Материал: Проектирование электропривода промышленных механизмов. Фролов Ю.М
потребляемого из сети тока. Для повышения коэффициента мощности применяют регулируемые фильтрокомпенсирующие устройства. Однако введение этих устройств ухудшает в 1.5-2 раза массогабаритные показатели системы ТП-Д и увеличивает ее стоимость. Часто функционирование привода нарушается из-за некорректной работы коллекторно-щеточного узла, что требует повышенного внимания обслуживающего персонала
иповышенных эксплуатационных затрат. Наличие коллектора накладывает дополнительные ограничения на величину токов двигателя, в частности, пусковых. Как следствие – ограничение максимального момента двигателя.
Большей надежностью обладают приводы переменного тока. Требованиям низкой стоимости и высокой надежности отвечает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Возможности регулирования, аналогичные возможностям изменения напряжения на якоре двигателя постоянного тока независимого возбуждения, в асинхронном обеспечиваются путем изменения частоты напряжения и тока статорной обмотки. Для реализации этих возможностей необходимо осуществлять питание статорной обмотки двигателя от управляемого преобразователя частоты (ПЧ). Регулирование частоты представляет собой технически более сложную задачу, чем регулирование выпрямленного напряжения, так как, как правило, требует дополнительных ступеней преобразования энергии.
Появление в последние годы полупроводниковых приборов с повышенными техническими характеристиками
ицифровых систем управления привело к усовершенствованию частотно-регулируемого электропривода, в первую очередь, на базе асинхронных электродвигателей, который признан перспективным на ближайшее время /35/.
Целесообразной структурой преобразователя частоты является система неуправляемый выпрямитель –
автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией (НВ–АИН с ШИМ). Она обеспечивает высокие энергетические и экономические показатели. При такой структуре формирование напряжения АД, близкое к синусоидальному (коэффициент гармонических искажений не превышает 1%), осуществляется путем изменения скважности прямоугольных импульсов высокой частоты на выходе инвертора в соответствии с синусоидальным законом.
5.2. Критерии оптимизации режимов бурения
Критерии оптимизации режимов бурения
делятся на две группы: технико-экономические и физические. Из технико-экономических критериев наиболее представительными являются экономические затраты и производительность бурового станка. Их формируют более частные показатели - стойкость долота, мощность, скорость бурения, лишь в редких производственных ситуациях имеющие самостоятельное значение. В настоящее время критерий приведенных удельных затрат соответствует постановке задач оптимизации в бурении и согласуется с основными положениями оценки экономической эффективности. При решении задачи управления работающим буровым станком, в частности при выборе режима бурения, капитальные затраты можно рассматривать неизменными. Тогда условие минимизации удельных приведенных затрат совпадает с требованием минимизации технологической себестоимости бурения. Несмотря на то, что экономическая эффективность (критерий S) подвержена значительным изменениям, связанным с
техническим прогрессом, экономическая оценка является наиболее интегральной и надежной. Критерий S соответствует силовым режимам разрушения горных пород, кроме того, он позволяет однозначно определять оптимальные параметры режима при заданных условиях бурения, ценах и нормативных показателях /36/.
|
A |
|
CД РК |
|
a P ω |
|
a P2 |
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
1 K |
2 |
K |
b2 |
b4 ω Poc |
A t В , |
|
ωPoc |
|
θ |
|
Poc |
|
Poc PK |
PKM |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(5.1)
где A- затраты на работу станка в единицу времени (машино-час, машиносекунда) без затрат на долота и электроэнергию, является постоянной при заданных экономико-органи- зационных условий бурения станком определенного типа, которая учитывает большинство неуправляемых факторов;
ω - частота вращения долота, с-1;
Рoc - осевое усилие на долото, кН; Сд - стоимость (цена) долота, р.;
Рк - контактная прочность горной породы,
МПа;
θ – коэффициент, характеризующий зависимость интегрального показателя работоспособности долота данного типоразмера от РК, для долот типа Т и ТК показатель θ≈686∙108, для долот типа ОК
а2 - параметры, зависящие от типоразмера долота, численные значения параметров этого уравнения для ряда условий приведены в /36/;
РКМ – максимальное значение контактной прочности буримой породы для используемого долота;
b2 и b4 - параметры, зависящие от типоразмера долота, способ расчета этих параметров по экспериментальным данным приведен в /36/;
tв - удельные цикловые потери времени на вспомогательные операции при бурении, р.
При известной величине контактной прочности горной породы оптимальные параметры режима бурения можно рассчитать по формулам:
- оптимального значения угловой скорости долота
ωO |
k П |
|
2Ab 2 θε1 |
, |
|
|
|
|
(5.2) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
C Д Р К |
|
|
|
|
|
|||||||
- оптимального значений осевого усилия |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a P2 |
|
|
|
|
|
|
|
2Ab |
2 |
θε |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
PO |
2a1kП |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
K |
, |
(5.3) |
||||
|
CД РК |
|
|
|
|
b2 |
PK |
PKM |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где обозначено
ε1 |
a 2 b2 PK |
PKM |
. |
(5.4) |
||
a 2 b4 PK |
a1b2 |
PK PKM |
||||
|
|
|
||||
Согласно этим выражениям в /36/ построены зависимости оптимальных значений осевого усилия и угловой скорости долота от его диаметра в породах различной крепости и контактной прочности, приведенные на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Зависимости оптимальных значений осевого усилия угловой скорости долота от его диаметра в породах
различной крепости и контактной прочности:
I – зона долот с зубками, изготовленными из твердых сплавов; II – зона долот с фрезерованными зубьями
На графиках оптимальных расчетных значений ω0 и Р0 для наиболее типичных условий шарошечного бурения нанесено значение предельного осевого усилия Pосmax=300 кН для станка СБШ-250MHA-32 и значения диаметров долот D, используемых на этом станке. Линия Рд соответствует максимально допустимым нагрузкам, установленным для долот типа ОК И.Э. Наринским. Графиком можно пользоваться как номограммой для ориентировочного определения целесообразных режимных параметров.
В соответствии с этими графиками построены зависимости оптимальной скорости вращения долота ωO и оптимальной осевой нагрузки Ро от крепости буримой