auto-ally.ru/informatika/5256/index.html (date of the application: 10.12.2018) (in Russian). Chugreev L.I. The dynamics of conveyors with a chain traction unit. Moscow: Nedra, 1976, p. 160 (in Russian). Albert W.A.J. Über Treibseile am Harz: Archive für Mineralogie Geognosie Bergbau und Hüttenkunde. 1838. Vol. 10, р. 215-234. Broadfoot A.R., Betz R.E. New Control Strategies for Longwall Armored Face Conveyors. IEEE Transactions on Industry Applications. 1998. Vol. 34. Iss. 2, p. 387-394. Chunzhi Z., Guoying M. Dynamic modeling of scraper conveyor sprocket transmission system and simulation analysis. IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. 2011. Beijing, China, p. 1390-1394. Dolipski M., Remiorz E., Sobota P. Dynamics of non-uniformity loads of AFC drives. Arch. Min. Sci. 2014. Vol. 59. N 1, p. 155-168. Karachevtseva I., Dyskin A., Pasternak E. The Cyclic Loading as a Result of the Stick-Slip Motion. Advanced Materials Research. 2014. Vol. 891-892, p. 878-883. Neubauer M., Neuber C.-C., Popp K. Control of Stick-Slip Vibrations. Solid Mechanics and its Applications. 2005. Vol. 130, p. 223-232. Schlitz W. A history of fatigue. Engineering Fracture Mechanics. 1996. Vol. 54. Iss. 2, p. 263-300. Shi J.G., Mao J., Wei X.H. Research on Dynamic Tension Control Theory for Heavy Scraper Conveyor. Applied Mechanics and Materials. 2010. Vol. 34-35, p. 1956-1960.