Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Обгрунтування експлуатаційних параметрів І способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління

Обгрунтування експлуатаційних параметрів І способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління




Сторінка1/6
Дата конвертації28.04.2017
Розмір0.53 Mb.
ТипАвтореферат
  1   2   3   4   5   6



Міністерство освіти і науки України

Національний гірничий університет

КОРНЄЄВ Сергій Васильович

УДК 622.647.1



ОБГРУНТУВАННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ПАРАМЕТРІВ І СПОСОБІВ АДАПТАЦІЇ ШАХТНИХ СКРЕБКОВИХ КОНВЕЄРІВ НОВОГО ПОКОЛІННЯ

Спеціальність 05.05.06 – гірничі машини


Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Дніпропетровськ – 2007

Дисертація є рукописом
Робота виконана на кафедрі гірничої електромеханіки Української інженерно-педагогічної академії (м.

Пара́метр (від дав.-гр. παραμετρέω) - відмірюю, розмірюю)(рос. параметр, англ. parameter, нім. Parameter m, Kennwert m, Kenngrösse f, Kennzahl f) - величина, що нею характеризують якусь властивість, стан, розмір або форму об'єкта, робочого тіла, процесу, явища або системи тощо.
Електромеханіка - фундаментальна наука, що вивчає електромеханічне перетворення енергії. Технічне застосування електромеханіки базується на глибоких знаннях фізики й математики,електротехніки й електроніки, механіки та матеріалознавства, кібернетики й обчислювальної техніки та наочно виявляється в таких складних і екологічно чистих електромеханічних перетворювачах, як електричні машини.
Гірни́чі маши́ни (рос.горные машины, англ. mining machines, нім. Bergbaumaschinen, Berggeräte) - машини, призначені для виконання операцій по відбиванню, навантаженню, доставці, транспортуванню гірничої маси, для проведення гірничих виробок, зведення та демонтажу кріплення, закладання виробленого простору тощо.
Українська інженерно-педагогічна академія - державний вищий навчальний заклад IV рівня акредитації, підпорядкований Міністерству освіти і науки України та розташований у Харкові. До 1990 р. - Український заочний політехнічний інститут, з 1990 по 1994 - Харківський інженерно-педагогічний інститут.
 Стаханов) Міністерства освіти і науки України.
Міністе́рство осві́ти і нау́ки Украї́ни (МОН України) - центральний орган виконавчої влади України.



Науковий консультант

доктор технічних наук, професор

Ширін Л.Н., завідувач кафедри транспортних систем і технологій Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ), Міністерство освіти і науки України.

Офіційні опоненти:


доктор технічних наук, професор

Біліченко М.Я., радник ректора Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ), Міністерство освіти і науки України;

доктор технічних наук, професор

Оксень Є. І., декан факультету автомобільних шляхів Автомобільно-дорожнього інституту Донецького національного технічного університету (м.
Факульте́т (нім. Fakultät, від лат. facultas - спроможність, здатність) - основний організаційний і навчально-науковий структурний підрозділ вищого навчального закладу третього та четвертого рівнів акредитації, що об'єднує відповідні кафедри і лабораторії.
Технічні науки - науки, що вивчають закономірності розвитку техніки і визначають способи найкращого її використання.
Націона́льний гірни́чий університе́т - найстаріший провідний навчальний та науковий заклад у гірничій галузі України IV ступеня акредитації.
Донецький національний технічний університет, абревіатура ДонНТУ - один із найстаріших і найбільших вищий навчальний заклад Донбасу. Широко відомий в Україні та за кордоном як ДПІ, або Донецький політехнічний інститут.
 Горлівка), Міністерство освіти і науки України;


доктор технічних наук, професор

Назаренко В.М., завідувач кафедри інформатики, автоматики і систем управління Криворізького технічного університету, Міністерство освіти і науки України.
Інформа́тика (рос. информатика, англ. informatics, information science; нім. Informatik f) - теоретична та прикладна (технічна, технологічна) дисципліна, що вивчає структуру і загальні властивості інформації, а також методи і (технічні) засоби її створення, перетворення, зберігання, передачі та використання в різних галузях людської діяльності.
Система керування, також Система управління (англ. control system) - систематизований набір засобів впливу на підконтрольний об'єкт для досягнення цим об'єктом певної мети. Об'єктом системи керування можуть бути як технічні об'єкти так і люди.
Ка́федра - базовий структурний підрозділ вищого навчального закладу (його філій, інститутів, факультетів), що проводить навчально-виховну і методичну діяльність з однієї або кількох споріднених спеціальностей, спеціалізацій чи навчальних дисциплін і здійснює наукову, науково-дослідну та науково-технічну діяльність за певним напрямом.
Криворізький національний університет (ДВНЗ КНУ, відкритий як технікум) - державний вищий навчальний заклад України, розташований у місті Кривому Розі.


