CC BY
1AVTOMOBIL VA QISHLOQXO'JALIKMASHINALARI
UDK 621.865.8.
ZAMONAVIY KARYER EKSKAVATORLARINING ELEKTR USKUNALARI VA
MEXATRON TIZIMLARI
Rustamov Kamoliddin Jo'raboyevich Toshkent davlat transport universiteti, professor, [email protected]
Tojiyev Lazizbek Orifjonovich Toshkent davlat transport universiteti, tayanch doktorant, [email protected]
Annotatsiya. Maqola karyer ekskovatorlari uchun ishlab chiqilgan mexatronik tizim komponentlarini asoslab berish orqali uning ishlashini ko'rsatishdan iborat. Ishchi qismlarning ketma-ketligi va grafiklar ko'rsatilgan. Ushbu sxema va grafiklar fizik jaarayonlarni matematik modellashtirish va matematik tahlil qilishda poydevor vazifasini bajaradi.
Аннотация. В статье рассматриваются компоненты мехатронных систем, разработанных для карьерных экскаваторов, обосновано их использование и продемонстрирована работа этих систем. Приведены последовательности рабочих частей и графики. Эти схемы и графики служат основой для математического моделирования физических процессов и математического анализа.
Abstract. The article focuses on the components of mechatronic systems developed for quarry excavators, substantiating their implementation and demonstrating their operation. The sequences of working parts and graphs are presented. These schemes and graphs serve as the foundation for mathematical modeling and analysis of physical processes.
Kalit so'zlar: mexatronik majmua, karyer ekskovatori, intellektual tizim, algoritm.
Ключевые слова: мехатронный комплекс, карьерный экскаватор, интеллектуальная система, алгоритм.
Keywords: mechatronic complex, quarry excavator, intelligent system, algorithm.
Kirish. Mamlakatning xomashyo bazasidan samarali foydalanish uchun texnologik jarayonda inson ishtirokini bosqichma-bosqich kamaytirish, shu bilan birga texnika ishonchliligini oshirish va qazib olish hajmini ko'paytirish imkonini beruvchi samarali mexatronik texnika talab etiladi.
Ochiq tog'-kon ishlarini bajarishga mo'ljallangan asosiy mashinalar qatoriga burg'ulash stanoklari, ekskavatorlar va transport mashinalari kiradi. Mexatronika nuqtai nazaridan ular mexatronik komplekslar hisoblanadi.
Ushbu ishda mexatronik kompleks yagona boshqaruv vazifasini hal qilishga qaratilgan mexatronik tizimlar majmuasi sifatida tushuniladi, bunda samaradorlik va ishonchlilik mezonlari hisobga olinadi.
Ekskavator texnikasining rivojlanishi XVI asrda boshlangan bo'lib, hozirgi kunga qadar davom etmoqda. Rivojlanishning birinchi bosqichida (XVI-XIX asrlar) mushak kuchidan bug' mashinalariga o'tish sodir bo'ldi. XX asrda esa ekskavatorlarning asosiy yo'nalishi cho'mich hajmini oshirish va asosiy harakat elektr hamda gidravlik yuritmalarini joriy etish va takomillashtirish bo'ldi.
Keyingi rivojlanish esa intellektual tog'-kon ishlab chiqarishini yaratish bilan bog'liq bo'lib, bunda boshqaruv jarayonlarini yuqori darajada tashkil etish mashinalar ishining ishonchliligini va samaradorligini oshiradi, tog'-kon ishlarini bajarish xavfsizligini ta'minlaydi hamda inson omili ta'sirini kamaytiradi.
Mexatronik ekskavator komplekslarini avtomatlashtirish darajasini oshirish sun'iy intellekt
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024 Maxsus son
AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI
va zamonaviy axborot texnologiyalaridan foydalanishni talab etadi. Bu mexatronik komplekslarni tog'-kon korxonalarining yagona axborot makoniga integratsiya qilish uchun zarurdir.
