Науковий вісник НГУ

Математична модель замкнутої системи позиціонування ковша екскаватора

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2023

Останнє оновлення: 23 березня 2023

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1743

Authors:

В.К.Титюк*, orcid.org/0000-0003-1077-3288, НАТ «Карагандинський індустріальний університет», м. Теміртау, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.П.Чорний, orcid.org/0000-0001-8270-3284, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, Україна,  e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.В.Мрачковський, orcid.org/0000-0003-2811-0677, Криворізький національный університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С.М.Трипутень, orcid.org/0000-0003-3979-6512, Neura Robotics Gmbh, м. Метцинген, Федеративна Республіка Німеччина,  e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М.М.Трипутень, orcid.org/0000-0003-4523-927X, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В.В.Кузнецов, orcid.org/0000-0002-8169-4598, НАТ «Карагандинський індустріальний університет», м. Теміртау, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e­mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023, (1): 107 - 114

https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/107

Abstract:

Мета. Дослідження енергоспоживання мехатронних систем кар’єрних екскаваторів при виконанні повного експлуатаційного циклу, розробка критерію енергетичної ефективності експлуатаційного циклу кар’єрних екскаваторів, що забезпечує підвищення техніко-економічних показників експлуатації потужного гірничодобувного обладнання.

Методика. Математичне моделювання електромеханічної системи екскаватора за схемою «пряма лопата», визначення показників експлуатаційного циклу, розробка критерію енергетичної ефективності експлуатаційного циклу кар›єрного екскаватора з урахуванням теорії ефективності технічних систем.

Результати. Розроблена математична модель цілісної електромеханічної системи екскаватора з електроприводом «генератор–двигун», що включає модель механічної частини екскаватора. Замкнена система управління положенням окремих механізмів дозволяє реалізовувати різні траєкторії руху в ході виконання експлуатаційного циклу. Отримані числові характеристики енергоспоживання та тривалості для різних траєкторій руху робочих органів екскаватора. Запропоновано новий критерій енергетичної ефективності мехатронних систем кар’єрних екскаваторів.

Наукова новизна. Уперше запропонована математична модель цілісної електромеханічної системи екскаватора за схемою «пряма лопата», що включає моделі електроприводів усіх механізмів і привідного синхронного двигуна, а також модель механічної частини екскаватора, що дозволило підвищити точність визначення енергоспоживання екскаватора й часу виконання експлуатаційного циклу. Запропоновано критерій енергетичної ефективності, що враховує величину ресурсних витрат, сукупного результату та тривалості виконання експлуатаційного циклу екскаватора.

Практична значимість. Розроблена математична модель електромеханічної системи екскаватора з електроприводом по системі «генератор–двигун», що, з урахуванням вирішення прямої та зворотної задачі кінематики механічної системи екскаватора, дозволяє порівнювати параметри різних траєкторій переміщення екскаватора. Запропоновано критерій енергетичної ефективності виконання технологічного циклу екскаватора, що враховує ресурсні витрати та тривалість технологічного циклу.

Ключові слова: екскаватор, математична модель, параметри траєкторії, енергетична ефективність

References.

1. Tiwari, R., Knowles, J., & Danko, G. (2013). Bucket trajectory classification of mining excavators. Automation in Construction, 31, 128-139. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2012.11.006.

2. Wehrmeister, M. A., Freitas, E. P., Binotto, A. P. D., & Pereira, C. E. (2014). Combining aspects and object-orientation in model-driven engineering for distributed industrial mechatronics systems. Mechatronics, 24(7), 844-865. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2013.12.008.

3. Litvin, O., Litvin, Ya., Tyulenev, M., & Markov, S. (2021). On determining the parameters of face blocks during mining operations with backhoes. Gornaya promyshlennost – Russian Mining Industry, (6), 76-81. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2021-6-76-81.

4. Guan, D., Yang, N., Lai, J., Siu, M.-F. F., Jing, X., & Lau, C.-K. (2021). Kinematic modeling and constraint analysis for robotic excavator operations in piling construction. Automation in Construction, 126. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103666.

5. Tytiuk, V., Khandakji, K., Sivyakova, G., Karabut, N., Chornyi, O., & Busher, V. (2021). Determining the parameters of the trajectory of the bucket of mining quarries excavators. E3S Web Conference, 280. Second International Conference on Sustainable Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters (ICSF 2021), 05013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128005013.

6. Raza, M. A., & Frimpong, S. (2017). Mechanics of Electric Rope Shovel Performance and Reliability in Formation Excavation. In Canbolat, H. (Ed.). Lagrangian Mechanics. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/65333.

7. Khorzoughi, B. M., & Hall, R. (2016). A Study of Digging Productivity of an Electric Rope Shovel for Different Operators. Minerals, 6(2), 48. https://doi.org/10.3390/min6020048.

8. Svanberg, A., Larsson, S., Rikard, M., & Pär, J. (2021). Full-Scale Simulation and Validation of Wear for a Mining Rope Shovel Bucket. Minerals, 11(6), 623. https://doi.org/10.3390/min11060623.

9. Svanberg, A., Larsson, S., Mäki, R., & Jonsén, P. (2021). Full-scale simulation and validation of bucket filling for a mining rope shovel by using a combined rigid FE-DEM granular material model. Computational Particle Mechanics, 8, 825-843. https://doi.org/10.1007/s40571-020-00372-z.

10. Kaltjob, P. O. J. (2021). Control of Mechatronic Systems: Model-Driven Design and Implementation Guidelines. Hoboken NJ: John Wiley & Sons. ISBN: 978-1-119-50575-4.

11. Kitzig, J., & Bumiller, G. (2019). Evaluation of Power Quality Measurement System Concept using an experimental setup. 2019 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 1-6. https://doi.org/10.1109/I2MTC.2019.8826814.

12. Wilamowski, B. M. (2017). Control and Mechatronics (The Industrial Electronics Handbook). New York: CRC Press. ISBN 9781138073593.

13. Tytiuk, V., Lutsenko, I., Oksanych, I., & Rozhnenko, Zh. (2017). Development of the method for determining optimal parameters of the process of displacement of technological objects. Eastern European Journal of Enterprise Technologies, 6/3(90), 41-48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116788.

14. Malafeev, S., Novgorodov, A., & Konyashin, V. (2020). Bench tests of the quarry excavators main electric drives. 2020 XI International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS), 1-5. https://doi.org/10.1109/ICEPDS47235.2020.9249257.

15. Hughes, A., & Drury, B. (2013). Electric motors and drives Fundamentals, Types, and Applications (4 ^th ed.). Elsevier Ltd. ISBN: 978-0-08-098332-5.

16. Iqbal, A., Moinoddin, S., & Reddy, B. P. (2021). Synchronous Machines. In Iqbal, A., Moinoddin, S., & Reddy, B. P. (Eds.). Electrical Machine Fundamentals with Numerical Simulation using MATLAB/SIMULINK. https://doi.org/10.1002/9781119682684.ch7.

• < Попередня
• Наступна >