Провідна установа

Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України (м. Дніпропетровськ), відділ фізико-механічних основ гірничого транспорту

Захист відбудеться 27 червня 2007 р. о 1400 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.06 при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України (49005, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19)


З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України (49005, м. Дніпропетровськ-05, просп. К. Маркса, 19)

Автореферат розісланий 22 травня 2007 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

к.т.н., доцент О.В. Анциферов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Державною програмою розвитку вугільної промисловості України “Українське вугілля” передбачається неухильне збільшення річного об'єму видобутку вугілля, що до 2010 року повинно сягти 110 млн. т.

Програма (фр. programme письмове оголошення, порядок денний, від грец. prógramma вказівка) - заздалегідь затверджена (визначена) дія.
Вугі́лля, Викопне вугілля (рос. уголь ископаемый, англ. fossil coal (mineral), нім. fossile Kohle f) - тверда осадова порода, горюча копалина, утворена шляхом вуглефікації рослинних залишків.
Вугільна промисловість - базова галузь економіки України, що здійснює розвідування й видобування кам'яного та бурого вугілля.
Однією з умов виконання програми є підвищення навантажень на очисний вибій завдяки інтенсифікації гірничого виробництва і впровадженню механізованих очисних комплексів нового покоління.

Ефективність роботи механізованих очисних комплексів визначається умовами взаємодії кінематично пов’язаних елементів системи „комбайн-конвеєр-механізоване кріплення”. Зв’язуючою ланкою системи є вибійний скребковий конвеєр (ВСК).

Підвищення (елевація) - кутова висота об'єкта спостереження (земного предмета, літального апарату, небесного світила тощо) над істинним горизонтом. Підвищення спільно з азимутом служить для визначення напрямку на об'єкт.
Застосунок, застосовна програма або прикладна програма (англ. application, application software, app) - користувацька комп'ютерна програма, що дає змогу вирішувати конкретні прикладні задачі користувача.
Інтенсифікáція виробн́ицтва (лат. intensio - напруження, посилення і лат. facio - роблю) – такий розвиток (процес) суспільного виробництва, що ґрунтується на найбільш повному та раціональному використанні технічних, матеріальних, природних, фінансових і трудових ресурсів на базі науково-технічного прогресу.
Кінема́тика (рос. кинематика, англ. kinematics, нім. Kinematik f, Bewegungslehre f) - це розділ механіки, у якому вивчається рух матеріальних тіл у просторі з геометричної точки зору, тобто не враховуючи маси тіл, сил, та причин що викликають цей рух.
Скребковий конвеєр (рос. скребковый конвейер, англ. scraper conveyor, flight conveyor; нім. Kettenkratzerförderer m, Kratz(band)förderer m, Kratzerförderer m) – пристрій для горизонтального або похилого транспортування малоабразивних насипних вантажів, у якому переміщення матеріалу здійснюється по нерухомому жолобу - риштаку за допомогою скребків, закріплених на одному чи кількох тягових ланцюгах з певним кроком і занурених у шар насипного вантажу.

Сучасний стан ВСК характеризується нарощуванням потужності приводу й збільшенням міцності конструкції, що відповідає світовим тенденціям.

При́вод, або силовий привод (рос. привод, англ. drive, нім. Antrieb m, Trieb m, Triebwerk n, Steuerung f, Umsteuerung f) - пристрій для приведення в дію від двигуна різних технологічних машин.
Тенденція і тенденційність (від лат. tendo - направляю, прагну) - можливість тих чи інших подій розвиватися в даному напрямку.
Установлена потужність приводних блоків конвеєрів високого технічного рівня сягла 350 кВт, а сумарна потужність приводу – 700 кВт. Застосовуються ланцюги калібру 34 мм із розривним зусиллям 1300 кН. Зростають вимоги до надійності й довговічності конвеєрів. Необхідний ресурс конвеєрів – 3 млн. т вугілля, редукторів – 25000 годин.

