Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 8
1.1. Основные направления создания систем управления и систематизация функций и устройств автоматизации бурильных установок - 8
1.2. Выбор критерия оптимальности технических решений автоматизации бурения
1.3. Определение необходимого способа регулирова-ния режима бурения шпуров
I.4-. Обоснование применения имитационного модели рования для исследования вопросов автоматиза ции основных и вспомогательных операций про цесса бурения шпуров
2. Разработка методики математического моделирования основных и вспомогательных операций процесса бурения шпуров 71
2.1. Аналитическое выражение критерия оптимальности "приведенные затраты" 71
2.2. Математическая модель распределения крепости буримой породы по глубине шпуров и алгоритм имитационного моделирования режима бурения шпуров 79
2.3. Математическая модель режима вращательного бурения шпуров и ее реализация на ЭЦВМ 82
2.4. Математическая модель режима вращательно ударного бурения шпуров и ее реализация на ЭЦВМ - 85
2.5. Имитационная модель концевых и вепомогатель ных операций и ее реализация на ЭЦВМ - 96
3. Разработка рациональных технических требований к устройствам управления основными и вспомогатель ными операциями 104
3.1. Оптимизация структуры и способа управления режимом бурения шпуров 104
3.2. Способ реализации обратной связи в устройствах управления режимом бурения шпуров 119
3.3. Требования к алгоритмам автоматизации концевых и вспомогательных операций 124
3.4. Определение необходимой точности автоматического выполнения операции наводки бурильной машины на очередной шпур 128
4. Зависимости выходных показателей процесса бурения шпуров при различных способах управления . 135
4.1. Изучение возможностей ручного управления в шахтных условиях 135
4.2. Временные простои, возникающие при одновременном обслуживании одним оператором двухбурильных машин 154
4.3. Выходные показатели вращательного способа бурения шпуров при различных способах управления 160
4.4. Выходные показатели вращательно-ударного способа бурения шпуров при различных способах управления 169
4.5. Оценка адекватности применяемых имитационных моделей реальным экспериментальным и производственным данным 185
5. Определение основных показателей автоматизации 189 процесса бурения шпуров на бурильных установках
5.1. Условия технико-экономической эффективности средств автоматизации бурильных установок 189
5.2. Технико-экономические требования к системам автоматизации бурильных установок 203
5.3. Экономическая эффективность от внедрения автоматических манипуляторов для проведения горных выработок 207
Заключение 212
Список использованной литературы .215
Приложения 229
- Выбор критерия оптимальности технических решений автоматизации бурения
- Математическая модель режима вращательного бурения шпуров и ее реализация на ЭЦВМ
- Требования к алгоритмам автоматизации концевых и вспомогательных операций
- Временные простои, возникающие при одновременном обслуживании одним оператором двухбурильных машин
Введение к работе
Проведение выработок по породам средней и вышесредней крепости в настоящее время базируется на преимущественном применении буровзрывного способа.
Необходимые темпы возрастания добычи угля при существующей технике бурения потребуют значительного увеличения трудовых затрат, в то время как прирост рабочей силы в стране на ближайшие 5-Ю лет будет ограничен.
Радикальное решение вопросов повышения производительности труда возможно при автоматизации технологических процессов, в том числе при автоматизации процесса бурения шпуров на бурильных установках.
Работы по созданию научных основ автоматизации бурения впервые были начаты в нашей стране. Еще в 1939 г. под руководством академика А.М.Терпигорева в ИГД АН СССР был обобщен отечественный и зарубежный опыт и обоснованы два варианта автоматизации забойных машин. Им же предложена принципиальная схема саморегулирования скорости подачи сверла на забой в зависимости от крепости горной породы [lid]. Большой вклад в изучение и создание систем автоматического управления процессом бурения шпуров внесли советские ученые: А.А.Алейников, О.Д.Алимов, В.Д.Буткин, Г.М.Водяник, А.Н.Волков, Р.Х.Гафиятуллин, А.А.Жуковский, В.Т.Загороднюк, Е.А.Козловский, Г.М.Маслюк, Н.Г.Петров, Н.И.Терехов, А.В.Яковенко, В.А.Яцкевич и др.
