Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Краткая характеристика условий эксплуатации автомобильного транспорта и особенности карьеров фосфоритовых месторождения 10
1.2. Анализ основных показателей работы карьерного автотранспорта. 21
1.3. Обзор работ по проблеме повышения эффективности, исследованию условий и показателей эксплуатации технологического автотранспорта
в карьерах 26
1.4. Цель, задачи и методы исследования 37
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗНАЧИМОСТИ И СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ АВТОСАМОСВАЛОВ БелАЗ В УСЛОВИЯХ ВЫТЯНУТЫХ КАРЬЕРОВ
2.1. Разработка методики использования теории математического планирования экстремальных экспериментов при исследовании производительности карьерных автосамосвалов 41
2.2. Методика оценки технического состояния мощных автосамосвалов в процессе эксплуатации. . 48
2.3. Уровни и интервалы варьирования основных факторов, определяющих производительность автосамосвалов 51
2.4. Практическая реализация методики теории планирования экспериментов и экспериментально-статистические модели производительности автосамосвалов БелАЗ-548 и 549. . . 55
Выводы
3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОПЕРАТИВНОГО УЧЁТА СТЕПЕНИ ЗАГРУЗКИ
3.1. Обоснование способа измерения степени загрузки автосамосвалов 66
3.2. Структурная схема и конструктивные решения узлов встроенного взвешивающего устройства. .... 75
3.3. Регулирование степени загрузки автосамосвалов в реальных условиях эксплуатации. . . . 81
3.4. Экспериментальные исследования режимов движения и элементов транспортного цикла 85
Выводы
4. РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И РЕЖМЫ ДВИЖЕНИЯ МОЩНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ В УСЛОВИЯХ ВЫТЯНУТЫХ КАРЬЕРОВ ФОСФОРИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ БАССЕЙНА "КАРАТАУ"
4.1. Установление дифференцированных уклонов капитальных автомобильных съездов 94
4.2. Оптимальные конструкции одежд карьерных автомобильных дорог 105
4.3. Минимальные радиусы поворота внутрикарьерных автомобильных дорог 112
4.4. Выбор оптимальных режимов движения автосамосвалов 117
4.5. Рациональные зоны эффективного применения различных моделей автосамосвалов в условиях вытянутых карьеров фосфоритовых месторождений
бассейна "Каратау" 120
Выводы 127
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 129
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 132
ПРИЛОЖЕНИЯ 142
- Краткая характеристика условий эксплуатации автомобильного транспорта и особенности карьеров фосфоритовых месторождения
- Разработка методики использования теории математического планирования экстремальных экспериментов при исследовании производительности карьерных автосамосвалов
- Обоснование способа измерения степени загрузки автосамосвалов
- Установление дифференцированных уклонов капитальных автомобильных съездов
Краткая характеристика условий эксплуатации автомобильного транспорта и особенности карьеров фосфоритовых месторождения
Одной из основных тенденций развития горнодобывающей промышленности страны в последние годы является широкое применение автосамосвалов БелАЗ-548, БелАЗ-549 и БелАЗ-7519 грузоподъёмностью соответственно 40, 75 и ПО т.
Условия применения автомобилей БелАЗ на фосфоритовых карьерах Каратау характеризуются следующими данными (табл.1.1) : расстояние транспортирования горной массы изменяется в пределах 0,5 8,0 км; расстояние движения на подъём 0,15 3 км; величина уклонов автосъездов 4,0-10$; насыпная плотность горной массы 1,50 2,85 т/м3; число поворотов на трассе движения от 2 до 15; радиусы поворота 12-20 м«
Анализ опыта эксплуатации автомобильного транспорта на карьерах бассейна Каратау, изучение литературных источников, а также личный опыт работы автора в автотранспортных предприятиях производственного объединения "Каратау" позволяют выделить некоторые особенности эксплуатации автосамосвалов, связанные в первую очередь с пространственным развитием карьерного поля и тяжелыми климатическими условиями.
Месторождения фосфоритовых руд бассейна Каратау простираются с Юго-Востока на Северо-Запад на расстояние 120 км. Длина отрабатываемых карьеров - 6-22 км, ширина в пределах 200-400 м, угол падения рудного тела изменяется от 30 до 70, скорость понижения горных работ - 10-20 м/год, климат района резко континен- тальный с холодной ветреной зимой и жарким сухим летом. Максимальные температуры: зимой до -35, летом +42. Скорость ветра достигает 40 м/с. Среднее количество ветреных дней в году 300.
