Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Воронова Элеонора Юрьевна. Синтез и оценка эффективности технических решений при агрегатировании буровзрывных проходческих систем : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 : Новочеркасск, 2004 263 c. РГБ ОД, 61:04-5/3363

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.
ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ 10

1.1. Современное состояние проблем и тенденции развития в области комплексной механизации проведения выработок

буровзрывным способом 10

1. 2. Анализ возможности использования известных классификационных систем для агрегатированного

оборудования 18

1. 3. Известные подходы к оценке эффективности
горнопроходческих машин. 24

1. 4. Постановка задач исследований 32

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ СИСТЕМАТИЗАЦИИ АБВПС 34

2. 1. Системный подход к структурообразованию средств

комплексной механизации 34

2. 2. Разработка классификационных признаков АБВПС 36

2. 3. Разработка классификационной системы АБВПС 48

2. 4. Практическая реализация предложенных принципов
классификации 51

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ. МОДЕЛИРОВАНИЕ
РАБОТЫ АБВПС. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
АБВПС
54

3. 1. Требования к модели. Выбор метода моделирования 54

3. 2, Формализация объекта моделирования 59

3. 3. Программная реализация макроструктуры реального

функционирования АБВПС 116

3. 4. Оценка адекватности имитационно-статистической

модели функционирования АБВПС 123

3. 5. Исследование влияния на критерий эффективности
АБВПС компоновочных схем и условий эксплуатации 126

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СИНТЕЗА ТЕХНИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ АБВПС И ЕЕ РЕАЛИЗАЦИЯ НА ПРИМЕРАХ 145

4. 1, Список требований для технического решения АБВПС.... 145
4. 2. Разработка алгоритма этапов синтеза рациональных ТР

АБВПС для заданных условий 147

4. 3. Примеры синтеза технических решений АБВПС 161

4.4. Описание новых технических решений 165

4. 5. Прогнозная оценка новых технических решений 173

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 180

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 182

ПРИЛОЖЕНИЯ 190

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Результаты производственных наблюдений за

работой горнопроходческой техники 191

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Журналы наблюдений за буропогрузочными

машинами „ 201

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Результаты производственных наблюдений за машинами 2ПНБ-2 (зав. № 1442) и 2ПНБ-2Б (зав.

№3251) 212

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Листинг программы "АГРЕГАТ" 229

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Результаты статистических испытаний 239

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Документы по внедрению результатов

исследований в учебный процесс ...256

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Справка о внедрении результатов научно-
исследовательских работ Шахтинского института
(филиала) Южно-Российского государственного
технического университета (Новочеркасского
политехнического института) 262

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Как известно, значительная часть подготовительных выработок в горной промышленности проводится буровзрывным способом, который характеризуется хорошей приспосабли-ваемостью к различным условиям и позволяет проводить выработки по породам любой крепости. Существующий уровень отечественной техники для этого способа не обеспечивает требуемых показателей производительности и надежности оборудования, поэтому необходимы широкие поиски новых решений.

Практика очистных работ показала, что только агрегатирование машин и механизмов, основанное на кинематическом и конструктивном объединении всего забойного оборудования, позволило резко повысить производительность труда и снизить себестоимость угля. Это объясняется тем, что элементы машин, имеющие одинаковое функциональное назначение, заменяются единым органом, который перекрывает или вбирает в себя аналогичные функции обособленных машин. В результате сокращается количество узлов, масса оборудования, его габариты, энергоемкость, стоимость и т. д.

Объединение исполнительных органов функциональных машин на едином базовом элементе (движителе), осуществляющем перемещения системы относительно выработки, позволяет добиться улучшения показателей системы даже при использовании известных функциональных элементов индивидуальных машин.

Метод агрегатирования, широко применяемый в станкостроении и в горном деле при разработке очистных комплексов, с успехом используется при создании проходческих систем, например, в серии комплексов «Сибирь» [1] и агрегате «ЭЛАНГ»[2].

