Введение к работе
;
і Актуальность работы. Современное горнодобывающее производство характеризуется значительной интенсивностью и динамикой грузопотоков Эффективное управление таким производством немыслима без получения оперативных данных о количестве добытой горной массы. В условиях развития хозрасчётных отношений на производстве особенно остро встает вопрос о дифференцированком учёте производительности добычных и транспортных подразделений рудника. Эта задача решается с использованием систем весового учёта работы внутршахтного рельсового транспорта, при этом, как правило, требуется не только технологический, но и коммерческий учёт транспортируемого груза. В связи с этим резко возрастают требования к точности взвешивающих устройств. Вместе с тек, использование высокоточных рычаняых весов невозможно, так как взвешивание каждой вагонетки с её остановкой на весовой платформе привело бы к недопустимо большим потерлі.", времени и пронзводктельності
Единственно возможным решением этой проблемы является применение устройств для взвешивания движущихся шахтных вагонеток.
Разработкой такой аппаратзфы занимались на ряде предприятий в нашей стране: в Одесском политехническом институте, в Особом конструкторском бюро систем измерения масс, г. Одесса, в Киевском институте автоматики, в днепропетровском горном и Тюменьском индустриальном институтах, в НИКйШе, г. Москва и др. Однако Еыпуск типовой аппаратуры с достаточно высокими показателями надежности и точности в указанных целях нашей промышленностью пока не налажен. Недостаточно исследованы и теоретические возможности повышения точности взвешивания. Поэтому разработка, во-первых,математического аппарата, позволяющего проанализировать динамику вагонетки, как объекта взвешивания, а во-вторых, аппарата, обосновывающего собственно способ измерения, учитывающий особенности этой динамики, является актуальной научной задачей.
Работа выполнялась в раках отраслевой проблемы ІЛІ-7, в соответствии с постановлением СМ СССР И 968 от 16.10.85 г., а также на основании постановления коллегии Мшщветкета СССР & 102 от 27.05.85 г.
Цель работы. Повышение точности взвешивания движущихся рудничных вагонеток, совершенствование учёта работы внутришахтного рельсового транспорта за счёт получения оперативных данных о его производнтель-
ЇОСТИ.
4 Идея работы. Анализ динамических свойств рудничной вагоне при наезде на весовую платформу и на основе этого анализа- выб высокоэффективных алгоритмов обработки измеряемого сигнала, пр дяших к повышению точности взвешивания.
Методы исследований. Системный подход к анализу динамики в нетки, метод одностороннего интегрального преобразования Фурье тод вещественной частотной характеристики), метод оециллографи ния сигналов датчиков, в том числе цифрового, математический а способов измерения постоянной составляющей сигнала с наложенно мехой.
Научные положения, защищаемые в работе. Основным источником динамических помех в измеряемом сигнале при взвешивании движущейся вагонетки являются вертикальные колебания её кузова.Зави симость основных частот этих колебаний от параметров механичес: системы вагонетка-весовая платформа может характеризоваться си темой дифференциальных уравнений второго порядка.
Характер весовой функции, используемой для регистрации изм> ряемого сигнала при взвешивании зависит от частотного состава і баний движущейся вагонетки. Зависимость коэффициентов весовой ( кции от частотного состава помехи определяется системой тригоні рических уравнений.
При взвешивании рудничных вагонеток, движущихся со скорості более 5 км/час, проявляется низкочастотная составляющая динамической помехи в измеряемом сигнале, когда ведется обработка меі двух периодов основной гармоники за интервал времени измерения, Способ подавления этих помех реализуется специальным алгоритмої цифровой фильтрации на базе синтезированных весовых функций.
Научное значение работа.заключается в следующем: выявленная зависимость основных частот вертикальных колебаний кузова вагої ки при её движении по весовой платформе от параметров механичес кой системы вагонетка-весовая платформа позволила обосновать сі соб обработки измеряемого сигнала на основе весовой функции с целью максимального повышения точности динамического взвешиваш полученная зависимость коэффициентов весовой функции от чг ного состава помехи в измеряемом сигнале с учетом характера Bej кальных колебаний кузова вагонетки при её наезде на весовую пле му, позволила синтезировать ряд эффективных весовых функций, ис зуемых в предложенном способе взвешивания быстродвижущихся рудо ных составов с горной массой ;
предложенный способ обработки измеряемого сигнала при взвешивании быстродвижущхся рудничных составов с горной массой позволяет подавлять помехи не только о частотой более двух периодов за интервал времени измерения, но и в более низкочастотном диапазоне.
