Мехатронный подход при анализе движущихся горных комплексов

Abstract

Особливістю сучасних гірничих машин є наявність синергетично пов'язаних механічних, силових, електронних та інформаційних компонент, що вказує на мехатронність цих об'єктів. Практичні завдання конструювання, дослідження мехатронних систем, оптимізації їх складу в області вугільного машинобудування розглянуті недостатньо і потребують подальшого вивчення. До основних особливостей комплексів відносяться: зростання енергооснащеності при відносному зменшенні габаритів, що визначається зниженням потужності відпрацьовуваних вугільних пластів; випадковий характер навантажень, що змінюються в широкому діапазоні в основних підсистемах машин; рухливість, нестаціонарність положення машин комплексу, просторова неоднозначність їхнього взаємного розташування; обмежена потужність шахтних мереж електропостачання і віддаленість струмоприймачів призводить до значних втрат обертаючих моментів привода; іскробезпечне виконання систем управління, що створює значні труднощі в забезпеченні необхідної швидкості передачі інформації; ергономічні проблеми, пов'язані з обмеженими психофізіологічними можливостями людини-оператора при роботі в тонких пластах, що вимагає застосування, так званих малолюдних технологій на основі інтелектуалізації машин. Визначено види зв'язків між компонентами і запропонована на цій базі функціонально-структурна схема комплексу як мехатронної системи. І далі – розробка моделей кожної з компонент і формування моделі мехатронного агрегату в цілому (з-за обмеженого обсягу в статті не наводиться). Після досліджень моделей виконується конструкторська розробка окремих компонентів і комплексу в цілому.

Особенностью современных горных машин является наличие синергетически связанных механических, силовых, электронных и информационных компонент, что указывает на мехатронность этих объектов. Практические задачи конструирования, исследования мехатронных систем, оптимизации их состава в области угольного машиностроения рассмотрены недостаточно и требуют дальнейшего изучения. К основным особенностям комплексов относятся: рост энерговооруженности при относительно уменьшающихся габаритах, что определяется снижением мощности отрабатываемых угольных пластов; случайный характер изменяющихся в широком диапазоне нагрузок в основных подсистемах машин; подвижность, нестационарность положения машин комплекса, пространственная неоднозначность их взаимного расположения; ограниченная мощность шахтных сетей электроснабжения и удаленность токоприемников приводит к значительным потерям вращающих моментов привода; искробезопасное исполнение систем управления, что создает существенные трудности в обеспечении требуемой скорости передачи информации; эргономические проблемы, связанные с ограниченными психофизиологическими возможностями человека-оператора при работе на тонких пластах, что требует применения, так называемых малолюдных технологий на основе интеллектуализации машин. Определены виды связей между компонентами, предложена на этой базе функционально-структурная схема комплекса как мехатронной системы. И дальше – разработка моделей каждой из компонент и формирование модели мехатронного агрегата в целом (из-за ограниченного объема в статье не приводится). После исследований моделей выполняется конструкторская разработка отдельных компонент и комплекса в целом.

Availability of synergistically connected mechanical, power, electronic, and data components is the feature of modern mining equipment. That points to the objects mechatronic nature. Practical tasks of mechatronic systems design and study as well as their part optimization in the field of coal machine-building are unconsidered calling for further research. Basic features of the sets are: Increase in power supply capacity at relative scaling-down of overall dimensions which is determined with the help of mined coal layers thickness; Random nature of varying over a wide range loads within basic subsystems of the equipment; Movability and instability of the set machines, and spatial indirectness of their relative position; Restricted power of mine electric supply networks and farness of loads result in considerable losses of a drive torque; Intrinsically safe control systems which couses great problems in providing correct speed of data transfer; Ergonomic problems depending on limitations of psychophysiologic capabilities of human operator while working with low layers; that involves application of so-called limited manning on the basis of equipment intellectualization. The paper identifies relation types between components; functional and structural chart of the set as mechatronic system is proposed. Then – each component model development and formation of mechatronic aggregate in whole (the paper can not concerns it due to circumscript size). After models have been studied, engineering development of separate components and a set in whole takes place.