автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Научные основы многокритериального синтеза горных машин как пространственных многомассовых динамических систем переменной структуры

,■4

осп; М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРАГНИ ^ ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

гч.

СЕМЕНЧЕНКО Анатолш Кирилович

УДК 622.232.7

НАУКОВ1 ОСНОВИ БАГАТОКРИТЕР1АЛЬНОГО СИНТЕЗУ Г1РНИЧИХ МАШИН ЯК ПРОСТОРОВИХ БАГАТОМАСОВИХ ДИНАМ1ЧНИХ СИСТЕМ ПЕРЕМ1НН01СТРУКТУРИ

05.05.06 - "Прнич1 машини"

Автореферат дисертаци на здобуття наукового ступени доктора ге.хнпних наук

Донецьк- 1997

Дисфтащею с рукопис.

Робота виконана в Донецькому державному техшчному университет!, Мшстер-ство освгги Украши.

Офвдйш опоненти:

доктор техшчних наук, професор ФРАНЧУК В. П., Национальна прнича Ака дем1я Украши, заввдувач кафедрою" Прни<п машини";

доктор техшчних наук, професор КОНДРАХ1Н П. М., Донецький державнш техшчний ушверситет, професор кафедри "Основи проектування машин"; доктор техшчних наук С1ЛАСВ В. I., головний науковий сшвробттк шститур " Автоматпрмаш".

Провщна установа

Донецький державний науково-доешдний, проектно-конструкторський I експе риментальний шсппуг комплексно! мехашзацп шахт, ММстерсгво вупльно промисловосп Украши, Донецьк.

Захист вщбудеться 3 жовтня 1997 р. о 12 годиш на засщанш спещал1зовано! вче но! ради Д 06.04.02 Донецького державного техшчного ушверситету, м. Донецьк вул. Артема, 58.

3 дисертащею можна ознайомитися у бйблютещ Донецького державноп техшчного урйверситеггу, м. Донецьк, вул. Артема, 58.

Автореферат рсшсланий

Вчений секретар спещашзовано! вчепо) ради

Науковий консультант

Заслужений дшч науки 1 техшки Украши, доктор техшчних наук, професор ГУЛЯСВ В. Г. Донецький державний техшчний ушверситет, завщувач кафедрою "Прюта машини"

доктор техшчних наук, професор

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть лроблеми. ГПдвищення сфективносл пщземного способу шдобутку корисних копалин може бути забезпечено на основ1 впровадження 7рогресивних техпологш \ прискоренного техшчного переозбросння шахт 1 зудниюв на баз1 створення \ широкого застосування високоефективних засоб1в сомплексно\' мехашзацн \ автоматизацп основних технолопчних процеав.

В Укран« в цьому напрям1 досягнул чимал1 усшхи. Проте проблема фпскоренного створення конкурентоздатних прничих машин, як 1 ранпле, :алишаеться одшао ¿з актуальшших проблем, що стоять перед прничим ма-пинобудуванням краши. Особливо гостро ця проблема постас в наш час, эскшьки Украша штегруеться у свпову ринкову екопо.\пку як незалежна дер-кава.

Висом вимоги до техшчного р1вня сучасних прничих машин, безупинне бшьшення 1х потужност), продуктивности швидкостей та шших параметров, а ~акож умови IX робота, що делал 1 ускладнюються, шдвшцують актуальшсть юзробки цих машин на основ1 IX багатокритер1алыюго оптимального проек-ування як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно! струк-ури.

Разом з тим до цього часу в га луз! при створенш та удосконаленш г1р-гичих машин недостатня увага пpидiляeтьcя 1х багатокритер1альнш структур-ю-параметричнш оптим1зацн. 1снуюч1 методики протнозування вихщних да-[их для розрахунку цих машин 1 вибору оптимальних параметр1в та структура [е завжди вщповщають сучасному р^вню 1 не враховують в достатнш м1р1 мши структури системи "машина - зовшшне середовище".

Треба вдоначити, що вивчешеть особливостей робочого процесу 1 зако-юм1рностей формування динам^чних навантажень в перехщних процесах, бумовлених змшами структури системи "машина - зовшшне середовище", не южна визнати достатньою. В першу чергу це стосуеться прничих машин, ро-юч1 процеси яких при реад1зацп повного циклу IX функцюнування суировод-<уються змшами структури цю системи 1 просторовим характером пе-емвдень та навантажень базових конструкшй. До таких прничих машин южна вщнести вантажно-транспортш машини (ВТМ), очиенл 1 прохщницью омбайни.

Необхщш подалыш розробки \ досдщження для встановлення пара-[етр1в оптим1зацн цих машин, що визначають ефектившеть 1х роботи, юрмування цшьових функцш ! функцш обмежень. Актуальною задачею е юрмал1защя прничих машин як об'ект1в проектування 1 автоматизац1я юрмування математичних моделей (ММ) 5х робочих процеав в ЕОМ, творения методу 1х багатокритер1алыюго синтезу, а також ММ робочого ргану та його приводу, силових систем i металоконструкщй, що дозволя-

ють з урахуванням проце<пв, що встановилися, 1 перехщних процеав робо-чого циклу функцюнування машин, забезпечити 1х струкгурно-параметричну опттпзацно за критер1ями - продуктившсть, енергоспожи-вання, ресурс роботи 1 металоемюсть.

Викладене вище обумовлюе актуальшсгь 1 важлшнсть науково! про-блеми опрацювання наукових основ багагокритер1ального синтезу ВТМ, очисних 1 прохщницьких комбайшв як диналпчних систем перемшно! структури.

Зв'язок теми дисертацп з планом роботи утверситету. Дослщження проведен! вщповщно до наукового напряму Донедького державного тех-тчного утверситету "Розробка \ вдосконалення параметр1в, режим1в роботи 1 технологи виробництва прничих машин 1 комплекав високого техшч-ного р'тт" в межах тем Г6-90, Х87-89, Х90-92 (номери реестраци -02910009154, 01900037454, 01870022573, 02910052690). Автор дисертацп брав участь в виконанш зазначених тем як науковий кер1вник.

Мета роботи. Розробка наукових основ оптимального проектування прничих машин з робочими циклами, що багаторазово повторюються, як просторових багатомасових дина\пчних систем перемшно! структури, пщвищення якосп проектування 1 техшчного р1вня машин.

1дея роботи полягае в структурно-параметричжй оптим1зацЛ ВТМ, очисних 1 прохщницьких комбайшв за критериями продуктивное^, енер-госпоживання, ресурсу роботи 1 металоемкосп засобами нелшшного мате-матичного програмування з урахуванням законом1рностей формування на-вантажень при процесах, що встановилися, 1 перехщних процесах, обумо-влених змшою структури системи "машина - зовшшне середовшце".

Засоби дослщження. Для досягнення поставлено! мети в робоп вико-ристовувалась методология системного пщходу 1 комб1нованих дослщжень, яка передбачае доцшьну послщовшсть теоретичних 1 експериментальних дослщжень та 1х анал1зу. Експериментальш дослщження робочих процеав прничих машин проведен! на сершному обладненш в реальних умовах його експлуатацп I на пол1гонах сучасними методами \ засобами електричних вим!р1в. Визначення статистичних характеристик навантажень в елементах машин здшснювалося на ЕОМ засобами математично! статистики, теорп ймов1рностей \ теорп випадкових процеав. Оцшка впливу динам1чних навантажень, обумовлених змшою структури системи "машина - зовншне середовище", на ресурс роботи елеметтв машин виконувалася на основ1 ко-риговано! лпийно! гшотези пщеумовування втомлешсиих пошкоджень при нерегулярному навантаженш з використанням методу "дощу". Адекват-шеть розроблених ММ робочих процеав, ефектившеть методу оптим1зацп та удоскоиалених конструкцш машин встановлювалась шляхом пор!вняль-ного анал1зу результате модельних дослщжень I промислових кштв.

Основш науков1 положения, що висуваються на захист.

1. Робочий процес вантажно-транспортних машин, очисних 1 прох1д-ницьких комбайшв в межах кожного технолопчного циклу повинен розгляда-гися таким, що складаеться ¡з двох, що визначають ефектившсть роботи машин« (продуктивность 1 ресурс роботи), процеав: що установилися 1 перехщ-них, останш ¡з яких зумовлеш цикшчними 1 випадковими змшами в простор! га в чаа структура система "машина - зовшшнс середовище".

2. Робочий процес прничих машин як просторових багатомасових дн-налнчних систем перемшно! структура може бути адекватно представлений ;укупн!стю взаемозв'язаних ММ взаемодц наступних функцюнально заверше-иих елеменлв (ФЗЕ): мае, що просторово пересуваються, елеменпв приводу машини, а також вузл1в взаемодн мае м1ж собою, з зовшшшм середоващем { з глементами приводу машини, що враховують просторовий характер пе-ремицень 1 навантажень н елемитв.

3. При реал1зацй робочого циклу прничих машин формуеться низкочастотна складова динам1чних навантажень, що визначас малоциклову нако-пичену втому як силових систем, так I металоконсгрукцш машини. кнують перехщт процеси, граничш значения навантажень в яких визначають амплитуду ще1 складово1.

4. Шдшпцення техшчного р1вня 1 ефективносп роботи прничих машин може бути забезпечено оптимальною взаемодгею робочого органу з зовшшшм середовищем, а також скороченням числа перехщних процейв, що визначають ресурс роботи елеменпв машини, } зниженням граничних значень навантажень в них. Це досягаеться оптим1защею технолопчноУ схеми роботи, а також виконавчого органу, силових систем 1 металоконструкщй машини.

5. Багатокритер1альна оштшащя прничих машин може бути забезпе-чена перацшпою послщовнютю анал!зу робочого процесу та виршенням наступних задач оптимизацп: робочого органу за критер1ями продуктивное^ та гнергоспоживання, силових систем за крптер1ями ресурсу роботи 5х ел сменив 1 к.к.д., а також металоконструкщй за критер1ем металосмкосп.

Науков1 положения, що висуваються на захист, складають теоретичш основи багатокритер1ального синтезу прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно! структури 1 дозволяють створювати високосфективш машини за критериями продуктивносп, енергоспоживання, ресурсу роботи 1 металосмкосп.

Обгрунтованшсгь 1 достов1ршсть наукових положень. висновюв 1 рекомендаций Науков1 положения, висновки 1 рекомендацн, що сформульоваш в цисертаци, обгрунтоваш:

- результатами теоретичних 1 експериментальних дослщжень роботи ВТМ i очисних комбайшв в реальних умовах Ы експлуатацн, а також на спе-щальних подгонах, ,<ш дозволяють ¡мпувати близьк! до реальних умови про-

пеан, що вивчаються;

- адекватшстю розроблених ММ робочих процеав прничих машин, що враховують 1х особливосп як багатомасових динам1чних систем перемшно! структури;

- використанням методолог!! системного пщходу при дослщженш процеав 1 сучасного математичного апарату при плануванш дослщжень \ обробц! одержаних матер!агпв.

