30

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Донецкий национальный технический университет

Н.И.Стадник

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«МЕХАТРОННЫЕ ГОРНЫЕ МАШИНЫ»

РЕКОМЕНДОВАНО КАФЕДРОЙ «ГОРНЫЕ МАШИНЫ

ДОНЕЦКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЕРСИИ УЧЕБНОГОПОСОБИЯ

(протокол№1 от 30.08.2013)

ДОНЕЦК - 2013

УДК622.232.8.001.2

Рецензенты:

Кондрахин В.П.- заведующий кафедрой горнозаводского транспорта и логистики Донецкого национального технического университета, доктор технических наук, профессор

Лысенко Н.М. – канд.. техн. наук, доцент

Одобрено учебно-методической комисией Донецкого национального техническогого университета по направлению подготовки 6.050503 «Машинобудування».

Содержание Стр.

1. Введение. Основные определения и терминология. Особенности

использования принципов мехатроники при создании горных машин 4

2. Особенности горных машин как мехатронных систем 7

3. Очистной механизированный комплекс как совокупность синергети-

чески связанных многоприводных мехатронных машин. 9

4. Очистной комбайн как мехатронный объект. 11

5. Формирование закона частотного регулирования привода

подачи очистных комбайнов. 16

6. Оптимизация режимов работы мехатронных очистных комбайнов 19

7.Принципы управления угольным комбайном. 22

8.Механизированная крепь как мехатронный объект. 24

9. Мехатронные насосные станции механизированных крепей 31

10. Забойный конвейер как мехатронный объект 42

11. Мехатронные объекты на шахтном транспорте. 51

12. Проходческий комбайн как мехатронный объект. 54

13. Информационные системы мехатронных горных машин. 59

14.Системы управления мехатронными горными машинами. 63

15 Техническая диагностика мехатронных горных машин. 66

16 Особенности стационарных машин как мехатронных объектов. 69

17Литература 73

Введение. Основные определения и терминология. Особенности использования принципов мехатроники при создании горных машин.

Создание горных машин с высокими функционально-параметрическими характеристиками, востребованными в настоящее время, невозможно без применения в них, практически в равных соотношениях, тесным образом взаимосвязанных механических, гидравлических, электронных, электротехнических и информационных (компьютерных) компонент. Возникает задача объединения в одно целое систем различной физической природы, основанных на отличных принципах функционирования и проектирования, зачастую конфликтующих между собой в части реализации своих потенциальных возможностей, и в тоже время подлежащих объединению для решения задач, подчиненных единой цели.

В настоящее время для решения указанной задачи во многих отраслях техники находит применение мехатронный подход при проектировании различных машин.

По одному из определений мехатроника определяется как «область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями», а область мехатроники определена пирамидой, осями которой являются механика, электроника и информатика, объем пирамиды образуется пересечением областей электромеханики, систем автоматизированного проектирования, компьютерных систем управления («пирамида мехатроники»).

Структурная формула мо.

Опишем компоненты, составляющие МО, и определим возможные виды связей между ними, что позволит формализовать МО в виде структурных формул.

Механическая компонента (М) обеспечивает различные виды движения объекта в целом, или его составных частей. К М-компоненте относятся редуктора, различные преобразователи движения (зубчато-реечный механизм, кривошипно-шатунный механизм и т.п.), передаточные звенья (муфты и т.п.).

Электротехническая компонента (С_э) обеспечивает преобразование электрической энергии. К С_э-компоненте относятся электродвигатели, электромагнитные муфты и тормоза, электромагниты и т.п.

Гидравлическая компонента (С_г) обеспечивает различные виды преобразований гидро- (пневмо) энергии. К С_г-компоненте относятся гидрораспределители, гидроцилиндры, гидромоторы, гидронасосы.

Как видно, С_э-компонента и С_г-компонента имеют одинаковую энергетическую природу, отличаются только средой, переносящей энергию, и могут называться обобщенно силовая компонента (С)

Электронная компонента (Э) обеспечивает формирование, передачу и обработку электрических сигналов. К Э-компоненте относятся электронные устройства, такие как микропроцессоры, преобразователи частоты и т.п.

Информационная компонента (И) обеспечивает формирование, хранение, передачу и обработку информационных сигналов. К И-компоненте относятся датчики, программное обеспечение.

Синергетическая интеграция и условие мехатронности.

Суть синергетического объединения заключается не только, и не столько в «объединении в единый модуль элементов различной физической природы». Подобное определение подразумевает, что при проектировании имеются только требования к габаритам. Однако, необходимость в синергетическом объединении возникает вследствие растущих требований к характеристикам системы, качеству ее функционирования.

Синергетическая интеграция – интеграция М, С, Э и И-компонент для достижения единой цели, при котором вновь образованная система приобретает качественно новые свойства, недостижимые отдельными компонентами, и адаптивно взаимодействующая с окружающей средой;

Необходимое условие мехатронности – объединение М, С, Э и И-компонент в систему, однозначно взаимодействующую с окружающей средой– мехатронизированные объекты;

Достаточное условие мехатронности – интеграция М, С, Э и И-компонент в систему, адаптивно взаимодействующую с окружающей средой, то есть синергетическая интеграция.