автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Выбор рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей на основе моделирования рабочих процессов с учетом случайного характера внешних воздействий

На правах рукописи

Лукьянова Галина Викторовна

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОХОДЧЕСКИХ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ СЛУЧАЙНОГО ХАРАКТЕРА ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Специальность: 05.05.06 - «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» на кафедре «Технологические машины и оборудование»

Научный руководитель

заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор Хазанович Григорий Шнеерович

Официальные оппоненты

Ведущая организация -

доктор технических наук, профессор Сыса Анатолий Борисович, кандидат технических наук, ст. науч. сотрудник Ошеров Борис Аронович

ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет»

Защита диссертации состоится « 4 » июля 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.304.04 при Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвещения, 132, (гл. корпус, ауд.107)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Автореферат разослан " 2 " июня 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

Н.А. Глебов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Горнопроходческие работы (ГПР) при проведении выработок буровзрывным способом занимают особое место в деятельности горного предприятия: трудоемкость ГПР составляет более 25% общих трудозатрат. Проблема снижения затрат на проведение выработок остается весьма актуальной.

При множестве альтернативных направлений решения указанной проблемы необходимо выделить одно - разработка научно-обоснованных методов и процедур выбора горнопроходческого оборудования в условиях развитого рынка машиностроительной продукции. Решение такой задачи актуально по следующим соображениям:

1) существование множества вариантов машин для конкретных условий;

2) высокая стоимость оборудования и высокий уровень экономического риска;

3) завышенные рекламные характеристики оборудования заводов-изготовителей;

4) неполнота информации о рабочих процессах горнопроходческих машин, содержащихся в литературе и нормативных документах, в которых функционирование машин рассматривается на основе усредненных детерминированных моделей, что приводит к искаженным оценкам характеристик машин.

Вместе с тем, полная задача выбора горнопроходческого комплекта или комплекса является сложной и объемной, решение которой возможно на основе аналитического и имитационного моделирования. В соответствии с системной концепцией решения подобных задач необходимо обоснование целевой функции, совокупности ограничений, моделирование работы вариантов оборудования в процессах разрушения, погрузки -призабойного транспорта, крепления, сопоставление вариантов и выбор приемлемого. Это требует разработки соответствующей научно-методической основы, программного обеспечения, создания баз данных, что в настоящее время представляется затруднительным. Целесообразно приступить к решению задачи по частям.

Погрузочно-транспортный модуль проходческой системы (ППТМ) можно считать достаточно обособленным объектом, выполняющим функцию выгрузки штабеля разрыхленной взрывом горной массы и удаление её за пределы призабойной зоны. ППТМ характеризуется разнообразием конструктивных форм, многочисленными вариантами сочетания погрузочной и призабойной транспортной подсистем. Отличительная особенность ППТМ состоит в том, что средой взаимодействия является штабель кускового материала, в котором реализуются случайные процессы при внедрении, захвате порции горной массы и ее транспортировании.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ(НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа выполнена в рамках научных направлений ЮРГТУ(НПИ) «Компьютерное моделирование процессов и технологий горного производства как основы создания систем автоматизированного проектирования и управления» и «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана груда», проекта 04.01.037 «Проходческие погру-зочно-транспортные модули и подсистемы угольных шахт на основе клиновых гидро-фицированных исполнительных органов» научной программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направления науки и техники» в 2000-2002 г.

Цель работы. Повышение эффективности горнопроходческих работ путем снижения уровня риска при выборе альтернативных вариантов проходческих погрузочно-

транспортных модулей на основе использования программно-методического обеспечения аналитического и имитационного моделирования рабочих процессов ППТМ.

Идея работы заключается в разработке базовых математических моделей, обосновании процедур аналитического и имитационного моделирования процессов погрузки и транспортирования кусковых пород оборудованием непрерывного и периодического действия с учетом случайного характера внешних воздействий.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Предельные технические возможности ППТМ в конкретных условиях эксплуатации определяются на основе адекватных математических моделей, аналитического и имитационного моделирования процессов формирования производительности, трудоемкости за общее время погрузки и транспортирования с учетом случайного гранулометрического состава штабеля.

2. Гранулометрический состав штабеля горной массы представляет собой непрерывную функцию распределения случайного размера куска, которая преобразуется в процессах единичных черпаний погрузочным органом; объем единичного захвата из штабеля формируется как случайный процесс внедрения и зачерпывания, при этом локальные объемы в погрузочных органах и перед их кромками описываются на основе биномиального закона распределения.

3. Производительность за чистое время работы ППТМ, в состав которого входит ковшовая погрузочная машина, определяется при последовательном использовании математических моделей сопротивлений внедрению, зачерпыванию, наполнения ковша, динамических процессов подсистем напора и подъема ковша как минимальное значение с учетом ограничивающих факторов - напорного усилия и энерговооруженности приводов, а реализация случайных воздействий со стороны штабеля горной массы проявляется через средний случайный размер куска в локальном объеме перед кромкой ковша и случайный объем единичного захвата.

4. При моделировании работы ППТМ, в состав которого входит погрузочная машина с нагребающими лапами, учитываются взаимосвязанные динамические процессы подачи машины на штабель, захвата материала лапами, изменения объема активной зоны и управление механизмом подачи; случайные составляющие объемов захвата лапами формируются под воздействием локальных изменений гранулометрического состава в зоне сдвига.

5. Пропускная способность проходческого перегружателя, входящего в состав ППТМ, определяется случайными процессами захвата порций материала клиновым тя-гово-транспортирующим органом и изменением гранулометрического состава материала при передаче груза из одной ячейки в другую.

Методы исследований. В работе использованы методы теории вероятностей, математической статистики, аналитического и имитационного моделирования многосвязных систем при случайном характере внешних воздействий, а также методы теоретической механики, теории электропривода.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Впервые поставлена и решена общая задача выбора рационального варианта ППТМ на основе аналитического и имитационного моделирования рабочих процессов с учетом случайного характера внешних воздействий - изменения локального гранулометрического состава штабеля.

2. Разработан метод математического описания гранулометрического состава штабеля в целом и малого объема горной массы по крупности кусков, его изменения в процессах порционного отбора и перемешивания, что позволяет прогнозировать величину среднего случайного размера куска в процессах взаимодействия погрузочных органов со штабелем.

3. Уточнены математические модели процессов внедрения, зачерпывания, наполнения ковша, которые представлены в виде единой системы для определения производительности ковшовой погрузочной машины при аналитическом и имитационном моделировании с учетом влияния случайного размера кусков.

4. В математических моделях формирования производительности погрузочных машин с нагребающими лапами функционирование подсистемы «рабочий орган - штабель — призабойный транспорт» рассматривается как единый процесс с учетом формирования нагрузок в функции угла поворота ведущих дисков, положения питателя в штабеле, изменения объемов материала в активной зоне и случайного размера кусков, взаимодействующих с лапами.

5. Впервые разработана аналитическая и имитационная модели рабочего процесса проходческого перегружателя с клиновым тягово-транспортирующим органом, в которой объемы транспортирования груза в каждой ячейке взаимосвязаны случайной величиной заполнения ячейки и гранулометрическим составом.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются применением современных апробированных методов исследований: анализом научно-исследовательских работ по рассматриваемому вопросу; статистическими методами планирования численных экспериментов, выполненных с использованием современных ЭВМ и программных продуктов, прежде всего, среды MathCad; описанием формирования производительности ППТМ как стохастического процесса с учетом случайного состава горной массы по крупности; адекватностью результатов моделирования реальным процессам, внедрения, черпания, единичного захвата; относительным расхождением средних расчетных и экспериментальных значений, не превышающим 12%.

Значение работы. Научное значение работы состоит в разработке нового подхода к моделированию совокупного рабочего процесса ППТМ, который позволяет определить производительность, удельную энергоемкость и трудоемкость подсистемы как последовательность случайных реализаций с учетом изменения свойств штабеля кусковой горной массы.

Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты, в частности, инженерная методика выбора рациональных вариантов ППТМ, а также программы для ЭВМ, моделирующие функционирование подсистемы «погрузка — призабойный транспорт» при случайных воздействиях используются при анализе реальных возможностей выпускаемого горнопроходческого оборудования, оценке ресурсов повышения его эффективности и направлены на дальнейшее совершенствование методов анализа предлагаемой па рынке машиностроительной продукции или вновь создаваемой проходческой техники.

Внедрение результатов диссертационных исследований. Основные результаты диссертационных исследований приняты к использованию в НИЦ ГП-ИГД им. A.A. Скочинского и ООО «Скуратовский машиностроительный завод» для оценки показате-

лей типовых технологических схем проведения подготовительных выработок и фактической производительности горнопроходческого оборудования. Результаты исследований рекомендуются к применению техническим службам шахт и угольных акционерных обществ для сравнительного анализа возможностей приобретаемой проходческой техники, а также научно-исследовательским и проектно-конструкторским организациям при разработке или модернизации образцов ППТМ для проведения выработок буровзрывным способом.

Методы расчета, имитационного и аналитического моделирования, сопоставительного анализа и выбора рациональных вариантов ППТМ включены в учебный курс «Буровзрывные проходческие системы» для студентов специальности 150402- «Горные машины и оборудование» в виде разделов одноименного учебного пособия, имеющего рекомендательный гриф Минобразования РФ.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на международных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, 2000-2006г.г.), заседании учебно-методической комиссии по специальности «Горные машины и оборудование» (г. Новочеркасск, 2001г.), научно-практических конференциях: ЮРО академии горных наук (г. Шахты, 1998 г.), ЮРГТУ (НПИ) (г. Шахты, 1995-2005 г.г.), «Современное состояние и перспективы развития механизации и электрификации горного и нефтегазового производства» (г. С-Петербург, 2004 г.), научных семинарах кафедры «Технологические машины и оборудование».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 12 печатных работ, в том числе, 1 монография в соавторстве.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 101 наименований и приложений; содержит 54 рисунка и 47 таблиц.