Разом з тим ефективність ВСК, що працюють у складі очисних комплексів, залишається вкрай низькою. У реальних умовах експлуатації наробіток на відмовлення ВСК типу СП у середньому не перевищує 8,5 годин, коефіцієнт несправності сягає 0,13.

Наробі́ток (англ. operating time) - тривалість або осяг роботи об'єкта. Наробіток може бути як неперервною величиною (тривалість роботи в годинах, кілометраж пробігу тощо), так і цілочисельною величиною (число робочих циклів, запусків, пострілів зброї тощо).
Довгові́чність (англ. durability) - властивість об'єкта зберігати роботоспроможний стан (працездатний стан) або виконувати потрібні функції до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування і ремонту.
Умо́ви експлуата́ції - сукупність факторів, що діють на виріб при його експлуатації і впливають на функціювання й працездатність цього виробу.

Найменш надійним елементом силової системи конвеєра (ССК) є тяговий орган (ТО). Хронометражними спостереженнями встановлено, що пориви ланцюгів трапляються в середньому 7...9 разів на місяць, а термін їх служби не перевищує шести місяців. Тривалість ремонту ТО становить 0,5...6 годин, а іноді сягає 2...3-х змін.

Шахтними експериментами зафіксовано, що в робочому режимі конвеєра до 70...80 % споживаної енергії витрачається на переміщення ТО і лише 20...30 % на транспортування вантажу.

Переміщення - зміна положення якогось матеріального об'єкту. В фізиці - це переміщення фізичного тіла. Переміщенням також називають вектор, який характеризує цю зміну. Має властивість адитивності. Абсолютна величина переміщення, тобто довжина відрізка, що сполучає початкову й кінцеву точку, вимірюється в метрах у системі СІ та в сантиметрах у системі СГС.
Елеме́нт (лат. elementum - стихія, первинна речовина) - нерозкладний (у даній системі) компонент складних тіл, матеріальних систем, теоретичних побудов; будь-який об'єкт, пов'язаний певними відношеннями з іншими об'єктами в єдиний комплекс.
Транспортування англ. transportation - процес переміщення людей, вантажів, сигналів та інформації з одного місця в інше. В логістиці транспортування розглядається, як процес переміщення людей та вантажів, або перевезення.
В той же час відповідно до нормативних показників непродуктивні витрати енергії на переміщення ТО не повинні перевищувати 30 %.

Низька ефективність роботи очисного механізованого комплексу підсилюється невідповідністю експлуатаційних параметрів ВСК, а саме: швидкості в робочому режимі, початкового натягу ТО, навантажень в приводних блоках, максимальних навантажень в ССК при екстрених перевантаженнях, максимальних зусиль на важелях датчика негабаритів (ДН) превентивного захисту, – фактичному технічному стану силової системи конвеєра і реальним умовам його експлуатації.

Те́хніка (від грец. techne - мистецтво, майстерність) - сукупність засобів, створених людством для обслуговування своїх потреб виробничого і невиробничого характеру. У техніці матеріалізовані знання і виробничий досвід, накопичені людством у процесі розвитку суспільного виробництва.

Таким чином, тема дисертаційної роботи, направленої на підвищення ефективності роботи ВСК шляхом приведення їхніх експлуатаційних параметрів у відповідність технічному стану ССК і реальним умовам експлуатації за допомогою спеціальних технічних пристроїв ( засобів адаптації), є актуальною і вчасною.

При́стрій (англ. device, appliance, нім. Vorrichtung f, Einrichtung f) - обладнання, конструктивно завершена технічна система, що має певне функціональне призначення і за допомогою якої виконується яка-небудь робота або спрощується, полегшується певний процес.

Для обґрунтування адаптації необхідно встановити залежності показників ефективності конвеєра, до яких віднесені витрати енергії при транспортуванні вугілля, показники надійності та довговічності конвеєра і його складових частин, середні втрати при перевантаженнях, від експлуатаційних параметрів в реальних умовах експлуатації.

