Моделирование различных режимов торможения ленточного конвейера

Цель работы – исследование режимов торможения конвейерной ленты. При останове или торможении конвейера в ленте возникают волны сжатия и растяжения, распространение которых приводит к пробуксовке и проскальзыванию ленты. Это влечет за собой износ ленты и поломку другого оборудования, что требует дорогостоящего ремонта. В статье представлены результаты моделирования торможения конвейера в программах SimPowerToolbox и Simulink. Полученные результаты позволяют сравнивать свободный выбег конвейера и принудительное торможение. Основные результаты работы — полученные переходные процессы токов статора и ротора, скорости вращения двигателя при торможении конвейера, скорости движения конвейерной ленты, усилий в ленте и тягового фактора, КПД двигателя. Выводы: разработанная модель позволяет исследовать динамические режимы работы двигателя и механической части конвейера, анализировать усилия, возникающие в ленте при торможении, оценивать скольжение ленты и величину коэффициента тяги. На графиках хорошо видно увеличение скорости хвостового барабана, вызванное волной сжатия, поэтому можно рекомендовать предварительное торможение хвостового барабана, так, чтобы соблюдалось условие Эйлера. Величина тормозного усилия может быть рассчитана заранее с использованием пропорциональной зависимости между возникающими при торможении хвостового барабана силами сопротивления движению ленты и величиной силы трения между тормозной колодкой (или диском) и барабаном. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы при разработке системы регулирования скорости ленты в зависимости от объема случайного грузового потока, поступающего на конвейер.

Дмитриева В. В., Собянин А. А., Сизин П. Е. Моделирование различных режимов торможения ленточного конвейера // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 11. – С. 80–95. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_11_0_80.

Дмитриева Валерия Валерьевна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: dm-valeriya@yandex.ru,
Собянин Алексей Андреевич¹ — магистр, e-mail: sobyanin99@yandex.ru,
Сизин Павел Евгеньевич — канд. физ.-мат. наук, ИБО НИТУ «МИСиС», e-mail: mstranger@list.ru,
¹ РГУ Нефти и газа им. И.М. Губкина (НИУ).

Сизин П.Е., e-mail: mstranger@list.ru.

1. Bebic V., Ristic L. Speed controlled belt conveyors: drives and mechanical considerations // Advancts in Electrical and Computer Engineering. 2018, vol. 18, no. 1, pp. 51—60. DOI: 10.4316/AECE.2018.01007.

2. Ke Qian Key Technology of starting and braking for downward belt conveyor with large inclination // Mine Engineering. 2020, vol. 08, no. 04, pp. 451—454. DOI: 10.12677/ME.2020.84056.

3. Гончаров К. А. Установление закономерностей совместной работы приводов ленточного конвейера при наличии случайных отклонений скольжения их электродвигателей // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. — 2020. — № 2. — С. 218—229. DOI: 10.22281/2413-9920-2020-06-02-218-229.

4. Sarathbabu N. V., Murthy C. S. N., Mangalpady A. Minimization of specific energy of a belt conveyor drive system using space vector modulated direct torque control // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2019, vol. 8, no. 4, pp. 505—511. DOI: 10.18698/0536-1044-2019-2-3-10.

5. Дмитриев В. Г., Чередник П. Н. Программный комплекс для тягового расчета и анализа пусковых и тормозных режимов ленточных конвейеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 2. — С. 35—45.

6. Ещин Е. К. Управление динамической нагруженностью забойных скребковых конвейеров // Записки Горного института. — 2019. — Т. 239. — С. 570—575. DOI: 10.31897/ PMI.2019.5.570.

7. Клебанов А. Ф. Автоматизация и роботизация открытых горных работ: опыт цифровой трансформации // Горная промышленность. — 2020. — № 1. — С. 8—11.

8. Дмитриева В. В., Сизин П. Е. Анализ моделей ленточного конвейера при различном числе аппроксимирующих масс // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 1. — С. 34—46. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_1_0_34.

9. Запенин И. В., Бельфор В. Е., Селищев Ю. А. Моделирование переходных процессов ленточных конвейеров. — М.: Недра, 1969. — 56 c.

10. Wen-Qiang Zhand, Guang-Fu Bin, Xue-Jun Li, Qiang-Kia Han The dynamic analysis of belt conveyor driving drum based on finite element model / 2015 International Conference on Energy and Mechanical Engineering. 2016, pp. 1046—1053. DOI: 10.1142/9789814749503_0124.

11. Галкин В. И., Сазанкова Е. С. Влияние физико-механических свойств на пусковые процессы ленточных конвейеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № S6. — С. 19—35.

12. Shengyong M. Research on the control system of the multi-point driving belt conveyor tension device / International Conference on Big Data, Artificial Intelligence and Internet of Things Engineering (ICBAIE 2020). 2020, pp. 321—326. DOI: 10.1109/ICBAIE49996.2020.00074.

13. Дмитриева В. В., Собянин А. А., Сизин П. Е. Моделирование плавного пуска для асинхронного двигателя ленточного конвейера // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6. — С. 77—92. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_77.

14. Xi Pingyuan, Song Yandong Dynamic simulation on the belt conveyor on emergency braking / Intelligent Computation Technology and Automation International Conference. 2009, pp. 34—36. DOI: 10.1109/ICICTA.2009.245.

15. Бухаров Р. А. Разработка и компьютерное моделирование алгоритма управления для оптимизации процесса торможения магистрального ленточного конвейера // Горные науки и технологии. — 2014. — № 3. — С. 27—38.

16. Дмитриева В. В. Моделирование пуско-тормозных режимов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № 3. — С. 65—72.

17. Ещин Е. К. Расчеты динамических режимов работы электроприводов самоходных горных машин // Записки Горного института. — 2018. — Т. 233. — С. 534—538. DOI: 10.31897/pmi.2018.5.534.

18. Dmitrieva V. V., Sizin P. E., Sobyanin A. A. Application of the soft starter for the asynchronous motor of the belt conveyor // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 942, no. 1, article 012003. DOI: 10.1088/1755-1315/942/1/012003.

19. Sakharwade S., Nagpal S. Analysis of transient belt stretch for horizontal and inclined belt conveyor system // International Jornal of Mathematical, Engineering and Management Sciences. 2019, vol. 4, no. 5, pp. 1169—1179. DOI: 10.33889/IJMEMS.2019.4.5-092.

20. Дмитриев В. Г., Шахмейстер Л. Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. — М.: Машиностроение, 1987. — 336 с.

21. Дмитриев В. Г., Вержанский А. П. Основы теории ленточных конвейеров. — М.: Изд-во «Горная книга», 2017. — 590 с.

22. Алиев С. Б., Брейдо И. В., Данияров Н. А. Калисбеков А. К. Управление распределением нагрузок между электроприводами многодвигательного пластинчатого конвейера при бесперегрузочной доставке угля в условиях открытых горных работ // Уголь. — 2020. — № 9. — С. 14—17. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-9-14-17.