В недрах Каратауского фосфоритоносного бассейна сосредоточено около 2Ъ% отечественных разведанных балансовых запасов фосфорного ангидрида, что составляет свыше 1,5 млрд.т фосфоритовой руды. Большинство фосфоритовых месторождений бассейна имеет непосредственный выход на дневную поверхность и пригодны в верхней части для отработки высокоэффективным открытым способом.
Как показывают расчеты института ЛенНИИгипрохим, экономически выгодным является покрытие более 50% общей потребности народного хозяйства в минеральных удобрениях за счет их производства из фосфоритов Каратау /6/.
Поэтому в плане развития химической промышленности СССР, предусматривающем значительный рост производства минеральных удобрений, интенсификации горных работ на месторождениях фосфоритоносного бассейна Каратау отводится ведущая роль.
Крупнейшими месторождениями бассейна Каратау, разрабатываемыми открытым способом, являются Аксай, Тьесай, Жанатас, Кок-Джон. Характеристика карьеров, ведущих разработку этих месторождений приведена в табл.1.2.
Схемы вскрытия каждого месторождения предусматривают наличие нескольких въездных траншей, что затрудняет организацию оперативного учета вывезенного объема горной массы, а размещение транспортных коммуникаций в зоне рабочих бортов карьера требует их постоянного переноса.
Значительная вариация плотности руд и вмещающих пород приводит к резкому колебанию коэффициента использования грузоподъемности автосамосвалов.
Разработка методики использования теории математического планирования экстремальных экспериментов при исследовании производительности карьерных автосамосвалов
Для оценки степени влияния факторов, определявдих показатели работы автосамосвалов в конкретных горно-технических условиях, необходимо проведение экспериментальных и хронометражних работ. По полученным результатам, на основе однофакторного эксперимента, применяя метод парной или множественной корреляций, даётся оценка степени влияния того или иного фактора. Такой метод имеет ряд существенных недостатков, а именно :
- при изменении одного фактора не всегда удаётся стабилизировать значения других, вследствие этого оценки получаются смешанными,
- не представляется возможным оценить эффекты взаимодействия более высоких порядков,
- возникает необходимость выполнения большого объёма экспериментов.
Например, для оценки силы влияния восьми факторов на двух уровнях потребуется выполнение 2= 256 опытов, а если потребуется оценить эффективность применения трёх типов автосамосвалов, различающихся как по грузоподъёмности, так и по типам трансмиссии, то число опытов составит 768.
Учитывая сложность и трудоёмкость выполнения такого объёма работ, при разработке методики оценки эксплуатационных показателей нами был принят в основу метод математического планирования экстремальных экспериментов, который в условиях поставленной задачи позволяет получить допустимые по погрешности результаты при меньшем числе опытов Возможность применения метода математического планирования экстремальных экспериментов для оценки влияния горно-технических параметров на эффективность автотранспорта основывается на выполнении следующих требований: задача допускает оптимизацию одного параметра; результаты опытов воспроизводятся; опыты равноценны и решается задача поиска интерполяционной модели.
Анализ перечисленных требований дает основание считать, что транспортный процесс является типичным примером многофакторного процесса, позволяющим применить теорию планирования эксперимента для поиска интерполяционной математической модели с минимизацией количества проводимых опытов.
Обоснование способа измерения степени загрузки автосамосвалов
На карьерах всех отраслей горнодобывающей промышленности сложилось несоответствие между достигнутым уровнем в технике и технологии ведения горных работ и применяемыми техническими средствами и методами определения объёмов по вскрыше и добыче. Маркшейдерские методы не всегда обеспечивают необходимую оперативность. Они нецелесообразны для использования в автоматизированных системах управления. Поэтому межотраслевой инструкцией по определению и контролю добычи и вскрышй на карьерах /57/ при годовой производительности карьера I млн.т и больше вменяется обязательное применение взвешивающих устройств стационарной или встроенной конструкции.