Достов!ршсть результатов дослщжень обгрунтовуеться репрезента-тивними умовами проведения експериментальних дослщжень ! застосуванням апаратури, що забезпечуе високояк!Сну передачу шформацп в частотному д1а-пазош, що дослщжуеться, а також адекватшспо розроблених ММ робочих процеав.

Наукова новизна роботи:

- вперше встановлеш особливост) робочих процеав прничих машин, обумовлеш змшою структури системи " машина - зовшшне середовище", \ об-грунтована необхщшсть облшу як процеав, що встановилися, так 1 перехщних при оптим1зацн структури 1 параметр1в машин 1 1х розрахунках на витри-вал1сть;

- розроблеш основи тсори робочих процейв прничих машин як просто-рових багатомасових диналпчних систем перемшно! структури, що дозволя-ють описувати як процеси, що встановилися, так 1 перехщш процеси \'х функ-щювання з урахуванням особливостей просторових перемщень 1 навантажень IX базових конструкцш, а також структури 1 параметра зовшшнього середо-вища, конструкци машини I елемент1в й приводу;

- розроблено метод формалпацп робочого процесу прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно! структури на основ! класиф1капи елемента конструкци машини ! и приводу як ФЗЕ, що до-зволяе автоматизувати формування ММ цього процесу в ЕОМ на основ! розроблених I узагальнених ушверсальних ММ ФЗЕ;

- установлен! нов! законохпрносп формування динам1чиих навантажень в межах повного циклу функцновання прничих машин, що обумовлеш змшою структури машини ! зовн!шнього середовища, та показано, що критерн якоеп оц!нки ресурсу елемен'пв машини повишп базуватися не на дисперсн навантажень, а на накопиченш пошкоджуваносп;

- розвинуто метод багатокритер1ально! структурно-параметрично! оп-тим!зацц прничих машин як просторових багатомасових динам!чних систем перемшно! структури за критер!ями продуктивносп, енергоспоживання, ресурсу роботи 1 металосмкост! з урахуванням процеав, що установилися, \ перехщних;

- розроблен! ММ оптимпацГ! робочого органу, силових систем ! метало-конструкщй, встановлен! основш параметри проектування, щльов! функцн !

зункцн обмежень для ВТМ, очисних i про.хгдшшышх комб;шжп;

- розроблеш засоби та методики експериментальних дослщжень прни-[их машин в реальних умовах i'x роботи i на noniroimx.

Наукове значения роботи полягас у розвитку теорп робочих npouecin ¡рничих машин i мего;пв ix синтезу на ocnoBi встановлених особливостей ро-ючого процесу i закононпрностеи формування динам^чних навантажень, »бумовлених змшою структури системи "машина - зовшшне середовище", а акож у розробш наукових основ i'x багатокритер!ального синтезу як просто->ових багатомасових динам^чних систем перемшно! структур]«, що дозволя-оть визначати рацюналыв параметри i структуру машини за критср1ями проективность енергоспоживання, ресурсу роботи i металоемкостк

Практично значения роботи полягае у розробш:

- методики формаппацп робочого процесу прничих машин як иросторо-шх багатомасових динам1чних систем перемшно1' структури i автоматизаци рормування його ММ в ЕОМ;

- математичного i програмного забезпечень для моделювання робочих ipoueciß ВТМ, очисних i прохщницьких комбайшв з врахуванням як процеав, цо встановилися, так i перехщних;

- методу багатокритер1алыю1 структурно-параметрично!' опттпзацн ¡рничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем, що дозво-1яе оптим1зувати параметри робочого органу, силових систем i металокон-трукцш машин за критер1ями продуктивности енергоспоживання, ресурсу юботи i метал осмкосп;

- методики onTHMi3anii робочих opraHiB очисних i прохщницьких ком-зайшв, яка дозволяе визначати ращональш параметри i режими i'x роботи, яи абезпечують максимальну продуктивность в yciii обласи використання цих -1ашин;

- рекомендации по значениям параметр1в робочого органу ВТМ i переда-очного числа привод1в виконавчих оргашв очисних i прохщницьких комбайшв, що забезпечують пщвищення i'x продуктивности понад 20%;

- cnocooiB i 3aco6iB зниження динам1чних навантажень в режимах макси-лального навантаження елеменлв ВТМ, що забезпечують пщвищення ресурсу юботи базових елеменпв машин в 2 рази i бшыпе.

Peani3auia висновюв i рекомендаций роботи.

Ochobhi висновки i рекомендацн використаш ВАТ "Донецькпрмаш" пщ iac модершзацй ВТМ типу ПД-8Б, ПД-8В, що сершно випускаються, i ко-шльнями "Северная", "Комсомольская" та iH. при експлуатацй' ВТМ з удо-жоналеними робочим органом i системою пщвшкн силового агрегату.

Рекомендацн но значениям оптимальних параметр1в виконавчого органу шдвшценню стшкосп використаш проектно-конструкторським ¡нстатутом 'Дшровуглемаш" при створенш комбайшв 1К101 i К103, Горл1вським маши-

нобуд1вним заводом ¿м. С. М. Юрова при створенш комбайшв IК101 У, 2К52МУ, КШ1КГУ, що сершно випускаються, науково-дослщним I проектно-конструкторським шститутом "Дондшровуглемаш" (м. Донецьк) при оп-тишзацн параметр1в робочого органу прохвдницького комбайну П110.

Результати дослщжень частково вкпючеш у пщручник "Проектування {конструювання прничих машин 1 комплексов" (М.: "Недра", 1988 г., 368 с.) i використаш для опрацювання робочоГ програми, практичних занять 1 ла-бораторних робп- по курсу автоматизоване проектування.

Апробашя роботи. Основш положения дисертацшноГ роботи допо-вщалися 1 одержали схвалення на \ижвуз1вськ1х науково-техшчних конфе-ренщях на баз1 МГ1 "Удосконалення конструкцш, технологш виготовлення 1 ексилуатаци прничого устаткування 1 засоб1в автоматики" (Москва, 19911992 рр.); мшнародних симпоз1умах: "Проблеми прикладное геологи, пр-ничо1 науки I виробництва" (С.-Петербург, 1993 р.); "Проблеми 1 перспек-тиви розвитку прничоУ техшки" (Москва, 1994 р.); "Прнича техшка на пороз! XXI стор1ччя" (Москва, 1995 р.); науково-техшчних конференщях ДонГТУ (Донецьк, 1989-1995 рр.); науково-техшчних радах ВАТ "Донецькпрмаш" (Донецьк, 1987-1992 рр.); \нжнародних науково-техшчних конференщях: "Сучасш проблеми машинобудування 1 техшчний прогрес" (Севастополь, 1996.); "Сучасш шляхи розвитку прничого устаткування 1 техиолопй переробки мшерально'! сировини" (Днщропетровськ, 1996 р.).

ПуГшкаци. По тем! дисертаци автором опублжовано понад 40 науко-вих робп; ключов1 положения дисертаци представлен! в 34 роботах.

Структура i обсяг роботи. Дисертащя складаеться ¡з введения, 4-х роздоив (9 пщроздшв) 1 висновку; мктить 323 сторшки, в тому числ1 243 стор1нки машинописного тексту, 53 рисунки, 21 таблицю, список посилань з 246 найменуваннями 1 додаток.

Особистий внесок здобувача. Теоретичш i експери мент алый дослщ-ження, що увшшли в дисертацшну роботу, виконано сшльно з сшвробптш-ками кафедри прничих машин ДонДТУ, вщдшу ВТМ НДПКЛТвуглепрма-ша ВАТ "Донецькпрмаш" та шших оргашзацШ при активней учаеп автора чи тд його кер1вництвом. Результати цих дослщжень опублковаш в сгивавторсга ¡з ними. Узагальнення результата роби^ по динакпчнш наван-таженносп силових систем прничих машин I 1х багатокритер1альнш оп-тимЬацн проведено автором самостийно. Основш ще1 роботи 1 методики теоретичних \ експериментальних дослщжень належать авторов!.

Автор вважае сво!м обов'язком висловити глибоку подяку професору, д.т.н. Гуляеву В. Г., який у якост1 наукового консультанта подав неоцшен-ну допомогу при пщготовщ дисертаип.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

В першому роздш "Стан проблем», задач! \ мстодолопя дооиджень" юказана актуальшсть проблем», обгрунтоваш задач! та методолопя дослщ-кень.

Сьогодш основними типами видобувних машин при комплекснш ме-сашзаци ро61т по вийманню, вантаженню \ транспортувашн руд чорних \ сольорових мепипв на копальнях, а також шд час вугледобування 1 проход-кення прничих виробок на вугшышх шахтах е великовантажш ВТМ, очисш \ трохщницью комбайнн.

Аналгз використання цих машин вггчизняного виробництва показав, що х продуктившсть 1 ресурс роботи нижче аналопчних показшшв машин за-эуб1жних ф^рм, що свщчить про \х недостатню конкурентоздатшть. Необхщно гакож визначити, що Кх фактичний ресурс у багатьох випадках в 2 1 бшьше эаз1в нижче гарантованого.

Тому подальше тдвшцення техшчного р1вня вгтчизняних видобувних нашин е актуальною задачею, що, як свщчить досвщ утворення нових висо-соефекпвних прничих машин, е науковою 1 практичною проблемою.

Вишення ще! задач1 може бути забезпечено шляхом кардинального удо-жоналення видобувних машин на основ! комп'ютерио1 технологи оптималь-юго проектування, що базуеться на глибоких знаниях робочих процеав Гх })ункщювання, сучасних досягненнях у галуз1 ана.-ту [ синтезу об'ек™ проек-гування.

Питаниям досладження 1 оптимального проектування прничих машин фисвячеш роботи багатьох науково-дослщних 1 проектно-конструкторських эргашзапш, а також вуз]'в \ заводав прничого машинобудування, серед якнх феба видокремити 1ГТМ АН Украши, 1ГС ¡м. А. А. Скоч1нського. Дондшро-зуглемаш, Дшровуглемаш, НДШпрмаш, НДПКТ1вуглепрмаш, ВНДГПруд-иаш, ВНД1булдормаш, ДонВУП, МП, ДонДТУ, ХАД1, МАД1, Донецкпр-иаш, ГМЗ ¡м. С. М. Юрова. ЯМ'З \ шип.

