Рациональные параметры и область применения автоматизированного процесса бурения шпуров при проведении горных выработок

• Автор: Авербух, Моисей Мордкович
• Шифр специальности: 05.15.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 265 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА .

1.1. Основные направления создания систем управле

ния и систематизация функций и устройств автоматизации бурильных установок

1.2. Выбор критерия оптимальности технических ре

шений автоматизации бурения

1.3. Определение необходимого способа регулирова

ния режима бурения шпуров

1.4. Обоснование применения имитационного модели

рования для исследования вопросов автоматизации основных и вспомогательных операций процесса бурения шпуров
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ОСНОВНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРОЦЕССА
БУРЕНИЯ ШПУРОВ
2.1. Аналитическое выражение критерия оптималь
ности приведенные затраты
2.2. Математическая модель распределения крепости буримой породы по глубине шпуров и алгоритм имитационного моделирования режима бурения
шпуров
2.3. Математическая модель режима вращательного
бурения шпуров и ее реализация на ЭЦВМ .
2.4. Математическая модель режима вращательно ударного бурения шпуров и ее реализация на
2.5. Шитациоиная модель концевых и вспомогатель
ных операций и ее реализация на ЭЦВМ
В ы в о д ы .
3. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К
УСТРОЙСТВАМ УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫМИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМИ ОПЕРАЦИЯМИ .
3.1. Оптимизация структуры и способа управления
режимом бурения шпуров
3.2. Способ реализации обратной связи в устройст
вах управления режимом бурения шпуров .
3.3. Требования к алгоритмам автоматизации конце
вых и вспомогательных операций
3.4. Определение необходимой точности автомати 8 ческого выполнения операции наводки бурильной
машины на очередной шпур
В ы в о д ы .
4. ЗАВИСИМОСТИ ВЫХОДНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ 5 ШПУРОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ УПРАВЛЕНИЯ .
4.1. Изучение возможностей ручного управления в
шахтных условиях
4.2. Временные простои, возникающие при одновре 4 менном обслуживании одним оператором двух
бурильных машин .
4.3. Выходные показатели вращательного способа 0 бурения шпуров при различных способах
управления
4.4. Выходные показатели вращательноударного спо
соба бурения шпуров при различных способах управления .
4.5. Оценка адекватности применяемых имитационных
моделей реальным экспериментальным и производственным данным
Выводы
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМАТИЗАЦИИ
ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ ШПУРОВ НА БУРИЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ
5.1. Условия техникоэкономической эффективности 9 средств автоматизации бурильных установок
5.2. Техникоэкономические требования к системам
автоматизации бурильных установок .
5.3. Экономическая эффективность от внедрения ав 7 томатических манипуляторов для проведения
горных выработок .
В ы в о д ы .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


При автоматизации выполнения паспорта БВР перестановка бурильной машины осуществляется с помощью автоматического манипулятора, имеющего несколько (от 4 до 8) степеней свободы и специальную систему програшного управления. Такие системы запоминают значения и последовательность отработки угловых или линейных координат основных звеньев стрелы манипулятора, которые однозначно соответствуют паспорту БВР. В процессе работы система автоматически переводит БМ к очередному шпуру, осуществляет бурение и возвращает БМ в исходное положение. После окончания бурения и возврата БМ в исходное положение устройство програшного управления заново выполняет весь цикл, но уже на новом шпуре. Так происходит до выполнения всего паспорта БВР. В ряде работ описаны различные по своему принципу действия системы програшного управления перемещением БМ с помощью манипулятора (рис. Это системы с ручным вводом значений координат (-, бі], или с их запоминанием в процессе наводки по эталонному циклу [бз]. Рис Л. I - направляющая бурильной машины? Л - стрела манипулятора; 5 - привод наклона стрелы; 6. Однако при создании систем программного управления до сих пор неясными остаются вопросы, связанные с необходимей точностью отработки и измерения угловых перемещений кинематических звеньев стрелы манипулятора, а также с потенциальными возможностями по увеличению скорости выполнения вспомогательных операций. Кроме того, неясными остаются вопросы, связанные с точностью отслеживания координат каждого шпура, а также с необходимыми требованиями к объему памяти системы программного управления. Функция УВ заключается в смене инструмента после его затупления. Устройства, выполняющие эту функцию, должны выдать команду о необходимости замены, а затем сменить инструмент. Устройства смены инструмента применяются во многих станках с числовым программным управлением, использующихся в машиностроительной промышленности (рис. Это делается для того, чтобы не привлекать для выполнения операции замены оператора и, тем самым, сделать станок полностью автоматическим. Кроме того, автоматическая смена инструмента происходит быстрее и качественнее. Поэтому создание буровых автоматов, функционирующих без участия человека, невозможно без наличия устройств смены инструмента. Следует отметить, что, несмотря на важность решения этого вопроса, в настоящее время известно мало сведений о проведении работ в данном направлении. К имеющимся следует отнести попытки разработки различного типа устройств механического съема коронок путем приложения значительных усилий порядка нескольких тонн , либо с использованием быстрого теплового разогрева юбки коронки для создания зазора между внутренней поверхностью инструмента и внешней поверхностью конуса штанги []. Датчики, определяющие предельное затупление инструмента, как правило, предлагают создавать на базе измерения косвенных параметров, характеризующих текущий износ рабочих кромок резца или коронки. Например, с помощью длительного контроля изменения средней скорости бурения. Необходимо отметить, что для устройств автоматической смены инструмента еще существует большое количество нерешенных вопросов. К основным из них относится обоснование необходимости механизма съема коронки и исследование области его применения. УЛ2 - установку бурильной установки в необходимое положение в забое горной выработки. До настоящего времени УП1 и УПЭ выполнялись только оператором бурильной установки. Однако сейчас появились технические возможности для того, чтобы сделать автоматическим выполнение функций УП2. В работах (, , Пб], например, рассматриваются различные технические предложения по системам вождения гусеничных и рельсовых бурильных установок с помощью дистанционного, полуавтоматического или автоматического управления. Выявлены возможности создания таких устройств с применением проводных, лазерных и СВЧ - приборов для передачи команд управления от центрального пульта, а также для определения текущего местонахождения установки и выработки программы движения. Представляет интерес применение промышленного, особенно стереоскопического телевидения, работы по созданию которого ведутся в некоторых областях робототехники.