Анализ разрабатываемых встроенных взвешивающих устройств в отечественной и зарубежной практике позволяет классифицировать способы измерения массы груза применительно к автосамосвалам БелАЗ следующим образом :
I. Измерение в точках опор упругих деформаций, изменяющихся в зависимости от массы груза :
а) платформы автосамосвала на его раму;
б) подрессорной части автосамосвала на пальцы цилиндров гидроподвески;
в) подрессорной части автосамосвала на его колёсные оси. масса груза может быть определена выражением подрессорной частью автосамосвала, кг; R - реакция точки опоры, н; в - ускорение свободного падения, м/с2 ; количество точек опоры. Достоинством способа является возможность контроля загрузки ав-тосамосвала у экскаватора. Однако, каждой разновидности этого способа присущи следующие недостатки :
- способ требует изменения конструкции сварного узла опрокидывания платформы автосамосвала для установки первичных преобразователей усилий;
- применение нестандартных тензорезисторных преобразователей, которые являются слабым узлом из-за несовершенства технологии наклейки тензорезисторов на пальцы цилиндров пневмогидропод-вески или на колесные оси. По этим причинам развитие этого перспективного способа измерения массы груза во встроенных взвешивающих устройствах, предназначенных для длительной эксплуатации, пока что сдерживается.
2. Измерение давления газа в полостях передних и задних цилиндров пневмогидравлических подвесок, изменяющегося в зависимости от массы груза.
Измерение давления газа одновременно в верхней и нижней полостях цилиндров пневмогидравлической подвески по известной методике Белорусского автомобильного завода требует вдвое большего количества первичных преобразователей давления по сравнению со способами Ленинградского горного института /28/.
Кроме того, этому способу присущи следующие основные недостатки : - возможно изменение начального давления газа в полостях ци линдров пневмогидроподвески из-за температуры окружающей среды и во время эксплуатации автосамосвала (перетекание масла и газа из верхней полости в нижнюю или наоборот, утечка газа из нижней или верхней полости);
Установление дифференцированных уклонов капитальных автомобильных съездов
Особенности дорожных условий эксплуатации большегрузных автосамосвалов в карьерах - крутые уклоны и спуски (до 9%), резкие и частые изменения продольного профиля и плана трахюы на маршруте при сравнительно короткой его длине (2-3 км), малые радиусы поворота - предопределяют совершенно иные режимы работы по сравнению с автомобилями общего назначения. Из выполненных ранее исследований и измерений скоростей движения, выполненных на карьерах Каратау, известно, что на среднетехническую скорость.движения, в первую очередь, влияет уклон прямых бортовых съездов.
При проектировании карьеров в настоящее время продольный уклон автомобильных съездов принимается, как правило, одинаковым на всех уступах карьера и определяется как руководящий, исходя из установившихся понятий о тяговых возможностях автосамосвалов. Однако по тягово-динамической характеристике нельзя определить значение средней скорости движения автомобиля на маршруте в зависимости от уклона, так как при этом не учитываются движение в неустановившемся режиме, требование условий безопасного движения на спусках, закрытых поворотах, а также в условиях недостаточной видимости (из-за метеоусловий, на нижних горизонтах - вследствие загазованности атмосферы).
Расчеты обычно ведутся при условии полной нагрузки двигателя, чего в реальных условиях эксплуатации практически не бывает. Широко применяемые в проектной практике аналитический и графоаналитические методы расчета скоростей движения автомобилей и уклонов автодорог не в полной мере учитывают некоторые технико-экономические в горно-геологические факторы и специфические особенности карьеров, что, как правило,приводит к завышенным на 25-45$ результатам. Поэтому для различных карьеров даже одного горно-добывающего района, отрабатывающих идентичные месторождения, принимаемые уклоны должны быть тщательно обоснованы и определены дифференцированно для различных участков трассы и для различных моделей машин.
Для карьеров "Каратау" выбор рационального уклона карьерных автодорог имеет особенно большое значение вследствие большой суммарной дливж. каръеров (более шести км на действующих участках и более 22 км с учетом проектируемых участков) и, вследствие этого, большого количества автосъездов. Общее количество автосъездов только на карьерах Джанатасского рудоуправления в 1984 году составило 22, общее количество элементарных отрезков трассы более 50, в том числе прямых съездов с уступа на уступ, - 36, кривых участков с поворотом трассы на 180 - более 15.
Как показывает анализ проектных решений, на большинстве карьеров величины уклонов недостаточно обоснованы, на, некоторых участках с одинаковыми условиями приняты различные уклоны.
Так, например, в производственном объединении "Каратау" на руднике "Аксай" руководящие уклоны капитальных съездов приняты равными 7-8$, а на карьерах -"Юго-Восточный", "Центральный" и "Кок-Джон" соответственно 8,6-7 и 5-6$.
