МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА. Программа Факультет Кафедра к защите допустить Зав кафедрой

• Название: Программа Факультет Кафедра к защите допустить Зав кафедрой
• Дата: 14.06.2018
• Размер: 0.69 Mb.
• Имя файла: МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА.doc
• Тип: Программа; #46920
• страница: 1 из 5

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина)»

(СПбГЭТУ “ЛЭТИ”)

2. 
   
   Направление
   
   Программа
   
   Факультет
   
   Кафедра
   
   К защите допустить Зав. кафедрой
   - Электроэнергетика и электротехника
   

2. 
   - 52 Автоматизированные электромеханические комплексы и системы
   

ЭА

РАПС

Белов М.П.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

МАГИСТРА

Тема: МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Студент		подпись	Бойков М.Н.
Руководитель	ассистент РАПС (Уч. степень, уч. звание)	подпись	Армашев А.А.
Консультант	к.т.н., доцент (Уч. степень, уч. звание)	подпись	Иванов А.Н.
Консультант	к.т.н., доцент (Уч. степень, уч. звание)	подпись	Козлова Л.П.

Санкт-Петербург

2017

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ

Утверждаю Зав. кафедрой РАПС

М.П. Белов

« » 20 г.

Студент М.Н. Бойков Группа 1405

Тема работы: «Моделирование работы карьерного экскаватора»

Место выполнения ВКР: на кафедре РАПС

Исходные данные (технические требования): Объект: экскаватор карьерный гусеничный типа ЭКГ-8И.

Содержание ВКР: Введение. Современное состояние экскаватора. Исследование оптимизации рабочих процессов. Создание 3D модели. Разработка конструкторских решений. Безопасность жизнедеятельности. Заключение. Список использованных источников.

Перечень отчетных материалов: пояснительная записка, презентация, 3D модель.

Дополнительные разделы: специальные вопросы обеспечения безопасности

Дата выдачи задания Дата представления ВКР к защите

« » 20 г. « » 20 г.

Студент М.Н. Бойков


А.А. Армашев

Руководитель ассистент РАПС

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ
ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Утверждаю Зав. кафедрой РАПС М.П. Белов

« » 20 г.

Студент М.Н. Бойков Группа 1405

Тема работы: «Моделирование работы карьерного экскаватора»

№ п/п	Наименование работ	Срок выполнения
1	Составление задания на ВКР	13.03-15.03
2	Оформление текстового материала ВКР	16.03-05.04
3	Оформление иллюстративного материала ВКР	06.04-28.04
4	Подготовка презентации по ВКР	29.04-02.05
5	Обзор литературы по теме работы	03.05-17.05
6	Нормоконтроль, антиплагиат ВКР	18.05-20.05
7	Оформление пояснительной записки	21.05-22.05

Студент
М.Н. Бойков

Руководитель ассистент РАПС А. А. Армашев

(Уч. степень, уч. звание)

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка 81 страница, 38 рисунков, 6 таблиц, 32 источника. ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, СИЛОВОЙ МАГНИТНЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ, МОДЕРНИЗАЦИЯ, АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО

ПРОЦЕССА, СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Объектом исследования является техническая спецификация и характеристики электрооборудования, используемые для управления экскаватором ЭКГ- 8И, алгоритм построения 3D модели работы объекта и результаты исследования по оптимизации рабочего процесса.

Цель работы - выявление возможности усовершенствования экскаватора ЭКГ-8И для меньшего потребления электроэнергии с сохранением техникоэкономических показателей.

В работе содержится краткие сведенья об основных характеристиках экскаватора ЭКГ-8и и его главных рабочих механизмов с системой управления. Рассматриваются рабочие циклы с построением циклограммы, показываются действующие силы, определяется средневзвешенная мощность главных приводов и вместимость ковша. Подробно описан процесс построения 3D модели работы экскаватора ЭКГ-8И с описанием главных компонентов построения. Показан программный код, который приводит в движение 3D модель и показана сама рабочая модель. Рассматривается разработка конструкторских решений для механизма поворота и главных механизмов с системой управления. Предоставлена спецификация элементной базы и ипортозамещение. Получен сравнительный анализ с подведением итогов по усовершенствованию конструкции экскаватора ЭКГ-8И.