Asosiy qism. Karyer ekskavatorining asosiy mexatron tizimlari quyidagilardan iborat: energetik tizim, bosh harakat tizimi - ko'tarish tizimi, tirgak (draglaynlarda tortish tizimi), burilish tizimi, yurish tizimi, diagnostik va telekommunikatsiya tizimlari.
Ekskavatorni elektr ta'minoti 6 kV kuchlanishli uch fazali o'zgaruvchan tokli ko'chma yuqori voltli elektr uzatish liniyalari orqali amalga oshiriladi.
Mexatronik tizimlarda quvvatni tartibga soluvchi va boshqaruvchi yuqori samarali qurilmalar qo'llaniladi, bu esa texnologik jarayonlar sifatini oshiradi.
0 10 20 30 40 50
1-rasm. EKX-18R ekskavatori tomonidan qazish sikli davomida iste'mol qilinadigan faol
quvvat diagrammasi.
Tarmoqdan olinadigan yoki tarmoqqa uzatiladigan tok vektor komponentlarini boshqarish, tok shaklini deyarli sinusoidal qiladi va shu bilan uskunaning elektromagnit moslashuvining eng yaxshi sharoitlarini ta'minlaydi. Vektor boshqaruv algoritmlaridan foydalanish quvvat omilini boshqarish va shu orqali reaktiv quvvatni kompensatsiya qilish imkonini beradi [42].
Zamonaviy karer ekskavatorlarining asosiy harakat mexatron tizimlari turli sxemalar asosida quriladi: G-D (generator - dvigatel), TP-D (tiristorli o'zgartirgich - doimiy tok dvigateli), TrP-D (tranzistorli o'zgartirgich - doimiy tok dvigateli), PCH-AD (chastota o'zgartirgichi -asinxron dvigatel). Hozirgi vaqtda VID (ventilli-induktorli dvigatel) tizimidagi elektr uzatmalarini joriy etish bo'yicha ishlar olib borilmoqda, nazariy jihatdan bu tizimlar yuqorida keltirilgan barcha sxemalarga nisbatan yuqori foydali ish koeffitsiyentiga ega. Sxema tanlovi qo'llaniladigan elektromotorlar turiga bog'liq. Asosiy harakat tizimlarini qurishda quyidagi motorlardan foydalaniladi:
• doimiy tok dvigatellari (G-D, TP-D, TrP-D tizimlari);
• asinxron dvigatellar (PCH-AD tizimi).
Karer ekskavatorining mexatron kompleksining umumiy strukturaviy sxemasi 2-rasmda keltirilgan.
Caterpillar va Joy Global kompaniyalari karyer ekskavatorlarining asosiy harakat uzatmalarida mustaqil uyg'otishga ega bo'lgan doimiy tok dvigatellarini qo'llaydi. Ular boshqariladigan generatorlardan (G-D tizimi) quvvatlanadi, shuningdek, DTC (momentni to'g'ridan-to'g'ri boshqarish) algoritmiga asoslangan PCh-AD kabi zamonaviy sxemalar ham ishlatiladi.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024 Maxsus son
AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI
operator
ma' u mot almashish baza si
telekommunikatsion tizim
elektro'tkazgichlarni boshqarish tizim
bosim o'tkazgichi
ko'tarish o'tkazgich
burilish o'tkazgichi
yurisii o'tkazgichi
Aktiv sozlagich
kuch trarsformatorlari
yuqori kuchlanishli yacheyka
Ishchi organ lar
2-rasm - Karyer ekskavatori mexatron kompleksining tuzilishi
3-rasmda P&H kompaniyasi (Joy Global bo'limi) tomonidan ishlab chiqilgan va P&H 4100C BOSS ekskavatorlarining mexatron kompleksida qo'llaniladigan «DTC-Control» asosiy harakat mexatron moduli sxemasi keltirilgan.