В настоящее время разработку систем автоматизации процесса бурения ведут многие научно-исследовательские и проектно-конст-рукторские организации. Это - ИГД им.А.А.Скочинского, ДонУГИ, ДонАвтоматгормаш, ЦНИШодземмаш, Новочеркасский и Карагандинский
политехнические институты, Институт автоматики АН Кирг.ССР. Созданы экспериментальные образцы автоматизированных бурильных машин и установок. Например, регулятор скорости подачи "Приз" и "Приз-М" конструкции ДонАвтоматгормаша, бурильная машина БМВА-І и БМВА-2 разработки Новочеркасского политехнического института в ИГД им. А.А.Скочинского, манипулятор бурильный автоматический (МБА) для проведения горных выработок конструкции ЦНИИПодземмаша и ДонАвтоматгормаша и др.
Однако, проведенные работы, в основном, были направлены на изучение механизмов регулирования и создание на их основе устройств управления. Это, как правило, не обеспечивало комплексного подхода к проблеме в целом и не позволяло решать вопрос об условиях рационального применения средств автоматизации бурильных установок, что приводило к недостаточной научной обоснованности технико-экономических требований к системам автоматического управления. Вследствие этого эффективность автоматизации процесса бурения, определяемая, главным образом, приведенными затратами, во многих случаях оставалась весьма спорной.
В связи с этим, целью настоящей работы является определение условий рационального применения средств автоматизации бурильных установок и разработка к ним технико-экономических требований, обеспечивающих снижение приведенных затрат.
Основная идея работы заключается в том, чтобы определение выходных показателей процесса бурения шпуров (скорость, расход инструмента и буровой стали, энергоемкость разрушения) проводить при помощи математического моделирования с учетом вероятностного характера временных величин, абразивности и распределения крепости породы по глубине шпуров.
На защиту выносится:
систематизация функций и устройств автоматического управления процессом бурения шпуров на бурильных установках;
методика математического моделирования процесса бурения шпуров;
рациональные способы управления технологическими операциями процесса бурения шпуров на бурильных установках;
технико-экономические требования к средствам автоматизации бурильных установок.
Исследования по теме диссертационной работы проводились в соответствии с тематическими планами ИГД им.А.А.Скочинского: в I979-I98I гг. по поисковой работе № 0150953000, в I98I-I984 гг. по теме Ш 0II94-020OO "Создать и освоить в производстве тяжело-нагруженные автоматические манипуляторы для проведения горных выработок", выполняемую по подпрограмме 0.05.21 ГКНТ, Госплана СССР, АН СССР и Минвуза СССР, утвержденную Постановлением № 322/ЯР-І38/90/795 от б августа 1981 г.
Автор выражает благодарность научному руководителю, проф., докт.техн.наук Н.Г.Петрову за постоянное внимание к работе, а также докт.техн.наук В.Б.Соколинскому, канд.техн.наук Г.Е.Званскому, канд.техн.наук Н.С.Родионову и сотрудникам лаборатории технологии бурения при проведении горных выработок ИГД им.А.А.Скочинского за ценные консультации, указания и содействие при написании диссертации.
Выбор критерия оптимальности технических решений автоматизации бурения
Критерий оптимальности - это оценочный показатель, определяющий цель функционирования элементов или систем горного производства.
На разных этапах изучения технологии процесса бурения многие исследователи применяли различные критерии.
Так В.А.Азарх, А.Д.Ймас, В.Т.Загород шок, В.А.Яцкевич и др. [_42, 4-3, 133] определение оптимальных параметров проводили по средней скорости бурения. Однако это приводит к перерасходу инструмента.Л.И.Барон, Г.Е.ЗванскиЙ, А.А.Волков, Ю.Г.Коняшин, В.Ф.Шостак и др. [І4, 4-7, 32, ЗЗ] оценивали эффективность бурения по энергоемкости разрушения горной породы. К сожалению, энергоемкость не учитывает других важных показателей, как скорость и производительность бурения.О.Д.Алимов, Л.Т.Дворников, Е.И.Асыченко, Г.М.Водяник, Г.М.Мас-люк и др. 9, 30, 67, 68J для этих целей использовали производительность бурения.С.Ф.Воротников и А.И.Талько Гз4, I07J оптимизацию процесса бурения определяли по стоимости и расходу инструмента. Однако то и другое не ведет к минимуму себестоимости бурения.