Автор выражает глубокую признательность коллективу кафедры «Технологические машины и оборудование» ШИ ЮРГТУ (НПИ) за постоянную методическую помощь в работе над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса и задачи исследования. Вопросам выбора рационального набора оборудования для проведения подготовительных выработок посвящено большое число работ научного и методического характера ведущих научно-исследовательских институтов СНГ и России: ННЦ ГП — ИГД им. A.A. Скочинского, ЦИНИподземмаша, ДонУГИ, КузНИИшахтостроя. Для решения этой задачи проведены масштабные производственные исследования под руководством докторов наук Э.Э. Нильва, И.В. Ляшенко и других, результатами которых стали обобщенные статистические модели трудоемкости процессов проходческого цикла.

Вместе с тем, в предложенных методиках производительность технологических машин за чистое время работы принимается как некоторый известный показатель на основании заводских паспортных данных, т.е. реальные возможности проходческих машин с учетом их силовых и энергетических характеристик, а также условий применения учитываются не полностью. Возник своеобразный разрыв между уровнем исследований объектов горнопроходческой техники и использованием этих исследований для оценки технологических последствий ее применения.

В последние годы в связи с повсеместным развитием информационных технологий появились разработки, посвященные необходимости моделирования горнопроходческих работ с использованием ЭВМ. Следует отметить работы Ю.Я. Капутина, Б.Я. Советова, В.Л. Конюха и других. Однако, до настоящего времени методология моделирования горнопроходческих систем в реальном масштабе времени с учетом случайного характера условий работы и надежности оборудования не получила должного развития. В то же время, комбинированное моделирование стало универсальным методом исследования возможностей сложных технических систем, благодаря широким возможностям воспроизводства характеристик машин, переходных процессов и стохастических условий их применения. С помощью методов аналитического и имитационного моделирования исследован ряд производственных процессов горнодобывающих предприятий при случайном характере внешних воздействий, в том числе в очистных забоях комплексно механизированных лав, системах подземного транспорта и ряде других. Значительно меньшее внимание уделяется моделированию процессов горнопроходческих работ, в том числе — погрузки и транспортирования горной массы в подготовительном забое.

Моделирование работы ППТМ отличается рядом особенностей, которые нужно учитывать как при создании новых технических объектов, так и при анализе возможностей существующего оборудования. К ним относятся: многооперационность процесса; множество вариантов сочетания во времени процессов, функций операторов и отдельных технологических машин; существенное влияние случайных факторов, определяющих как условия применения оборудования, так и свойства самого оборудования — надежность, ремонтопригодность и др.; необходимость моделирования работы объектов в составе единой технологической системы. Следовательно, среди многих направлений, в которых применение аналитического и имитационного моделирования может дать ощутимые экономические результаты, необходимо выделить проблему выбора горнопроходческого оборудования для конкретных условий эксплуатации. Эта задача относится к числу актуальных по своей масштабности и возможности быстрой реализации.

Для осуществления указанных процедур моделирования необходимо использовать закономерности рабочих процессов погрузочных и призабойных транспортных машин, разработанные в трудах многих поколений отечественных ученых: Г.В. Родионова, А.А Соловьева, Я.Б. Кальницкого, С.С. Музгина, А.Д. Костылева, П.А. Михерева, О.И. Иванова, В.Г. Сильня, В.Ф. Горбунова, Г.М. Водяника, Г.Ш. Хазановича, В.И. Бунина, Ю.А. Дмитрака, Ю.М. Ляшенко, A.C. Носенко, О.Д. Гагина, В.Д. Ерейского, И.Ф. Рюмина, П.Д. Кравченко, Ю.Ф. Фабричного, С.И. Носенко, С.Е. Лоховинина, A.A. Оста-новского и других.

Главными причинами затруднений в создании процедур выбора ППТМ являются:

— магематические модели процессов внедрения, черпания, формирования объемов захвата, производительности и трудоемкости представляют собой разрозненную, не взаимоувязанную совокупность методов расчета отдельных элементов цикла;

— использование математических моделей не позволяет определить реальные показатели ППТМ — производительности и удельной трудоемкости за общее время функционирования при выгрузке штабеля реальной геометрической формы и гранулометрического состава;

— процессы взаимодействия погрузочных органов с горной массой описаны на основе детерминированных представлений, позволяющих определить средние значения

искомого показателя без оценки ошибки или уровня достоверности;

— зависимости сопротивлений внедрению, зачерпыванию, наполнения ковша, объема единичного захвата лапами и клиновыми элементами от основных влияющих факторов требуют уточнения, корректировки и, в ряде случаев, разработки с учетом изменения условий функционирования в стохастической среде погружаемого материала;

— отсутствуют инженерные методы комплексного расчета показателей ППТМ и программно-технические средства пользователя.

Таким образом, задачи настоящей работы сводятся к следующему:

1) разработка общей структуры модели для оценки предельных возможностей оборудования ППТМ, реализующей процессы формирования производительности в стохастической среде кусковой горной массы за чистое и общее время погрузки с учетом трудоемкости вспомогательных операций;

2) описание состава штабеля и объемов захвата погрузочными машинами ковшового типа и с парными нагребающими лапами как стохастического процесса;

3) разработка аналитической и имитационной моделей формирования грузопотока проходческим перегружателем с клиновым тягово-транспортирующим органом с учетом вероятностного состава горной массы;

4) исследование предельных технических возможностей отдельных перспективных вариантов ППТМ; оценка адекватности математических моделей формирования объемов захвата, производительности и трудоемкости;

5) разработка инженерной методики выбора рационального состава ППТМ для конкретных условий эксплуатации, включая необходимое программное обеспечение.

2. Разработка принципов и процедур моделирования и сопоставления ППТМ с учетом случайного характера внешних воздействий.

Разработана общая последовательность процедур моделирования горнопроходческой системы, более детально - ППТМ. Исходя из системной концепции, этапы решения общей задачи содержат: обоснование целевой функции и системы ограничений; моделирование работы вариантов оборудования на основе адекватных математических моделей с учетом влияния основных случайных факторов; сопоставление вариантов и выбор наиболее приемлемого.

Целевые функции горнопроходческой системы и ППТМ должны быть непротиворечивы. Обоснована возможность в качестве критерия использовать удельную трудоемкость т (чел.-мин/м3 готовой выработки) как по отдельным процессам, так и по проходке выработки в целом.

Математические модели трудоемкости процессов погрузки и транспортирования горной массы содержат в качестве основы реализацию производительности технологических машин и необходимые объемы трудозатрат по управлению оборудованием за чистое и общее время работы. Поэтому при моделировании работы ППТМ прежде всего рассматриваются процессы формирования производительности за чистое время выполнения основных функций. Затем, с учетом статистических данных о необходимом количестве операторов, возможном совмещении операций строится модель производительности системы за общее время функционирования и трудоемкости погрузочно-транспортных операций для каждого из рассматриваемых вариантов.

Таким образом, установлена необходимая и достаточная совокупность моделей для описания рабочих процессов ППТМ, которые являются объектами исследования:

1) гранулометрический состав горной массы в выделенном объеме — в целом объеме штабеля, при черпании погрузочным органом. Это позволяет определить в каждом цикле захвата материала средний случайный размер куска и построить производительность ППТМ как случайный поток единичных черпаний ковшом, нагребающими лапами, клином;

2) формирование случайного потока единичных черпаний V(t) ковшовой погрузочной машиной за чистое время погрузки из совокупности моделей процессов внедрения, зачерпывания и наполнения ковша, а также продолжительности цикла;

3) формирование случайного грузопотока q(t) машиной с парными нагребающими лапами за чистое время погрузки как результат взаимодействия механизмов подачи, захвата материала лапами и устройства управления;

4) преобразование случайного грузопотока дискретного V(t) или непрерывного q(t) призабойным транспортным оборудованием, перегружателем, средствами рельсового транспорта;

5) наложение на грузопоток за чистое время погрузки затрат времени и трудоемкости выполнения вспомогательных операций и потока отказов и восстановлений для получения конечных показателей эффективности ППТМ за общее время работы.

В настоящее время традиционно состав штабеля по крупности слагающих его кусков di описывается с помощью гистограммы распределения. Такое представление состава штабеля не позволяет с достаточной точностью решать задачу о гранулометрическом составе малого объема, несоизмеримого с объемом штабеля, и препятствует разработке математических моделей процессов взаимодействия погрузочных и транспортирующих органов со штабелем при случайном изменении среднего размера куска В реальном штабеле размер куска d — это непрерывная случайная величина, которая изменяется в пределах (0, </тах). Поэтому состав штабеля представлен в виде непрерывной функции F(d) распределения случайной величины d (рис.1).

