Введение. Мощность двигателя и эквивалентное усилие на рабочем органе зависят от вида графика скорости. Изучение данной зависимости позволит найти эквивалентные усилия и на основании сравнительной оценки разработать проектные рекомендации по выбору рациональной формы графика. Наиболее широкое распространение получили графики в виде трапеции и параболы. Настоящее исследование посвящено определению эквивалентного усилия при трапециевидном графике скорости.
Методика проведения исследования. Аналитический метод расчета учитывает, что, в отличие от параболического графика скорости, трапециевидный допускает множество скоростей и ускорений не только при различных, но и при постоянных значениях высоты подъема и времени движения, что значительно расширяет возможности для выбора рациональных динамических режимов. Свойство трапеций быть неравнобедренными еще больше расширяет эти возможности. При выводе расчетных зависимостей учтены данные особенности трапециевидного графика.
Результат исследования. Выполнен анализ кинематики сосуда шахтной подъемной установки с трапециевидным графиком скорости движения. Получены формулы, позволяющие без предварительного расчета и построения графиков скорости, ускорений и усилий определить среднеквадратическое и эквивалентное усилия, пригодные для оценки целесообразности использования трапециевидного графика.
Выводы. Применение трапециевидного графика скорости обеспечивает возможность большого выбора энергетически целесообразных динамических режимов, так как эти режимы зависят не только от частоты операций, но и от степени неполноты и коэффициента асимметрии графика. Полученные аналитическим путем кинематические и силовые зависимости позволяют сделать обоснованный выбор графика скорости при проектировании шахтной подъемной установки.

Ключевые слова: шахтная подъемная установка; эквивалентное усилие; среднеквадратическое усилие; скорость подъема; график скорости, трапециевидный график; асимметрия графика скорости.

Библиографический список

1. Стационарные установки шахт / под ред. Б. Ф. Братченко. М.: Недра, 1977. 440 с.
2. Федоров М. М. Монтаж и наладка шахтного стационарного оборудования. М.: Недра,
1974. 432 с.
3. Kempson W. J. Designing energy-efficient mineshaft systems // Essays Innovate. 2014. No. 9.
P. 76–79.
4. Johansson B., Steinarson A. A new method for automatic reduction of catenary oscillations in
drum hoist installations // HOIST & HAUL 2015. 2015. P. 125–139.
5. Townsend B. Control of catenary rope oscillation on a Blair multi-rope winder by unbalancing the
load sharing between the hoist ropes // HOIST & HAUL 2015. 2015. P. 43–52.
6. Kratz T., Martens P. N. Optimization of mucking and hoisting operation in conventional shaft
sinking // Glückauf. 2015. No. 2. P. 16–22.
7. Копытов А. И., Першин В. В., Вети А. А. Исследование влияния изменения параметров
свободного падения скипа на устойчивость предохранительных полков при углубке вертикальных
стволов // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 8. С. 133–142. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-
8-133-142
8. Островлянчик В. Ю., Поползин И. Ю. Эквивалентная стуктура асинхронного двигателя с
двойным питанием с изменением частоты добавочного напряжения для систем электропривода
шахтных подъемных установок // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных
ресурсов. 2019. № 5. С. 302–307.
9. Ostrovlyanchik V. Yu., Popolzin I. Yu. Equivalent structure of a double-fed induction motor with a
change in frequency of additional voltage for electric systems of mine winders // IOP Conference Series:
Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 377. 012041. 9 p.
10. Двинина Л. Б., Двинин Л. А., Ляпцев С. А. Типовые диаграммы подобия при расчете и
анализе переходных режимов шахтных подъемных установок // Технологическое оборудование для
горной и нефтегазовой промышленности: матер. Четвертой междунар. науч.-техн. конф. 15–17 мая
2006. Екатеринбург: УГГУ, 2006. С. 160–163.
11. Тимухин С. А., Плотников А. М., Дмитриев Д. С. К вопросу обоснования скоростей движения
подъемных сосудов комплексов шахтного подъема // Известия Уральского государственного
горного университета. 2016. № 4(44). С. 60–62.
12. Католиков В. Е., Динкель А. Д. Динамические режимы рудничного подъема. М.: Недра,
1995. 448 с.
13. Еланчик Г. М. Выбор оптимальных параметров проектируемых шахтных подъемных
установок с двигателями постоянного тока. М.: МГИ, 1971. 91 с.
14. Воробель С. В., Трифанов Г. Д. Влияние диаграммы скорости на динамические нагрузки в
системе «подъемный сосуд–жесткая армировка» и деформацию рамы подъемного сосуда // Горное
оборудование и электромеханика. 2011. № 12. С. 16–19.
15. Двинина Л. Б., Двинин Л. А., Ляпцев С. А. Выбор динамического режима шахтных
подъемных установок по скорости подъема // Математическое моделирование механических
явлений: матер. науч.-техн. конф. 10–11 апреля 2008. Екатеринбург: УГГУ, 2008. С. 268–274.
16. Кирпичев М. В. Теория подобия. М.: АН СССР, 1953. 96 с.
17. Седов Л. И. Методы подобия и размерностей в механике. М.: Наука, 1981. 282 с.
18. Двинина Л. Б., Двинин Л. А., Ляпцев С. А. Критерии подобия динамических режимов
шахтного подъема // Нетрадиционные технологии и оборудование для разработки сложно-
структурных месторождений полезных ископаемых: матер. Второй междунар. науч.-техн. конф.
15–17 февраля 2005. Екатеринбург: УГГУ, 2005. С. 83–87.