Найбшьш вагомий результат у вирпненш цих проблем здобули член-<ореспондент АН СРСР А. В. Докуюн, академки АН УРСР Н. С. Поляков, В.Н. Потурасв, доктори техшчних наук: А. А. Алейнков, €. В. Александров, Я. I. Альшиц, Д. Т. Анкудшов, Л. I. Барон, В. М. Берман, А. I. Берон, Н. Г. Бойко, В. А. Бреннер, Б. А. Верклов, Г. Н. Водянник, В. Н. Гетопанов, Л. Б. Глатман, П. А. Горбатов, В. Г. Гуляев, А. Д. 1гнатьев, Л. I. Кантович, Н. Г. Картавий, А. Ф. Юч1гш, П. М. Кондрахш, П. А. Корляков, М. Г. Крашвш, Ю.Д. Красиков, А. Г. Лазуткш, А. Г. Лаптев, Н. Г. Логпшов, А. Н. Мо-:кальов, В. I. Нестеров, В, В. Пак, I. Л. Пастоев, €. 3. Позш, В. М. Рачек, I. Г. Рсзшков, А. Я. Рогов, М. С. Сафохш, П. В. Семенча, В. I. Серов, П. Г. Сидоров, В. I. Сшасв, Б. А. Скородумов, В. I. Солод, Г. I. Солод, С. В. Солод, В. Я.

Спорихш, В. В. Тон, А. В. Топч1ев, Л. С. Ушаков, 3. Л. Фшкелыитейн, В. П. Франчук, А. Г. Фролов, В. Н. Хорш, П. С. Шахтарь ! шип, кандвдати техшч-нихнаук та шженери: Н. Г. Афендшов, Л. Р. Агранат, В. С. Бурдш, Б. М. Геллер, I. П. Давлюд, В. А. Дейшченко, А. I. Дронов, В. I. 1гнатов, Б. П. Зшов'ев, С. Ф. Колесншов, В. П. Кондрахш, А. Д. Лебедев, С. Г. Локшинський, Н. М. Лисенко, Г. В. Малеев, Ф. 3. Масович, Н. Н. Мотш, В. А. Мудряк, I. С. Олейшков, Г. В. Петрушкш, В. Г. Потапов, В. I. Хомичук, 3. Я. Хурпн, О. в. Шабаев, В. А. Юргшевич 1 шип.

В результат! для ВТМ, очисних 1 прохщницських комбайшв, розроблено науков1 основи оптимтацп: процеав взаемодн робочих оргашв з зовшшшм середовищем при заповненш ковша лрничою масою ! р)занш вуплля 1 порщ, параметр1в ! режим1в роботи робочого органу очисних 1 прохцдаицьких комбайшв, параметр1в { структур силових систем цих машин. Зараз ведаться роботи щодо оштпзацГ! параметр1в 1 структур металоконструкцш прничих машин.

Ц1 розробки е основою оптимального проектування прничих машин в останнш час! забезпечили шдвищення !х техшчного р1вня як шляхом опрацю-вання нових машин, так 1 модершзащею ¡снуючих.

Науков! основи оптим!зацн процеав взаемодн робочих оргашв прничих машин названого вище класу з зовшшшм середовищем розроблеш тд кер^в-нидтвом А. I. Верона, С. 3. Позша, Л. I. Барона, Л. Б. Глатмана, В. I. Солода, А. Н. Москальова, Д. Т. Анкудшова, Г. С. Родюнова, Б. Л. Балодшського, Г. С. Рисева, В. К. Троф1мова та шших вчених. В !х роботах описано мехашзм взаемодн виконавчого органу з зовшшшм середовищем, виявлено основш чинники, що впливають на цей процес, 1 розроблено принципи 1 методики об-грунтовання I вибору параметр1в машин. Проте в роботах цих вчених не вра-ховуються в достатнш м1р1 динам1чш властивосп машин, просторовий характер навантаження \ перемвдення !х базових вузл^в, а також фактори обмежен-ня, що обумовлеш !х конструкщею, робочим процесом функцюнування 1 гра-ничними значениями параметр ¡в силових систем.

Науков1 основи оптим!зацн процеав взаемодн робочого органу прничих машин з зовшшшм середовищем одержали свш подальший розвиток в роботах Я. I. Альшиця, Н. Г. Бойка, Г. В. Малеева, Н. Г. Афендшова, Г. В. Пет-рушкша та шших вчених.

Внаслщок, для очисних 1 прохщницьких комбайшв були створет нау-ков] основи оптим!заци параметр!в 1 режилпв роботи !х виконавчих оргашв 1 привод!в за яюсними критер1ями продуктивностз та енергоспоживання з ура-хуванням основних факторов обмеження.

Необхщно пщкреслити, що розроблеш методики потребують подальшогс розвитку 1 вдосконалення з урахуванням широко! обласп використання прничих машин, просторового характеру навантажень ! перем!щень виконавчого органу.

аявносп зворотшх зв'язюв в систем! "машина - зовшшнессредовище".

Чимала кшьюсть po6iT, виконаних пщ кер1вництвом В. Г. Гуляева, П. А. орбатова, Б. М. Рачека, Б. А. Верклова, Л. I. Кантовича, А. В. Докукша, Ю. [. Красикова, А. Д. 1гнатьева та шших вчених, присвячеш питаниям оп-мпзаци прничих машин та ix силових систем. Це дозволило створити нау-OBi основи опттйзаци сгруктури i параметр1в великого класу прничих машин.

Проте, незвжаючи на вагом1 результати, досягнув в питаниях оп-нм1зацн силових систем прничих машин i вивченш законом1рностей форму-ання динам1чних навантаженнь в них, треба вщзначити, що в цих роботах не раховуються в повшй Mipi динам1чш навантаження в перехщних режимах.

Необхщшсть врахування перехщних процейв при опти\шацн прничих [ашин обгрунтована в роботах, виконаних з участю автора, а також пщ-верджуеться результатами експлуатаци очисних комбайн ¡в в умовах вийман-я вуплля з приачками порщ, порщними прошарками та твердими включен-ями. За даними КузНДВ1, при питомому BMicri включень 10-15 шт. на 100 м ароб1ток на вщказ р^жучоГ частшш очисного комбайну зменшуеться в 5 pa3iB.

1стотний, а в деяких випадках, визначальний вплив змш сгруктури си-теми "машина - зовшшне середовшце" на ефектившсть роботи прничих ма-juh, недостатня вивчешсть закошипрностей формування робочих npoueciB ри 3MiHi структури uici системи роблять актуальним опрацювання наукових снов багатокритер1ального синтезу прничих машин як просторових багато-[асових динам1чних систем перемшно! структури.

Поставлена в робот1 мета визначила необхщшсть рилення наступних го-овних задач.

1. Формал1зувати робоч1 процеси ВТМ, очисних i прохщницьких ком-айшв як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно'! структу-и i автоматизувати формування Ix ММ в ЕОМ на ocnoBi ММ ФЗЕ.

2. Розробити ММ ФЗЕ, що враховують i'x просторов! перемвдення i на-антаження, а також взатодно цих елеметтв як м1ж собою, так i з зовшшшм ередовищем.

3. Встановити чинники, що визначають змши структури системи машина - зовшшне середовище", а також законом1рносп формування дина-ичних навантажень, що обумовлеш цими змшами, i дослщити вплив цих на-антажень на ресурс роботи машини. Встановити параметри проектування, цо визначають ефектившсть роботи ВТМ, очисних i прохщницьких комбайшв.

4. Розробити метод структурно-параметрично! оптим1зацн ВТМ, очис-[их i прохщницьких комбайшв за критер1ями продуктивности, енергоспожи-ання, ресурсу роботи i металоемкосп, а також ММ оптим1зацп робочого ор-ану, його приводу i силових систем.

5. Розробити ММ для багатокритер1ального синтезу i обгрунтувати ichobhi цитьов! функцн i функцн обмежень з урахуванням особливостей робо-

чих процеав i законо1шрностей формування динам1чних навантажень, то обумовлеш зм¡ною структури системи "машина - зовшшне середовище".

6. Апробувати розроблеш HayKOBi основи оптим1зацн прничих машин як просторових багатомасових динадичних систем перемшшл структури для пщвищення ефективносп роботи ВТМ, очисних i прохщницьких комбайшв.

В цьому роздип також обгрунтовано методолопю дослщжень.

Другий роздш "Теоретичш основи багатокритер1ального синтезу прничих машин як просторових багатомасових диналнчних систем nepeMiHHoi структури" включас чотири тдроздиш i е теоретичною базою багатокри-TepianbHoro синтезу прничих машин.

Перший тдроздш присвячено опрацюванню i автоматизованому фор-муванню ММ робочого процесу прничоУ машини.

На основ! результате анал1зу робочих процеав ВТМ, очисних i прохщницьких комбайшв в межах повного робочого циклу ix функщювання було прийнято вихщш положения для розробки MM ^opMani3a4ii) робочих процеав прничих машин як просторових багатомасових динам^чних систем пе-ремшно! структури. Вони базуються на уявленш машини сукупшстю взаемозв'язаних мае, що пepeмiщyютьcя у npocTopi пщ Д1ею навантажень (11ПМ), яы формуються в вузлах ix взаемоди Mi ж собою i з зовшшшм середо-вищем внаслщок управлшня приводом машини.

ППМ - це деталь, вузол чи конструкщя машини, яка роздглядаеться як абсолютно тверде Tino, що перемщусться в npocropi i волод!£ шерцшними властивостями.

Вузли взаемоди мае - це елементи конструкцн машини, що мають пруж-но-дисипативш властивосп, або зони взаемодп елемент1в машини ¡з зовшшшм середовищем, в яких формуються навантаження, що визначають просторовий рух елемент1в машини.

3 урахуванням особливостей формування навантажень вузли взаемодп мае запропоновано подшяти на вузли зв'язку, вузли внутршшх i зовшшни збурень.

До вузл1в зв'язку вщнесено пасивш елементи конструкцн машини, щс мають пружно-дисипативш властивосп та забезпечують сполучення ППМ • метою обмеження ix взаемних перемпцень, i параметри яких не залежать вщ стану приводу. До вузл^в зв'язку належать шаршри, упори i pi3HOMaHiTHi пружш елементи сполучень ППМ.

До вузл1в BHyrpiiiiHix збурень вщнесено актив Hi елементи конструкцн машини, що спроможш генерувати силов1 впливи i мають пружно-дисипативш властивосп, якт зв'язаш з ППМ i елементами i'i приводу, i параметри котрих залежать вщ стану приводу машини. До вузл1в внутрншпх збурень належать гщроцшнндри, привгди! колеса, неур1вноважсш маси, що обер таються та рухаються.