Гранулометрический состав рядового цггабеля

</, м 0...0.1 0,1...0,2 0,2...0,4 0,4...0,6

X 0...0,166 0,166....0,332 0,332...0,667 0,667...1

р' 0,3 0,3 0,3 0,1

~F(x) ' -1-1-

-

- у/ F(x)=a(l-etx)

<т ff г 1 — Цх) а=1,13 ¿=2,15 т(х)=0,2 1 1 1 X

Функции распределения для различных категорий крупности

П<у>1

6.4 Об

Условия аппроксимации: ДО, аи Ь.) = О, F(I, аи £,)=0

I

¡xf(x, aj, bt )dx = m(x),f(x) =

ЁЕ.

dx

Рис. 1. Описание состава штабеля как функции случайной величины размера куска

Через точки Аь А2, ... А„ проведена теоретическая функция распределения F(x),

9

где л: = ¡1 /</тях. Соответствие функции распределения Р(х) экспериментальным данным оценивается с использованием критерия Пирсона — х*. Указанная процедура выполнена для ряда известных несимметричных функций распределения. Наибольшей теснотой связи обладают логнормальное и экспоненциальное распределения, последнее принято в качестве основного. Значения коэффициентов определялись в среде МаЛСас! по граничным условиям, математическому ожиданию и минимизации среднеквадратичного отклонения. Построены функции распределения «прогнозных» штабелей с относительным размером кусках = (0,25...0,75), что позволяет исследовать влияние состава штабеля на показатели ППТМ.

Производительность ковшовой погрузочной машины представляет собой поток случайных объемов черпаний , следующих через различные промежутки времени Гц,-. Каждое черпание — это последовательность процессов внедрения, зачерпывания и наполнения ковша с учетом возможных потерь (ссыпания). Объем V/ зависит от многих факторов, которые можно разделить на условия погрузки и совокупность параметров машины. Аналогичным образом можно моделировать производительность ШПМ других типов.

Общая схема формирования случайного объема черпания может быть представлена в виде замкнутого цикла. В каждом цикле производится описание гранулометрического состава штабеля, моделируются процессы внедрения, зачерпывания с предварительным определением гранулометрического состава и среднего размера куска перед кромками ковша, вычисляется минимальная реализуемая глубина внедрения, по которой рассчитывается искомый объем V,-. Для формирования очередного цикла необходимо изменить объем штабеля и его гранулометрический состав. Поток длительностей циклов ТН1 формируется также как случайная величина.

Порядок решения задачи по моделированию гранулометрического состава в локальном объеме V; заключается в следующем: V,- представляется как совокупный объем случайного числа кусков различного размера; исходная функция Г{х) преобразуется в дискретную с разбиением на N фракций. Для каждой фракции определяется средний размер куска хср1 и долевое содержание по объему каждой фракции в штабеле о^. Для построения модели гранулометрического состава в объеме V,- генерируется случайным образом число кусков каждого разряда в отдельной реализации. Используется биномиальный закон распределения/>(дг = 1и) = С7/>"?"~", где X - случайная величина, принимающая значения 0, 1, 2,...и; Р(х=т) — вероятность того, что случайная величина X примет значение, равное то; д = 1 — Р.

Для построения функции распределения вероятности Р(х=т) необходимо знать: пределы изменения величины то - числа кусков в каждом разряде - т = 0, 1, 2где «,- - максимально возможное число кусков, размещаемое в данном разряде; вероятность единичного события Р-, — попадания куска /-й фракции в объем V,-.- Т.к. Р) = а,-, то по известным и И; с помощью генератора случайных чисел, адаптированного к биномиальному закону распределения, в каждом черпании определяется случайное значение т1 — числа кусков /-го разряда, попавших в ковш, перед кромками рабочих органов и т.д. По ряду т,• вычисляются (1ср, гранулометрический состав по объему и другие показатели.

Методика оценки адекватности численного эксперимента выполнялась расчетом необходимого числа опытов согласно критерию Стьюдента, соответствия экспериментального и фактического значений математического ожидания числа кусков в каждом

разряде и накопленному объему. Численные эксперименты проведены для объема штабеля У= 30 м3, локального объема 0,9 м3 в двух режимах (рис. 2): 1) с возвратом горной массы в штабель, F= const, 2) с последовательным уменьшением объема штабеля. При прямом моделировании без корректировки объема и гранулометрического состава в каждом разряде ошибка формирования объема v, во многих опытах превышают 10% (рис.2, а). Разработана поразрядная процедура корректировки, которая обеспечила максимальное отклонение 3,5 % (рис. 2, б).

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

!.....1..... 1-1 1..........|......|......UJ......j......u

... ... .Л2-И pea;iimumt ..... . ДЛ-Ж. 1 L ■! '1 1 ■ И--А- ..... А '......

гт~т"~]—— \ / ч

1-я реализация

\

4

относительная ошнбка,%(1-я реализация)

/ * и -

2-я реализация

Рис.2. Оценка адекватности при моделировании гранулометрического состава в малом объеме

3. Имитационное моделирование производительности погрузки и призабойно-го транспорта при использовании ковшовых погрузочных машин. В работе выполнена разработка и корректировка математических моделей рабочих процессов ковшовых погрузочных машин: сопротивлений внедрению IV,,, в функции глубины внедрения реализуемой глубины внедрения по возможности напорного механизма, включая две составляющие - статическую и динамическую максимальных сопротивлений зачерпыванию М11па1(5„); максимальной глубины внедрения по возможностям механизма черпания с учетом динамики процесса; площади раздельного зачерпывания с учетом траектории передней кромки ковша и соответствующего ей объема черпания без учета потерь груза; объема ссыпания через боковые стенки ковша АV; реализуемого объема единичного захвата V; продолжительности элементов цикла черпания и транспортирования в пределах призабойной зоны с учетом изменения положения штабеля в процессе погрузки. Перечисленные модели реализованы для выбора ППТМ из вариантов, в которых ковшовые ШПМ сопрягаются с одиночными вагонетками (1ППН-5), «минисоставами» (МПК-3) и специализированными перегружателями (МПК-3 и МПК-ЮООТ).

Анализ и корректировка математических моделей процесса внедрения ковша в штабель выполнены для ковшей закрытого типа с осевой разгрузкой и ковшей с открытой боковой стенкой машин типа МПК (рис. 3). В качестве базовых приняты математи-

11

ческие модели сопротивлений внедрению и зачерпыванию В.Д. Ерейского, как наиболее полные и обобщенные. Однако, для современных ковшовых машин их использование затруднительно по следующим причинам: ковши машин с боковой разгрузкой могут не иметь боковых стенок или снабжаться одной боковой стенкой, в этом случае коэффициент Кус, учитывающий объединение зон деформаций стенок и днища, не отражает реальную геометрическую форму ковша; коэффициент Квш, введенный проф. Г.В. Родионовым, не учитывает влияние высоты штабеля во взаимосвязи с Б.

Для осевой разгрузки Для боковой разгрузки

В связи с этим, разработаны откорректированные модели и 1У.п1 = 0,8 • 106[В (^,»5+ ЛГ^Я2)] • 201°при 0

К.„2 = \У.и1 + 0,96 ■ 106 н„„ - КА Кус Ксл Кпст- 2пл-К.м К.г Кт„ при < 5 < где К'ц1,К,^К,11П<Ка,Кс1- коэффициенты влияния угла наклона днища ковша, вида груза, условий погрузки, наклона передней кромки боковых стенок к почве выработки, отклонения боковых стенок от вертикали; (1ср д, с1срб - средний размер куска перед кромкой днища, боковой стенки; пст - число боковых стенок ковша. Выполнена оценка адекватности модели IV«,,(5) на ковшах машин 1ППН-5, МПК-3 путем сопоставления средних расчетных значений с экспериментальными данными других авторов. Ошибка не превышает 12%.

Решение задачи динамики внедрения ковшей в штабель выполнено для машин с зависимым напором (1ППН-5, МПК-3) и с гидравлическим независимым напорным механизмом (МПК-1000Т). Исследования динамики внедрения проводились ранее для ковшовых машин на колесно-рельсовом ходу. Для построения общих математических моделей расчета глубины внедрения произведено обобщение известных методов на машины с гидроприводом, оценка точности различных методических подходов.

Для решения задачи зачерпывания и определения допустимой по возможностям механизма черпания глубины внедрения ковша построена модель максимального момента сопротивлений ковша черпанию Л/1ша1 =/'(>£«<<) и рассмотрен процесс зачерпывания в динамике. Для ковшей с отклоненными от вертикали боковыми стенками введена приведенная ширина ковша В'к, которая учитывает изменение ширины захвата в функции глубины внедрения, В базовой формуле проф. Г.В.Родионова влияние высоты штабеля принято постоянным, независимым от глубины внедрения. В реальном процессе сопротивления зачерпыванию определяются положением поверхности скольжения, которая характеризуется углом 0 (рис.3). Введение функции ф) позволяет, не изменяя сущности коэффициента К„ш, учитывать положение кромки ковша относительно начала штабеля при внедрении и зачерпывании. Математическая модель Мхтах = f (5,„) после

12

корректировки имеет вид:

М,.„т = 48 ■ 106 'В'к-Як ■ S.„ (£„„ + 15dcp) К„ ■ К,и, Ка- ф"1-7, где R'K = В к + 0,5 S.H,cm [1 + l/(l+tg / tg Л)] sin С\, RK - радиус поворота передней кромки ковша. Коэффициент Л'„ш - является нелинейной функцией глубины внедрения: при 0SS„< 0,4 //(в, Ф), К.ш =1,5 S.„ / (0, q>); при 0,4 //(0, ф) < S,„ < (//,„„ / 1(>ф),

; при (//„,„ / tgq>) < < Luim ; А"вш = 1,4 - ;

-/(0.Ф) ^wm

где /(0, ф) = sin0 • sin9 / sin(0 - ф); Ншт, Ьшт - высота, длина штабеля.

