Математические модели сортировочных транспортеров с ленточным и цепным носителями

Abstract

Актуальность. Рассматривается задача повышения надежности и точности работы сортировочных лесотранспортеров с цепным несущим органом при использовании частотно-регулируемого асинхронного электропривода. При увеличении протяженности рабочего участка лесосортировочного транспортёра повышенной длины растёт масса движущихся частей, усиливается влияние упруго-вязких свойств цепи и усложняются переходные процессы при пуске. В результате возникают динамические рывки, волновые колебания натяжения и рассогласование перемещений отдельных участков цепи, что снижает долговечность оборудования и ухудшает точность доставки сортиментов к бункерам-накопителям. Сохранение на расчетном уровне срока службы несущей цепи/ленты является актуальной технической задачей. Цель. Исследование динамики движения цепного и ленточного сортировочного транспортёра для определения граничных условий работы несущего участка транспортёра. Результаты и выводы. Наиболее опасным случаем является быстрый пуск транспортера без механического демпфирования колебаний. Гидромуфта снижает начальный пик натяжения и особенно эффективна при коротких пусках до 10 с, поскольку сглаживает резкое изменение тягового момента электропривода и уменьшает интенсивность начальной волны растяжения. Однако для транспортеров большой длины действия одной гидромуфты недостаточно: на участке отраженной волны в конце несущей цепи систематическая ошибка доставки сортимента может оставаться на недопустимом уровне. Переход к S-образному задатчику интенсивности уменьшает рывок в начале пуска, а в конце пуска ограничивает колебания натяжения и сохраняет приемлемую производительность сортировки. Для увеличения предельной точности сортировки леса на длинных транспортерах можно использовать замкнутую систему управления электроприводом с датчиками перемещения сортиментов леса на несущей цепи с передачей данных по радиоканалу, однако реализация такого решения будет технически сложной и капиталоёмкой. Оптимальный результат применения уточненной модели механической части сортировочного транспортёра повышенной длины для снижения её сверхнормативных колебаний в климатических условиях Западной и Центральной Сибири достигается управлением режимами работы тягового регулируемого электропривода совместно с регулируемой гидромуфтой

Relevance. This article addresses the problem of improving the reliability and accuracy of sorting timber conveyors with a chain load-bearing element equipped with a variable-frequency asynchronous electric drive. An increase in the length of the working section of an extended timber-sorting conveyor leads to a rise in the mass of moving parts, a stronger influence of the viscoelastic properties of the chain, and greater complexity of transient processes during start-up. As a result, dynamic jerks, wave-like tension fluctuations, and misalignment in the displacement of individual chain sections occur, which reduces equipment durability and impairs the precision of timber delivery to storage bins. The relevance of this study is determined by the need to maintain the design service life of the load-bearing chain (belt) as a key structural element. Aim. To investigate the motion dynamics of chain-type and belt-type sorting conveyors in order to establish the boundary conditions for the operation of the load-bearing section. Results and Conclusions. It has been established that the most hazardous operating mode is rapid conveyor start-up without mechanical vibration damping. The use of a fluid coupling reduces the initial tension peak and proves most effective during short start-ups (up to 10 s), as it smooths abrupt changes in the drive torque and diminishes the intensity of the initial tension wave. However, for extended conveyors, the action of a single fluid coupling is insufficient: in the region of the reflected wave at the end of the load-bearing chain, the systematic error in timber positioning may remain at an unacceptable level. The implementation of an S-shaped ramp function reduces the jerk at the initial start-up stage and, at the final stage, limits tension oscillations while maintaining acceptable sorting performance. To achieve the ultimate sorting accuracy on long conveyors, it is advisable to employ a closed-loop electric drive control system with displacement sensors for timber on the loadbearing chain and wireless data transmission; however, the implementation of such a solution would be technically complex and capital-intensive. The optimal outcome of applying a refined model of the mechanical part of an extended sorting conveyor to reduce excessive oscillations under the climatic conditions of Western and Central Siberia is achieved through coordinated control of the traction variable-speed electric drive in conjunction with an adjustable fluid coupling