Momentni to'g'ridan-to'g'ri boshqarish (DTC) uch fazali o'zgaruvchan tok elektr dvigatellarining aylanish momentini (va shu orqali tezligini) boshqarish uchun chastotali boshqariladigan uzatmalarda qo'llaniladigan usullardan biridir. Ushbu usul dvigatel kuchlanishi va tokini o'lchash orqali elektr dvigatelning magnit oqimi va aylanish momentini hisoblashni talab qiladi.
3-rasm - P&H 4100C BOSS karyer ekskavatorining harakat mexatron moduli tuzilma
sxemasi
Statordan magnit oqimini aniqlash stator kuchlanishini integratsiyalash orqali amalga oshiriladi. Aylanish momenti esa statorning magnit oqim vektori va dvigatelning o'lchangan tok vektorining vektor ko'paytmasi sifatida hisoblanadi. Hisoblangan magnit oqim va aylanish momenti qiymatlari ularning etalon qiymatlari bilan solishtiriladi. Agar hisoblangan magnit oqim yoki aylanish momenti etalon qiymatlardan belgilangan chegaradan oshsa, chastotali boshqariladigan uzatmaning tranzistorlari o'chiriladi, bu esa magnit oqim va aylanish mom entini ruxsat etilgan qiymatlar oralig'iga qaytaradi.
P&H tomonidan ishlab chiqilgan elektr uzatma boshqaruv tizimidagi DTC algoritmini amalga oshirishning xususiyati shundaki, tizim ishlashi davomida o'z parametrlarini o'zgartiradigan dvigatelning adaptiv modeli qo'llaniladi.
Zamonaviy rossiyalik ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqarilgan karyer ekskavatorlarining mexatron komplekslarida G-D, TP-D, PCh-AD va TrP-D tizimlari qo'llaniladi.
4-rasmda Rossiya yetakchi kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan yangi ekskavator uchun asosiy harakat elektr uzatmasining (TrP-D sxemasi) odatiy funksional sxemasi keltirilgan.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 3-son, 2024 Maxsus son
AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI
Yoqilg'i bosimi, ko'tarish va aylanish elektr uzatmalari koordinatlarning bo'ysunuvchi boshqaruvi prinsipiga asoslangan.
Asosiy orqaga bog'lash doimiy tok dvigatelining rotor o'rami kuchlanishiga bog'langan. Ichki bo'ysunuvchi kontur dvigatelning rotor o'ramidagi tokni boshqarishni ta'minlaydi. Chiqish kuchlanishini boshqarish tranzistorli konvertor yordamida amalga oshiriladi, bunda keng-impulsli modulyatsiya tizimi ishlatiladi. Boshqaruv signalini shakllantirish yuk ko'tarish cheklovlarini hisobga olgan holda yuk ko'taruvchi joylashuvni boshqarish qurilmasi yordamida bajariladi.
Yuk ko'taruvchining fazodagi haqiqiy holati ko'tarish va tortish (chiziqli harakat) uzatmalaridagi enkoder signallari asosida hisoblanadi va cheklovlar modeli bilan solishtiriladi.
Uzatmada adaptiv proporsional-integral tok regulyatori va proporsional kuchlanish regulyatori ishlatiladi. Boshqaruv tizimi ekskavator uchun maxsus elektr uzatma xususiyatlarini shakllantirishni ta'minlaydi. Tizimning dinamik xususiyatlarini yaxshilash maqsadida tok bo'yicha chiziqli bo'lmagan intensivlik beruvchi va chiziqli bo'lmagan orqaga bog'lash ishlatilgan.
Barcha elektr uzatmalar bir xil prinsipial sxema asosida qurilgan. Tegishli uzatmaning algoritmi dasturiy usulda amalga oshiriladi. Aylanish elektr uzatmasida tok o'zgaruvchanligiga qarab intensivlik beruvchi parametrlarini o'zgartirish orqali bo'shliqni zarbasiz bartaraf etishni ta'minlovchi maxsus boshqaruv algoritmi qo'llanilgan.
