Выбор рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей на основе моделирования рабочих процессов с учетом случайного характера внешних воздействий

• Автор: Лукьянова, Галина Викторовна
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 213 с. : ил. + Прил. (148 с.: ил.)

АННОТАЦИЯ
Диссертационная работа посвящена решению научно-технической задачи выбора рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей (ППТМ) для проведения подготовительных выработок буровзрывным способом.
ППТМ представлена как единая технологическая подсистема, состоящая из погрузочной машины и призабойного транспортного оборудования, реализующая процессы удаления горной массы из забоя вплоть до передачи груза в средства магистрального транспорта.
Обоснование рациональных вариантов ППТМ выполнено на основе исследования, разработки и уточнения математических моделей и процедур имитационного моделирования рабочих процессов погрузки и транспортирования кусковых пород оборудованием непрерывного действия с учетом случайного характера внешних воздействий. Впервые процессы взаимодействия погрузочных органов ковшового типа и с нагребающими лапами со штабелем рассмотрены на основе представления горной массы как стохастической среды, характеризуемой некоторой функцией распределения размера куска. Это позволило оценить производительность и трудоемкость применения ППТМ как случайный процесс, повысить достоверность оценки параметров выпускаемых горнопроходческих машин в сравнении с известными методами.
Применение разработанных методов и процедур обеспечит снижение уровня риска потребителя при выборе альтернативных вариантов ППТМ в условиях многообразных предложений на рынке специализированной машиностроительной продукции для механизации погрузки и призабойного транспорта.
Реализация предложенных методов и программно-технических средств обеспечения процедур выбора рациональных вариантов ППТМ позволит повысить производительность горнопроходческих работ на 20-25%, снизить реальные затраты на проведение подготовительных выработок за счет использования эффективных наборов погрузочного и призабойного транспортного оборудования.
Инженерная методика и программное обеспечение имитационного моделирования выбора ППТМ приняты к использованию ННЦ - ИГД им. A.A. Скочинского и ООО «Скуратовский машиностроительный завод».

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проходческая система, как объект имитационного моделирования

1.2. Обзор методов и процедур, используемых в практике имитационного моделирования процессов горного производства
1.3. Анализ состояния разработки математических моделей, описывающих функционирование проходческих погрузочнотранспортных модулей
1.4. Конкретизация предмета и задач исследования
2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ И ПРОЦЕДУР МОДЕЛИРОВАНИЯ
И СОПОСТАВЛЕНИЯ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ С УЧЕТОМ СЛУЧАЙНОГО ХАРАКТЕРА ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
2.1. Общая структура и последовательность процедур моделирования горно-проходческих систем и погрузочно-транспортных модулей
2.2. Описание состава штабеля как функции случайного размера куска
2.3. Моделирование гранулометрического состава в малом выделенном объеме
2.4. Средний случайный размер куска в малом выделенном объеме
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПОГРУЗКИ И ПРИЗАБОЙНОГО ТРАНСПОРТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОВШОВЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН ;
3.1. Общее построение имитационной модели формирования потока случайных объемов черпания
3.2. Математические модели процесса внедрения ковша в штабель
3.3. Математические модели процесса зачерпывания
3.4. Объем единичного захвата ковшом. Предельная вместимость ковша
и объем ссыпания
3.5. Математические модели поцикловой продолжительности единичных черпаний

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПОГРУЗКИ И ПРИЗАБОЙНОГО ТРАНСПОРТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (ПНБ)
4.1. Общее построение имитационной модели формирования производительности системы «штабель - погрузочная машина -призабойный транспорт»
4.2. Математическая модель случайных объемов единичного захвата нагребающими лапами
4.3. Математическая модель формирования нагрузки на валу ведущих звеньев механизма нагребающих лап
4.4. Исследование и оценка предельных возможностей проходческого специализированного перегружателя
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
5. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОХОДЧЕСКИХ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ
5.1. Общее построение инженерной методики
5.2. Алгоритм и программа имитационной модели функционирования погрузочно-транспортного модуля
5.3. Прогнозная оценка эффективности различных вариантов погрузочнотранспортных модулей
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ (приведены в отдельном томе)

2) средние значения долевого поразрядного содержания груза в объеме у по результатам К черпаний приближаются к математическому ожиданию долевого содержания груза в первоначальном штабеле с учетом возможной статистической ошибки в определении среднего значения.
Работа алгоритма (рисунок 2.6) и соответствующей программы (приложение 2) проверялось на тестовых вариантах для рядового штабеля (гранулометрическая кривая 4). Результаты моделирования представлены в табл.2.6,
2.7 и 2.8.
Динамика изменения гранулометрического состава штабеля при последовательном отборе из него материала с корректировкой объема и гранулометрического состава груза в ковше (табл. 2.6) свидетельствует о статистической стабильности процесса: суммарный объем единичных черпаний изменяется в пределах 0,86-0,95 м3 при номинальном объеме - 0,9 м3. Среднее значение долевого содержания каждого разряда в штабеле [Ры (с/ф)]у соответствует аналогичному показателю исходного штабеля.
Таким образом, разработаны адекватные процедуры статистического преобразования гранулометрического состава штабеля в виде непрерывной функции распределения случайного размера куска в дискретные функции долевого содержания кусков различных разрядов крупности в малых выделенных объемах. Это позволяет моделировать в условиях, приближающихся к реальности, процессы внедрения, черпания порционного транспортирования горной массы, в которых необходимо на основе локального гранулометрического состава определить случайные размеры куска перед рабочими кромками погрузочных органов, сопротивления внедрению, черпанию и объемы единичного захвата.
Задача определения (1ср перед кромками рабочих органов или внутри
произвольных малых выделенных объемов V становится тривиальной при известном гранулометрическом составе Рщ или долевом содержании