Курсовая работа по автоматизации электроприводов на тему Подготовки и отработки пластов мощностью 0,7-2 метра на угольной шахте

Концепция автоматизированного управления в АУК.2М осталась неизменной в сравнении с таковой в АУК.1М.
В АУК.2М управление конвейерной линией может осуществляться также в режиме автоматического управления от технологических датчиков контроля уровня заполнения бункера. Работа конвейерной линии в этом режиме происходит циклично: включение - при достижении горной массы в бункере ниже датчика нижнего уровня, а отключение - при достижении уровня горной массы датчика верхнего уровня.
В конце линии (под лавой) расположен кнопочный пост, с помощью которого оператор механизмов лавы при необходимости замыкает и блокирует кнопку «Стоп», выдавая сигнал запрета работы конвейерной линии. При деблокировке упомянутой кнопки выдаётся сигнал разрешения работы конвейерной линии; запуск осуществляется при условии, что исправны все датчики системы автоматического контроля, а от датчиков бункера выдаётся команда на включение ПУ. Аналогично описанному процессу автоматического управления от технологических датчиков бункера в АУК.2М предусматривается режим автоматического управления линией от сигналов датчика контроля работы магистральной конвейерной линии. В этом случае к ПУ участковой линии подключается датчик контроля скорости ДС, который устанавливается на конвейере магистральной линии.
При работе магистральной линии сигнал от датчика ДС подаёт команду включения участковой линии, она включается и работает до тех пор, пока не отключится магистральная линия, либо не поступит сигнал отключения от датчиков средств контроля и защиты.
Для обеспечения возможности включения участковой линии вне зависимости от работы магистральной, например, при ремонтах и наладке, предусматривается деблокировка, осуществляемая с прибора-указателя пульта (ВПУ).
Комплекс автоматизированного управления конвейерными линиями УКЛ.1 предназначен для централизованного управления разветвлёнными и неразветвлёнными конвейерными линиями угольных шахт, в том числе опасных по газу и пыли, с числом конвейеров в линии до 30 и числом ответвлений до 6, обеспечивает также автоматизированное управление отдельными конвейерами, не входящими в состав конвейерной линии. Устанавливается в конвейерных выработках или в диспетчерской.
Комплекс состоит из пульта управления ПУ, источников питания ИП-1 и ИП-2, блока управления конвейером БК, генератора сигналов ГС, линейного усилителя ЛУ, микротелефона МТ, громкоговорителя ГР и стенда для проверки блока управления.
Комплекс УКЛ.1 обеспечивает выполнение следующих функциональных требований:
управление разветвлёнными и неразветвлёнными конвейерными линиями, а также отдельными конвейерами;
местное автоматизированное управление конвейером, осуществляемое с блока управления;
централизованное автоматизированное управление конвейерной линией, осуществляемое с пульта управления;
пуск конвейерной линии (части линии) по командам от оператора или технологических датчиков в последовательности, исключающий завал мест перегрузок и осуществляемый путём включения каждого подающего конвейера только после установления рабочей скорости смежного принимающего (пуск против грузопотока);
оперативный останов конвейера, осуществляемый по управляющим командам от оператора, обслуживающим персоналом на месте или от технологических датчиков путём наложения тормозов при скорости ленты ниже 0,5 м/с;
аварийный останов конвейера при скорости ленты ниже 0,5 м/с и защитных отключениях;
экстренный останов с наложением тормозов одновременно с подачей команды на отключение привода конвейера при защитных отключениях;
останов конвейерной линии (части линии) по сигналам от оператора или технологических датчиков.
Кроме того, комплекс обеспечивает:
автоматическую подачу предупредительного звукового сигнала длительностью не менее 5 с перед запуском конвейера (конвейерной линии);
запрет исполнения пусковой команды в случае отсутствия воспроизведения предупредительного сигнала звуковым сигнализатором, расположенным у приводной головки;
выбор вида управления (местное, автоматизированное, централизованное) на блоке управления конвейером;
автоматический контроль исправности цепей датчиков завала, схода ленты, экстренного останова, ограждения, а также цепи ретрансляции пуска при сопротивлении линии связи до 160 Ом;
регулируемую выдержку времени на останов конвейера в пределах от 1 до 6 с при срабатывании датчиков контроля завала или схода ленты; контроль номинальной скорости в диапазоне скоростей ленты конвейера от 1 до 5 м/с.
Комплекс также обеспечивает сигнализацию на пульте управления, блоке управления конвейером с много двигательным приводом путём подачи сигналов на поочередное включение двигателей и диагностики схемы пульта управления от встроенного устройства контроля; выполнение всех функций по управлению конвейерной линией при сопротивлении утечки между жилами не менее 12 кОм; двухстороннюю телефонную связь с селективным вызовом между оператором и пунктами установки блоков управления конвейерами и устройствами звуковой сигнализации и др.
Принцип работы комплекса УКЛ.1 не отличается от принципа работы заменяемой им аппаратуры типа ЦИКЛ.
В результате повышения надёжности источников питания и перевода питания цепей датчиков с автоматическим контролем линии связи с 4 на 50 Гц существенно повышена эксплуатационная надёжность комплекса УКЛ.1. Внедрение комплекса УКЛ.1 по сравнению с существующими комплексами управления конвейерными линиями позволяет расширить области применения и функциональные возможности, увеличить пропускную способность конвейерных линий за счёт сокращения времени простоев, что является основными источниками его экономической эффективности.
Однако, внедрение УКЛ связано с дополнительными затратами, связанными с конструктивной несовместимостью оболочек корпусов АУК и УКЛ.