До вуз:ив зовшшшх збурснь вщнесено зони взаемодн слеменпв кон-трукцн магашш з зовнпншм середовищем. До них вузл1в вщнесеш: зони кон-акту елеме1гпв робочого органу прничоГ машнни з масивом, що руйнусться, и матер1алом, що навантажуеться, зони контакту опорних елементлв машинн зовшшшм середовищем (дорогою для ВТМ, грунтом виробки для прохщ-1ИЦКОГО комбайну чи конвейером для очисного).

Таке уявлення машини забезпечус опис робочого пронесу функцюну-ання прничих машин з урахуванням його основних особливостей, вста-ювлених внасл1док анал1зу, а саме: змша в простор! та у чай структури систе-1и "машина - зовшшне середовище", багатомасов1сть \ просторов1сть прничо1 гашини як об'екту доондження \ проектування, а також просторовкть пе-юмвдення 1 навантаження елемашв машини.

Основними перевагами такого уявлення машини е реал1защя системного вдходу 4 використання широких можливостей комп'ютерного проектування [ри IX створенш 1 модершзацп, що дозволяе практично вирнпувати проблеми (адшносп, металоемкосп, скорочувати тер мши проектування, а, отже, вдвшцувати конкурентоздатшсть машин.

На рис. 1 приведена структура 1 склад прничо! машини як просторово! ¡агатомасово! динаинчно! системи перемшно! структури. Наведена схема ¡дображае структуру конструкци машини (див. рис. 1 .а), структуру 1 1 рансмкп (див. рис. 1.6) 1 пдроприводу (див. рис. 1.в).

На рисунку ящображет взаемш зв'язки м1ж: елементами конструкцп 1 рансмю!' (точки А5), елементами конструкцй 1 пдроприводу (точки Вр), елемен-ами пдроприводу 1 трансмкп (точки С]). Реал наш я робочого циклу забезпе-уеться управляючими д1ями на трансмгаю (УТ) \ гщропривод машини (У Г).

Запропоновано методику розробки цга схеми.

На пщстав1 структурно! схеми ММ робочого процесу прничо! машини к просторово!" багатомасово! динам1чно'1 системи перемшно!' структури може ¡ути записана у вигляд! сукупносп взаемозв'язаних ММ ФЗЕ, що входять до истеми "машина - зовшшне середовище":

^(х^; У() = 0, ^(Х^ рх; У1)=0,

\ = 1, N1,

1=1,X,

к = к, Ык,

j = ГNj,

дМ^--1-аППМ -^Т1}--1-йелементтрансм1а1 Ц- - зовшшне середовище <Т> - >й вузол взаемодн мае -(Гк)- - к-й елемент гщроприводу

Рисунок 1 - Структурна схема прничо! машини: а) конструкци ; б) трансм1сн;

в) гщроприводу

де ^ (Х|; Р1; ) = 0, Ы| - ММ ФЗЕ типу ППМ та 1х число;

? j (X j; Pj; ) = 0, - ММ ФЗЕ вузла взаемодн мае та 1х число;

? 1 (Х|; Р|; У]) = 0, ^ ММ ФЗЕ транемки та к число;

?к(Хк; Рк; У]) = 0, Кк - ММ ФЗЕ гщроприводу та ¡'х число; X - вектор вхщнихпарамещв;

Р - вектор napaMerpiB ФЗЕ;

Y - вектор вихщних параметр1в.

В свою чергу ММ робочих процеав прничо! машини як ФЗЕ, складовими [истинами якого е вшцсназваш ФЗЕ. може бути представлена у виглядк

fM(XM, Рм, YM) = 0, (2)

де Хм - вхщний вектор, то задае умови використання прничо! машини i цаграму роботи в межах повного циклу !"! функцюнування;

(Рм) - вектор структури i парамегр1в прничо! машини;

(YM) - вих!дний вектор початкових даних для розрахунку прничо! машини m MiunicTb, втому, оптсмзацн !"! структури i параметр!в, а також оцшки criii-cocri.

Для автоматизованого формування ММ (2) в ЕОМ i моделювання робо-шх npoueciB прничих машин було розроблено спещальне ирограмне забезпе-1СННЯ, що MicTHTb так! пакети програм:

- формування бази даних про параметри ФЗЕ, що входять у склад прни-ю! машини, !х зв'язки в систем! "машина - зовшшнс середовище":

- обробки сформованно! бази вихщних даних з метою !х перетворення в :пец!алышй файл;

- автоматизованого формування ММ робочого процесу. Формування зиконусться на ochobi даних файлу i3 попереднього пакету шляхом викори-гтання ММ ФЗЕ р!зноман!тних TnniB, що знаходяться у банку даних про мо-1ел!;

- безпосереднього моделювання робочого процесу прничих машин з ви-<ористанням методу Рунге - Кутта 4-го р!вня.

У другому i третьому пщроздшах, з урахуванням обгрунтованих припу-цень, розроблеш ММ основних ФЗЕ конструкцн ВТМ, очисних i прохщ-шцьких комбайн!в: ППМ та вузл!в взаемодп мае як м!ж собою, так i з зов-пшн!м середовищем.

ММ ППМ описуе рух з урахуванням просторового характеру ix наван-гаження.

ММ вузл!в зв'язку мае м1ж собою ("Упор","Шар1пр","Сферичний шарн!р") зписують навантаження, що формуються у цих вузлах, з урахуванням просторо-юго характеру перемщення ППМ, а також парамстрш елементзв цих вузл!в.

ММ вузл!в внутр!шн!х збурень ("Пдропатрон", "Гщроцил!ндр", 'Карданний вал", "Зубчата пара") описують навантаження, що формуються в шх, з урахуванням просторового характеру перемщення ППМ, а також па-заметр!в елеменпв цих вузл!в i стану зв'язаних ¿з ними елемент!в приводу.

ММ вузл1в зовшшшх збурень ("Колкний", "Ланцюговий", "1_Цвочний" pyuiii, "Изцевий виконавчий орган", "Опора" та "Гщроопора") описують на-вантаження, що формуються в них, з урахуванням просторового характеру перемщення ППМ, параметр1в елеменпв цих вузл!в, структури i napawerpiß 30BHiuinboro середовища i стану зв'язаних з ними елемен'пв приводу.

В четвертому пщроздш показано, що особливостями оптнмпацп прничих машин е умовшсть i багатокритер!альшсть. Розроблено ММ оптим1заци прничо! машини за основними критер!ями, що визначають и техшчний р1вень, ашипз я ко! показав, що задача синтезу е завданням нслшшного, дискретного, стохастичного програмування i не мае точного аналогичного рииення.

Для рлиення ще! задач1 розроблено метод векгорно! оптимгзаци структури i параметров прничих машин (як динам1чних систем перемишо! структури) за основними критершми, що визначать ix енергоспоживання, продуктившсть, ресурс робота i металосмклсть. Його структурна схема представлена на рис. 2.

Методом передбачаеться ¿теращйна послщовшсть анал1зу робочого

процесу (за даними вихщного вектору YM) i синтезу машини на ochobI piuien-ня локальних задач оптим!заци робочого органу, силових систем i металокон-струкцш. Згщно з розробленим методом процес одержання оптимального ршення м1стить таи етапи.

1. Формування вихщного вектору YM на основ1 моделювання чи результата комплексних експериментальних дослщжень робочого процесу машини в реальнпх умовах експлуатацп.

2. Формування простору проектування Rn, елементами якого е вектори змшних проектування Xw, Xq, Xr и Хм, що ¡сготно впливають на, вщпо-вщно, енергоспоживання, продуктившсть, ресурс роботи i металоемккть машини на основ1 анализу вектору YM.

3. Декомпозищя простору проектування Rn на пщпростори проектування: робочого органу RpC, силових систем R"c, металоконструкщй R"1K. Обгрунтування цшьових функщй локально! оптим!зац!!: робочого органу fpQ за критер!ем продуктивност! або енергоспоживання, силових систем fcc за критеркм енергоспоживання або ресурсу роботи i металоконструк1ий fмк за KpirrepieM ресурсу роботи чи металоемкосп.

4. Розробка ММ локально! оттпзацп i визначення оптимальних зна-

чень параметр!в i структур робочого органу Х°0, силових систем Х"с i металоконструкщй машини.

Формування =(У.Р,М,'а.Р,0)

Анал1з ум и формування К11 (Х\\\ .\q.Xr, Хм)

Декомпозишя Я", Л" =К'р0иЯсс|-|Кмк

Розробка ММ опттшацп робочого органу

Гро(Хро.Сс>->ппп(тах). ХР0 е ЯПР0{а/° г/Р°г

I ~

Визначення оптимальних структури та параметров робочого органу _Хрр(1^о,Сро)_

I

Розробка ММ опттпзацн силових систем ?сс(Хсс.С^)->тт(тах). Сс(Х0ро,Сс), хсс ёК^с|а.сс 1-Хсс " ^сс

Визначення оптималышх струкгури та параметров силових систем __Хсс(РсС'Ссс)__

Розробка ММ оптим1заци металоконструкцш Гмк(Хмк.С(' )->пшКтах), С^Х^.Х^.Сс), ХЫ1С

Визначення оптимальних структури 1 параметр1в метапоконструкщй

хмкО%к>смк)

Рисунок 2 - Структурна схема багатокритсриьчьно! оптшшзаци прничих машин

5. Визначення показшшв якосп (\У. Q, Я, М) для розробленого оптимального варианту машини на основ1 моделювання н робочого процесу в межах пов-ного циклу експлуатацп 1 пор1вняння !х з заданими. При необхщносп етапи про-ектування повторюються з1 змшою структури 1 схеми роботи машини.

Для забезпечення практично!' рсал1зацй методу багатокритер1ального синтезу також розроблено ушверсальш ММ оптимгзаци робочого органу, си-лових систем ! металоконструкцш ВТМ, очисних [ прохщницьких комбайшв для локальних задач оггпнпзацц цих машин за скалярними критер1ями якосп, 1 основш цшьов! функш! та функцн обмежень для цих моделей, що враховують особливосп робочих проиест, якл обумовлеш змшою структури системи "машина - зовшшне середовище".

Сукупшсть висловлених в другому роздш метод'т 1 ММ. що враховують виявлеш особливосп робочих процеав прничих машин як просторових бага-томасових динам1чних систем перемшно! структури, е науковою базою !х ба-гатокритер1ально! структурно-параметрично! оптим1зацй' на етапах автомати-зованого проектування з використанням сучасних комп'ютерних технологш.