Оценка адекватности зависимости Д/1тях = /(£,„) выполнена сопоставлением средних расчетных и экспериментальных данных для ковшей машин 1ППН-5 и МГ1К-3 при изменении крепости пород от 7 до 13. Относительная ошибка не превышает 12%.

Для решения задачи динамики процесса зачерпывания рассмотрены эквивалентные двухмассовые схемы механизмов подъема ковша с электрическими и гидравлическими приводами, имеющие жесткую кинематическую связь или включающую фрикционную муфту. В уравнениях учтены: зависимость момента сопротивлений черпанию от угла поворота ковша М, =/(<рк), изменение момента инерции ведомой части в процессе поворота ковша. Результаты моделирования показывают, что в расчет можно вводить коэффициент динамичности K¿UH,3 = 1,15-1,20 и сводить условие определения глубины внедрения к статическому. При этом отклонение не превышает 8%. Эта величина находится в пределах точности исходных данных

Объем единичного захвата ковшом в общем случае представляет собой разность теоретически накопленного возможного значения и объема ссыпания VK = B'KF3a4 АV (рис.4), где Fja4 — площадь раздельного зачерпывания, Ксм - коэффициент увеличения объема черпания за счет совмещения операций внедрения и поворога ковша. Таким образом, для моделирования процесса наполнения ковша необходимо сформировать математические модели площади раздельного зачерпывания Fm и объема ссыпания -AV;

УЬ —ctgtj'i—6) fi„4 = / ( \dx )Jy = (>'¿ - yc) с tg[0,5(.» + jy) - +

+ IJ'í hl-il ~Усу1«1~Ус 1 -(aresin_arcsin Zt),

KK kK

гдeyt,yc, Km b - обозначения величин, показанных на рис. 4, а

Оценка адекватности модели выполнена для машин 1ППН5 и МПК-3 при изменении глубины внедрения ковша до 1 м.

Для ковшей с боковой разгрузкой до последнего времени вместимость ковша и реальный объем единичного захвата рассматривались по приближенным формулам. Анализ показал, что ошибка может достигать 30-40%, что существенно искажает главную характеристику машины - производительность за чистое время работы.

На рис. 4, б приведена расчетная геометрическая схема к определению максимальной вместимости ковша и фактического объема груза, остающегося в ковше после черпания Ук. Возможны два случая: 1) ширина ковша больше расчетного минимального значения, при этом объемы ЬУ\ и АУ2 не имеют общих зон, ковш может заполняться до уровня /„; 2) области Аи АУ2 пересекаются при ширине ковша меньше минимальной, высота заполнения ковша /¡>.

Для каждого из вариантов определены расчетные формулы площадей и объемов призм. Методика расчета максимальной вместимости ковша для боковой разгрузки и фактического остающегося в ковше груза реализована в виде алгоритма и программы в среде МаЙ1Са& С использованием программы выполнен анализ возможностей ковша машины МПК-3 . Так как ширина ковша машины Вк = 1 м, а минимальная расчетная — 2,37, то имеет место случай 2. Исследования показали, что максимальная вместимость ковша составляет 0,42 м3, что существенно ниже паспортной. Коэффициент потерь при 100-процентном заполнении ковша достигает 44%. При соответствующих значениях глубины внедрения реальное заполнение ковша не превышает 0,33 м3. Главная причина такого положения в ошибочном выборе центра вращения ковша и невозможности полностью использовать энерговооруженность механизма подъема ковша.

4. Имитационное моделирование производительности погрузки н призабойно-го транспорта при использовании погрузочных машин непрерывного действия (ПНБ). Общее построение аналитической и имитационной модели формирования производительности погрузочных машин типа ПНБ аналогично ковшовым погрузочным машинам. За основу приняты базовые математические модели Г.Ш.Хазановича — С.Е. Лоховинина формирования объема единичного захвата уЛ1- и момента на валу ведущего диска Мф„Ч1 по номерам циклов нагреваний. Известные соотношения связывают в единый непрерывный процесс формирования грузопотока (/(Г) как преобразование глубины внедрения Я.,,-, высоты слоя Лсл,- и объема материала в активной зоне V-,. Они справедливы в произвольный момент времени независимо от скорости подачи на штабель - Ц. Вместе с тем, при ц >0 значения и К- становятсй неоднозначными. Это приводит к значительным погрешностям в расчетах с/СО- Приведенные аргументы послужили основанием разработки непрерывных математических моделей формирования //(() и с учетом основных влияющих факторов: постоянных - ширины захвата высоты лапы Ьл (5Л), углов откоса и скольжения; переменных — й,„ V и случайных — йср, „,„„ Порядок моделирования принят следующий. Производится идентификация исходных данных по условиям погрузки, геометрическим и кинематическим параметрам машины в целом, погрузочного органа и ходовой части. Преобразуются исходные данные о размерных соотношениях механизма нагревания и угловой скорости ведущего диска в зависимости, характеризующие положение лапы, глубину внедрения, площади зачерпывания. Эти зависимости в дальнейшем определяют изменение объема захвата во времени за каждый оборот диска и позволяют построить искомую функцию q(f}. Нагрузка на валу ведущего диска в каждой точке Фа формируется как произведение тангенциальной составляющей усилия на пальце ведущего диска и радиуса диска Усилия, в свою очередь, определяются сопротивлениями внедрению лапы, зачерпыванию и проталкиванию материала. В отдельном блоке программы генерируется по нормальному закону средний случайный размер куска для каждого фиксированного положения лапы и маю го выделенного объема

Построение зависимости крутящего момента от угла поворота вала ведущего диска Л/„(ф,>) (рис. 5) от действия сопротивлений внедрению И'«,, зачерпыванию РУШЧ и проталкиванию груза выполнено с учетом изменения площади сдвига Fc¿, и реализации

в каждом положении механизма случайного гранулометрического состава в объеме сдвига у„)„. Разработаны математические модели площади сдвига в произвольном положении механизма и ее изменения в процессах внедрения и зачерпывания. При этом учитывалось изменение эквивалентной высоты лапы от глубины внедрения. Получены зависимости суммарного крутящего момента, приведенного к валу ведущего диска, от взаимодействия двух лап со штабелем (рис. 6).

' дв\ два

Рис. 5.Схема к расчету зависимости Ма(ц>) при рабочем ходе лапы

Рис. 6. Суммарный момент на валу ведущего диска от взаимодействия двух лап со штабелем: а - эквивалентная схема привода; б - зависимости Л/Сл(ф)

Разработана математическая модель случайных объемов единичного захвата нагребающими лапами, позволяющая непрерывно определять объем груза УлДф,>):

v„(<p,), S)=vc,>„(q>,>, S)[l- exp(-rf, - V(S)I vcAl(<p,>, 5)], vc,)„(<|b, 5)=A'V -Д^Дф^ 5)-A„(<p,„ 5),

где Kv - коэффициент уменьшения объема захвата по сравнению с объемом сдвига; Лс,(ф,), S) - функция высоты слоя сдвигаемой горной массы; d\- эмпирический коэффициент. Для вычисления /»„(фй) S) в каждой точке Sr = S■ cosy, генерируется случайный средний размер куска перед рабочей поверхностью нагребающей лапы (1ср.

Выполнено исследование, разработка математической модели н оценка пропускной способности клинового перегружателя. В качестве основы.приняты соотношения по формированию объема груза в j-й ячейке после /-го цикла тягово-транспортирующего органа (ТТО), разработанные с участием автора при создании и испытании перегружателя (рис. 7).

Математические модели для реализации стохастического процесса имеют вид:

4

УеыхЛ,) =

' же.п.l,j 'КЭ П KnlJ '

я=1

b„,i-\,j=0,5><nV + dcP! UJ +0,1 h"

"n "cpi—ltj

); П Kn,i,j -Kl,i,j-K2-K3,IJ-K41

я=1

Klt,j = -4Ц -exp(-^£ii=bL)21;

'hni-lj "3H.i-l,j

H,

Индексы «п», «н» относятся соответственно к подвижному и неподвижному клиньям, //е., - высота слоя материала в ячейке; И«,« - объем материала на выходе из ячейки.

Моделирование процесса производилось на основе рекуррентного соотношения ,/1,У+1 = У|-1,у+1 + УеыхЛ,] ~УеыхА,} + \ ■

V 1 -Я ячейка 1 7-я Я'1П1*И , /-1

\ Л 1

VI л А ы

'V 1. / 1

неподвижный ИЛИ»

лодвиааыД К.ЙШ

Рис. 7. Схема конвейера с клиновым ТТО

Каждая из составляющих объема имеет свой средний размер куска. Тогда средний случайный размер куска в остаточном объеме составит:

, _ ^срЛ-1,7+1^-1,7+1 + ^еыхЛ,^вых.1,) ~ ^выхЛ,)+\^выхЛ,]+\

"ср. 1,7+1 — 7} 71/ 77 "

г I—1.У+1 у выха,] ~*вых.1,7"+1 Моделирование пропускной способности клинового конвейера при случайном характере внешних воздействий выполнено с использованием разработанных алгоритма и программы в среде МаЛСас!. Образец одной из случайных реализаций представлен на рис 8.При моделировании работы клинового ТТО проводилась оценка влияния следующих факторов: числа ячеек перегружателя; входного грузопотока; коэффициента вариации входного грузопотока; среднего размера куска в штабеле; количества циклов работы ТТО, в течение которых на вход подается груз. В каждой реализации при выгрузке объема заходки погрузочной машиной устанавливались основные эксплуатационные характеристики перегружателя. Разработанный алгоритм и программа позволяют детально анализировать технологические и конструктивные возможности транспортной машины циклического действия, выполненной в виде клинового ТТО.