В связи с этим Е.И.Епифанцев, А.Б.ПащевскиЙ, В.В.Ленченко и др. [39, 62, 79J для оптимизации применяли себестоимость бурения. Применение себестоимости бурения является мощным средством оптимизации, однако не учитывает комплекса затрат, связанных с созданием и эксплуатацией систем автоматизации. Поэтому Э.Э.Нильва,приведенные затраты.Тот же критерий В.Д.Буткин [23] предложил для шарошечного бурения.
Некоторые из используемых критериев согласуются друг с другом, например, производительность, себестоимость и приведенные затраты [во). Однако большинство противоречит друг другу. Например, при управлении режимом бурения стремятся пробурить шпур как можно быстрее, т.е. с наибольшей скоростью. В то же время это может отрицательно сказаться на расходе инструмента и буровой стали.
Можно выделить критерии трех видов: натуральные, стоимостные и комплексные (синтезированные) (85J.Применительно к управлению процессом бурения натуральными критериями будут (рис.1.10):- средняя скорость бурения ( VCn - критерий);- производительность бурильной машины (Р - критерий);- энергоемкость разрушения (Е - критерий) и др. показатели.
К стоимостным критериям относят затраты на материалы, инструмент, энергию, заработную плату, ремонт и пр. Комплексными критериями являются такие показатели, которые объединяют в себе различные, зачастую противоречащие друг другу цели функционирования.
Комплексные критерии применяют в системах, состоящих из взаимосвязанных подсистем, объединенных общими задачами функционирования. Особенно в тех случаях, когда показатели, относящиеся к разным подсистемам, могут иметь противоречивые тенденции изменения.
Анализ показывает, что взаимодействие различных сторон процесса бурения представляет сложную систему. Поэтому его оценка наиболее целесообразна с применением комплексных критериев.
Для бурения в качестве комплексных критериев выступают себестоимость бурения ( С -критерий) и приведенные затраты (% -критерий).
В настоящее время % -критерий имеет наиболее важное значение в горном производстве, в том числе для буровых работ. Значение этого показателя должно иметь решающее значение при выборе оптимальных вариантов технических решений автоматизации бурения.
Выражение для вычисления приведенных затрат имеет вид:Ен - нормативный коэффициент (для угольной промышленности согласно Г72І F = 0,15); к - дополнительные капитальные вложения для создания средств систем автоматизации, отнесенные к единице годовой продукции, руб./шпм. Значение себестоимости бурения определяют как сумму затрат по пяти основным статьям на единицу глубины шпура.
Дополнительные капитальные вложения вычисляют по отношению к единице стоимости основного оборудования. Для предприятий Мин-углепрома СССР по данным ДонАвтоматгормаша на один рубль стоимости систем автоматики приходится от 5 до 10 руб. дополнительных капитальных вложений.
При определении обобщенного аналитического выражения критерия оптимальности возникают трудности из-за колебаний затрат по различным статьям, которые связаны с неодинаковыми условиями работы, видами оборудования и др.
Анализ размеров статей затрат (см.табл.1.1) показывает, что величину себестоимости, в основном, определяют заработная плата; отчисления на реновацию, капитальный и текущий ремонты, инструмент и материалы, а также энергия и вода. Кроме того, размер каждой из них в той или иной степени определяется уровнем автоматизации и алгоритмом функционирования соответствующих систем управления. В связи с этим, аналитические выражения для статей затрат должны:- быть пригодными для всех видов систем управления процессом бурения;- составляться на основе надежных и простых соотношений;- учитывать наиболее типичные условия эксплуатации автомати-зированных бурильных установок.
