Динаміка тягових електромеханічних комплексів рудникових електровозів з урахуванням експлуатаційних чинників залізорудних шахт

Abstract

У дисертаційній роботі поставлене, сформульоване та вирішене актуальне наукове завдання розробки теоретичних положень та практичних рішень із підвищення ефективності функціонування тягових електромеханічних комплексів (ТЕМК) рудникових типів електровозів шляхом зменшення рівня впливу динамічних процесів у структурах: «електровоз – вагонетки» з урахуванням експлуатаційних чинників залізорудних шахт. Обґрунтована та оцінена різниця в активній фазі режимів функціонування електропотягів в умовах залізорудних видів шахт від вугільних. Встановлено, що тягові електромеханічні комплекси рудникових електровозів більше ніж 50% часу циклоруху функціонують у неусталених режимах. Підтверджено, що неусталені режими ТЕМК пов’язані з проблемою виникнення динамічних процесів як в самому ТЕМК, так і в комплексі «електровоз – вагонетки», що може спричиняти процеси автоколивань у складових електропотяга. Це в практиці експлуатації призводить до прискореного механічного зносу елементів електропотяга, збільшення часу на завантаження та розвантаження вагонеток, і додаткових енергозатрат. Доведено, що усунути ці небажані фактори в існуючих варіантах систем керування електропотягів неможливо. У роботі проведені аналітичні дослідження, котрі дозволили оцінити співвідношення рівнів коливань складових електропотягів у функції можливих видів діаграм руху електропотягів в умовах підземних виробок вітчизняних залізорудних шахт. На відміну від основних теоретичних положень про скалярне керування, що передбачає формування постійної перенавантажувальної можливості по моменту на валу тягового двигуна, введено нове теоретичне положення – підвищення жорсткості швидкісної характеристики в системі: IGBT – перетворювач – тяговий асинхронний двигун при наднизьких частотах обертів. Запропоновано оптимізувати процес позиціонування вагонеток під завантаження–розвантаження «м’яким ударним» способом їх зупинення при обов’язковому виконанні технологічних обмежень – запобіганням буксування чи юзу коліс по рейках, обмеження руйнівних сил у зчіпних облаштуваннях. Комплекс модельних досліджень дозволив виявити нові можливості, котрі покладені в процес конструювання алгоритму керування ТЕМК електровозу. Отримані результати знайшли своє підтвердження в ході експериментальних досліджень на лабораторному стенді.

В диссертационной работе поставлено, сформулированное и решено актуальная научная задача разработки теоретических положений и практических решений по повышению эффективности функционирования тяговых электромеханических комплексов (ТЭМК) рудничных типов электровозов путем уменьшения уровня влияния динамических процессов в структурах: «электровоз – вагонетки» с учетом эксплуатационных факторов железорудных шахт. Обоснована и оценена разница в активной фазе режимов функционирования электропоездов в условиях железорудных видов шахт в отличие от угольных. Установлено, что тяговые электромеханические комплексы рудничных электровозов больше чем 50% времени циклодвижения функционируют в переходных режимах. Подтверждено, что переходные режимы ТЭМК связаны с проблемой возникновения динамических процессов как в самом ТЭМК, так и в комплексе «электровоз – вагонетки», что может повлечь за собой процессы автоколебаний в составляющих электропоезда. Это на практике эксплуатации приводит к ускоренному механическому износу элементов электропоезда, увеличению времени на погрузку и разгрузку вагонеток, и дополнительным энергозатратам. Полученные результаты нашли свое подтверждение в ходе экспериментальных исследований на лабораторном стенде.

In the manuscript the actual scientific task of the development of theoretical positions and practical decisions for increasing the efficiency of traction electromechanical complex functioning of the mine types of electric locomotives was formulated and solved by reducing the level of influence of dynamic processes in structures: electric locomotives - trolleys taking into account operational factors of iron ore mines. The difference in the active phase of modes of operation electric locomotives in the conditions of iron ore mines from coal is grounded and estimated. It is determined that traction electromechanical complexes of electric locomotives more than 50% of cycle time are functioning in unestablished modes. It is confirmed that non-steady modes of traction electromechanical complexes are connected with the problem of occurrence of dynamic processes both in the traction electromechanical complex itself, and in the complex of electric locomotive – trolley, which might bring the processes of self-oscillations in the components of electric traction. In practice, this leads to acceleration of mechanical wear of elements of underground mining transport, increasing the time for loading and unloading of trolleys, and additional energy consumption. The practical value of the results of the work is that they allowed: – to develop and implement a methodology for carrying out experimental research on the dynamics of the behaviour of electric locomotives in the conditions of iron ore mines; – to develop and recommend for the implementation of the research of traction electromechanical complexes of mine electric locomotives in the practice of electromechanical processes analysis; – to develop the tactics of forming a control algorithm for traction electromechanical complex of mine electric locomotives with two axles; – to use the results of research in the educational process