а) формирование объема груза 6) формирование высоты в) изменение случайного средне-на выходе слоя на выходе го размера куска на выходе

Рис.8. Результаты моделирования рабочего процесса клинового ТТО (пример)

Получены данные, характеризующие пропускную способность перегружателя с учетом допустимой высоты слоя в желобе с учетом стохастического характера входного грузопотока и его переформирования при транспортирования.

5. Разработка инженерной методики выбора рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей. Целью разработки инженерной методики выбора эффективных вариантов ППТМ является создание инструмента пользователя, позволяющего в приемлемые сроки производить сопоставление по эффективности технически пригодных вариантов для конкретных условий проведения выработок.

Структурно методика состоит из взаимосвязанных блоков: выработка и штабель;

16

база данных погрузочных машин (других средств погрузки); база данных призабойных транспортных средств; база типовых технологических схем ППТМ; выбор парных вариантов ШГ1М-ПЗМ (призабойная транспортная машина); конструирование вариантов и выбор ППТМ из базовых с учетом требований; моделирование выгрузки штабеля (чистое время погрузки); моделирование продолжительности и трудоемкости выгрузки штабеля; оценка сравниваемых вариантов по критериальным показателям: производительности ППТМ, удельной трудоемкости, коэффициенту эффективности. В состав «Методики...» входят также в виде отдельных блоков: математические модели рабочих процессов; базы исходных данных; описание логических процедур; программное обеспечение процессов моделирования работы ППТМ; примеры расчета и выбора рациональных вариантов ППТМ.

Разработан комплекс математических моделей формирования производительности и удельной трудоемкости ППТМ, который содержит: «чистую» продолжительность выгрузки штабеля; продолжительность подготовительно-заключительных и вспомогательных операций, не совмещаемых с основной погрузкой и выполняемых параллельно с погрузкой; формулы для расчета эксплуатационной производительности и удельной трудоемкости для рассматриваемых вариантов. Выполнена оценка возможностей ППТМ с ковшовыми погрузочными машинами для типичных условий эксплуатации. Для оценки варианта ППТМ введен условный коэффициент эффективности Кэ,/„/„ равный отношению производительности ППТМ к удельной суммарной трудоемкости выгрузки штабеля. С ростом К,фф производительность системы возрастает быстрее, чем удельная трудоемкость. Исследовано влияние на эффективность ППТМ крепости пород, состава ППТМ, гранулометрического состава штабеля (рис. 9).

Сравнение результатов моделирования по детерминированным и статистическим моделям свидетельствует о существенном влиянии случайного фактора - (1ср}. Средние значения случайных выборок производительности отличаются от детерминированных значений на 10-35% в сторону уменьшения. Объем единичного черпания У^ является сложной нелинейной функцией . Проследить аналитически многоступенчатые преобразования в цепи не представляется возможным. Поэтому доступными методами остаются только имитационное и аналитическое моделирование.

_ а

»Лч

5(1 2,5

19 1.2 ч

1Н \

П 1.1 \

16 1.05 МПК-НХЮТт(1Пл\

К* \

15 1.0

\ .1

Ш 15

Рис.9. Влияние основных факторов на показатели работы ППТМ: а - коэффициента крепости; б — вида штабеля: - <1ср = 0,3 м; <1С1, = 0,45 м; (!ср = 0,2 м в - состава ППТМ: 1.1 — ШПН-5 + одиночные вагонетки; 3.1 — МПК-3 + призабойный проходческий перегружатель (ПИП); 4.1 - МПК-3 + «минисоствы»; 5.1 — МПК-3 + ППП + «минисоставы»; 6.1 -МПК-ЮООТ + ППП; 7.1 - МПК-ЮООТ + взрывонавалочный перегружатель; (У* - производительность за общее время погрузки; Те ,т.с - удельная трудоемкость суммарная, вспомогательных операций

С увеличением крепости горкой массы/производительность ШПМ падает, однако существенно медленнее, чем показатель крепости. При малых значениях / проявляются ограничения по вместимости ковша и ошибочный, во многих случаях, выбор центра поворота ковша. Выходные показатели отечественных машин с боковой разгрузкой ковша существенно ниже паспортных. В работе получены конструктивные и технологические рекомендации по повышению эффективности ППТМ. С увеличением среднего размера куска в штабеле производительность и коэффициент эффективности ППТМ снижаются: с увеличением среднего размера куска с 0,2 до 0,45 м показатели эффективности уменьшаются на 50%.

Из рассмотренных ППТМ наибольшей эффективностью обладает вариант, в котором машина типа МПК-1000Т работает совместно с проходческим перегружателем в режиме взрывонавалки. Подбором рационального ППТМ для конкретных условий эксплуатации можно на 25-30 % повысить показатели погрузочно-транспортных операций при проведении выработки.

Основные результаты и выводы по работе. В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи, состоящей в обосновании методов повышения эффективности проведения выработок путем применения разработанных методов и процедур моделирования рабочих процессов и выбора на этой основе рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей при случайном характере внешних воздействий. Проведенные исследования позволили сформулировать следующие основные научные и практические результаты.

1. Разработана общая структура комбинированной (аналитической и имитационной) модели для оценки предельных возможностей оборудования проходческой погру-зочно-транспортной подсистемы, реализующей процессы формирования производительности в стохастической среде кусковой горной массы за чистое и общее время погрузки с учетом .трудоемкости вспомогательных операций. Обоснована необходимая и достаточная совокупность математических моделей и логических взаимосвязей, позволяющая адекватно воспроизводить рабочие процессы при погрузке и призабойном гранспортировании горной массы с использованием погрузочно-транспортных модулей различного конструктивного исполнения.

2. Впервые разработан метод описания гранулометрического состава штабеля горной массы и локальных объемов захвата и транспортирования по крупности как стохастический процесс. Метод позволяет производить классификацию условий погрузки горной массы не только по среднему размеру куска, но и последовательно моделировать изменение состава штабеля как непрерывную функцию распределения размера куска в зависимости от объема штабеля и захвата горной массы в процессе погрузки. Применение метода описания гранулометрического состава штабеля как непрерывной функции размера куска позволяет повысить достоверность описания рабочих процессов погрузочных и призабойных транспортных машин и рассмотреть с новых позиций процессы внедрения, зачерпывания, наполнения погрузочных органов.

3. Выполнена корректировка и уточнение ряда математических моделей рабочих процессов погрузочных и призабойных транспортных машин и создана последовательная совокупность моделей, позволяющая путем имитации выгрузки штабеля с учетом динамики процессов определить производительность за чистое и общее время погрузки и трудоемкость процесса. Оценка адекватности математических моделей проводилась различными методами, максимальное отклонение не превышает 12%.

4. В математических моделях сопротивлений внедрению ковша в штабель предложены соотношения, применимые для ковшей с осевой и боковой разгрузкой. В моделях сопротивлений зачерпыванию введены условия, описывающие ковши с различной формой боковых стенок и учитывающие взаимосвязь глубины внедрения и высоты штабеля

5. Впервые разработана методика определения максимальной вместимости ковша и объема единичного захвата с учетом ссыпания через боковые стенки. Применение методики для оценки возможностей погрузочных машин показало, что их эксплуатационные показатели существенно завышены. Установлены причины снижения производительности ковшовых погрузочных машин с боковой разгрузкой как несоответствие параметров машины и рабочего органа.

6. Разработана имитационная модель формирования грузопотока проходческим перегружателем с клиновым тягово-транспортирующим органом с учетом вероятностного состава горной массы. Выполнено обобщение известных математических соотношений для стохастических условий преобразования грузопотока и разработаны оригинальные алгоритм и программа, позволяющая детально анализировать работу клинового тягово-транспортирующего органа в процессе эксплуатации. Модели могут использоваться и при конструировании машин этого класса.

7. С применением разработанных методов и моделей исследованы предельные технические возможности перспективных вариантов погрузочно-транспортных модулей на базе ковшовых машин. Установлено, что для конкретных горнотехнических условий могут быть выбраны варианты, повышающие технико-экономические показатели проходки выработок на 25-30 %.

8. Разработана инженерная методика выбора рационального состава проходческих погрузочно-транспортных модулей для конкретных условий эксплуатации. Методика содержит общую структуру, базы данных и необходимое программное обеспечение расчетов. Применение инженерной методики позволит снизить риск потребителей при выборе погрузочно-транспортного оборудования и повысить эффективность горнопроходческих работ.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях автора:

1. Хазанович Г Ш , Лукьянова Г.В. Моделирование процессов проведения подготовительной выработки буровзрывным способом // Механизация и электрификация горных работ: материалы 45-й науч.-техн. конф. Шахт, ин-та НГТУ, апр. 1996. - Новочеркасск, 1996,-С. 10-12.

2. Лукьянова Г.В. К вопросу о компьютерных технологиях проектирования горнопроходческих работ / Технология и механизация горнопроходческих работ: сб. науч. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1997,- С. 146-150.

3. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В. Алгоритм выбора оборудования и моделирования работы буровзрывной проходческой системы / Механизация и электрификация горных работ: материалы XXXXV1 науч.-техн. конф. Шахт, ин-та НГТУ, апр. 1997 г. - Новочеркасск: НГТУ, 1998.-Вып. 2. -С.30-34.

4. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В., Остановский A.A. Математические модели и методика выбора рациональных параметров перегружателя с клиновым тягово-транспортирующим органом (Брошюра)/ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999.- 30 с.

5. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В.Моделирование работы проходческого перегружателя с учетом стохастического состава горной массы / Науч.-техн. и соц.-эконом, проблемы Российского Донбасса: материалы 49-й науч.-произв. регион, конф, г. Шахты, апр. 2000 г. - Ростов-н/Д: СКНЦ ВШ, 2000. - С.129-140

6. Проходческие погрузочно-транспортные модули и подсистемы угольных шахт на основе клиновых гидрофицированных исполнительных органов: монография / Г.Ш. Хазанович, И.В. Ляшенко Г.В. Лукьянова и др.; под общ. ред. Г.Ш. Хазановича; Шахт, ин-т ЮРГТУ (НПИ). -Новочеркасск: ЮРГТУ. - 2001. - Гл. 4. - С. 74-92.

7. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В. Моделирование работы проходческого оборудования с учетом стохастического характера внешних воздействий // Горный информ.-аналит. бюл. -2001. - № 11. -С.187-191.

8. Хазанович Г.Ш., Воронова Э.Ю., Лукьянова Г.В. Об имитационном моделировании буровзрывных проходческих систем / Горные машины и автоматика. - 2004. - № б. - С.42-46.

9. Лукьянова Г.В. Моделирование работы проходческого погрузочно-транспортного модуля с учетом стохастического характера внешних воздействий // Исследования в области инженерно-технических процессов: сб. научн. ст. / Шахт, ин-т ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГГУ, 2004. - С.127-137.

10. Лукьянова Г.В. Описание гранулометрического состава штабеля для оценки характеристик проходческих погрузочно-транспортных модулей / Горные машины и автоматика. -2004. - № 8. - С.53-54.

11. Лукьянова Г.В., Хазанович Г.Ш. Моделирование рабочих процессов как основа для выбора рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей / Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2005. - Спец. вып.: Проблемы горной электромеханики. - С. 112-117.

12. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В. К вопросу о рациональных параметрах ковшей погрузочных машин с боковой разгрузкой // Механизация и электрификация горного и строительного производств, сервис технологических машин и оборудования: сб. науч. тр. / Шахт, ин-т ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005. - С. 20-24.

Подписано в печать 27.05.2006 г.

Печать ризография. Бумага офсетная. Усл. п.л. 1,0. Тираж 100 экз.

Типография ИПБОЮЛ Бурыхин Борис Михайлович.

Адрес типографии: 346500, г. Шахты, Ростовской обл., ул. Шевченко, 143

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Проходческая система, как объект имитационного моделирования.

1.2. Обзор методов и процедур, используемых в практике имитационного моделирования процессов горного производства.

1.3. Анализ состояния разработки математических моделей, описывающих функционирование проходческих погрузочно-транспортных модулей.

1.4. Конкретизация предмета и задач исследования.

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ И ПРОЦЕДУР МОДЕЛИРОВАНИЯ

И СОПОСТАВЛЕНИЯ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ С УЧЕТОМ СЛУЧАЙНОГО ХАРАКТЕРА ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

2.1. Общая структура и последовательность процедур моделирования горно-проходческих систем и погрузочно-транспортных модулей.

2.2. Описание состава штабеля как функции случайного размера куска.

2.3. Моделирование гранулометрического состава в малом выделенном объеме.

2.4. Средний случайный размер куска в малом выделенном объеме.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПОГРУЗКИ И ПРИЗАБОЙНОГО ТРАНСПОРТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОВШОВЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН.;.

3.1. Общее построение имитационной модели формирования потока случайных объемов черпания.

3.2. Математические модели процесса внедрения ковша в штабель.

3.3. Математические модели процесса зачерпывания.

3.4. Объем единичного захвата ковшом. Предельная вместимость ковша и объем ссыпания.

3.5. Математические модели поцикловой продолжительности единичных черпаний.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПОГРУЗКИ И ПРИЗАБОЙНОГО ТРАНСПОРТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (ПНБ).

4.1. Общее построение имитационной модели формирования производительности системы «штабель - погрузочная машина -призабойный транспорт».

4.2. Математическая модель случайных объемов единичного захвата нагребающими лапами.

4.3. Математическая модель формирования нагрузки на валу ведущих звеньев механизма нагребающих лап.

4.4. Исследование и оценка предельных возможностей проходческого специализированного перегружателя.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

5. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОХОДЧЕСКИХ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ.

5.1. Общее построение инженерной методики.

5.2. Алгоритм и программа имитационной модели функционирования погрузочно-транспортного модуля.

5.3. Прогнозная оценка эффективности различных вариантов погрузочно-транспортных модулей.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Актуальность проблемы. Горнопроходческие работы (ГПР) при проведении выработок буровзрывным способом занимают особое место в деятельности горного предприятия: трудоемкость ГПР составляет более 25% общих трудозатрат. Проблема снижения затрат на проведение выработок остается весьма актуальной.

При множестве альтернативных направлений решения указанной проблемы необходимо выделить одно - разработка научно-обоснованных методов и процедур выбора горнопроходческого оборудования в условиях развитого рынка машиностроительной продукции. Решение такой задачи актуально по следующим соображениям:

1) существование множества вариантов машин для конкретных условий;

2) высокая стоимость оборудования и высокий уровень экономического риска;

3) завышенные рекламные характеристики оборудования заводов-изготовителей;

4) неполнота информации о рабочих процессах горнопроходческих машин, содержащихся в литературе и нормативных документах, в которых функционирование машин рассматривается на основе усредненных детерминированных моделей, что приводит к искаженным оценкам характеристик машин.

Вместе с тем, полная задача выбора горнопроходческого комплекта или комплекса является сложной и объемной, решение которой возможно на основе аналитического и имитационного моделирования. В соответствии с системной концепцией решения подобных задач необходимо обоснование целевой функции, совокупности ограничений, моделирование работы вариантов оборудования в процессах разрушения, погрузки - призабойного транспорта, крепления, сопоставление вариантов и выбор приемлемого. Это требует разработки соответствующей научно-методической основы, программного обеспечения, создания баз данных, что в настоящее время представляется затруднительным. Целесообразно приступить к решению задачи по частям.

Погрузочно-транспортный модуль проходческой системы (ППТМ) можно считать достаточно обособленным объектом, выполняющим функцию выгрузки штабеля разрыхленной взрывом горной массы и удаление её за пределы призабойной зоны. ППТМ характеризуется разнообразием конструктивных форм, многочисленными вариантами сочетания погрузочной и призабойной транспортной подсистем. Отличительная особенность ППТМ состоит в том, что средой взаимодействия является штабель кускового материала, в котором реализуются случайные процессы при внедрении, захвате порции горной массы и ее транспортировании.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа выполнена в рамках научных направлений ЮРГТУ(НПИ) «Компьютерное моделирование процессов и технологий горного производства как основы создания систем автоматизированного проектирования и управления» и «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда», проекта ■ 04.01.037 «Проходческие погрузочно-транспортные модули и подсистемы угольных шахт на основе клиновых гид-рофицированных исполнительных органов» научной программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направления науки и техники» в 2000-2002 г.

Цель работы. Повышение эффективности горнопроходческих работ путем снижения уровня риска при выборе альтернативных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей на основе использования программно-методического обеспечения аналитического и имитационного моделирования рабочих процессов ППТМ.

Идея работы заключается в разработке базовых математических моделей, обосновании процедур аналитического и имитационного моделирования процессов погрузки и транспортирования кусковых пород оборудованием непрерывного и периодического действия с учетом случайного характера внешних воздействий.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Предельные технические возможности ППТМ в конкретных условиях эксплуатации определяются на основе адекватных математических моделей, аналитического и имитационного моделирования процессов формирования производительности, трудоемкости за общее время погрузки и транспортирования с учетом случайного гранулометрического состава штабеля.

2. Гранулометрический состав штабеля горной массы представляет собой непрерывную функцию распределения случайного размера куска, которая преобразуется в процессах единичных черпаний погрузочным органом; объем единичного захвата из штабеля формируется как случайный процесс внедрения и зачерпывания, при этом локальные объемы в погрузочных органах и перед их кромками описываются на основе биномиального закона распределения.

3. Производительность за чистое время работы ППТМ, в состав которого входит ковшовая погрузочная машина, определяется при последовательном использовании математических моделей сопротивлений внедрению, зачерпыванию, наполнения ковша, динамических процессов подсистем напора и подъема ковша как минимальное значение с учетом ограничивающих факторов - напорного усилия и энерговооруженности приводов, а реализация случайных воздействий со стороны штабеля горной массы проявляется через средний случайный размер куска в локальном объеме перед кромкой ковша и случайный объем единичного захвата.

4. При моделировании работы ППТМ, в состав которого входит погрузочная машина'с нагребающими лапами, учитываются взаимосвязанные динамические процессы подачи машины на штабель, захвата материала лапами, изменения объема активной зоны и управление механизмом подачи; случайные составляющие объемов захвата лапами формируются под воздействием локальных изменений гранулометрического состава в зоне сдвига.

5. Пропускная способность проходческого перегружателя, входящего в состав ППТМ, определяется случайными процессами захвата порций материала клиновым тягово-транспортирующим органом и изменением гранулометрического состава материала при передаче груза из одной ячейки в другую.

Методы исследований. В работе использованы методы теории вероятностей, математической статистики, аналитического и имитационного моделирования многосвязных систем при случайном характере внешних воздействий, а также методы теоретической механики, теории электропривода.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Впервые поставлена и решена общая задача выбора рационального варианта ППТМ на основе аналитического и имитационного моделирования рабочих процессов с учетом случайного характера внешних воздействий -изменения локального гранулометрического состава штабеля.

