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:

Линник Владимир Юрьевич. Повышение эффективности функционирования шнековых исполнительных органов очистных комбайнов в различных условиях применения : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 : Москва, 2004 177 c. РГБ ОД, 61:04-5/2791

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.

Введение 5

Глава 1. Состояние вопроса, методология проведения и постановка задач

исследований 10

  1. Эффективность функционирования исполнительных органов. Основные понятия и определения 11

  2. Анализ факторов, влияющих на выбор параметров и эффективность функционирования исполнительных органов 13

  1. Свойства угольных пластов, как объектов разрушения резцами исполнительных органов 13

  2. Силовые и энергетические показатели процесса разрушения 15

  3. Надежность исполнительных органов 16

  4. Теоретическая производительность комбайнов 18

  1. Общие сведения о базах данных и моделях представления данных... 19

  2. Разработка методологии и объемы проведения исследований 21

1.5 Задачи исследований. 30

Глава 2. Исследование характеристик разрушаемости и геологического
строения угольных пластов, влияющих на эффективность функциониро
вания исполнительных органов 31

2.1 Анализ характеристик разрушаемости и геологического строения

угольных пластов. 31

  1. Кузнецкий угольный бассейн 32

  2. Печерский угольный бассейн 34

  3. Восточная часть Донецкого бассейна 35

  4. Челябинский бассейн 37

  5. Месторождения Восточной Сибири, Приморья и о. Сахалин 37

  6. Подмосковный угольный бассейн 38

2.2 Экспериментальные исследования сопротивляемости резанию раз
личных типов породных прослоев и твердых включений 39

  1. Разработка типизации угольных пластов по особенностям их геологического строения и разрушаемости 42

  2. Описание базы данных для оценки свойств угольных пластов 50

Выводы по главе 2. 54

Глава 3. Исследование влияния характеристик разрушаемости угольных
пластов на показатели эффективности функционирования исполнитель
ных органов 55

  1. Анализ параметров шнеков и режущего инструмента 55

  2. Исследование показателей надежности и эффективности применения резцов в различных условиях по разрушаемости пластов 59

  3. Исследование надежности исполнительных органов в зависимости от показателя Аэ 72

  4. Влияние характеристик разрушаемости пластов на скорость подачи и теоретическую производительность комбайнов: 78

  5. Влияние характеристик разрушаемости пластов на удельные энергозатраты и сортность угля при добыче. 86

  6. Влияние параметров шнеков на показатели эффективности их функционирования в различных условиях эксплуатации 88

Выводы по главе 3 97

4. Разработка математической модели и методики для выбора конструк
ций исполнительных органов применительно к конкретным условиям
эксплуатации 99

  1. Обоснование целевой функции при выборе конструкции исполнительного органа. 99

  2. Описание математической модели выбора конструкции исполнительного органа при эксплуатации в конкретных условиях 100

  1. Алгоритмы расчета основных показателей эффективности функционирования исполнительных органов 103

  2. Разработка алгоритма расчета обобщенного критерия Су.э ПО

  3. Проверка адекватности математической модели 115

Выводы по главе 4 118

5. Разработка прикладных программ для выбора исполнительных органов

применительно к конкретным условиям эксплуатации по показателю Аэ 120
5.1. Формирование базы знаний подсистемы оценки условий применения

исполнительных органов 120

  1. Описание модуля программы для представления данных, характеризующих прочностные свойства пласта и особенности его геологического строения 123

  2. Описание модулей программы для расчета показателя Аэи определения принадлежности пласта к конкретной группе типовых условий 127

  3. Описание модуля программы для выбора конструкции исполнитель-

ного органа применительно к типовым условиям эксплуатации 132

Выводы по главе 5 134

Основные выводы 135

Литература 137

Приложение А 150

Приложение Б 171

Введение к работе:

Эффективность функционирования очистных комбайнов в значительной мере зависит от работы шнекового исполнительного органа (в дальнейшем изложении шнек), резцы которого непосредственно контактируют с угольным забоем и формируют его суммарную и динамическую нагруженность. Известно, что нагруженность шнека определяется его параметрами, типом режущего инструмента и прочностными свойствами разрушаемого угольного массива. Поэтому соответствие параметров шнеков и режущего инструмента характеристикам разрушаемости пласта имеет важное значение, поскольку от этого зависит общая нагруженность комбайна а, значит, его теоретическая производительность и нагрузка на очистной забой в целом.