ABSTRACT

Explanatory note 81 page 38 figures, 6 tables, 32 source.

DC ENGINE, POWER MAGNETIC AMPLIFIER, MODERNIZATION, ASYNCHRONOUS ENGINE, FREQUENCY CONVERTER, VISUALIZATION OF THE WORKING PROCESS, COMPARATIVE ANALYSIS

The subject of the study is the technical specification and characteristics of electrical equipment used to control the ECG-8I excavator, the algorithm for constructing a 3D model of the object's operation, and the results of a study on optimizing the workflow.

The purpose of the work is to identify the possibility of improving the ECG-8I excavator for a smaller electricity consumption while maintaining technical and economic indicators.

The work contains brief information about the main characteristics of the ECG- 8 excavator and its main working mechanisms with a control system. Working cycles are considered with the construction of the cyclogram, the acting forces are shown, the weighted average power of the main drives and the bucket capacity are determined. The process of 3D model construction of the ECG-8I excavator with the description of the main components of the construction is described in detail. The program code is shown, which drives the 3D model and shows the working model itself. The development of design solutions for the rotation mechanism and the main mechanisms with a control system is considered. The specification of the element base and the import substitution is provided. A comparative analysis was obtained with summing up the results of improving the design of the ECG-8I excavator.

СОДЕРЖАНИЕ

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА 1

МАГИСТРА 1

Тема: МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА 1

ЗАДАНИЕ 3

НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ 3

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ
ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 4

РЕФЕРАТ 5

ABSTRACT 5

СОДЕРЖАНИЕ 7

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 16

ВВЕДЕНИЕ 16

1Современное состояние объекта исследования 18

1.1Общие сведенья 18

1.2Описание главных систем 27

2Исследование оптимизации рабочих процессов 36

2.1Цикл черпание 36

(2.1) 36

0,86 36

(2.2) 36

1,2 36

2.2Цикл транспортирование груза 38

2.3Цикл разгрузка 38

(2.8) 38

(2.10) 39

2.4Цикл транспортирование ковша к месту черпания 39

(2.12) 39

п адоп 0,86 39

1,2 40

2.5Действующие силы 42

2.6Определение средневзвешенной мощности 49

(2.22) 51

2.7Определение вместимости ковша 53

3Создание 3D модели 55

3.1Выбор среды программирования 55

3.2Анализ алгоритмов моделирования 59

3.4 Результаты моделирования движения 65

4.1Механизм поворота 66

4.2Усовершенствование конструкции механизма поворота 67

4.3Выбор главных механизмов 69

4.4Система управления 79

4.5Спецификация элементной базы 81

4.6Импортозамещение 83

4.7Сравнительный анализ 84

5 Безопасность жизнедеятельности 89

5.1Общие сведенья 89

5.2ГОСТ Р МЭК 61508-2-2012 89

5.3ГОСТ Р 9241-2013 91

5.4 Комплекс мероприятий по обеспечению безопасности 92

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95

Листинг программного кода 98

Листинг программного кода 98

1. 
   
   
2. 
   Система управления
   
3. 
   Спецификация элементной базы
   

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА 1

МАГИСТРА 1

Тема: МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА 1

ЗАДАНИЕ 3

НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ 3

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ
ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 4

РЕФЕРАТ 5

ABSTRACT 5

СОДЕРЖАНИЕ 7

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 16

ВВЕДЕНИЕ 16

1Современное состояние объекта исследования 18

1.1Общие сведенья 18

1.2Описание главных систем 27

2Исследование оптимизации рабочих процессов 36

2.1Цикл черпание 36

(2.1) 36

0,86 36

(2.2) 36

1,2 36

2.2Цикл транспортирование груза 38

2.3Цикл разгрузка 38

(2.8) 38

(2.10) 39

2.4Цикл транспортирование ковша к месту черпания 39

(2.12) 39

п адоп 0,86 39

1,2 40

2.5Действующие силы 42

2.6Определение средневзвешенной мощности 49

(2.22) 51

2.7Определение вместимости ковша 53

3Создание 3D модели 55

3.1Выбор среды программирования 55

3.2Анализ алгоритмов моделирования 59

3.4 Результаты моделирования движения 65

4.1Механизм поворота 66

4.2Усовершенствование конструкции механизма поворота 67

4.3Выбор главных механизмов 69

4.4Система управления 79

4.5Спецификация элементной базы 81

4.6Импортозамещение 83

4.7Сравнительный анализ 84

5 Безопасность жизнедеятельности 89

5.1Общие сведенья 89

5.2ГОСТ Р МЭК 61508-2-2012 89

5.3ГОСТ Р 9241-2013 91

5.4 Комплекс мероприятий по обеспечению безопасности 92

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95

Листинг программного кода 98

Листинг программного кода 98

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЭКГ-8И - экскаватор карьерный горный с вместимостью ковша 8 м³; ДПЭ - электродвигатель постоянного тока;

