Модернізація тягової електромеханічної системи рудникового електровоза типу К-10

Abstract

У даній роботі досліджується перспективний шлях оновлення шахтного електротранспорту, передбачаючи введення комбінованої системи приводу. Вона об'єднує звичний тяговий двигун з лінійним асинхронним двигуном. Ключова ціль – поліпшення тягових показників та заощадження енергії електровозів у складних підземних середовищах, особливо на великих схилах, на слизьких ділянках та в умовах недостатнього зчеплення коліс з рейками. У першому розділі здійснено аналіз поточного стану тягових систем шахтних локомотивів. Виявлено їхні недоліки, зокрема залежність тягової сили від зчеплення коліс із рейками. В дослідженні доведено важливість використання додаткового приводу на базі ЛАД, що генерує тягову силу через електромагнітну взаємодію і функціонує незалежно від характеристик зчеплення чи ухилу колії. У другому розділі зосереджено увагу на створенні концептуальної та структурної схеми комбінованого приводу, котрий функціонує в автоматичному режимі. Додатковий привід активується лише тоді, коли основний відчуває перевантаження чи пробуксовування коліс. Побудовано математичну модель системи, що бере до уваги її динамічні характеристики. Визначено функціональні зв'язки, які забезпечують злагоджену роботу обох приводів, та запропоновано алгоритм управління з застосуванням блоку синхронізації. Результати проведеного моделювання свідчать про те, що запропонована система значно покращує показники надійності та безпеки. У третьому розділі представлено детальний аналіз запропонованої комбінованої системи приводу. Розроблено методику для визначення оптимальної сили тяги ЛАД з урахуванням різних експлуатаційних факторів: протяжності шляху, ухилу, коефіцієнту зчеплення, обсягу перевезень та швидкості руху потягу. Запропоновано алгоритм управління ЛАД, що передбачає використання адаптивних контурів зворотного зв'язку за струмом та ковзанням для забезпечення стабільної ефективності системи. Результати моделювання показують, що застосування комбінованого приводу дозволяє збільшити вагу потягу при збереженні тієї ж маси зчеплення, зменшити кількість рейсів, збільшити середню швидкість руху. Доведено, що продуктивність системи значною мірою залежить від правильного співвідношення тягових характеристик та конструкції ЛАД. За умов крутих підйомів або низького зчеплення ЛАД виявляє себе особливо ефективно, навіть перевищуючи можливості основного приводу.