Третш роздш "Дослщження динам1чних навантажень, що обумовлеш змшою структури системи "машина - зовшшне середовище", 1 оцшка !х впливу на ресурс роботи прничих машин" включае два шдроздши 1 присвячено вста-новленню законом1рностей формування дипам1чних навантажень в иерехщних процесах, а також обгрунтуванню змшних проектування, цшьових функцш 1 обмежень для розробки ММ локальних задач оттпзацп за яюсним кригер1ем ресурсу роботи машини.

В першому шдроздш подано, розроблену тд кер1вництвом автора, методику комплексних експериментальних дослщжень прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно! структури, що перед-бачас одночасну тривалу реестрацно реакций в елементах сполучення металоконструкцш машини (вузлах взаемодп ППМ) мпк собою, тисюв в елементах пдроприводу, мо мент!в обертання в елементах транемшй та просторових пе-ремщень базових вузл1в машини.

Вщповщно до розроблено! методики було проведено експерименталыи доалдження динам1чних процеав при робот! ВТМ типу ПД-8Б ! ПД-8В, що випускаються серШно, в репрезентативних умовах (полшон Донецького ма-шинобуд1вного заводу ¡м. ЛКУ, копальня "Мол1бден" Тирниаузьського воль-фрамо-мол1бденового комбшату, а також кар'ер Докучаевського флюсо-долом!тного комбшату). Таке ршення прийнято тому, що повний робочий цикл щс! машини супроводжуеться частими змшами структури як само! машини, так \ системи "машина - зовшшне середовище", а також практично не вивчено законолпрносп динам!чного навантаження цих машин в межах пов-ного циклу !х функцповання.

При експериментальних дослщженнях навантаження робочого органу !

грансмкн ресструвались таю величини: горизонтальна 1 вертикальна складов! эеакцш в л1вому та правому пальцях кршлення ковша до стрти, тиск в порш-чевш та штоковш порожнинах гщроцилшдра повороту ковша 1 пдроцилш-:рах тдшмання стрши, тиск на виход! та на злив! насосу, моменти обертання 1а швосях передшх 1 задшх ведучих кол1с, кути повороту ковша вщносно ггрши 1 стрши - шдноспо передньо! Л1врами, кути поворо^в передшх ! задн!х <ол!с ВТМ.

Окр1м того, при експериментальних дослщженнях рееструвалися скла-юв1 реакцш в пальцях кршлення стрши до передньо! шврами, тиски в порш-тевш 1 штоковш порожнинах домкрата повороту машини, а також ипсть компонент перем!шень трьох точок силового агрегату вщносно задньо! швра-ии машини.

Комплект вим1рювально1 апарагури (первинш перетпорювач1, лиги зв'язку, тщсилювач!) забезпечував одержання гад час реестрацн досгов1рно! шформапй про процеси, що дослщжувалися, в частотному дапазога до 200 Гц.

Для прикладу на рис. 3 приведен! фрагмента змши горизонтально! ре-дкд11 (И) в л!вому пальш кршлення ковша до стрши ! тиску (Р) в пдроцилшдр! повороту ковша в режимах (блоках навантаження) на!зду машини на непере-эорну перешкоду, запрокиду! розвантаження ковша.

Р, кН

1200 800

400

0

-400

16 12 8 4 0

1

На!зд (удар зл!ва)

к Запрокид¡=4 с Розвантаження 1-4 с -►

ш ^———----

»

Р, МПа

ъГ-- 1

1 иА < I

ш —-1 г*4—

Рисунок 3 - Фрагменти змши горизонтально! реакца (И) в л!вому пальш кршхення ковша до стрши! тиску (Р) в гщроцилшдр! повороту ковша в деяких режимах (блоках навантаження) роботи машини на полшош

Результата експериментальних дослщжень було проашипзовано 1 опра-цьовано методами математично! статистики I теора випадкових процес!в. Встановлено:

1. Законом1рност1 формування динам1чного навантажения прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно! структура значною \iipoio зумовлеш поряд з динам1чними властивостями машини 1 взаемод1ею и елемент!в М1Ж собою 1 з зовшшшм середовищем, також змшою структури системи "машина - зовшшне середовище". Остання обусмовлюс пе-рехщш процеси ¡з вщносно малим числом цикл ¡в навантаження (в межах пов-ного робочого циклу), при яких формуються значш динам!чш навантаження в елементах робочого органу, трансмюп ходово! частини машини, и пдропри-вод11 систем! пщвюкн силового агрегате. Режимами максимального навантаження них силовнх систем ВТМ типу ПД-8 с: на!зд на непереборну перешкоду, зачистка грунту, запрокид та розвантаження й заглиблення в породу ковша.

2. Найбшьш вагомими (з точки зору вигривалош робочого органу) скла-довими вектору зовшшнього збурення, дшчого на кзвш при заглибленш його в породу { зачистщ грунту, е: горизонтальна 1 вертикальна складов! зуснлля (нап!рне 1 виривне) та момент вщносно ос! повороту ковша (виривний момент). Для цих складових вектору зовн!шнього збурення встановлено залежносп та визначено значения вщносних коефлценпв для розрахунку !'х математичних очи-кувань! максимальних амплпуд (параметр1в блоку навантаження).

В другому шдроздш цього роздшу було дослщжено вплив динам1чних навантажень, обумовлених змшою структури системи "машина - зовшшне середовище" , на ресурс роботи прничих машин з метою обгрунтування цшьо-вих функц!й, функцш обмежень 1 простору зм!нних проектування для забезпе-чення ефективно! оптмшацн силових систем ! металоконструкц!й за яюсним крнтер!ем довгов!чност!.

При досшдженнях характер змши величин навантаження в елементах машини роглядався як випадковий широкосмужний процес, а !'х навантаження - як нерегулярне змшне. Це обумовлено тим, що основною особлив!стю робочого процесу прничо! машини як просторово! багатомасово! динам!чно! системи переманю! структури е багаторазовгть повторения робочого циклу ! формування перехщних процес!в з! значними навантаженнями на окрем! еле-мент!в.

При нерегулярному змшному навантаженн! фактичн! змши напружнень в елементах машини можуть бути зведеш до блокового навантаження. У цьо-му випадку з метою реал!зацн р!зноман!тних операц!й технолопчного циклу

шоки навантаження (II1 - 116) для прничих машин визначаються режимами !х юботи (рис. 4).

Рисунок 4 - Схема уявлення робочого циклу у виглядд послщовносп слоив

навантаження

А шит приведено! схеми показуе, що в межах робочого циклу формуеть-я низькочастотна складова з максимальною амплпудою, що може значно пе->евищувати ампл!туди в окремих (поодиноких) блоках навантаження. Треба акож зазначити, що число цикл1в навантаження елеменпв машини низько-[астотною складовою залежить вщ послщовносп реалпацн режим1в й роботи технологично! схеми).

Дослщженпя було виконано за епешально розробленою методикою, що ба-уеться на кориговашй лишнш ппотез1 пщеумовування втомлешених пошкод-кень. Методика дозволяе на основ! пор1вняння величин вщносних накопичених юшкоджень елеменпв машини, що обумовлеш рЬноманггними гармоншами шзькочасготно! складово! навантаження робочого циклу I його блоктв наванта-кень, виявити чинники 1 параметри, що ¡стотно визначать ресурс !х роботи, \ об-рунтовувати декомпозищю простору просктування, цщьових функцн та обме-кень з урахуванням нроцейв, що встановилися, й перехщних процессе, оста!ни з [ких зумовлеш змшою структури системи "машина - зовншне середовище".

Внаслщок дослщжень виявлено:

1. В межах робочого циклу формусться низькочастотна складова наван-аженосп елемента машини, що обумовлена змшами структури системи машина- зовшшие середовище". Величина максимально! амгантуди ше! скла-гово! може значно перевищувати значения амгонтуд навантаження як в проце-:ах, що встановилися, так 1 в перехщних, а число циклт навантаження еле-1ент1в машини низькочастотною складовою залежить вщ кшькосп й по-

Р

Т

сл1довнскгп цих процеав в робочому цик:п.

2. Низькочастотна складова з максимальною амшптудою визначас ресурс роботи багатьох елемент^в машини. 1снують перехщш процеси, граничш значения навантаження в яких визначають параметри цга складово!, як1 по-винш враховуватися при розрахунках елеменпв прничих машин на мщшсть 1 втому (включаю1» малоциклову), а також при обгрунгованш цшьових функцш \ функцш обмежень для оштнзацн машини за критеркм ресурсу п роботи.

3. Основна частка вщносно! накопичено! пошкодженосп (понад 94% вщ вщносно! накопичено! пошкодженосп за повний робочий цикл) в робочому орган! ВТМ зумовлена максимальним значениям розмаху навантаження, що формуеться в силових системах робочого органу в режимах на!зду на перешкоду ! розвантаження ковша.

4. Для ВТМ типу ПД-8 найбтьш навантаженними е елементи трансмюн переднього ведучого моста, а режимами, що визначають !х ресурс, - загли-блення в породу ковша ! вщ'!зд машини. Основна частка накопичено! пошкодженосп елемента трансмга! цього моста приходиться на низько-частотн! складов!, що формуються в межах повного робочого циклу ! обумо-влеш зазначеними режимами.

5. Вщносна частка накопичено! пошкодженосп (понад 98% вщ вщносно! накопичено! пошкодженост! за повний робочий цикл) в пружних елементах системи шдв1ски силового агрегату ВТМ зумовлена наявшстю в повному робочому цикл! машини двох режиупв: на!зду на непереборну перешкоду ! розвантаження ковша.

6. 1стотне пщвищення ресурсу роботи ВТМ типу ПД-8 може бути за-безпечено за рахунок:

- зниження величини максимальних навантажень в режимах на!зду на непереборну перешкоду та розвантаження ковша (у випадку зниження максимальних навантажень в цих режимах на 20% забеспечуеться пщвищення ресурсу роботи елеметчв робочого органу при показниках криво! втоми: ш=6 -в 3,8 раз!в та т=9 - в 7,4раз!в);

- зниження кшькосп цикл!в навантаження елеменлв трансм!сн ходово! частини низькочастотною складовою максимально! ампл!туди, що досягаеть-ся шляхом скорочення числа заглиблень для заповнення ковша (при забезпе-ченн! одноразового заглиблення для повного заповнення ковша ресурс роботи карданних вал!в ! п!восей ходово! частини машини збшьшиться в 2-3 раз!в);

- вибору параметр!в системи п!дв!ски силового агрегату, що виключають проковзування ! розкриття зазор!в в вузлах його пщвюки в режимах на!зду машини на непереборну перешкоду! розвантаження ковша.