В последнее десятилетие ННЦТП-ИГД им. А. А. Скочинского, ОАО «Гипроуглемаш» и «ПНИУИ» разработали и передали на заводы угольного машиностроения России более пятидесяти типоразмеров шнеков, отличающихся типом применяемых резцов, схемой их расстановки на корпусе, диаметром, шириной захвата и другими конструктивными особенностями. Каждому из типоразмеров шнеков соответствует вполне определенная область применения по характеристикам разрушаемости и вынимаемой мощности угольного пласта, сортности добываемого угля и назначению по типу комбайна. Вместе с тем в подавляющем большинстве случаев используются однотипные шнеки, оснащенные, как правило, недорогими поворотными резцами с конической режущей частью, применение которых на вязких углях сопровождается по сравнению с другими известными типами резцов повышенной энергоемкостью резанию и неудовлетворительной сортностью добываемого угля. В значительной мере это связано с отсутствием научно обоснованных рекомендаций и критерия оптимизации, по которому должен выбираться тот или иной шнек, увязанный со свойствами угольного массива, для отработки которого он предназначен. Кроме этого отсутствует доступная для работ-

ников энергомеханических служб шахт информация о существующей номенклатуре шнеков и их технических возможностях. Между тем, наметившиеся в последние годы тенденции на создание технологий высокопроизводительной выемки угольных пластов по технологическим схемам «лава-горизонт» и «лава-шахта», требуют индивидуального подхода к выбору средств добычи угля, в том числе и к исполнительным органам. Только в том случае, когда конструкция и параметры исполнительного органа комбайна будут соответствовать характеристикам разрушаемости угольного массива и эксплуатационным требованиям по производительности, сортности угля и надежности комбайна, можно говорить о высокоэффективной работе очистного забоя по добыче угля. Поэтому в научном плане необходимо на основе сформированной базы данных об условиях эксплуатации очистных комбайнов установить закономерности влияния характеристик разрушаемости угольных пластов на показатели эффективности функционирования исполнительных органов и на их основе разработать пакет прикладных программ, позволяющий оперативно оценивать условия эксплуатации комбайна и выбирать для них оптимальный вариант конструкции шнека.

В этом состоит общая направленность и актуальность проведенных в рамках данной диссертационной работы исследований.

Целью настоящей работы является исследование закономерностей влияния характеристик разрушаемости угольных пластов на показатели эффективности функционирования шнеков очистных комбайнов, и разработка на этой основе экономико-математической модели для выбора области рациональной эксплуатации шнеков различных конструктивных исполнений.

Идея работы заключается в комплексном учете влияния характеристик разрушаемости угольных пластов и параметров шнеков на эффективность их функционирования.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем и их новизна:

  1. При оценке условий применения шнеков, наряду с сопротивляемостью угля резанию, определяющей средние нагрузки при резании, необходимо учитывать особенности геологического строения пласта, влияющие на максимальные нагрузки и определяющие динамическую нагруженность комбайна. При этом типизация угольных пластов по особенностям строения применительно к определению области рационального применения шнеков должна осуществляться с учетом широкой вариации сопротивляемости резанию породных прослойков.

  2. Выбор области рационального применения различных типов шнеков должен осуществляться по разработанной экономико-математической модели, определяющей величину удельной стоимости добываемого угля с учетом затрат, связанных с расходом резцов и шнеков, потерями технической производительности при их замене и энергоемкостью выемки угля в конкретных условиях применения по показателю эквивалентной сопротивляемости пласта резанию.