2.2 Техническая характеристика привода

2.2.1 Выбор электродвигателя

1. По принятым исходным данным определяем мощность привода, т.е. мощность на выходе:

Р_вых=(F_t∙V)/〖10〗^3 =(34,68∙〖10〗^3∙0,08)/〖10〗^3 =2,77 кВт

где Ft = 34,68 кН – окружное усилие на барабане;
V = 0,08 м/с – скорость ленты.

2. Общий коэффициент полезного действия:

η_общ=η_(кл.р.п.)∙η_р∙η_(ц.п.)∙η_(пр.в.)

где η_(кл.р.п.) – КПД клиноременной передачи;
η_р – КПД редуктора;
η_(ц.п.) – КПД цепной передачи;
η_(пр.в.) – КПД приводного вала.

η_общ=0,95∙0,8∙0,95∙0,99=0,71

3. Мощность электродвигателя:

〖Р'〗_(э/д)=Р_вых/η_общ =2,77/0,71=3,9 кВт

По таблице типовых электродвигателей определяем, что Рэ/д = 4 кВт; nэ/д = 750 мин-1; d1 = 38 мм; двигатель АИР132S8:
АИ – серия;
Р – вариант привязки мощности к установочным размерам;
132 – высота оси вращения;
S – установочный размер по длине станины;
8 – число полюсов.

4. Частота вращения приводного вала:

n_3=(V∙6∙〖10〗^4)/(π∙D_б )

где D_б – диаметр барабана [мм].

n_3=(0,08∙6∙〖10〗^4)/(π∙250)=6,11〖 мин〗^(-1)

Общее передаточное число:

U_общ=n_(э/д)/n_3 =750/6,11=122,7

Передаточное число цепной передачи принимаем равным U_(ц.п.)=2.
Передаточное число клиноременной передачи принимаем равным U_(кл.р.п.)=2.


2.2.2 Определение мощности, крутящего момента и частоты вращения каждого вала привода

1. Определим мощности: Р_0=Р_(э/д)=4 кВт:

Р_1=Р_(э/д)∙η_(кл.р.п.)=4∙0,95=3,8 кВт
Р_2=Р_1∙η_р=3,8∙0,8=3,04 кВт
Р_3=Р_2∙η_(ц.п.)∙η_прив=3,04∙0,95∙0,99=2,86 кВт
где Р_0,Р_1,Р_2,〖 Р〗_3 – мощность на валах электродвигателя, редуктора, быстроходного, тихоходного и приводного валов;
η_(кл.р.п.),〖 η〗_р,η_(ц.п.),η_прив – коэффициенты полезного действия клиноременной передачи, редуктора, цепной передачи и приводного вала соответственно.