Практическое значение работы заключается в следующем:
разработана методика, алгоритм и программа цифровой обработки измеряемого сигнала при взвешивании движущихся рудничных составов, явившиеся основой программного обеспечения компьютерной системы оперативного весового учёта добытой горной массы;
разработано математическое описание шахтной вагонетки, позволяющее моделировать процесс динамического взвешивания, а также усовершенствовать приёмы проектирования рудничных вагонеток и элементов шахтного рельсового пути;
разработана система весового учёта добытой руды БК-7 на базе микропроцессорной техники, позволяющая получать оперативную информацию о количестве транспортируемой из шахты горной массы без остановки составов на весовых платформах.
Реализация работы. Проведено внедрение разработанного комплекса технические средств взвешивания двикунпхея рудничных составов на ряде горнодобывающих предприятий страны: на Северо-Уральском бокситовом, руднике, на Алмалыкском горно-металлургическом комбинате, Тырныауз-ском вольфрамо-молибденовоы и іїеюшогорском полиметаллическом комбинатах, на Зодском руднике производственного объединения Ажзолото. Средний годовой эконогягческий эффект от внедрения одного комплекта указанной аппаратуры составил 75 тыс. рублей в масштабах цен ISS0-89 годов.
Разработка удостоена бронзовой медали ВДНХ СССР, а также демонстрировалась на мекдународной ярларке FASIfl -86 в г. Ыапуту (Народная республика Мозамбик).
Степень новизны. Выявленная зависимость основных частот вертикальных колебаний кузова вагонетки при её двикенки по весовой платформе от параметров механической системы вагонетка-весовая платформа комплексно учитывает кассу груза и вагонетки, а такке яёсткость упругих связей вагонетки и весовой платформы через анализ кинематического механизма четвёртого порядка.
Полученная зависимость коэффициентов весовой функции от частотного состава помехи в измеряемом сигнале учитывает спектральный состав динамических колебаний вагонетки, а также степень дискретизации .сигнала при его измерении.
Характер весовой функции в предложенном способе обработки изм ряеыого сигнала при взвешивании быстро движущихся рудничных состав с горной массой зависит от частотного состава колебаний в измеряе: сигнале и не зависит от амплитуд и начальных фаз гармоник помехи.
Обоснованность и достоверность положений, выводов и рекоменда Кривые колебаний кузова вагонетки, полученные расчётным путём, хо; согласуются с реальными осциллограммами, снятыми при различной сті ни загрузки вагонеток и при различной скорости их движения (расхо; ние - не более 1Ъ%).
Эффективность подавления динамических помех при использовании синтезированных весовых функций также подтверждается эксперимента! и расчётами.
" Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуж; на следующих научно-технических конференциях и совещаниях:
"Передовой опыт разработки, внедрения и эксплуатации систем и средств автоматизации на горнодобычных предприятиях цветной метал; гии", - М., 1978;
"Состояние и перспективы автоматизации процессов на открытых і подземных рудниках цветной металлургии", - Орджоникидзе, 1982;
"Состояние автоматизации производственных процессов и перепет её развития на предприятиях цветной металлургии',' - Орджоникидзе,IS
"Применение микропроцессорных средств для автоматизации машин, оборудования и приборов и создания АСУ в цветной металлургии", - :. 1985;
"Состояние и перспективы применения микропроцессорной техники автоматизации", - Ы., I9S0;
объединенное заседание кафедр "Горных машин" и "Горной механш в Северо-Кавказском горно-металлургическом институте, - Владикавкс 1992 и др..
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовг
статей. Результаты работы по тема диссертации отражены в научнотє
ческих отчётах. "
Объём работы. Диссертация содержит \Ч1 стр. машинописного текс
30 рисунков, 11 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заклх
ния, списка используемой литературы, включающего 122 наименования
приложения" на 13 страницах. »- 'л;-- -ьт '