2. Разработан метод математического описания гранулометрического состава штабеля в целом и малого объема горной массы по крупности кусков, его изменения в процессах порционного отбора и перемешивания, что позволяет прогнозировать величину среднего случайного размера куска в процессах взаимодействия погрузочных органов со штабелем.

3. Уточнены математические модели процессов внедрения, зачерпывания, наполнения ковша, которые представлены в виде единой системы для определения производительности ковшовой погрузочной машины при аналитическом и имитационном моделировании с учетом влияния случайного размера кусков.

4. В математических моделях формирования производительности погрузочных машин с нагребающими лапами функционирование подсистемы «рабочий орган - штабель - призабойный транспорт» рассматривается как единый процесс с учетом формирования нагрузок в функции угла поворота ведущих дисков, положения питателя в штабеле, изменения объемов материала в активной зоне и случайного размера кусков, взаимодействующих с лапами.

5. Впервые разработана аналитическая и имитационная модели рабочего процесса проходческого перегружателя с клиновым тягово-транспортирующим органом, в которой объемы транспортирования груза в каждой ячейке взаимосвязаны случайной величиной заполнения ячейки и гранулометрическим составом.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются применением современных апробированных методов исследований: анализом научно-исследовательских работ по рассматриваемому вопросу; статистическими методами планирования численных экспериментов, выполненных с использованием современных ЭВМ и программных продуктов, прежде всего, среды МаЛСас!; описанием формирования производительности ППТМ как стохастического процесса с учетом случайного состава горной массы по крупности; адекватностью результатов моделирования реальным процессам внедрения, черпания, единичного захвата; относительным расхождением средних расчетных и экспериментальных значений, не превышающим 12%.

Значение работы. Научное значение работы состоит в разработке нового подхода к моделированию совокупного рабочего процесса ППТМ, который позволяет определить производительность, удельную энергоемкость и трудоемкость подсистемы как последовательность случайных реализаций с учетом изменения свойств штабеля кусковой горной массы.

Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты, в частности, инженерная методика выбора рациональных вариантов ППТМ, а также программы для ЭВМ, моделирующие функционирование подсистемы «погрузка - призабойный транспорт» при случайных воздействиях используются при анализе реальных возможностей выпускаемого горнопроходческого оборудования, оценке ресурсов повышения его эффективности и направлены на дальнейшее совершенствование методов анализа предлагаемой на рынке машиностроительной продукции или вновь создаваемой проходческой техники.

Внедрение результатов диссертационных исследований. Основные результаты диссертационных исследований приняты к использованию в ННЦ ГП-ИГД им. A.A. Скочинского и ООО «Скуратовский машиностроительный завод» для оценки показателей типовых технологических схем проведения подготовительных выработок и фактической производительности горнопроходческого оборудования. Результаты исследований рекомендуются к применению техническим службам шахт и угольных акционерных обществ для сравнительного анализа возможностей приобретаемой проходческой техники, а также научно-исследовательским и проектно-конструкторским организациям при разработке или модернизации образцов ППТМ для проведения выработок буровзрывным способом.

Методы расчета, имитационного и аналитического моделирования, сопоставительного анализа и выбора рациональных вариантов ППТМ включены в учебный курс «Буровзрывные проходческие системы» для студентов специальности 150402- «Горные машины и оборудование» в виде разделов одноименного учебного пособия, имеющего рекомендательный гриф Минобразования РФ.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на международных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, 2000-2006г.г.), заседании учебно-методической комиссии по специальности «Горные машины и оборудование» (г. Новочеркасск, 2001г.), научно-практических конференциях: ЮРО академии горных наук (г. Шахты, 1998 г.), ЮРГТУ (НПИ) (г. Шахты, 1995-2005 г.г.), «Современное состояние и перспективы развития механизации и электрификации горного и нефтегазового производства» г. С-Петербург, 2004 г.), научных семинарах кафедры «Технологические машины и оборудование».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 12 печатных работ, в том числе, 1 монография в соавторстве.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 101 наименований и приложений; содержит 54 рисунка и 47 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи, состоящей в обосновании методов повышения эффективности проведения выработок путем применения разработанных методов и процедур моделирования рабочих процессов и выбора на этой основе рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей при случайном характере внешних воздействий. Проведенные исследования позволили сформулировать следующие основные научные и практические результаты.

1. Разработана общая структура комбинированной (аналитической и имитационной) модели для оценки предельных возможностей оборудования проходческой погрузочно-транспортной подсистемы, реализующей процессы формирования производительности в стохастической среде кусковой горной массы за чистое и общее время погрузки с учетом трудоемкости вспомогательных операций. Обоснована необходимая и достаточная совокупность математических моделей и логических взаимосвязей, позволяющая адекватно воспроизводить рабочие процессы при погрузке и призабойном транспортировании горной массы с использованием погрузочно-транспортных модулей различного конструктивного исполнения.

2. Впервые разработан метод описания гранулометрического состава штабеля горной массы и локальных объемов захвата и транспортирования по крупности как стохастический процесс. Метод позволяет производить классификацию условий погрузки горной массы не только по среднему размеру куска, но и последовательно моделировать изменение состава штабеля как непрерывную функцию распределения размера куска в зависимости от объема штабеля и захвата горной массы в процессе погрузки. Применение метода описания гранулометрического состава штабеля как непрерывной функции размера куска позволяет повысить достоверность описания рабочих процессов погрузочных и призабойных транспортных машин и рассмотреть с новых позиций процессы внедрения, зачерпывания, наполнения погрузочных органов.

3. Выполнена корректировка и уточнение ряда математических моделей рабочих процессов погрузочных и призабойных транспортных машин и создана последовательная совокупность моделей, позволяющая путем имитации выгрузки штабеля с учетом динамики процессов определить производительность за чистое и общее время погрузки и трудоемкость процесса. Оценка адекватности математических моделей проводилась различными методами, максимальное отклонение не превышает 12%.

4. В математических моделях сопротивлений внедрению ковша в штабель предложены соотношения, применимые для ковшей с осевой и боковой разгрузкой. В моделях сопротивлений зачерпыванию введены условия, описывающие ковши с различной формой боковых стенок и учитывающие взаимосвязь глубины внедрения и высоты штабеля горной массы.

5. Впервые разработана методика определения максимальной вместимости ковша и объема единичного захвата с учетом ссыпания через боковые стенки. Применение методики для оценки возможностей погрузочных машин показало, что их эксплуатационные показатели существенно завышены. Установлены причины снижения производительности ковшовых погрузочных машин с боковой разгрузкой как несоответствие параметров машины и рабочего органа.

6. Разработана имитационная модель формирования грузопотока проходческим перегружателем с клиновым тягово-транспортирующим органом с учетом вероятностного состава горной массы. Выполнено обобщение известных математических соотношений для стохастических условий преобразования грузопотока и разработаны оригинальные алгоритм и программа, позволяющая детально анализировать работу клинового тягово-транспортирующего органа в процессе эксплуатации. Модели могут использоваться и при конструировании машин этого класса.

7. С применением разработанных методов и моделей исследованы предельные технические возможности перспективных вариантов погрузочнотранспортных модулей на базе ковшовых машин. Установлено, что для конкретных горнотехнических условий могут быть выбраны варианты, повышающие технико-экономические показатели проходки выработок на 25-30 %.

8. Разработана инженерная методика выбора рационального состава проходческих погрузочно-транспортных модулей для конкретных условий эксплуатации. Методика содержит общую структуру, базы данных и необходимое программное обеспечение расчетов. Применение инженерной методики позволит снизить риск потребителей при выборе погрузочно-транспортного оборудования и повысить эффективность горнопроходческих работ.

1. Хазанович Г.Ш., Леичеико В.В. Буровзрывные проходческие системы: Учеб.пособие./Юж.-Росс.гос.техн.ун-т. Новочеркасск : ЮРГТУ, 2000. 504 с.

2. Ляшенко И.В., Сильня В.Г. Проблемы интенсификации проведения горных выработок системная интерпретация // Ляшенко И.В. Системное исследование процессов добычи угля. - М.: Недра, 1983. - Гл.11. -С. 41-77.

3. Горбунов В.Ф., Эллер Л.Ф., Скоморохов В.М. основы проектирования буровзрывных проходческих систем. Новосибирск : Наука, 1985. - 184 с.

4. Проектирование и расчет проходческих комплексов / Горбунов В.Ф., Алексеев В.В., Эллер Л.Ф. и др. Новосибирск : Наука, 1987. -190 с.

5. Техника и технология горно-подготовительных работ/ Под ред. Э.Э. Нильвы. М. : Недра, 1991-315 с.

6. Нильва Э.Э. Научные основы разработки эффективной технологии проведения горных подготовительных выработок на угольных шахтах/ Изв.вузов. Горный журнал, 1985,№12.-С. 39-41.

7. Нильва Э.Э., Цейтин И.Э. Горноподготовительные работы на угольных шахтах. -М.: Недра, 1981.-280 с.

8. Дмитрак Ю.А., Кузьмин A.A. Механизация проведения выработок буровзрывным способом : М.: Недра, 1971. - 184 с.

9. Бунин В.И Создание комплексов для проведения наклонных выработок. -Кемерово : Кузбасс -Вузиздат, 1998. 156 с.

10. Ю.Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Уч. пособие.- М.: Высш.школа, 2001.-343с.

11. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Практикум- М.: Высш.школа,2001.

12. Максимай И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ.-М.: Радио и связь, 1988.230с.

