Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время, когда спрос на полезные ископаемые продолжает оставаться высоким, отечественная горнодобывающая промышленность нуждается в высокопроизводительных и надежных шахтных подъемных машинах для поддержания своей конкурентоспособности. Вопросам совершенствования подъемных установок и разработки теории рудничного подъема уделялось первостепенное внимание на протяжении всей истории развития добычи полезных ископаемых подземным способом. Однако, несмотря на долгую и богатую историю развития темы, практика проектирования и эксплуатации подъемных установок показывает, что технические возможности выбранного оборудования часто остаются недоиспользованными, а размеры и вес оборудования завышенными.
Это объясняется тем, что исследование динамических режимов шахтного подъема проводится без учета импульсных характеристик, таких как импульс действующего усилия, импульсное ускорение, импульсный коэффициент массивности установки, относительная скорость, относительное время движения, оценить влияние которых на динамические параметры оказалось возможным на основе теории подобия по принятым критериям подобия. Поэтому актуальной остается задача совершенствования методов расчета и проектирования динамических режимов шахтных подъемных установок с целью обеспечения рациональных технических характеристик.
Цель работы - научное обоснование и разработка проектных рекомендаций по выбору рациональных динамических режимов, способствующих повышению эффективности работы шахтных подъемных установок.
Идея работы заключается в применении методов теории подобия для разработки проектных рекомендаций, позволяющих выбирать рациональные динамические режимы шахтных подъемных установок.
Научная новизна результатов исследований состоит в разработке теоретической и методологической базы выбора рациональных динамических режимов шахтного подъема на основе критериев механического подобия подъемных установок, что включает:
- определение кинематических, динамических и электродинамических характеристик подъемных установок с учетом импульсных параметров динамических режимов при различной степени уравновешенности шахтного подъема и различных графиках скорости;
- определение критериев механического подобия шахтных подъемных установок;
- разработку проектных рекомендаций и динамической классификации подъемных установок по принятым критериям подобия, позволяющих рационализировать выбор динамических режимов шахтного подъема.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Расчеты по безразмерным параметрам и показателям характеризуют подъемную установку как единую электромеханическую систему, дополняя и уточняя конструктивные расчеты по размерным параметрам и показателям.
2. Кинематические, динамические и электродинамические характеристики подъемных установок зависят от импульсных параметров: импульса действующей силы, импульсного ускорения, импульсного коэффициента массивности установки, относительной скорости, относительного ускорения и относительного времени движения.
3. Критериями механического подобия шахтных подъемных установок
являются степень статической неуравновешенности подъема, относительное ускорение, степень неполноты графика скорости (множитель скорости), относительное время движения, коэффициент, учитывающий условия охлаждения двигателя, относительная длительность паузы подъема, коэффициент асимметрии графика скорости.
4. Проектные рекомендации и динамическая классификация по установленным критериям подобия позволяют выбирать рациональные динамические режимы для повышения эффективности работы шахтных подъемных установок.
Методы исследования: математическое моделирование динамических процессов методами теории подобия, прикладной динамики шахтных подъемных установок, теории механизмов и машин, теоретической механики, теории численного решения систем алгебраических, дифференциальных и интегральных уравнений.
Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечена использованием методов моделирования, построенных на критериях подобия, и подтверждена строгостью математических выкладок, сравнением теоретических исследований с практическими данными по шахтному подъемному оборудованию, а также с результатами исследований других авторов. Расхождение результатов теоретических исследований с практическими данными не превышает 10%.
Практическая ценность диссертации состоит в разработке проектных рекомендаций в виде диаграмм и уравнений подобия, позволяющих выбирать рациональные динамические режимы шахтных подъемных установок на стадии проектирования и модернизации существующего оборудования
Апробация работы. Основные положения и научные результаты обсуждались на Всероссийской научно–технической конференции «Математическое моделирование механических явлений» (г. Екатеринбург, 2004 г.), на 3-й Международной научно–технической конференции «Нетрадиционные технологии и оборудование для разработки сложно - структурных месторождений полезных ископаемых» (г. Екатеринбург, 2005 г.), на научно–технической конференции «Математическое моделирование механических явлений» (г. Екатеринбург, 2007 г), на 4-й Международной научно–технической конференции «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» (г. Екатеринбург, 2006 г.), на 6-й Международной научно–технической конференции «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» (г. Екатеринбург, 2008 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, одна из которых входит в список рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, библиографического списка из 85 наименований; содержит 127 страниц машинописного текста, 1 таблицу, 42 рисунка.
Похожие диссертации на Обоснование динамических режимов при проектировании шахтных подъемных установок