Таким чином, розроблеш методики комплексних експериментальних до-слщжень прничих машин як просторових багатомасових динам!чних систем

iepeMiHHo'1 структур» i дослщження впливу динам1чних навантажень, то »бумовлених змшою структури систем« "машина - зовншше середовище", на lecypc ix роботи, дозволяють одержувати вихщш даш для ощнки ефективностз х роботи, визначення параметров зовшшшх збурень i вияву ефективних шляхов >агатокритер1ального синтезу прничих машин класу, що роглядаються.

В четвертому роздш "Синтез вантажно-транснортних машин, очисних i фохщницьких комбаишв" виршено задачу anpooanii i oiühkh ефективносп юзроблених наукових основ багатокритер1ального синтезу прничих машин.

Роздш м1стить два пщроздши. В першому шдроздш, зпдно з розробле-гою структурною схемою ВТМ типу ПД-8 (рис. 5), peaлiзoвaнo ММ й робочо-о процесу як просторово1 багатомасовой динам1чно1 системи перемшно! труктури:

fM(XM{Yf,jT, Ну, Рср):_Рм(Ск,СтСг. Рк. Рт, Рг): (3) YM(Y. F, М, со, Р, Q)) = О,

де Хм- вхщний вектор; йото компонентами е управляк^и впливи на

щропривод, силовий агрегат i трансм1с1ю (УГ, УТ), n04aTK0Bi умови Ну i ¡ектор структури i параметр1в зовншнього середовища (Сср, Рср);

Рм - вектор структури й парамегрт ВТМ; його компонентами е вектори ггруктури (Ск, Ст. Сг) та параметр1в (Рк, Рт, Рг) елемештв конструкци, ~paHCMicii та гщроприводу машини;

YM- вихщний вектор анализу i синтезу ВТМ; його компонентами е век-гори: поточного стану системи "машина - зовшшне середовище" Y , наванта-кень F, що прикладеш до вузлов взаемоди мае, моментов обертання М i куто-¡их швидкостей елеметзв трансм1сй <в, тисшв Р та витрат в елементах гщро-триводу Q.

Як штегрований ФЗЕ, ця модель представлясться сукупшстю »заемоув'язаних ММ таких ФЗЕ: 4-х мае, що просторово перем1щуються; >5-ти вузл1в взаемодп мае (9 inapHipiß (СШ), 7 ynopiB (УП), 3 гщроцилшдр1в Ц), 4 пневматичних Konic (Кл), 1 карданний вал (ВК), а також вектор (Kl) ювшшнього збурення в режимах зачистки, на!зду на непереборну пе-эешкоду i заглиблення): 31-го елементу гщроприводу i 25-ти елемеотв rpaHCMicii.

а)

М1 - ювш; М2 - стрша; МЗ - ходовий в1зок; М4 - силовий агрегат

б)

в)

ФНЙ1,

Д-дифсреншал; ГТ- гидротрансформатор; В - вал пружний; Р - редуктор; М - маховик; ДВС - двигун внутрпннього згоряння

Рисунок 5 - Структурна схема ВТМ типу ПД-8: а) конструкций б) пдроприводу; в) транемкп

Адекватш'сть ММ ошнювалася за в становлениям факту попадания характеристик модельованого процесу в дов1рчий штервал (визначений з 1М0в1р1Пстю 95%) аналопчно! характеристики процесу, що фксувався в па-ралельних снробах при натурному експериментг Обробка експерименталь-■шх даних показала, що вщносна похибка результат моделювання не пе-зевищус 20%. Результата цього анал1зу пщтверджуються 1 фрагментами }юрмування зусиль I перемщень, що фжсувалися при експеримент1 й моде-гюванш (див. приклад на рис. 6).

И, к!1 Розвантаження Р, кН Запрокид

X, мм На!зд X, мм Запрокид

О 0,2 0,4 I, с 0 0,24 0,48 I, с

Рисунок 6 - Фрагмента запису змши горизонтально!' реакцп И (в л1вому пальщ кр1плення ковша до стрши) та горизонталышх перелпщень X (силового агрегату) в рпномаштних режимах роботи ВТМ: - моделювання, -експеримент

Доагндженнями на баз! розроблено! ММ ВТМ виявлено (в режим! напду на непереборну перешкоду) ефект проковзування пружних елемент!в задшх

вузлш пщвюки двигуна вщносно кронштейшв силового агрегату i ходового в1зка машини, який викликае висою дина\пчш навантаження. Це ктотно зни-жуюе надшшсть системи пщвкки та двигуну.

Таким чином, розроблено основи теорп робочих npouecie прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно! структури, що дозволяють автоматизувати формування ix ММ (як1 адекватно описують перехщш пронеси та пронеси, що встановилися) в ЕОМ, а теоретичш дослщ-ження на 6a3i цих моделей - виявляти законом!рносп динам1чних процейв при функцюнуванш машин i обгрунтовувати критерн локальних задач пара-метрично! оптим1защ! для багатокритероального синтезу.

В другому шдроздин реал1зовано многокритериальна» синтез ВТМ типу ПД-8 та оптимпация привод1в виконавчих opraiÜB очисних i прохщницьких комбайшв.

При багатокритер1альному синтез! ВТМ обгрунтовано i виршено три локальних задач! оптим!зацп: параметр!в ковша за векторним критер!ем якост! (продуктивн!сть, енергоспоживання, ресурс роботи i металоемктсть); силових систем робочого органу машини i системи пщвкки силового агрегату за кри-тер1ями якост! - ресурс i металоеммсть.

Для ММ оптим!зацп ковша як цшьову функцпо прийнято величину коефнненту його заповнення. як зм!нну проектування - величину вильоту дон-но1 частини ковша, та як фактора, що обмежуе npocTip проектування - параметр мнпмально! висоти розвантаження ковша. Реал!зац1я niei модел! дозволила обгрунтувати необхщшсть збшьшення вильоту днища ковша до 2 м, що забезпечило зниження числа заглиблень машини для повного заповнення ковша i тдвищення н продуктивноси понад 20%, а також збшьшення ресурсу роботи найбшьш слабких елемент1в трансмкн (гпвосей i карданних вал!в) i ресурсу шин до 2-х раз!в.

Для р!шсння друго! локально! задач! оптшпзацн було розроблено i установлено на машин! ПД-8Б. що серШно випускасться, демпфуючнй пристрш (A.c. №1700168) та кшцевий амортизатор запрокиду ковша. Як цшьову функцно ix оптим!заци прийнято коефвдент зниження (в режимах, що визначають ресурс роботи виконавчого органу i його приводу) максимальних наванта-жень в пальцах робочого органу при установщ демпфуючого пристрою, та амортизатор!в. Змшними проектування при оптим!зац!1 принято жорстюсть штоку демпфуючого пристрою, його максимальний хщ i жорстктсть амортизатора, а обмеженнями - гранично допустим! значения цих параметров проектування.

Оснащения робочого органу ВТМ демпфуючим пристроем в гщро-цилшдр! повороту ковша i к!нцевим амортизатором з рацюнальними параметрами дозволяе знизити величини максимальних навантажень, дпочих на базов! вузли робочого органу, в 1.2; 1,3; 1,6; 1,3 раз1в вщповщно для режим!в

а'пду на непереборну перешкоду, зачистки, розвантаження 1 запрокиду овша, що забезпечус збшьшення розрахунково! довпшчносп його найбшып агруженних елемештв при показнику криво! втоми ш=6 в 3,8 раз!в та при 1=9 - в 7,4 раз1в.

Для ршення гретьо! локально! задали отташацп була модершзована, з рахуванням одержаних результапв анал1зу модельних дослщжень, та встано-лена на сершнш ВТМ типу ПД-8 система шдвкки силового агрегату.

3 метою обгрунтування 1 вибору рацюналышх параметр1в системи щвкки, що була удосконалена, розроблено ММ и оптим1зацй. Цшьовою |ункц1ею ще! модел1 е м!шмальна величина абсолютних горизонталышх при-корень силового агрегату (що сугтево визначае ресурс роботи двигуна), мшною проектування - горизонтальна жорсгасть и опор, а обмеженням про-гору проектування - максимально допустим! горизонталын зм!щення силово-□ агрегату, що гарантовано виключають контакт роздавального редуктора з пором картера заднього ведучого моста машини.

Реал1защя ще! модел! дозволила встановити рацюналып параметри го-изонтально! жорсхкост! опор шдвкки (2,5-5,0 МН/м). Удосконалена система щвкки силового агрегату з рацюнальними параметрами його опор дозволяе иизити динам^чш навантаження, д!юч! на силовий агрегат, а також зменшити ■аксималый значения його вщносних перем!щень в уйх напрямках в режимах а!зду на непереборну перешкоду в 2,8 раз1в ! розвантаження ковша в 1,5 аз1в. Кр1м того, удосконалена система шдвкки дозволяе: виключити появу азор!в м!ж п пружними елементами \ кронштейнами, виключити проковзу-ання пружних елементш опор вщносно вдаовщних !м кронштейн!в, р!вно-фно розподишти динам1чш навантаження м1ж задшми опорними елемента-[и пщвкки.

В цьому шдроздш також апробовано розроблену ММ оптимпаци при-од!в виконавчих оргашв очисних \ прохщницьких комбайн!в, що дозволило становити рашоналып передагочш числа, що забезпечують ефективне вико-истання комбайшв при укомплектуванн! р!зноман!тними типами електро-вигушв, ! пщвищення !х теоретично! продуктивности в 1,2-1,8 раз!в. Макси-;альне пщвищения продуктивносп реал1зовуеться при укомплектуванн! ком-айшв високомоментними електродвигунами.

Таким чином, розроблен! пауков! основи багатокритер!ального синтезу ¡рничих машин дозволяють реал!зовувати !х структурно-параметричну оп-и\тащю за критер!ями якост!: продуктивн!сть, енергоспоживання, довго-¡чн!сть 1 металоемюсть, та суттсво п!двищувати техтчний р1вень цих машин а стад!ях модерн!зац!! та проектування.

виСНОВКИ

В дисертаца дано теоретичне узагальнення 1 запропоновано нове ршен-ня науково! проблеми, що мае важливе народногосподарське значения, яка полягае у розвитку теора робочих процеав ! метод1в оптимального проекту-вання вантажно-транспортних машин, очисних 1 прохщницьких комбайшв як просторових багатомасових динам1чних систем переманю! структура, що до-зволяе забезпечити шдвищення якосп проектування 1 техшчного р1вня них машин, при 1х створенш та модершзаца.

Основш науков1 результата, висновки \ рекомендаца.