Необхідність - система зв'язків і відносин, що зумовлює зміну, поступальний рух, розвиток у жорстко визначеному напрямку з жорстко визначеними результатами. Іншими словами, необхідність - це такий зв'язок, що обов'язково призводить до певної події.
Перешкодою щодо встановлення залежностей є недостатня вивченість навантажень в ССК в реальних умовах експлуатації.

Наукова проблема дисертаційної роботи полягає в установленні закономірностей формування навантажень у силовій системі ВСК, обладнаних засобами адаптації (ЗА), і обґрунтуванні критеріїв адаптації конвеєрів для прогнозування їхньої ефективності в реальних умовах експлуатації.
Зава́ди, Перешкоди, (рос. помехи, англ. hindrance, disturbance; нім. Hindernis n, Störungen f pl) - у системах автоматичного керування - сигнали або дії, що спотворюють корисний сигнал, який несе основну інформацію у пристроях вимірювання, телевимірювання, зв'язку, САР і САК (САУ).
Крите́рій (від лат. critērium, яке зводиться до грец. χριτήριον - здатність розрізнення; засіб судження, мірило, пов'язаного з грец. χρινω - розділяю, розрізняю) - мірило, вимоги, випробування для визначення або оцінки людини, предмета, явища; ознака, взята за основу класифікації.
Прогнозування - процес передбачення майбутнього стану предмета чи явища на основі аналізу його минулого і сучасного, систематично оцінювана інформація про якісні й кількісні характеристики розвитку обраного предмета чи явища в перспективі.


Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до державної програми “Українське вугілля” і міжгалузевої програми “Створення високотехнологічних схем і засобів шахтного транспорту”. Робота відповідає галузевій науково-технічній програмі “Створення ресурсозберігаючого устаткування для вугільної галузі” (пріоритетний напрямок № 1 “Ресурсозберігаюче устаткування й машини для паливно-енергетичного комплексу”, табл. 5.1, п. 2.7), погодженої Міністерством економіки України 14.08.2001 р. і затвердженої головою Державного комітету Міністерства промислової політики України.
Обла́днання (устаткування) (англ. equipment, нім. ausrüstung) f) - сукупність пристроїв, механізмів, приладів, інструментів або конструкцій, що використовуються в певній сфері діяльності, або з певною метою.
Міністе́рство еконо́міки Украї́ни - колишнє міністерство України, центральний орган виконавчої влади України. 9 грудня 2010 року реорганізоване в Міністерство економічного розвитку і торгівлі України.
Міністе́рство промисло́вої полі́тики Украї́ни (Мінпромполітики) - колишнє міністерство України. Реорганізовано 23 березня 2014 року шляхом приєднання до Міністерства економічного розвитку і торгівлі.
Робота пов’язана з науково-дослідними темами №C00180 (номер держреєстрації 0105U004971) і №5/11 (номер держреєстрації 0105U004972), які виконувались в Українській інженерно-педагогічній академії. Автор роботи – керівник тем №C00180, №5/11.

Мета й завдання дослідження.
Задача - проблемна ситуація з чітко визначеною метою, яку необхідно досягти; в більш вузькому сенсі задачею називають також цю саму мету, що дана в рамках проблемної ситуації, тобто те, що необхідно виконати.
Мета дослідження – наукове обґрунтування адаптації вибійних скребкових конвеєрів, яке полягає в установленні закономірностей формування навантажень у силовій системі для підвищення ефективності конвеєрів на основі комплексного застосування способів і засобів адаптації, що забезпечують приведення експлуатаційних параметрів конвеєрів у відповідність до реальних умов експлуатації.

Для досягнення мети поставлені завдання дослідження:

- розробити нелінійні моделі адаптації скребкових конвеєрів і системи “конвеєр-негабарит-комбайн” до типових умов експлуатації;

- встановити закономірності формування навантажень у ССК у робочому режимі й в екстремальних умовах при важких пусках і заклинюваннях ТО;

- обґрунтувати область ефективної роботи конвеєра із засобами адаптації до реальних умов експлуатації в робочому режимі;

- установити закономірності поводження і ефективність системи адаптації вибійних скребкових конвеєрів в перехідних режимах;

- розробити і впровадити технічні вимоги до системи адаптації конвеєра (САК), програмне забезпечення інформаційно-інтелектуальних структур системи й рекомендації щодо удосконалення засобів адаптації.