ДПВ - электродвигатель постоянного тока для вращения;

12-П152 - 12-ти колёсный полувагон длиной 152 м;

КК - командоконтроллер;

СМУ - силовой магнитный усилитель;

Г-Д - система управления генератор-двигатель;

ОН - обмотка напряжения;

ОТ - обмотка тока;

ОВ - обмотка возбуждения;

АД - асинхронный двигатель;

ПЧ - преобразователь частоты;

ТО - техническое обслуживание.

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день в России выполняется большой объём земляных работ, связанных с разработкой полезных ископаемых. Для таких работ используются не только экскаваторы на дизельном двигателе внутреннего сгорания, но и электрические экскаваторы.

В любой тяжёлой промышленности, главным критерием выбора рабочих машин (технического обеспечения) является экономическая эффективность.

Каждый вид промышленности в начале своего развития стремится приобрести оборудование, которое подойдёт для поставленных целей, при этом, не переплатив за него.

В зависимости от необходимых объемов добычи горных пород или пород вскрыши данный тип экскаватора классифицируют как: ЭКГ-8И; ЭКГ-6,3УС и ЭКГ-4У.

Основные узлы таких экскаваторов унифицированы. Другими словами, чтобы переоборудовать экскаватор ЭКГ-8И в экскаватор ЭКГ-6,3УС или в ЭКГ-4У необходимо произвести лишь замену рабочего оборудования, т.е. замену ковша, стрелы, рукояти и подвески стрелы. Несомненно, это является большим плюсом данного типа экскаватора, т.к. при необходимом увеличении или уменьшении объёмов добычи полезных ископаемых не нужно тратить большое количество денежных средств на приобретение новой техники.

В таком случае рассматривается не только грузоподъёмность рабочей машины (будь это грузовая машина или экскаватор), но и скорость доставления сырья до нужного места с наименьшими затратами на электроэнергию.

Для достижения наилучшего результата (КПД работы машины), заводы производители этой техники стремятся улучшить свои технические продукты. При этом осуществляя многочисленные исследования по оптимизации рабочего процесса с сохранением ресурса узлов и агрегатов машины.

Нормальная эксплуатация электрооборудования электрических экскаваторов зависит от знаний их устройства, принципов построения и работы схем управления электроприводами, а также наладки режимов управления главными рабочими механизмами.

К разработке программных кодов в сфере тяжёлой промышленности предъявляются особые требования по качеству, точности, производительности и цикличности работы.

Помимо программ, которые реализуют контроль над рабочими процессами, существуют программы, с помощью которых можно осуществлять трёхмерное моделирование работы объектов. В нашем случае, таким объектом является экскаватор ЭКГ-8И.

Данная модель помогает понять принцип работы экскаватора ЭКГ-8И (подробнее рассмотреть рабочий цикл) и произвести необходимые вычисления для усовершенствования объекта.

Целью данной работы является выявление возможности усовершенствования экскаватора ЭКГ-8И для меньшего потребления электроэнергии с сохранением технико-экономических показателей.

Для решения были поставлены следующие задачи:

1. 
   Описание характеристик существующего экскаватора ЭКГ-8И;
   
2. 
   Изучение конструкции и принцип работы объекта;
   
3. 
   Создание 3D модели;
   
4. 
   Решения по усовершенствованию конструкции и предоставление результатов исследования.
   

Объектом исследования является техническая спецификация и характеристики электрооборудования, используемые для управления экскаватором ЭКГ- 8И, алгоритм построения 3D модели работы объекта и результаты исследования по оптимизации рабочего процесса.

Предмет разработки - система управления экскаватором ЭКГ-8И.

1.