Розроблеш:

1. Науков1 основи багатокритер1ального синтезу прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем, що враховують при оп-ти\шацн не тщъки процеси, що встановилися, але 1 перехщш процесси 1х фу нкцюну вання. 1 яы дозволяють обгрунтовувати 1 визначати рацюнальш структури 1 параметри цих машин (за критериями продуктивное™, енергоспо-живання, ресурсу роботи 1 металоемкосгп), а також забезпечують шдвищення продуктавшсп (не меньше як на 20%) та довго1нчаосп основних елеменпв (в 2 1 бшьше раз!в).

2. Метод оптим1заца прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно'1 структури, що передбачае ¡терацшну послщов-шсть аналгзу робочого процесу за результатами експериментальних чи мо-дельних дослщжень (на основ1 розроблених методики комплексних експериментальних дослщжень чи математичних моделей), декомпозицц простору проектування на пщпростори проектування робочого органу, силових систем 1 металоконструкцш машини та ршення методами н ел и ¡¡иного математично-го програмування локальних задач оптимпана, обумовлених декомпозищею. Метод дозволяе вибирати оптималын параметри 1 структуру машини за кри-тер1ями енергоспоживання, продуктивности ресурсу роботи 1 металоемкость

3. Основи теори робочих процейв вантажно-транспортних машин, очисних 1 прохщницьких комбайшв як просторових багатомасових динам1чних систем перемшно! структури, адекватно представлен!: законом1рностями формування перехщних процеав, класифасащею основних вузл1в цих машин як функцюналь-но закшчснних елемента, а також математичними моделями, що описукуп взаемодшчу з зовшшшм середовищем машину як сукуптсть мае, що просторовс перемщуюгься пщ Д1ею управляючих збурень на а привод при реал!зацп робочого циклу 1 просторових навантажень, що формуються в зонах взаемоди цих мае м1ж собою, з зовшшшм середовищем 1 з елементами приводу. Розроблеш кла-сифжаш'я 1 математичш модел1 функцюнально закшчешшх елеменпв дозволяют! формашзувати робочий процес \ автоматизувати формування його математично: модел1 в ЕОМ, що описуе як перехщт процеси, так 1 процесси, що встановилися.

4. Математичне 1 програмне забезпечення багатокритер1ального синтезу антажно-транспортних машин, очисних 1 прохщницьких комбайшв, що до-воляють на баз1 комп'ютерно! техшки анал^зувати робочий процес 1 реал130-увати структурно-параметричну оптим1зашю IX робочих органов 1 с!Шових истем на стад1ях як модершзацп, так I створення машин.

Теоретично 1 ексиериментально установлено, що:

1. Причиною неввдповщносп фактичного 1 розрахункового ресурсу ро-|Оти основних елеменив вантажно-транспортних машин типу ПД-8 (в деюль-а раз1в) е неврахування при проектувашп машини динам1чних навантажень в ерехщних процесах, обумовлених змшою структури системи "машина - зов-¡!шне середовище", а саме:

- для елематв робочого органу - при навд машини на непереборну пе-ешкоду, зачиещ грунту, розвантажеш та запрокид! ковша;

- для системи шдвюки силового агрегата - при на!зд1 машини на непере--орну перешкоду i розвантажеши ковша;

- для елеметзв трансмюп ходово! частини машини - при заглибленш овша у штабель породи \ вщЧзд машини.

Зниження граничних значень навантажень в цих перехщних режимах с диим ¡з ефективних шлях1в суттевого тдвищення ресурсу роботи машин ти-У ПД-8.

2. Законом1рност1 формування динам1чних навантажень прничих машин к просторових багатомасових динамлчних систем перемшно! структури знач-:ою мipoю зумовлеш не тшьки дштпчними властивостями машини 1 заемодкго и елемента м1ж собою 1 з зовшшшм середовищем, але й законо-йрностями змши структури системи "машина - зовшшне середовище".

При функцюнуванш цих машин в межах повного робочого циклу юрмуеться низькочастотна складова навантажень, яка обумовлюеться мжами структури системи 1 визначае малоциклову втомлешсть елемент1в илових систем 1 базових конструкцш машини. При цьому мають мкце пе-ехщш процеси, граничш значения навантажень в яких визначають пара-[етри вказано1 складово}, 1 яю повинш враховуватися при розрахунках лемештв прничих машин на мщшсть 1 втомлешсть, а також при обгрунто-анш цшьових функщй 1 функцш обмежень при оппмзацн машини за кри-ер1см ресурсу и роботи.

3. Основними чинниками, що визначать законом^рносп змши структури истеми "машина - зовлпнне середовище", е: управляйте впливи на привод [ашини з метою реал1зацн технолопчного циклу й регулювання режим1в и оботи, плиншсть структури зовшшнього середовища у простор!, а також ча-гкове порушення стшкостт та просторов!сть конструкци машини.

4. Чишшками, що етотно визначать ефектившсть роботи 'машини. яю повинш бути враховаш при розробщ цщьових функщй [ функцш обмежень, поряд з вимогами техшчного завдання \ забезпечення стшкост!, с:

- для вантажно-транспортних машин - ктьюсть заглиблень для забезпечення повного заповнення ковша \ граннчш значения навантажень при на!зд! машин на непереборну перешкоду, зачисщ грунту, розвантаженш та запро-кид1 ковша, а також к. к. д. пдроприводу;

- для очисних 1 прохщницьких комбайшв - ефектившсть робочого органу по р1зашио 1 навантаженню, просторова невр!вноваженшсть ! граничш значения навантажень при змш1 структури масиву, що руйнуеться.

На основ1 розроблених математичного 1 програмного забеспечень бага-токритср1ального синтезу вантажно-транспортних машин, очисних ) прохщницьких комбайшв науково обгрунтоваш 1 реал1зоваш:

1. Параметри 1 структура робочого органу вантажно-транспортно! машини типу ПД-8 1 параметри и системи шдвкки, що забезпечують тдвшцення продуктивное™ цих машин в 1,2 I бшыне раз1в I ресурсу роботи основних еле-мент1в машини в 2 - 7 раз!в за рахунок зниження в 1,2 - 1,6 раз1в максимальних навантажень в псрехщних режимах роботи, що визначають довпдачшсть машини, \ скорочення кшькост1 заглиблень машини для повного заповнення ковша. Р1чний економ1чний ефект вщ впровадження обгрунтованих пара-метр1в у машинах ПД-8Б склав в 1989 р. на копальш "Северная" комбшату "Печенганикель" 26 627 крб. на машину (частка здобувача 30%, в 1989 р. впроваджено 50 машин).

2. Параметри приводив виконавчих оргашв очисних комбайшв типу 1К101У, 2К52МУ, КШ1КГУ, що забезпечили зниження енергоспоживання та збшьшення в 1,2 - 1,8 раз1в теоретично! продуктивност! цих комбайшв за рахунок олтмйзацп режим!в !х роботи. Впровадження комбайн!в з цими параметрами забезпечило середньор!чний економ!чний ефект на одну машину: 2К52МУ - 25200 крб., 1К101У - 5730 крб. (частка здобувача 10%, 1984 - 1986 рр. впроваджено 104 комбайни 2К52МУ, 1986 - 1987 рр. впроваджено 351 комбайн 1К101У).

3. Рекомендацй по пщвищенню ефективноеп роботи прохщницького комбайну П110, котр! передан! !н статуту "Дондшровуглемаш" для !х впровадження при коригуванш цього комбайну.

4. Основн! методичш подходи ! науков! результати дисертацшно! роботи можуть бути використан! при виршенш задач структурно-параметрично! оп-тшшзацн екскаватор!в, шляхово-буд1вельних 1 п!дн!мально-транспортним машин, а також шших тишв машин, робочий цикл яких регулярно повторюеть-ся, а структура системи "машина - зовшшне середовище" змшюеться.

Основш положения дисертацп опублшоваш в наступних роботах:

1. Семенченко А. К. Формализация рабочих процессов горных машин как ространсгвенных многомассовых динамических систем переменной структуры // звестия Донецкого горного института - 1997. №1(5).- С. 56-60.

2. Семенченко А. К. Многокритериальный синтез горных машин // Известия онецкого горного института - 1997. №1 (5).- С. 76-81.

3. Математическая модель системы подвески силового агрегата погрузочно-занспортных машин типа ПД-8/ А. К. Семенченко, В. И. Хомичук, В. И. Игнатов, '. Е. Шабаев, В. Л. Витковский// Изв. вузов, Горн, журн- 1996.-№1.-С. 27-31.

4. Семенченко А. К. Теория рабочих процессов и синтеза горных машин как ространственных многомассовых динамических систем переменной структуры II б. трудов, Международный симпозиум "Горная техника на пороге XXI века". 7-19 октября 1995 г.-М.: МГГУ, 1996.-С. 547-555.

5. Семенченко А. К. Основы оптимального проектирования добычных ма-мн как пространственных многомассовых динамических систем переменной груктуры И Сб. трудов, Международный симпозиум " Горная техника на пороге XI века". 17-19 октября 1995г.- М.: МГГУ, 1996.-С. 208-211.

6. Совершенствование системы подвески силового агрегата погрузочно-занспортных машин / А. К. Семенченко, В. И. Игнатов, В. И. Хомичук, О. Е. 1абаев, В. Л. Витковский // Сб. трудов горноэлектромеханического факультет-Донецк: ДонГТУ, 1996,-С. 96-101.

7. Создание высокоэффективного проходческого комплекса для шахт Ук-аины / Г. В. Малеев, А. К. Семенченко, О. Е. Шабаев и др. // Тр. международно-з симпозиума "Проблемы и перспективы развития горной техники: "Горные ашины и оборудование" 11-13 октября 1994 - М.: МГИ, 1995.- С. 75-78.

8. Математическая модель погрузочно-транспортной машины типа ПД-8 зк пространственной многомассовой динамической системы / А.К. Семенченко, . И. Игнатов, В. Л. Витковский, В. И. Хомичук II Изв. вузов, Горн, журн-594-№3,-С. 15-19.

9. Оценка объемно-напряженного состояния металлоконструкции рабочего ргана проходческого комбайна в режиме максимального нагружения / В. И. тнатов, А. К. Семенченко, Г. В. Петрушкин, В. Л. Витковский // Изв. вузов, орн. журн,-1994,-№3,-С. 105-109.

10. Семенченко А. К. Основы теории и синтеза горных машин как простран-гвенных многомассовых систем / Тезисы докладов международного симпозиума э проблемам прикладной геологии, горной науки и производства. Новые тех-ологии добычи полезных ископаемых II Горные машины. С.-Петербург, 1993. 69-74.

11. Семенченко А.К., Игнатов В.И., Хомичук В.И. Исследование системы одвески силового агрегата и гидромеханической коробки передач погрузочно-эанспортных машин // Изв. вузов, Горн, журн,- 1993- №2 - С. 70-72.