Применение критерия оптимальности позволит, в принципе, выбрать рациональные способы работы автоматических систем. Однако на окончательное решение существенное влияние будет оказывать то, из какого класса автоматических систем выбирается наилучший вариант устройства управления процессом бурения. Поэтому необходимо определить наиболее подходящие структуры систем автоматизации бурения.
Для вспомогательных операций системы управления представляют конечный автомат с памятью типа Мили-Мура [127]. Их структура достаточно определена и не вызывает особых вопросов. В то же время способы построения систем регулирования режима бурения весьма многочисленны и неоднозначны.
Все известные принципы построения систем автоматического управления режимом бурения, в основном, представлены тремя главными типами (рис.1.II).
Первый - программное управление, основанное на предварительном, априорном определении оптимальных траекторий режимных параметров бурения. При этом под траекторией понимается функциональное соответствие параметров режима физико-механическим свойствам буримой породы, например, крепости f и абразивности (X
Программно-управляемые системы управления могут быть разомкнутого типа, с обратной связью и с ааморегулированием параметров режима бурения.
Системы разомкнутого типа представляют управление, при котором нет связи между забоем и системой регулирования, а механические характеристики привода достаточно жесткие и не чувствуют изменений условий бурения. Поэтому системы или бурильные машины данного вида могут найти применение лишь при ручном управлении режимом бурения.
Системы с саморегулированием также не имеют специально-организованной обратной связи между физико-механическими свойствами породы в забое шпура и параметрами режима бурения. Однако, в этом случае механизм бурильной машины конструируется таким образом,
Математическая модель режима вращательного бурения шпуров и ее реализация на ЭЦВМ
Основой математической модели расчетов при вращательном способе бурения являются зависимости скорости бурения Vg , приращения затупления инструмента Л г и , момента вращения М8Р и энергозатрат W в зависимости от усилия подачи Рп и частоты вращения инструмента /7др , а также от крепости / и абразивности (X горной породы.
Параметры бурения определялись в зависимости от механизма воздействия бурильной машины на забой. При этом механические характеристики приводов для общности результатов принимались предельно-жесткими. Это позволяло находить по значению крепости породы параметры режима бурения в случае оптимального или ручного управления. При режиме М= const жт МBps vat параметры бурения находились в несколько иной последовательности. Связано это с тем, что сам момент вращения есть, строго говоря, функция параметров режима бурения. Поэтому сначала определялось Пвр по той уставке, на которую настраивалась частота вращения инструмента. Она была либо постоянной при режиме l e COnsft , либо переменной при режиме Пв = V(XZ Затем расчитывалось значение усилия подачи путем преобразования формулы (2.7):
При этом, если рассчитанное по формуле (2.9) значение усилия подачи превосходило предельно-допустимое значение Рт , которое может обеспечить данный механизм подачи, то в качестве Рп принималось Р . Для расчетов Рт считалось равным 15 кН.
Программное обеспечение расчетов составлено на основании алгоритмов моделирования (рис.2.1) и формул настоящего пункта.
Программа моделирования реализована на языке ФОРТРАН-ІУ, текст с описанием и порядком использования приведен в приложении I,
Программными средствами предусмотрены десятикратные прогоны "модели для каждого значения крепости и абразивности породы. При этом крепость породы принимала три наиболее характерные значения У = 3,6,9, а значение абразивности CL = 30 мг.
Коэффициент вариации значений крепости считался равным 20$, а коэффициент убывания корреляционной связи аС =1,0 1/м.2Л. Математическая модель режима вращательно-ударного бурения шпуров и ее реализация на ЭЦВМ
В разработку математической модели вращательно-ударного бурения входят кроме зависимостей скорости износа инструмента и момента вращения еще и функциональная связь режима бурения с наработкой на отказ инструмента и штанг по причине усталостной прочности.
