Введение к работе
Актуальность темы. Развитие рынка продукции горного машиностроения привело к нарастанию конкуренции и противодействию монопольному влиянию производителей горной техники. В этих условиях отношения производителей и потребителей техники формируются на основе оптимизации соотношения ее стоимости и потребительских свойств. В области экскаваторостроения наметилась тенденция к повышению конкурентоспобности продукции, обусловленной изменениями таких факторов, как: гуманизация труда, высокие темпы научно-технического прогресса и инновационные технологии, создание единого экономического пространства со странами СНГ и перспективы вступления России в ВТО.
Карьерные гусеничные экскаваторы (ЭКГ) занимают центральное место в технологической цепи добычи полезных ископаемых открытым способом. Очевидно, что их высокопроизводительная работа напрямую влияет на эффективность ведения горных работ.
Динамичность рынка горной техники, в том числе карьерных экскаваторов, требует проведения систематических эргономических исследований с целью повышения конкурентоспособности отечественного экскаваторного оборудования. Необходимость совершенствования эргономических показателей экскаваторов диктуется повышением требований к качеству, объемами и ценовыми показателями добычи, выходом отечественных горнодобывающих предприятий на мировые рынки сырья, оборудования и финансов.
В условиях научно-технического прогресса значения параметров, входящих в критерии оптимизации и ограничения, со временем изменяются, поэтому разработку нового подхода к определению эргономических показателей ЭКГ необходимо рассматривать как управляемый процесс повышения эффективности эксплуатации на основе рационального распределения функций в системе «человек – экскаватор – забой». Данный подход адекватен для современной конкурентной среды и рыночной конъюнктуры.
Опыт различных отраслей промышленности показывает, что комплексное решение задач эргономического обеспечения технологического оборудования позволяет повысить эффективность его функционирования на 1030 %. Поэтому проведение исследований в области совершенствования карьерных гусеничных экскаваторов по критерию эргономичности является актуальной научной задачей.
Цель работы: совершенствование эргономических показателей с практической реализацией комплекса алгоритмов и программ компьютерного моделирования системы «человек – экскаватор – забой», направленных на повышение эффективности эксплуатации карьерного гусеничного экскаватора.
Идея работы заключается в том, что повышение эффективности эксплуатации карьерного гусеничного экскаватора при совершенствовании эргономических показателей достигается рациональным распределением функций в системе «человек – экскаватор – забой».
Задачи исследования:
– выполнить анализ научных исследований и обосновать подход к совершенствованию эргономических показателей ЭКГ;
– определить степень влияния квалификации машиниста экскаватора на качество управления ЭКГ;
– усовершенствовать методику оценки профессиональных навыков и знаний машинистов экскаваторов;
– разработать классификацию системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления ЭКГ и его производительность;
– разработать и реализовать алгоритмы и программы для компьютерного моделирования системы «человек – экскаватор – забой».
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Совершенствование эргономических показателей карьерного гусеничного экскаватора необходимо рассматривать как управляемый процесс повышения эффективности его работы на основе рационального распределения выполняемых функций в системе «человек – экскаватор – забой».
-
Повышение эффективности эксплуатации карьерного гусеничного экскаватора с учетом его эргономического обеспечения должно базироваться на определении обобщенного эргономического показателя во взаимосвязи с совокупностью комплексных эргономических показателей ЭКГ.
-
Качественная оценка эффективности управления карьерным гусеничным экскаватором характеризуется коэффициентом эффективности деятельности машиниста и классификацией системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным гусеничным экскаватором и его производительность.
Объект исследований: карьерные гусеничные экскаваторы с оборудованием «прямая механическая лопата».
Предмет исследований: взаимодействие элементов системы «человек – экскаватор – забой».
Научную новизну результатов исследований составляют:
-
Разработка методики оценки теоретических знаний и профессиональных навыков машиниста экскаватора.
-
Обоснование коэффициента эффективности деятельности машиниста экскаватора, характеризующего степень влияния квалификации на качество управления карьерным гусеничным экскаватором.
-
Обоснование классификации системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным экскаватором и его производительность.
Практическая значимость работы:
-
Разработан механизм совершенствования эргономических показателей карьерного гусеничного экскаватора.
-
Разработана методика оценки профессиональных навыков и знаний машинистов экскаваторов.
-
Предложена классификация системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным экскаватором и его производительность.
-
Установлено влияние режимов управления и квалификации машиниста экскаватора на усилия, возникающие в подъемных канатах.
-
Сформированы алгоритмы и программы для построения трехмерных компьютерных моделей реальных объектов типа ЭКГ для систем виртуальной реальности.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом исходной статистической информации; применением теоретически обоснованных методов исследования; адекватностью и высокой степенью точности полученных математических моделей; согласованностью полученных теоретических результатов и результатов компьютерного моделирования с практическими наблюдениями; положительными результатами применения методических положений диссертационной работы в деятельности ОАО «Учалинский ГОК» (ОАО «УГОК»).
Методы научных исследований. Системный анализ и научное обобщение результатов теоретических исследований, обработка результатов исследований с использованием методов математической статистики и экспертных оценок.
Личный вклад автора заключается в постановке и реализации цели и задач исследований, сборе и обобщении материалов [2,4], построении компьютерных моделей [1,3], а также организации, проведении и анализе результатов всего комплекса экспериментальных исследований.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований использованы при обучении и переподготовке машинистов экскаваторов в Рудненском индустриальном институте (г. Рудный, Республика Казахстан), в учебном процессе кафедры «Механизация и электрификация горных производств» (МиЭГП) в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И.Носова» (МГТУ им. Г.И. Носова) и учебно-курсовом комбинате ОАО «УГОК» (г. Учалы, Республика Башкортостан).
Результаты работы переданы в горно-обогатительное производство ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ГОП ОАО «ММК»), (г. Магнитогорск) и ОАО «УГОК» (г. Учалы, Республика Башкортостан) для реализации программ развития горнодобывающих предприятий.
Апробация работы: результаты и основные положения диссертационной работы докладывались: на международных научно-технических конференциях «Добыча, обработка и применение природного камня» (г. Магнитогорск, 2006-2009 гг.), Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В. Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, 2009 г.), международных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, 2006-2009 гг.), ежегодных научно-технических конференциях МГТУ (г. Магнитогорск, 2006-2009 гг.), на заседаниях научного семинара кафедры МиЭГП и факультета горных технологий и транспорта МГТУ (г. Магнитогорск, 2006-2009 гг.).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 8 научных статей.
Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложенных на 81 странице машинописного текста, содержит 45 рисунков, 18 таблиц, библиографический список из 132 наименований и 1 приложения.
