Утицај похабаности резних елемената роторног багера на нивоу вибрација погона за копање

Abstract

У докторској дисертацији је анализиран утицај похабаности резних елемената роторног багера на потрошњу електричне енергије и ниво амплитуде вибрација погона за копање. Креиран је модел који у функцији стања резних елемената дефинише зависност разматраних физичких феномена. За развој модела примењене су једначине теорије осцилација и Ватметарска метода [1] којом се одређује потрошња електричне енергије. За верификацију модела извршена су мерења на роторном багеру SRs2000.32/5+VR ангажованом на откопавању откривке на површинском копу Тамнава–Западно поље. Обављено је пет мерења. Резни елементи су били нови и потпуно похабани. Међумерења су рађена за случај похабаности 25 %, 50 % и 75 %. Степен похабаности дефинисан је применом ручног мерног алата. Утврђени су микротехнолошки параметри блока који су били исти при сваком мерењу. Ниво амплитуде је одређен мерењем вибрација на улазном пару вратила редуктора погона за копање. Истовремено је мерена јачина струје при истом процесу. Добијени резултати су представљали улаз у Ватметарску методу [1]. Модел интегрише два методолошка приступа. Првим се поредe амплитуда вибрација и потрошња електричне енергије. Другим се амплитуда представља преко поремећајне силе добијене од процеса копања. У областима мање похабаности, модел је имао мањи степен сагласности излазних резултата. За веће степене похабаности, разлика оба приступа је мање изражена, што доказује исправност модела. Утицај похабаности на ниво амплитуде потврђен је DIN ISO 10 816–3 [2] стандардом примењеним за мерење вибрација. Према нивоу амплитуде, опште стање погона се класификује у групе од А до D. У областима мање похабаности, погон се налази у нижим групама (групе А и B). Са повећањем похабаности, ниво амплитуде је већи. Анализом стандарда, може се извести закључак да рад у дужем периоду повећава ризик по настанак хаварија на погонској групи. Предложени модел је унапређен адаптивним неуро–фази системом закључивања (ANFIS) [3], [4]. Циљ је предикција потрошње електричне енергије. Добијени су нови улазни подаци генерисани у основни модел (зависност похабаности зуба, потрошње електричне енергије и амплитуде вибрација), без директног мерења на багеру. Поређење резултата измерене потрошње електричне енергије и резултата ANFIS [3], [4] модела извршено је одговарајућим статистичким показатељима и потврђена највећа сагласност у случају Bellovе функције припадности са осам функција по атрибуту.

In the doctoral dissertation is analysed the influence of the wear of cutting elements to energy consumption and bucket wheel drive amplitude level. Created model defines the dependence of the considered physical phenomens as a function of the cutting elements state. For model development were applied equations of the oscillations theory and Wattmeter method [1] to determines the energy consumption. Measurements were made on the bucket wheel excavator SRs2000.32/5+VR to verify the model. Bucket wheel excavator is engaged to overburden excavation at the Tamnava–West field open cast mine. Five measurements were carried out. The cutting elements were new and completely worn. Intermediate measurements were made for wear cases of 25 %, 50 % and 75 %. The degree of worn was defined using a manual measuring tool. The microtechnological parameters of the block were determined, which are were the same at each measurements. The amplitude level is determined by vibrations measuring on the input shafts pair of bucket wheel excavator drive. At the same time was measured the current for the cutting process. The obtained results were the input to the Wattmeter method. The model integrates two methodological approaches. The first compares the vibration amplitude and the electricity energy consumption. With the other, the amplitude is represented by the disturbance force obtained from the cutting process. In less wear areas, the model had lower agreement degree with the output results. For higher wear levels, the difference between both approaches is less pronounced, which proves the correctness of the model. The effect of wear on the amplitude level is confirmed by the DIN ISO 10 816–3 [2] standard applied for vibration measurement. According to the amplitude level, the general condition of the drive is classified into groups from A to D. In areas of less wear, the drive is in the lower groups (group A and B). With wear increasing, the amplitude level is higher. By analyzing the standards, it can be concluded that working for a long period of time increases the risk of damage to the drive. The proposed model is improved by the adaptive neuro–fuzzy inference system (ANFIS) [3], [4]. The goal is to predict electricity consumption. New input data generated in the basic model (dependence of tooth wear, electricity consumption and vibration amplitude) were obtained, without direct measurement on the excavator. The comparison of the results of the measured energy consumption and the results of the ANFIS [3], [4] model was carried out with the appropriate statistical indicators and was confirmed the highest agreement in the case of Bell's membership function with eight functions per attribute.