Рассмотрим определение зависимости скорости бурения от параметров его режима. Следуя идеям, изложенным в п.1.4, скорость бурения определяли через удельную подачу на один оборот коронки через ее составляющие от энергии ударов и усилия подачи. При этом, энергоемкость разрушения подсчитывали по формуле:где: АумН - минимальное значение энергоемкости разрушениядля пород данной крепости; J3,fl - текущий и рациональный угол поворота между двумя ударами; g - показательный коэффициент. Значение показательного коэффициента % вычисляли на основании обработки экспериментальных данных (приложение 2) по формуле: горной породы, было решено второе слагаемое удельной подачи определять через его тношение к первому. Правомочность этого следует из того, что после образования лунки выкола от удара инструмент своими боковыми гранями может под действием осевого усилия срезать еще некоторую часть породы. Причем чем большая лунка выкола будет обрадована от удара, тем больший объем породы можно срезать боковыми гранями коронки. А так как в подавляющем большинстве случаев при бурении пород уже с крепости f & 8 под действием осевого усилия допол нительного углубления лунки уже не происходит, то второе слагаемое, очевидно, будет иметь своим пределом какую-то часть п . Причем с увеличением крепости породы эта часть породы будет уменьшаться, так как необходимое для среза породы (сСР будет возрастать.
Согласно многочисленным данным, скорость бурения возрастает пропорционально усилию подачи. Поэтому второе слагаемое, зависящее от усилия подачи, было представлено в виде:
Требования к алгоритмам автоматизации концевых и вспомогательных операций
В п.1.1 определены функциональные требования к автоматизации концевых и вспомогательных операций. Это операции УБМ 1 УБМ 4, УВ0І и УЮ2.
Удобно представить способы работы не только концевых операций, а всей адаптивной бурильной машины. Ее алгоритм согласно апробированного порядка выполнения действий, которые выполняет машинист при бурении единичного шпура, представлен на рис.3.8. Основными моментами его работы является забуривание и бурение шпура, по окончании выполнения которого производят ускоренный реверс бурильной машины в исходное положение.
Все действия при забуривании и управлении режим,бурения выполняются в соответствии с алгоритмами, представленными на рис.3.1, 3.4 и 3.7.
Выполнение функций УВ0І и УВ02 рассмотрим в общем алгоритме работы бурового автомата, который изображен на рис.3.9.
Отличительными особенностями способа функционирования бурового автомата являются операции по записи координат шпуров в память системы управления и их отработке в процессе наведения бурильной машины на очередной шпур.
Кроме того, после установления предельного затупления инструмента необходима его автоматическая замена на новый.
Запись координат шпуров возможна несколькими способами. По-видимому, наиболее целесообразна система с запоминанием эталонного цикла. Это потребует минимальных затрат времени на обучение бурильщиков пользованию такой сложной системой управления. Однако в этом случае необходимо предусмотреть гибкие возможности по изменению любых координат любого количества промежуточных шпуров, чтобы с наименьшими потерями времени подстроить эталонный цикл под изменившиеся условия проходческого забоя. Кроме того, необходимо предусмотреть корректировку записанного паспорта БВР по плоскости забоя. В противном случае контурные шпуры будут сбиваться с необходимого положения, что может снизить эффективность работы системы программного управления.
При замене инструмента необходимо предусмотреть магазин запасных коронок или резцов. Их количества должно хватать на обу-ривание всего комплекта забойных шпуров паспорта БВР.
Одной из важнейших особенностей работы системы программного управления перемещением бурильной машины является точность соответствия координат реальных шпуров их проектным положениям. Не достаточная точность выполнения шпуров будет снижать коэффициент использования шпуров, увеличивать выход негабарита, что сильно скажется на темпах проведения горных выработок. В то же время повышенная точность труднодостижима, ведет к значительным затратам.
Найдем в этом вопросе реальный компромисс, который позволит предъявить обоснованные технико-экономические требования к системам управления бурового автомата.
Одним из главных показателей эффективности оборудования забоя является коэффициент использования шпура ( Киш) Он в наиболее концентрированном виде показывает ту долго всех пробуренных шпурометров, которые будут использованы для конечной цели - проходки горной выработки.