Однако цикличный характер буровзрывной технологии и связанная с этим необходимость обмена машин в течение проходческого цикла обуславливает ряд особенностей применения метода агрегатирования для буровзрывных проходческих систем. Простого объединения функциональных машин на общем базовом элементе, осуществляющем пе-

ремещение всей системы относительно выработки, оказывается недостаточно. Необходимо оснащать системы механизмами региональных перемещений, которые в пределах базового элемента обеспечивают возможность обмена функциональных машин и тем самым исключают конфликт последних в пространстве. В процессе проходческого цикла не все машины нуждаются в обмене, например, транспортирующий элемент (конвейер), принимающий горную массу от погрузочного органа, или призабойная крепь, предохраняющая оборудование от вывалов породы. Но бурильные машины, погрузочные органы и крепеустановщик, напротив, должны иметь возможность перемещения относительно базового элемента, иначе они не смогут выполнять свои функции. Вышеописанная ситуация характерна только для агрегатированных буровзрывных проходческих систем. В очистных и проходческих комбайновых комплексах используется поточная технология, поэтому механизмы по отделению, уборке горной массы и креплению образовавшегося пространства располагаются последовательно и в процессе работы обмениваться не должны.

Агрегатнроваппые буровзрывные проходческие системы (АБВПС), разработанные в России, странах СНГ и дальнего зарубежья (всего около двухсот вариантов), до настоящего времени не имели научно обоснованных правил структурообразования, методов оценки и проектирования. Существующие методики расчета и оценки эффективности проходческих систем рассчитаны на проведение выработок индивидуальными машинами с технологическими связями и не учитывают особенностей агрегатированного оборудования. Кроме того, в них используется детерминированная входная информация, не учитывающая случайного характера многих воздействий, например, отказов оборудования, их ликвидации, неоднородность условий эксплуатации и других.

На основании вышеизложенного представляются актуальными научное обоснование и создание методов разработки и оценки технических решений агрегатированного оборудования с учетом фактора надежности и случайного характера входных воздействий.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ЮРГТУ (НПИ) «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда», утвержденного Ученым советом ЮРГТУ (НПИ) в 1994 г.; НИР ЮРГТУ по теме П-53-717 «Исследование рабочих процессов и совершенствование конструкций горнопроходческих машин».

Цель работы. Обоснование направлений повышения эффективности проведения выработок буровзрывным способом путем разработки принципов, инженерной методики синтеза и оценки эффективности агрегатированных буровзрывных проходческих систем с учетом фактора надежности.

Идея работы заключается в рассмотрении АБВПС как конструкций, созданных по единым структурным правилам, использование которых позволяет компоновать системы, отвечающие определенным функциональным требованиям и давать оценку эффективности таких систем с учетом вероятностного характера воздействий на их функционирование, а также синтезировать принципиально новые технические решения применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Научные положения, выносимые на защиту:

формализованное описание агрегатированных структур систем горнопроходческих машин учитывает особенности компоновки и функционирования агрегатированного оборудования, состав и взаимосвязь элементов, позволяет построить структурную систематизацию АБВПС, которая отличается новыми классификационными признаками, дает возможность идентифицировать существующие классы конструкций и наметить новые технические решения;

имитационно-статистическая модель функционирования систем горнопроходческих машин, в том числе агрегатированных, учитывает вероятностный характер информации о надежности оборудования и формировании производительности, количество и тип материальных

связей, режим работы элементов системы в процессе цикла; установлено влияние перечисленных факторов на производительность систем;

эксплуатационная производительность АБВПС, в сравнении с аналогичным комплектом, при агрегатировании машин возрастает за счет сокращения количества однотипных элементов и времени обмена функциональных машин, что приводит к уменьшению числа отказов и продолжительности простоев, связанных с их ликвидацией;

порядок процедур синтеза и оценки эффективности технических решений АБВПС, основанный на имитационно-статистическом моделировании их функционирования с учетом структуры систем и показателей их элементов, позволяет для конкретных условий эксплуатации получать рациональные варианты технических решений.

Новизна работы состоит в том, что:

впервые разработана структурная систематизация АБВПС, базирующаяся на принципах системного подхода, отражающая общие правила структурообразования АБВПС, включающая ряд новых классификационных признаков, учитывающих особенности компоновки и функционирования агрегатированного оборудования;

разработанная имитационно-статистическая модель функционирования буровзрывных проходческих систем, в том числе агрегатиро-ванных, учитывает смену их состояний в процессе цикла, время пребывания в различных состояниях, влияние материальных связей, вероятностный характер информации о надежности оборудования и параметрах проходческого цикла, позволяет моделировать проведение выработки как случайный процесс и установить зависимости эффективности функционирования проходческих систем от показателей их элементов и условий эксплуатации;

разработанный порядок процедур синтеза технических решений АБВПС, включающий выбор и оценку эффективности альтернативных вариантов проходческих систем, позволяет для заданных условий эксплуатации получать наиболее эффективные технические решения, удовлетворяющие требованиям технического задания.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований, включающих: патентный поиск и анализ научно-исследовательских работ по рассматриваемому вопросу; статистические методы планирования вычислительных экспериментов, выполненных с использованием современных ЭВМ и программных продуктов; оценку адекватности результатов исследований реальному процессу; относительная ошибка в определении средних значений не превышает 14%, что удовлетворяет данному типу исследований.