12. Семенченко А. К. Повышение надежности большегрузных погрузочно транспортных машин типа ПД-8 // Надежность и качество горных машин и обо рудования: Тр. Междунар. межвуз. научн.-практ. конф. 21-25 октября 1991 года.-М„ 1991.-С. 51- 53.

13. Методика экспериментальных исследований и обработка данных нагру женности погрузочно-транспортной машины типа ПД-8/А. К. Семенченко, В.И Игнатов, O.E. П1абаев и др. Н Изв. вузов. Горн. жури. 1991,- №3.- С. 85-89.

14. Динамическая нагруженность погрузочно-транспортной машины тип; ПД-8./ А. К. Семенченко, В. И. Игнатов, О. Е. Шабаев и др. // Горн. журн. 1991-№2,-С. 38-39.

15. Выбор передаточного числа редуктора привода рабочих органов ма шины с асинхронным двигателем и изменяющейся нагрузкой /Я. И. Альшив Н. Г. Бойко, А. К. Семенченко и др. // Изв. вузов, Горн, журн - 1982 - №1. С. 84-86.

16. Семенченко А. К., Бойко II. Г., Гуляев В. Г. /' Определение главных цент ральных моментов инерции комбайнов // Изв. вузов. Горн, журн - 1982.- №6. С. 84-87.

17. Исследование выгрузки угля на конвейер шнеками с переменным ша гом У Н. Г. Бойко, А. К. Семенченко и др. И Горные машины и автоматик М„ ЦНИИуголь.- 1981,-№6 (207).-С. 7-9.

18. Бойко Н. Г., Семенченко А.К. Влияние повышения производительност угледобывающих комбайнов на неравномерность их перемещения и у стойче вость на раме конвейера / Изв. вузов. Горн, журн.- 1979.- №1.- С. 87-93.

19. Малеев Г. В., Бойко Н. Г., Семенченко А. К. Устойчивость комбайнов н раме конвейера как фактор, ограничивающий их производительность / Изв. в\ зов, Горн, журн,- 1978,-№.- С. 80-83.

20. К вопросу проектирования схем набора режущего инструмента шнеке вых исполнительных органов угледобывающих комбайнов I Н. Г. Бойко, А. Ь Семенченко и др. // Изв. вузов, Горн, журн- 1977 -Мй- С. 108-113.

21. Формирование вектора возмущения на шнековых исполнительных of ганах угледобывающих комбайнов / Я. И. Альшиц, Г. В. Малеев, В. Г. Гуляе! Н. Г. Бойко, А. К. Семенченко и др. // Изв. вузов, Горн, журн.- 1975,- №10. С. 103-107.

22. Гуляев В. Г., Семенченко А. К., Горбатов П. А. / Вероятностная оценк скольжения двигателей, ЭКВ4У при безвыборной комплектации ими двухдвип тельного привода комбайна 1ГШ-68// Изв. вузов, Горн, журн,- 1974.- №8. С. 123-128.

23. Методика исследования динамических характеристик и структур тран миссии исполнительных органов угледобывающих комбайнов / В. Г. Гуляев, / К. Семенченко, П. А. Горбатов и др. II Изв. вузов, Горн, журн - 1973 - №11,- ( 106-110.

24. Динамические характеристики системы привода исполнительных орга-ов комбайна 1К-101 /Я. И. Альшиц, В. Г. Гуляев, Г. В. Малеев, П. А. Осокин, .. К. Семенченко, Н. Г. Бойко и др.// Горные машины - Киев, Минвуз УССР, ?71.-С. 61-87.

25. Динамические характеристики комбайнового двигателя ЭДК04-2М / . И. Альшиц, В. Г. Гуляев, В. Г. Малеев, Б. А. Кузнецов, П. А. Осокин, А. К. еменченко // Горные машины,- Киев, Минвуз УССР, 1971.~ С. 88-99.

26. Влияние взаиморасположения шнеков комбайна типа 1К-101 на цельные энергозатраты, производительность и условия погрузки угля на энвейер / Я. И. Альшиц, В. Г. Гуляев, Г. В. Малеев, Ф. В. Костюкевич, В. И. Ъновалов, П. А. Осокин, В. И. Тарасевич, В. И. Лебеденко, Н. Г. Бойко, А. К. еменченко// Горные машины.- Киев, Минвуз УССР, 1971-С. 5-21.

27. Определение амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) элементов ривода исполнительных органов комбайнов 1К-52Ш (2К-52) методом модели-эвания / Я. И. Альшиц, В. Г. Гуляев, В. Г. Малеев, А. К. Семенченко // Горные ашины,-Киев, Минвуз УССР, 1971.-С. 126-133.

28. A.c. 1809118 СССР, кл. Е 21 F 13/00. Рабочий орган погрузочно-эанспортной машины / А. К. Семенченко, В. И. Игнатов, О. Е. Шабаев, В. И. омичукидр,- №4889952; Заявлено 13.12.90; Опубл. 15.04.94, Бюл. №14.

29. A.c. 1774010 СССР, кл. Е 21 С 27/00, 29/02. Устройство для измерения 1браций узлов выемочного комбайна/ А. К. Семенченко, В. И. Игнатов, И. А. оробец, В. И. Хомичук и др.- №4825651; Заявлено 15.05.90; Опубл. 07.11.92, юл. №41.

30. A.c. 1712598 СССР, кл. Е 21 С 27/24. Исполнительный орган горного эмбайна / А. К. Семенченко, В. И. Игнатов, И. А. Горобец, В. И. Хомичук и э.- №4683932; Заявлено 27.04.89; Опубл. 1992, Бюл. №6.

31. A.c. 1700168 СССР, кл. Е 02 F 9/22. Гидропривод рабочего оборудования :млеройно-транспортной машины / А. К. Семенченко, В. И. Игнатов, О. Е. Ша-*ев, В. И. Хомичук и др.- №4729774; Заявлено 16.08.89; Опубл. 23.12.91, Бюл. £>47.

32. A.c. 1145130 СССР, кл. Е 21 С 25/04. Исполнительный орган горной ма-ины / Н. Г. Афендиков, А. К. Семенченко, И. В. Кутковой и др.- №3392626; За-шено 21.02.82; Опубл. 1985, Бюл. №10.

33. A.c. 1104259 СССР, кл. Е 21 С 25/06. Исполнительный орган горной ма-:ины / Н. Г. Афендиков, А. К. Семенченко, И. В. Кутковой и др.- №3587863; За-шено 29.04.83; Опубл. 23.07.84, Бюл. №27.

34. A.c. 1408065 СССР, кл. Е 21 С 25/04. Исполнительный орган горной ма-!ины / Н. Г. Бойко, А. К. Семенченко, В. Г. Шевцов и др.- №3819877; Заявлено

12.84; Опубл. 07.07.88, Бюл. №25.

АН0ТАЦ1Я

Семенченко А. К. HayKcmi основи баппокритер1алыюго синтезу прничих машин як просторових багатомасових динам1чних систем перемшнси структури,-Рукоиис.

Дисертащя на здобуття паукового сгупеня доктора техшчних наук за спе-шальшстю 05.05.06 - ripnn4i машини- Донецький державний техшчний ушвер-ситет, Донецьк, 1997.

Дисертащя присвячена питаниям оптимального проектування прничю машин. В po6otí розвинуто новий нанрям в структурно-параметричнш оп THMÍ3anií прничих машин на 6a3i багатокритер1альносп ix синтезу, декомпозиш простору проектування та врахувашп як процеав, що установилися, так i пе рехщних процеав. Встановлено ¡стогний вплив змши структури систем! "машина - зовшшне середовище" на ефективн1сть роботи цих машин. Розробле но основи теорн робочих процеав прничих машин як просторових багатомасо вих динамнших систем перемшно'1 структури i метод багатокритер1ального син тезу, апробац1Я яких показала високу сфскгив(исть i'x використання. Результат! роботи застосовано при модерн1зацн великовантажних вантажно-транспортни; машин, а також очисних i прохщницьких комбайн1в.

Ключов1 слова: прнича машина, зеор1я робочого процесу, багатокри тер1альний синтез, структурно-параметрична оптимпащя.

АННОТАЦИЯ

Семенчешсо А.К. Научные основы многокритериального синтеза горны: машин как пространственных многомассовых динамических систем переменно! структуры - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по спе циальности 05.05.06 - горные машины - Донецкий государственный технически! университет, Донецк, 1997.

Диссертация посвящена вопросам оптимального проектирования горны машин. В работе развивается новое направление в структурно-параметрическо! оптимизации горных машин, основанное на многокритериальное™ их синтеза декомпозиции пространства проектирования и учете как установившихся, так i переходных процессов. Установлено существенное влияние изменения структур! системы "машина - внешняя среда" на эффективность работы машин. Разрабс ганы основы теории рабочих процессов горных машин как пространственны многомассовых динамических систем переменной структуры и метод многокри териального синтеза, апробация которых показала высокую эффекгивность и использования. Результаты работы использованы при модернизации больше грузных погрузочно-транспортных машин, а также очистных и проходчески комбайнов.

Ключевые слова: горная машина, теория рабочего процесса, многокритери-тьный синтез, структурно-параметрическая оптимизация.

THE SUMMARY

Semenchenko А. К. Scientific grounds of mylti-criterion synthesis of mining lachines as spatial multimass dynamic systems of variable structure - Manuscript. The ssertation is in order to search the Doctor of Technical Sciences degree on speciality >.05.06 - mining machines - Donetsk state technical university, Donetsk, 1997.

The dissertation is devoted to questions of optimum designing of mining achines. In the dissertation a new direction in structural-parametrical optimization of ining machines, based on mylti-criterion of their synthesis, decomposition of space of signing and taking into consideration both stable and transient processes of working 'cle are developed. Essential influence of change of structure of system "machine -Lternal environment" on an overall performance of machines is established. Grounds Г the theory of working processes of mining machines as spatial multimass dynamic 'stems of variable structure and method of mylti-criterion synthesis the approbation of hich has shown high efficiency of their use are developed. The results of work were ;ed in modernization of high capacity load-haul-dump machines, and also coal-cutting id road-heading machines.

Key words: mining machine, theory of working process, multi-criterion synthesis, ructural-parametrical optimization.

АВТОРЕФЕРАТ Вщповщальний за випуск М. Р. Шевцов. Пщписанододруку 26. 08. 97. Формат 60х 90/16. rianipдрукарський. Офсетний друк. Умовн. друк. арк. 1,9. Тираж 100 прим. Замовлення № 696. Видавництво - TOB "1нфо", 340000, м. Донецьк, вул. Артема, 58