Увеличение /СцШ может быть достигнуто при автоматизации вспомогательных операций путем увеличения точности выполнения паспорта БВР. Так в работе [54] для определения влияния точности размещения шпуров на величину Киш была предложена аналитическая зависимость:
Величины XJ И Х„ являются кратчайшими расстояниями между фактическими и проектными положениями забоев пробуренных шпуров.
Их значение равно: Для определения /С в этих условиях рассмотрим величи ны отклонений шпура от проектного положения. Данные ошибки обусловлены недостатками конструкции (ограниченная жесткость, зазоры в шарнирах), а также предельной точностью датчиков угловых перемещений кинематических звеньев манипулятора.
Рассмотрим величину отклонения, которая обусловлена конструкцией манипулятора. Для этого проведем анализ одной из наиболее встречающихся схем манипулятора типа вращающаяся стрела. Она изображена на рис.3.9. Отклонение устья шпуров {Т.С, ) и отклонения по глубине шпуров (7 Д ) может произойти из-за ограниченной жесткости стрелы А В и податчика ВС , а также вследствие неточности угловых перемещений звеньев манипулятора (углы оС , оС2 и оС3 ).
Ограниченная жесткость элементов стрелы приводит к прогибу свободных концов. Для консольных балок длиной и прогиб свободного конца определяется действием собственного веса $ и сосредоточенной нагрузки Р формулой I112]: где: Є - модуль упругости материала;У - момент инерции сечения звеньев манипулятора.
Отметим, что смещением точек опоры звеньев манипулятора из-за сжатия масла в гидроцилиндрах привода движения можно пренебречь.
Оценим прогиб стрелы и податчика реальной конструкции бурового манипулятора.Прогиб конца стрелы ВС с учетом момента инерции полого стержня (труба 0 150 200 мм, толщина стенок 15 20 мм) не превысит 1 2 мм.Прогиб конца податчика ВС , изготавливаемого из швеллеров, не больше - 2 3 мм. Таким образом, общее смещение т. С. не будет превышать 4 5 мм, что соответствует условным угловым ошибкам для c(f и оС2 - 0,05 и 0,07.Смещения, а также угловые ошибки могут быть вызваны зазорами в шарнирных соединениях звеньев манипулятора.
Угловые ошибки доС вследствие зазоров в соединительных соединениях не превышают величины: - - базовое расстояние между центрами двух соседних шарниров. Для известных конструкций манипуляторов характерные зазоры не превышают 1»Ю" м, что вызывает ошибку ОоС (на плече
Таким образом, условные угловые неточности при установке манипулятора типа вращающаяся стрела вследствие ограниченной жесткости его конструкции, сжимаемости масла в гидроцилиндрах, а также зазоров в соединительных шарнирах имеют порядок 0,05 0,07 и в сумме не превышают 0,15. В то же время датчики угловых перемещений, которые в настоящее время применяют в горных машинах, имеют как минимум на порядок худшую точность ftsTj. Следовательно, основным способом повышения точности выполнения паспорта БВР в настоящее время является повышение точности датчиков угловых перемещений.Рассмотрим влияние угловых ошибок на отклонение шпуров в задаваемых положениях (см.рис.3.9). Координаты устья шпура (Г.С ) имеют значения:
Временные простои, возникающие при одновременном обслуживании одним оператором двухбурильных машин
В случае управления одним бурильщиком несколькими бурильными машинами, находящимися на одной установке, возникают временные простои. Они определяются неравномерностью временных величин, составляющих полное время бурения шпура и вспомогательных операций. Данное положение известно в теории массового обслуживания и носит обобщенное название задачи об обслуживании станков. В представленном случае имеется типичный пример обслуживания одним рабочим (/7 = 1) двух станков (/77 = 2).
Как было показано в п.1.4, для системы данного вида в случае простейшего потока поступления заявок и экспоненциального времени выполнения заказов величина простоя (средняя) определяется временем неавтоматизированных операций и нагрузкой на канал обслуживания (см. формулу I.I9). Однако для других потоков заявок и неэкспоненциального времени выполнения заказов, что имеет место в реальной ситуации (см. п.4.1) аналитических выражений для среднего времени простоя получить не удается. В связи с этим, для определения зависимости времени простоев от влияющих факторов было проведено специальное экспериментальное исследование на имитационной модели, представляющей реальный процесс обслуживания одним машинистом двухманипуляторной бурильной установки. Методика проведения исследований представлена в п.2.3.