Програ́мне забезпе́чення (програ́мні за́соби) (ПЗ; англ. software) - сукупність програм системи обробки інформації і програмних документів, необхідних для експлуатації цих програм.


Ідея роботи полягає у комплексному використанні закономірностей взаємодії силової системи вибійних скребкових конвеєрів, оснащених засобами адаптації, з вантажем і перешкодами руху тягового органа в реальних умовах експлуатації для підвищення ефективності конвеєрів.

Об'єкт дослідженнястохастичні електромеханічні процеси в силовій системі скребкових конвеєрів, обладнаних засобами адаптації, й ефективність їх роботи в реальних умовах експлуатації.
Стохастичність (від грец. στόχος [стохос] - припущення, здогад) означає випадковість. Стохастичні системи потрібні для введення та використання в фізичних системах, де ми не впевнені в значенні вимірюваних параметрів.


Предмет дослідження – параметри навантаження силової системи й показники ефективності вибійних скребкових конвеєрів із засобами адаптації.

Методи досліджень. При виконанні роботи були використані: метод статистичних випробувань (метод Монте-Карло) при моделюванні випадкових величин; стандартні методи обробки статистичних даних і планування експерименту; метод сплайн-інтерполяції для зображення вихідних даних при моделюванні у вигляді безперервних функцій; метод невизначених коефіцієнтів для формування реалізацій випадкових вибійних вантажопотоків;
Вантажопоті́к (англ. traffic flow) - кількість матеріалу, який переміщується певною трасою за одну годину. Вантажопотік характеризується видом матеріалу, напрямком, інтенсивністю, нерівномірністю і довжиною транспортування.
Станда́рт - нормативний документ, заснований на консенсусі, прийнятий визнаним органом, що встановлює для загального і неодноразового використання правила, настанови або характеристики щодо діяльності чи її результатів, та спрямований на досягнення оптимального ступеня впорядкованості в певній сфері.
Стати́стика - наука, що вивчає методи кількісного охоплення і дослідження масових, зокрема суспільних, явищ і процесів. А також власне кількісний облік масових явищ. Зокрема, облік у будь-якій галузі господарства, суспільного життя, що здійснюється методами цієї науки, а також дані цього обліку.
Випадкова величина (англ. Random variable) - одне з основних понять теорії ймовірностей.
Планува́ння експериме́нту (рос. планирование эксперимента, англ. experimental design, design of experiments, нім. Versuchsplanung f, Testplanung f) - процедура вибору числа та умов проведення дослідів, необхідних та достатніх для вирішення задачі досліджень із заданою точністю.
Метод невизначених коефіцієнтів - підхід для віднайдення частинного розв'язку для певних неоднорідних звичайних диференціальних рівнянь і Рекурентне співвідношення рекурентних співвідношень. Для знаходження найкращого можливого частинного розв'язку , робиться припущення в підхожій формі, яке потім тестується диференціюванням рівняння.
ітераційний метод Ньютона й метод Гауса за компактною схемою виключення невідомих для розв’язання системи нелінійних алгебраїчних рівнянь; метод Рунге-Кутта для розв’язання системи звичайних диференціальних рівнянь;
Алгебра (від араб. الجبر‎ аль-джебр - відновлення) - розділ математики, що вивчає математичні операції і відношення, та утворення, що базуються на них: многочлени, алгебраїчні рівняння, алгебраїчні структури.
Ме́тод Га́уса - алгоритм розв'язку системи лінійних алгебраїчних рівнянь.
Диференціа́льні рівня́ння - рівняння, що встановлює залежність між незалежними змінними, числами (параметрами), невідомими функціями та їх похідними. Невідома функція може бути як скалярною, так і векторною.
стандартний метод розрахунку довговічності зубчастих зачеплень у редукторах гірничих машин; метод “найслабкішої ланки” при визначенні показників надійності та довговічності приводу конвеєра.


  1   2   3   4   5   6



  • Оксень Є. І., декан факультету
  • Назаренко В.М. , завідувач кафедри інформатики
  • ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність роботи.
  • Звязок з науковими програмами, планами, темами.
  • Міністерством економіки України
  • Обєкт дослідження – стохастичні
  • Предмет дослідження