  3. Оперативная оценка условий применения и выбор шнека осуществляется с помощью алгоритмов и программ, позволяющих оценивать характеристики разрушаемости пласта и определять экономическую целесообразность применения для его разработки той или иной конструкцией исполнительного органа.

Обоснованность и достоверность разработанных научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- анализом характеристик разрушаемости и особенностей строения угольных пластов практически всех угольных бассейнов России (более 300 шахтопластов);

- значительным объемом экспериментальных данных, полученных в шахтных условиях (около 70 очистных забоев в 15-ти угольных компаниях по добыче угля и сланца);

использованием методов математического моделирования и методов статистической обработки полученных данных с использованием программного пакета MS Excel, и языка программирования Visual C++ и др.;

удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с данными, полученными в шахтных условиях: погрешность рассчитанных по разработанным в диссертации математическим моделям значений показателей эффективности функционирования исполнительных органов не превышала 10-15%.

Научное значение работы состоит:

- в установлении зависимостей удельного расхода резцов и ресурса
шнеков от характеристик разрушаемости угольных пластов;

- в разработке экономико-математической модели для выбора конструк
ции исполнительного органа применительно к конкретным условиям эксплуа
тации.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики расчета для определения рациональной области применения различных конструкций шнеков применительно к типовым условиям эксплуатации.

Методы исследований. Систематизация и анализ литературных данных, экспериментально-статистический и теоретический методы исследований, графоаналитический анализ, методы математической статистики с использованием программного пакета MS Excel.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы: ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского при разработке «Отраслевой инструкции по выбору шнековых исполнительных органов очистных комбайнов», утвержденной Генеральным директором компании «Росуголь»; при создании программы для ЭВМ «Выбор средств выемки угольного пласта на основе ус-

тановления характеристик его разрушаемое», на которую получено свидетельство об официальной регистрации N 990896 от 10.12.99 г.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались на «Неделе горняка», проходившей в Московском Государственном горном университете, а также на объединенном семинаре отделений подземной разработки угольных месторождений и проблем разрушения угля и горных пород ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, содержит 22 рисунка, 26 таблиц, список использованной литературы из 121 наименования.

Автор выражает сердечную признательность кандидату технических наук Меламеду Владимиру Зиновьевичу за консультации при разработке программного обеспечения для выбора параметров шнеков, а также сотрудникам ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского, любезно предоставившим материалы для анализа горно-геологических условий шахтопластов России и показателей эффективности функционирования исполнительных органов очистных комбайнов.

Подобные работы
Титов Сергей Владимирович
Обоснование и выбор критериев оценки параметров угледобывающих комплексов с целью повышения эффективности их применения
Рязанцев Сергей Николаевич
Исследование и выбор параметров шнековых исполнительных органов очистных комбайнов для конкретных условий эксплуатации
Носенко Иван Алексеевич
Повышение надежности горно-проходческих комбайнов применением оперативной диагностики привода исполнительного органа
Слесарев Борис Вячеславович
Обоснование параметров и разработка средств повышения эффективности эксплуатации карьерных гидравлических экскаваторов
Лебедев Сергей Владимирович
Повышение эффективности работы тормозных систем шахтных подъемных установок с асинхронным приводом
Назаров Константин Сергеевич
Повышение эффективности вибрационных грохотов для классификации трудногрохотимого минерального сырья
Пашкин Леонид Николаевич
Повышение эффективности системы технического сервиса горного погрузочного оборудования в условиях ОАО "Апатит"
Макаров Владимир Николаевич
Исследование и разработка энергетических методов повышения эффективности шахтных установок главного проветривания (УГП) с центробежными вентиляторами
Фролов Александр Петрович
Повышение эффективности эксплуатации рудничных поршневых компрессорных установок путем совершенствования воздухораспределительных органов
Михайлов Александр Викторович
Повышение эффективности машин для добычи фрезерного торфа с пооперационно адаптированными щеточными рабочими органами

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