Значение работы. Научное значение работы состоит в разработке принципиально нового подхода к вопросу структурообразования агрегатированных буровзрывных проходческих систем, который позволяет выявить их общие классификационные признаки и правила построения структур; описании функционирования проходческих систем как стохастического процесса с учетом возможных структурных состояний в течение цикла; установлении влияния агрегатирования и основных параметров элементов на эффективность систем.

Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты, в частности, методика синтеза и оценки технических решений, а также программа для ЭВМ, моделирующая функционирование АБВПС, использованы при синтезе новых технических решений систем горнопроходческих машин, применительно к конкретным условиям эксплуатации и направлены на дальнейшее совершенствование методов проектирования проходческих систем с использованием ЭВМ.

Внедрение результатов диссертационных исследований.

Основные результаты диссертационных исследований - принципы систематизации АБВПС и методические основы синтеза технических решений АБВПС - внедрены в ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского при выполнении работы: 0193056000-035 «Разработать предложения по созданию новых эффективных технологий буровзрывных работ при проведении полевых выработок в крепких породах».

Результаты исследований рекомендуются к использованию конструкторским организациям и профильным заводам угольного машино-

строения при модернизации имеющихся и разработке новых образцов проходческой техники. Принципы создания и систематизации АБВПС включены в учебный курс «Буровзрывные проходческие системы» для студентов специальности 170100 «Горные машины и оборудование» (по ОКСО 150402) в виде разделов учебных пособий, имеющих рекомендательный гриф:

«Буровзрывные проходческие системы» - Министерство образования РФ;

альбом конструкций и схем - УМО по высшему горному образованию Министерства образования РФ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на научно-практической конференции Южно-Российского отделения Академии горных наук (1998г.); на симпозиумах "Неделя Горняка - 2000" (Москва, 2000г.) и "Неделя Горняка - 2003" (Москва, 2003г.); "Неделя Горняка - 2004" (Москва, 2004г.); на заседании учебно-методической комиссии по специальности 170100 "Горные машины и оборудование" в ЮРГТУ(НГШ), 20-22 сентября 2001г.; на 45-52 научно-практических конференциях ШИ ЮРГТУ (НПИ); на научных семинарах кафедры "Горные машины и оборудование" (1997-2003г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 15 печатных работ, в том числе 2 учебных пособия в соавторстве, 1 монография в соавторстве, 2 патента на изобретения.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений; изложена на 263 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 28 таблиц, список использованных источников из 84 наименований, приложения представлены на 74 страницах.

Автор выражает глубокую признательность д-ру техн. наук, проф. Г. Ш. Хазановичу, а так же коллективу кафедры «Горные машины и оборудование» ШИ(ф)ЮРГТУ(НПИ) и особеїшо проф. С. И. Носенко за оказанную поддержку и методические советы на различных этапах исследований.

Подобные работы
Титов Сергей Владимирович
Обоснование и выбор критериев оценки параметров угледобывающих комплексов с целью повышения эффективности их применения
Роженцов Алексей Аркадьевич
Синтез и анализ систем распознавания изображений групповых точечных объектов с оценкой их потенциальной помехоустойчивости
Галушкина Надежда Владимировна
Синтез структур и оценка параметров эффективности изготовления трикотажных изделий
Победаш, Павел Николаевич
Модели оптимального управления для поддержки принятия решений при оценке эффективности реальных инвестиций
Потапкин Владимир Александрович
Методика оценки эффективности инженерных природоохранных решений на основе хроматографических измерений
Караогланов Владимир Георгиевич
Оценка эффективности организационно-технологических решений при реконструкции зданий
Гераськин Юрий Михайлович
Повышение эффективности строительного производства в монолитном домостроении на основе оценки организационно-технологических решений
Аракчеев Павел Владимирович
Организация распределенной вычислительной среды для синтеза системы распознавания летательных аппаратов
Бессарабов Михаил Васильевич
Разработка и исследование метода структурного синтеза систем автоматического управления технологическими процессами
Шалаев Александр Яковлевич
Разработка методов синтеза систем тестового поиска дефектов периферийных управляющих устройств в электронных коммутационных узлах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net