Введение к работе
Актуальность роботы. Обеспечение отраслей хозяйства твердим топливом в значительной степени (примерно 50) -принадлежит угольной промышленности.
Концентрация горнах работ и интенсификация выемки угля'подземным способом диктуют необходимость резкого повышения производительности труда в основном за счет повышения производительности очистных машин. Решение данной проблемы предусматривает комплексное совершенствование проектирования и технологии изготовления средств механизации технологического процесса выемки угля.
.Повышение эффективности средств комплексной механизации для :выемки угля подземным способом возможно на основе оптимизации ограничений на параметры машин, позволяющих устан> ліь оптимальный диапазон их значений, так как это приводит к получению наилучших результатов наиболее экономичным способом без вовлечения в производство дополнительных ресурсов.
Как показали многочисленные исследования, угольное предприятие предртавляет собой стохастическую динамическую систему. Стохастический характер технологических процессов, протекающих при добыче угля, определяется горно-геологическими и организационными факторами, а также надежностью работы машин. Учет неопределенности исходной информации в задачах обоснования оптимального диапазона значений параметров машин является одним из важнейших факторов повышения надежности результатов их решения. Подход к входным параметрам липь как к детерминированным может привести к тому, что полученные решения окажется неоптимальными в реально сложившейся ситуации.
Даким образом, разработка методики обоснования оптимального диапазона . значений параметров очистных комбайнов на стадии проектирования с учетом случайного характера входной информации является .cuftycubHou научной заЗачей.
Цель работы. Установление оптимального диапазона значений силовых, энергетических, конструктивных и режимных параметров действующих и вновь проектируемых очистных комбайнов при заданном уровне надежности и разработка методики его обоснования с помощью ЭВМ, при которой обеспечивается наибольшая эффективность применения последних в заданных условиях эксплуатации, и рекомендаций по повышению их качества.
Идея роботы. Использование комплексного показателя, базирующегося на учете конечного результата функционирования при учете стрхвс-тического характера входной информации и включающего в себя силовые.
энергетические и конструктивные параметры, позволяет при минимальных приведенных затратах на создание и эксплуатацию очистного комбайна установить оптимальные диапазоны значений его параметров и повысить за счет этого эффективность его использования.
Научные положения, разработанные лично автором, и их новизна: .
математическая модель для оптимизации уровня качества очистных комбайнов, отличающаяся тем, что учитывает стохастический характер входной информации и позволяет при минимальных приведенных затратах на создание и эксплуатацию очистного комбайна на единицу конечного результата установить оптимальные диапазоны значений его основных параметров и повысить за счет этого эффективность выемки угля при рациональном использовании силовых, энергетических и режимных параметров;
оптимизация ограничений на основные силовые, энергетические и конструктивные параметры очистного комбайна одного функционального назначения по экономическому показателю, базирующаяся на учете конечного результата их функционирования и случайного характера входной информации, возможна на осноае комплексного показателя качества систем машин, уровень которых определяется степенью реализации вида связей между ее элементами в зависимости от условий эксплуатации, с учетом использования стохастического программирования с элементами теории вероятностей и математической статистики; .'..'
зависимость изменения коэффициента готовности механизированного комплекса от сопротивляемости угля резанию для данных условий эксплуатации аппроксимируется выражением, квадрат которого выражается функцией, обратной функции Лапласа;
зависимость изменения коэффициента функционального состояния очистного комбайна от уровня его качества по комплексному показателю при заданном уровне вероятности выражается линейной функцией.
Обоснованность ц Оостаоберкость научных положений, . вывоОов и реколенОаций подтверждаются применением процедур математического моделирования, методов математического анализа, использованием современных методов нелинейного программирования при поиске глобальных оптимумов целевой функции, экспериментальных исследований производительности на действующих образцах машин; сходимостью данных теоретических и экспериментальных исследований, расхождение между которыми не превышает 15% при доверительной вероятности 0,95.
Яаучное значение работа состоит:
— в разработке математической модели для оптимизации уровня ка
чества очистных комбайнов с учетом случайного характера входной
информации по экономическому показателю при технических ограниче-
ниях, объединенных в один комплексный показатель;
установлении зависимости изменения коэффициента готовности очистного комбайна от сопротивляемости угля резанию для данных условий эксплуатации!
установлении зависимости изменения коэффициента функционального состояния очистного комбайна от уровня его качества по комплексному показатели для данных условий эксплуатации при требуемом уровне вероятности.
Практическая ценность работы состоит в разработке методики обоснования оптимального диапазона значений параметров очистных комбайнов на стадии проектирования и комплекса взаимосвязанных алгоритмов и программы расчета на ПЭВМ, функционирующих в диалоговом режиме и обеспечивающих решение поставленных задач по обоснованию оптимального диапазона значений параметров очистных кі 5айнов при заданном уровне вероятности.
Реализация результатов работы. Методика обоснования оптимального диапазона значений параметров очистных комбайнов на стадии проектирования и основные научные результаты работы внедрены и используются в ассоциации акционеров шахты имени Вахрушева акционерного общества открытого типа «Киселевскуголь», на основе которых разработаны и реализованы предложения по совершенствованию конструкции действующи?: очистных комбайнов. Фактический экономический эффект от применения результатов работы составил бб,6 млн. руб. в ценах 1993 г.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Международной межвузовской научно-технической конференции «Надежность и качество горной техники» (г. Москва, октябрь, 1991 г.); на Международной межвузовской научно-практической конференции «Совершенствование конструкции, технологии изготовления и эксплуатации горного оборудования и средств автоматизации» (г. Москва, октябрь, 1992 г.); на Международном семинаре «Проблемы и перспективы развития горной техники» (г. Москва, октябрь, 1994 г.>, на научно-техническом совете Гипроуглемаша (г. Москва, май, 1996 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 печатные рвботы.
Объел и сгорцкяілю работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и сгіиска литературы. Общий объем 202 страницы, включая 166 страниц основного машинописного текста, 41 рисунок и 19 таблиц, список использованной литературы из 135 наименований.