Введение к работе
Актуальность работы. Железорудные карьеры являются сложными динамическими системами «среда - технология - машина - человек», в которых важную роль в формировании динамических процессов играют, прежде всего, машины и операторы Динамические нагрузки, действующие в элементах машин, в том числе в электродвигателях, определяют надежность и долговечность, длительность простоев этих машин, а также нагрузки взаимодействующих с машинами людей, что ведет к их повышенной утомляемости, травматизму, профессиональным заболеваниям В настоящий момент повышение эффективности работы как предприятия в целом, так и отдельных его участков следует искать на путях совершенствования качества функционирования системы «среда — технология — машина — человек» путем снижения простоев, а в дальнейшем - на пути разработки новых технологий и отвечающим этим технологиям горных машин, ведущим к формированию стабильного непрерывного потока горной массы, поступающей из карьеров В связи с этим обоснование предложений по стабилизации нагрузок и повышению эффективности работы комплексов машин железорудных карьеров является актуальной научной задачей
Цель работы. Целью настоящей работы является повышение эффективности работы оборудования железорудных карьеров на основе стабилизации их нагрузок.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи
установление основных характеристик подсистем «среда» и «технология» железорудных карьеров,
определение основных закономерностей формирования динамики нагрузок машин комплексов железорудных карьеров и разработка математической модели процесса;
анализ факторов, формирующих динамичность нагрузок машин комплексов и разработка предложений по устранению их основных причин простоев,
разработка предложений по стабилизации процесса разрушения горных
4 пород в забоях карьеров на основе использования методов массового
поточного разрушения механическим способом породного массива мощными нетрадиционными ударными машинами
Идея работы заключается в повышении стабильности нагрузок машин железорудных карьеров на основе разработанных методов и средств массового поточного разрушения пород в массиве на базе мощных нетрадиционных ударных установок
Методика выполнения работы. Методика выполнения работы предусматривала комплексное проведение системного анализа горно-технологических характеристик Лебединского и Стойленского ГОКов КМА Исследования динамики нагрузок машин проводились на основе экспериментальных и теоретических исследований с использованием непрерывных записей нагрузок (мощности электродвигателей) аппаратурными методами в процессе работы оборудования на вскрышных участках и в карьерах в целом, так и дискретным методом с частотой считывания информации 1/10 мин, 1/час, 1/сутки, 1/месяц, а также регистрировались причины простоя оборудования, их удельный вес в общем времени простоев машин Непрерывные исследования проводили в течение 11 лет в период с 1995 по 2006 г г, при неустойчивой и устойчивой конъюнктуре спроса на продукцию ГОКов
Для изучения вопроса стабилизации процесса разрушения породных массивов на основе применения нетрадиционных мощных ударных машин планировалось проведение физического эксперимента на фотомоделях, а также экспериментальное исследование образца машины на специальном стенде Теоретические исследования предусматривалось проводить при рассмотрении вопросов разработки методов и средств массового поточного разрушения породных массивов с применением свободного удара большой энергии и мощности
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1 Характер изменения нормированной автокорреляционной функции нагрузок машин комплексов указывает на широкополосный случайный характер процесса нагружения оборудования и о наличии в спектре нагрузок регулярных (периодических) составляющих, вызываемых простоями машин в периоды между
сменами, сутками и т д
2 Высокочастотная часть спектра нагрузок, определяется в основном циклическим характером работы одноковшовых экскаваторов, а низкочастотная -различными видами простоев оборудования
3. Математическая модель нагрузок машин комплексов формируется в соответствии с теорией случайных функций и диафаммами процесса нафужения машин
4 Применение ударных машин метательного действия, в которых в качестве аккумулятора потенциальной энергии используются силовые гибкие оболочки со сжатым воздухом, что позволяет получать энергию удара до 1,5—2,0 106 Дж и более (гиперудар) при высоком - до 0,95 - значении КПД, позволит непрерывно разрушать породные массивы за счет мощного сейсмического, усталостного и силового воздействий
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным применением системного анализа, теории случайных функций и теории колебаний при составлении математических моделей, значительным объемом и длительностью экспериментальных исследований современными методами нафузок машин вскрышных и добычных комплексов в течение 11 лет и охватывающих различные периоды конъюнктуры спроса на продукцию, а также проверенными методами физического моделирования и стендовых исследований экспериментального образца нетрадиционной ударной машины, подтвердивших с ошибкой не более 5% адекватность ее" математической модели
Научное значение работы заключается
в разработке математических моделей формирования эксплуатационных нафузок машин вскрышных и добычных комплексов, нетрадиционной ударной машины, пневмоаккумулятора с ресивером в ударной машине за цикл;
в установлении зависимостей автокорреляционных функций и спектральных плотностей эксплуатационных нафузок машин для различных типов вскрышных комплексов и карьеров в целом,
характера изменений в течение года различных видов простоев
оборудования; коэффициента машинного времени оборудования,
— в установлении характера формирования напряжений в массиве при мощ
ных ударных воздействиях и коэффициента концентрации напряжений в массиве
в зависимости от ширины ударного инструмента
Практическое значение работы заключается
— в разработке методики расчета суммарных эксплуатационных нагрузок
вскрышных и добычных комплексов,
в разработке предложений по повышению эффективности работы машин вскрышных и добычных комплексов путем стабилизации их режимов работы, снижению числа отказов, что ведет к повышению коэффициента машинного времени оборудования;
в разработке конструктивной схемы, обосновании параметров экспериментального образца ударной машины
Реализация результатов работы.
Рекомендации работы переданы ОАО «Лебединский ГОК» и ОАО «Стой-ленский ГОК» для использования в системе оперативного контроля и диагностики нагрузок горных машин и оборудования вскрышных и добычных комплексов
Конструктивная схема и параметры экспериментального образца ударной установки метательного действия приняты институтом «ЦНИИподземмаш» для разработки рабочей документации
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка», г Москва, 2002г, 2006г, 2007г, на 2-ой Международной конференции по проблемам рационального природопользования, г Тула, 2002г, на Международном научном симпозиуме, г Орел, 2003 г, 2006г, на научно - технической конференции СИПУ, г Санкт - Петербург, 2004г., на Международной научно - технической конференции г Екатеринбург, 2005г
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения, включает 75 рисунков, 11 таблиц, список использованной при написании работы литературы из 49 наименований, 2 приложения