2. Определим частоту вращения:

n_0=n_(э/д)=750 〖мин〗^(-1)
n_1=n_0/U_(кл.р.п.) =750/3=250 〖мин〗^(-1)
n_2=n_1/U_р =250/20=12,5 〖мин〗^(-1)
n_3=n_2/U_(ц.п) =12,5/2=6,25 〖мин〗^(-1)

где n_1,n_2,〖 n〗_3 – частота вращения на быстроходном, тихоходном валах редуктора и приводного вала;
U_(кл.р.п.) U_(р.) U_(ц.п.) – передаточные числа клиноременной передачи, редуктора и цепной передачи соответственно.

3. Определим крутящие моменты:

T_0=9550 P_0/n_0 =9550∙4/750=50,9 Н∙м
T_1=9550 P_1/n_1 =9550∙3,8/250=145,2 Н∙м
Т_2=9550∙Р_2/n_2 =9550∙3,04/12,5=2101,6 Н∙м
Т_3=9550∙Р_3/n_3 =9550∙2,86/6,25=4210,1 Н∙м

где 〖Т_0,Т〗_1,Т_2,Т_3 – крутящие моменты на валу электродвигателя, быстроходного и тихоходного валов редуктора, приводного вала.

Результаты расчётов сводим в табл. 2.2.

Таблица 2.2 – Мощность, частота вращения и крутящий момент для каждого вала
Вал Мощность P,кВт Частота вращения n,об⁄мин. Крутящий момент T,Н⋅м
0 4 750 50,9
1 3,8 250 145,2
2 3,04 12,5 2101,6
3 2,86 6,25 4210,1


2.3 Кинематическая схема привода ленточного конвейера


Рисунок 2.1 – Кинематическая схема привода:
1 – электродвигатель; 2 – редуктор червячный; 3 – барабан; 4 – цепная передача; 5 – клиноременная передача

2.4 Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции

2.4.1 Определение диаметров валов

Крутящий момент в поперечных сечениях валов:
быстроходного Tб = 131,12 Hм;
тихоходного Tт = 2098,22 Hм.
Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:
Для быстроходного:

d_1≥(7…8)∙∛(Т_б )=8∙∛131,12=39,6≅40 мм

Принимаем: d = 40 мм.

Для тихоходного:

d_2≥(5...6) ∛(Т_Т )=6⋅∛2098,22=64,01≅70 мм

Принимаем: d = 70 мм.

Диаметр dст ступицы вычисляется по формуле:

d_ст=(1,50...1,55)∙d_3

где d_3 – диаметр вала под колесо.

d_ст=1,55⋅80=124 мм

Длину ступицы:

l_ст=1,31⋅80=105 мм
2.4.2 Конструирование корпусных деталей и крышек

Плоскости стенок, встречающиеся под прямым или тупым углом, сопрягают дугами радиусом r = 0,5·δ = 0,5·10 = 5 мм; R = 1,5·δ = 1,5·10 = 15 мм.
Чтобы поверхности вращающихся колес не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса, между ними оставляют зазор «a» (мм):

a≈∛L+3

где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач, мм.

L=1,5∙d_ae2=1,5∙278,678=418,02 мм
a≈∛418,02+3=10,5 мм≅11 мм

Для редукторов толщину стенки, отвечающую технологическим требованиям технологии литья, необходимой прочности и жесткости корпуса:

δ=1,3∙∜T≥6 мм

где Т – вращающий момент на тихоходном валу.

δ=1,3∙∜2098,22=9,13мм≅10 мм

Крышки подшипников изготовляют из чугуна марки СЧ-15. Определяющим при конструировании крышки является диаметр отверстия в крышке под подшипник, и все остальные параметры принимают по таблице 2.12 [1] после определения этого параметра.