Ko'tarish uzatmasida cho'michni ushlab turishni ta'minlash uchun tok bo'yicha ijobiy orqaga bog'lash amalga oshirilgan. Uzatmada quyidagi holatlarda boshqaruv signalini o'chirishga yo'naltirilgan himoya tizimlari tashkil etilgan: maksimal tokni himoya qilish, tarmoqlardagi tok tengligi buzilishi himoyasi, doimiy tok zanjirida kuchlanish oshishi himoyasi.
Транзисторный преобразователь
Датчик тока 1
g
Напряжение звена постоянного тока
Датчик тога 2
S22
M
Разность тонов
M и кроконтролперна я система управления
НЮ
ПОС го току при нулевом зада ни и (подъем)
Регупятор LU ИМ тока
«Р,(г) £
?
RS
Ьш
+
Преобразователь Возбуждения двигателя
^^ Ток
возбуждения двигателя
I ,
Контроллер защиты
Библиотека программ и коэфф ицие нто в
Командоаппарат YQCK
УФСУП
Регулятор напряжения
-э
Задатчик интенсивности
Модель ограничений положения ковша
Переключение коэффициента при выборе зазоров (поворот)
s__Энкодеры на вапах
^ редукторов подъема и напор
4-rasm. Harakat uzatmasining funksional sxemasi; ^^va kuchlanish va tok
konvertorlarining o'tkazuvchanlik funksiyalari; ' - tok regulyatorining
o'tkazuvchanlik funksiyasi). Xulosa. Zamonaviy karer ekskavatori - bu murakkab va o'ziga xos texnika bo'lib, uning ishlash muddati 20 yildan oshadi. Bu davr ichida texnik xizmat ko'rsatish, ta'mirlash va modernizatsiya bir necha marotaba amalga oshiriladi. Zamonaviy karer ekskavatorlarida mashina
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024 Maxsus son
AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI
hayotiy siklini qo'llab-quvvatlash texnologiyalari faol qo'llaniladi, bu nafaqat hozirgi avlod texnikalarini qo'llab-quvvatlashni, balki mexatronik kompleksni yanada takomillashtirish uchun asos yaratadi.
Yetakchi dunyo ishlab chiqaruvchilari ekskavator texnikalarini samaradorligini oshirishga yo'naltirilgan ishlanmalarni amalga oshirmoqda. Bunda ishonchlilikni oshirish, unumdorlikni ko'paytirish, xavfsizlikni ta'minlash va energiya sarfini kamaytirish masalalari hal qilinadi. Sun'iy intellekt elementlaridan foydalanish hisobiga boshqaruv jarayonlarini takomillashtirish zamonaviy sharoitda ushbu masalalarni hal qilishning asosiy yo'nalishidir.
ADABIYOTLAR
1. Смагин А.А. Интеллектуальные информационные системы: учебное пособие / А.А. Смагин, С.В. Липатова, А.С. Мельниченко. - Ульяновск: УлГУ, 2010. - 136 с.
2. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. - Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. М.: Издательство ЭКОМ, 2000. - 312 с., ил.
3. Единое информационное пространство-Life-Prog [Электронный ресурс]. URL: http://life-prog.ru/view_zam2.php?id=104&cat=4&page=1 (Дата обращения: 19.07.2014).
4. Internet of Things [Электронный ресурс] // Gartner IT Glossary. 2012. URL: http://blogs.gartner.com/it-glossary/internet-of-things/ (Дата обращения: 02.04.2015).
5. That «Internet of Things» Thing. In the real world, things matter more than ideas [Электронный ресурс] // Kevin Ashton. 2009. URL: http://www.rfidjournal.com/articles/view?4986 (Дата обращения: 02.04.2015).
6. Барсегян А.А., Куприянов М.С., Степаненко В.В., Холод И.И. Методы и модели анализа данных: OLAP и Data Mining. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 336 с., ил.
7. Малафеев С.И., Тихонов Ю.В. Интеллектуализация карьерного экскаватора // Доклады XXIII Международного научного симпозиума «Горняцкая неделя - 2015». 26 - 30 января 2015 г. Москва. - С. 619 - 626.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 3-son, 2024 Maxsus son