Рассмотрим результаты, полученные при обработке экспериментальных данных, которые отражают зависимости временных простоев от различных влияющих факторов.
На рис.4.5 изображен график зависимости отношения среднеговремени простоев на каждом шпуре t по ко времени неавтомати зированных операций L от нагрузки на оператора - р . Данные результаты получены при коэффициентах вариации времени бурения КВБ = 0,5 и коэффициенте вариации времени перестановки Квп = 0,5.
Представленную зависимость можно аппроксимировать выражением:где значение коэффициента пропорциональности К учитывает разброс реальных данных. Так как выражение (1.39) получено в предположении о том, что время ожидания заявки и время обслуживания распределено по экспоненциальному закону, который имеет 100$ коэффициент вариации, то отсюда следует, что при любом другом распределении указанных временных величин, значение коэффициента К будет меньше единицы. В случае, приведенном на рис.4.5, величина коэффициента К равна 0,7.
На рис.4.6 изображен график зависимости tnp I t „ , где время Lq- tH - tA , от соотношения t lt С . Согласно теории подобия такая постановка задачи вполне правомерна, так как в том и другом случае получаются зависимости, выраженные в безразмерных координатах. Причем за размерную базу можно выбирать произвольные соотношения временных величин с одним только ограничением - они должны быть линейно-независимыми.
Если за базу приняты соотношения tffp/1 и tH / э JOзависимость (1.39) примет вид:
Как видно из графика, приведенного на рис.4.б, реальная зависимость tnp / также подчиняется закону 2, с некоторым коэффициентом К , т.е.: Значение коэффициента К ив этом случае будет меньше единицы. Кроме того, как видно из сопоставления графиков 4.5 и 4.6, выражение (4.6) лучше коррелирует с фактическими данными. Это является важной особенностью такой системы обслуживания. Поэтому дальнейшую обработку экспериментальных данных, полученных в результате имитационного моделирования, целесообразно проводить с применением формулы (4.6). Коэффициент К в этом случае зависит от коэффициентов вариации временных величин. Для определения этой взаимосвязи были проведены расчеты при различных сочетаниях Кдє и К дм . Результаты расчетов приведены в табл.4.10. случаи. Корреляционные соотношения расчетных данных с экспериментальными результатами составляют величину порядка 0,8-0,9. Это указывает на очень хорошее представление зависимости времени простоев, которые можно вычислить по формуле (4.6). Ориентировочное значение коэффициента пропорциональности К в формуле (4.6) можно определять по следующей зависимости:
Результаты проведенных исследований дают возможность вычислять временные простои в любых случаях. Для этого первоначально необходимо определить величины t
При расчете А ъ ц зации необходимо воспользоваться следующими соотношениями: а) без автоматизации (при ручном управлении):- время бурения единичного шпура;- время забуривания;- время перестановки бурильной машины от шпура к шпуру;- время обратного хода. Значения t sut и ве Д различных законов управления будут приведены в п.4.3 и П.4-.4-.
Время забуривания t3 можно принимать равным (-т- )ЬБШ » так как при забуривании скорость внедрения примерно в два раза ниже, чем при бурении, а глубина забуривания составляет величину порядка размеров коронки, т.е. 0,05 м.Значения tn , tQ% и КQM принимаются равными в зависимости от типа управления по данным п.4.1.
Таким образом, вычисление простоев при одновременном управлении одним оператором несколькими бурильными машинами на одной установке проводится согласно порядка действий и формул, приведенных в настоящем разделе. Однако для полного вычисления времени обуривания всего забоя, кроме того, необходимо знать возможности управления режимом бурения при различных законах регулирования. Выяснению этого вопроса для вращательного и вращательно-ударного способов бурения посвящены следующие пункты данного раздела.