Моделирование режимов работы упругой электромеханической системы ленточного конвейера

Исследование режимов работы электропривода конвейерной установки на базе системы ПЧ - АД с учетом упругости ленты для оценки влияния упругих связей на динамику электромеханической системы в целом.
Цель работы:

Ленточные конвейеры относятся к группе промышленных установок, для которых характерно наличие упругих механических звеньев с распределенными параметрами. В таких системах имеют место низкочастотные упругие колебания, которые отрицательно влияют на прочность и долговечность механизмов, а также приводят к повышенной потери энергии в переходных режимах. В связи этим важной проблемой является использование систем управления, которые обеспечивали бы уменьшение до минимума амплитуду механических колебаний и быстрое их затухание.
Актуальность темы исследования

Выяснение физики протекания динамических процессов в электромеханической системе ленточного конвейера рассмотрим на примере упругой системы:
Упругая электромеханическая система ленточного конвейера
1 - приводной барабан;
2 - натяжной барабан;
3 - натяжное устройство;
4 - упругая лента;
5 - электродвигатель.

Уравнения переходного процесса в случае воздействия движущего момента:
где - приведенные к окружности приводного и натяжного барабанов массы вращающихся элементов системы; - приведенная масса поступательно перемещаемых элементов натяжного устройства;
- коэффициенты жесткости верхней и нижней ветвей.

Структурная схема упругой системы ленточного конвейера

Математическая зависимость и графическая иллюстрация изменения динамического усилия
Математическое выражение для динамического усилия верхней груженой ветви конвейера показывает, что составляющими переходного процесса являются прямая линия и синусоида. В реальных системах динамическое усилие увеличивается до определенного значения, а в конце периода ускоренного движения становится равным силе статических сопротивлений.
Условие исключения колебаний:
где n = 1, 2, 3….

Модель механической части ленточного конвейера с учетом упругости ленты

Результаты моделирования

Синтезированная структурная модель электромеханической системы ленточного конвейера

Скоростная и нагрузочная диаграммы запуска ленточного конвейера

Диаграммы изменения упругих усилий в ленте

Выводы
Анализ основных математических зависимостей доказывает наличие упругих колебаний в конвейерной ленте. Результаты моделирования механической системы ленточного конвейера подтвердили теоретические положения относительно возможности существенной компенсации упругих колебаний.
Формирование необходимой диаграммы изменения динамического момента обеспечивается применением задающей модели второго порядка, которая ограничивает на допустимом уровне не только ускорение, но и рывок.
Результаты структурного моделирования электромеханической системы ленточного конвейера в целом вместе с электроприводом наглядно показывают, что использование предложенной методики позволяет значительно уменьшить амплитуду упругих колебаний в конвейерной ленте.