13. Моделирование и оценивание эффективности технических систем// в Кн. Надежность и эффективность в технике: Справочник. Ют./Ред.совет: B.C. Авдуевский и др. -М.: Машиностроение, 1988.-ТЗ. с.76-80

14. Н.Прицкер А. Введение в имитационное моделирование и язык СЛАМ П / Пер.с англ. Н.В Лукина и др. под ред. Цвиркуна А.Д. М.: Мир, 1987.-646с

15. Конюх В.Л. Имитация горных работ на персональном компьютере. Уголь, №9, 2000.-с. 33 -35.lö.Mathcad 6.0 Plus Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95.-М. :Филинъ, 1996.-712 с.

16. П.Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности: Учебн. пособие для горн.спец.вузов. М.: Высш.школа, 191 с.

17. Имитационное моделирование в горном деле. Сб.тр.Всесоюзн.конф./ИГД Кольского НЦ АНСССР.-Апатиты, 1988.

18. Близшок Г.И., Чаплыгин H.H., Чуркин O.E. Имитационное моделирование горного производства. Апатиты: изд. КНЦ АНСССР. - Апатиты, 1988.

19. Капутин Ю.Е. Горные компьютерные технологии и геостатика. С.П. : Недра, 2002.-400 с.

20. Конюх В.Л. Компьютерное моделирование динамики горных работ // горн.журнал. Изв. Вузов,2002. №6. - с. 16

21. Стругул Д, Конюх В.Л. Компьютерная имитация горных работ// Горный вестник, 1998.-№1.-с. 71-81.

22. Резииченко С.С., Ашихмии А.А.Математические методы и моделирование в горной промышленности. М.: МГТУ, 2001.-404с.

23. Водяник Г.М. Математическое моделирование технологических комплексов /Мовочерк.гос.техн.ун-т., Новочеркасск, НГТУ, 1994. 256 с.

24. Доронин C.B. , Математические методы исследования горных машин.: Учеб.пособие. Красноярск : ГАЦМиЗ, 1998. - 80 с.

25. Плавский A.A. Выбор рациональных технических решений при автоматизированном проектировании проходческой технологии// Новая техника и технология проведения горных выработок: Научн.сообщ./ ИГД им.А.А. Скочинского.М., 1994. Вып.298.С.64-68.

26. Хазанович Г.Ш., Ляшенко Ю.М. К вопросу о компьютерном моделировании проходческих систем// Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Матер, междунар. конф./ НГТУ.Новочеркасск1995. С.146-151.

27. Методические основы компьютерной технологии выбора технических решений проходческих модулей// Горный журнал. Изв. вузов. 2002. - №5. с. 16-21 / Авт. Г.Ш. Хазанович, Ю.М. Ляшенко и др.

28. Хазанович Г.Ш., Ляшенко Ю.М. К вопросу о моделировании проведения выработки системами горнопроходческих машин//Научно-технические проблемы строительства и охраны горных выработок: Сб. науч. тр./ НГТУ, 1996.- С.131-136.

29. Хазанович Г.Ш., Ляшенко Ю.М., Отроков A.B. Проблемы компьютерного моделирования буровзрывных проходческих систем/Новочерк. гос. техн. ун-т.-Новочеркасск, 1995.-21 е.- Деп. В ВИНИТИ 30.05.96 №1776-В96.

30. Хазанович Г.Ш. К вопросу об оптимизации рабочих процессов и параметров шахтных погрузочных машин //Вопросы горной электромеханики: Сб. науч. тр./НГТУ.-Новочеркасск, 1994.-С.68-74.

31. Хазанович Г.Ш. Оптимизация рабочих процессов и параметров шахтных погрузочных машин: Дис.д-ра техн. наук. Защищена 19.10.1990, утв. 01.03.1991. -Новочеркасск, 1990. 500 с.

32. Родионов Г.В. Усилия, действующие на коаш при черпании скальных пород // Вопросы механизации погрузки скальных пород. Вопросы бурения / Тр.горно-геол.ин-та ЗСФ АН СССР. Новосибирск, книж.изд-во, 1957. - Вып. 9 .- С. 47 -55.

33. Родионов Г.В. Основные условия производительного использования породопогрузочных машин // Вопросы механизации погрузки скальных пород. Вопросы бурения / Тр.горно-геол.ин-та ЗСФ АН СССР. Новосибирск, книж.изд-во, 1957. - Вып. 19.-С. 47-55.

34. Родионов Г.В. О методике выбора основных технических параметров ковшовых погрузочных машин // Горные машины / ЦИТИугля. М. : Углетехиздат, 1958. - Сб. №3. -С. 39-52.

35. Михирев П.А. Экспериментальное исследование процесса наполнения ковшей погрузочных машин. / Вопросы механизации погрузки скальных пород. Вопросы бурения // Тр.горно-геол.ин-та ЗСФ АН СССР. Новосибирск, книж.изд-во, 1957. - Вып. 19. - С. 19-45.

36. Михирев П.А. Основы теории ковшовых автоматизированных погрузочных органов. Новосибирск : Наука, 1986. - 166 с.

37. Костылев А.Д. Влияние геометрии ковша па сопротивления черпанию // Вопросы механизации погрузки скальных пород. Вопросы бурения // Тр.горно-геол.ип-та ЗСФ АН СССР. Новосибирск, книж.изд-во, 1957. - Вып. 19. - С. 56 - 72

38. Костылев А.Д. О размерах ковшей погрузочных машин / Вопросы механизации погрузки скальных пород. Вопросы бурения // Тр.горпо-геол.ин-та ЗСФ АН СССР. -Новосибирск, книж.изд-во, 1957. Вып. 19. - С. 73 - 80.

39. Тихонов Н.В. расчет погрузочных машин // Погрузочные машины на рудниках. -М. : ГНТИ лит-ры по горной и цветной металлургии, 1955. — С. 147 206.

40. Иванов О. П. Определение необходимого веса погрузочных машин. //Тр.Новочеркас.политехн.ин-та им.С. Орджоникидзе. Ростов - па - Дону : Ростовское кн.изд-во., 1953. - 116 с.

41. Погрузочные машины для сыпучих и кусковых материалов / К.С. Гурнов, Я.Б. Кальницкий и др. М. : Машиностроение, 1962. - 287 с.

42. Музгин С.С. Механизм взаимодействия исполнительного органа ковшового типа с развалом крупнокусковой горной массы // С.С. Музгин Экскавация крупнокусковой горной массы. Алма - Ата : Наука, 1973. - Гл.11.-С.30-76

43. Музгин С.С. Методика определения параметров подземного экскаватора // С.С. Музгин Экскавация крупнокусковой горной массы. Алма - Ата : Наука, 1973. - С. 100 -106

44. Музгин С.С. Погрузка руды самоходными машинами. Алма - Ата : Наука, 1984. -224 с.

45. Сильня В.Г. Основные результаты экспериментального исследования ковшовой погрузочной машины в условиях уклонной выработки // Тр.Новочеркас.политехн.ин-та. -Новочеркасск, 1961.-Т.130-С.45-64.

46. ЗО.Сильня В.Г., Гагин О.Д., Хазанович Г.Ш. Экспериментальное исследование модели ковшового погрузочого органа в условиях уклонной выработки // Тр.Новочеркас. политехн.ин-та. Новочеркасск, 1961.-Т.130-С. 19-34.

47. К методике определения параметров ковшовых погрузочных машин // Тр.Новочеркас.политехн.ин-та. Им. С. Орджоникидзе / В.Г. Сильня, О.П. Иванов, О.Д. Гагин, Г.Ш. Хазанович. Новочеркасск : Ред.-изд.отдел НПИ, 1964. Том 158. - С. 69 - 76

48. Метод решения динамической задачи внедрения ковшовой погрузочной машины //Тр.Новочеркас.политехн.ин-та / Г.Ш. Хазанович., О.П. Иванов и др. Новочеркасск, 1964,-Том 159,-С. 89-94.

49. Носенко С.И., Хазанович Г.Ш. Динамика механизмов передвижения погрузочных машин, транспортных установок и вопросы их расчета//Тр. Новочеркас.политехи.ин-та.-Новочеркасск, 1970.-Том 214.-С.52-61.

50. Хазапович Г.Ш. Динамика погрузочных машип//Проектирование и конструирование транспортных машин и комплексов: Учебное пособие для вузов/Штокман И.Г. и др. М.: Недра, 1986. - С.65

51. К методике определения параметров ковшовых погрузочных машин/Разрушение и погрузка горных пород: Сб. трудов Новочерк. политехи, ип-та. Новочеркасск: РИО НИИ, 1964. -Т.158.-С.69-78. /Авт. Сильня В.Г., Гагин О.Д., Хазанович Г.Ш., Иванов О.П.

52. Хазанович Г.Ш., Сильня В.Г. Выбор оптимальных параметров ковшовых погрузочных машин с использованием ЭЦВМ/шахтный и карьерный транспорт. -М.: недра, 1980.-Вып.6.-С. 194-202.

53. Хазанович Г.Ш. Математические модели целевой функции и функций-ограничений при оптимизации параметров погрузочных машин с боковой разгрузкой ковша/шахтный и карьерный трапспорт.-М.:Недра, 1990.-Вып.11.-С.254-264.

54. Хазанович Г.Ш. К вопросу о систематизации погрузочпо-транспортных подсистем проходческих комплексов/Новочерк. политехи. ин-т.-Новочеркасск, 1991.-14 с. -Деп. В ЦНИЭИуголь 08.07.91, №5320 Уп91.

55. Хазанович Г.Ш. К вопросу о структурообразовании погрузочно-транспортных модулей проходческих систем //Вопросы горной электромеханики: Сб. науч. тр./НГТУ.-Новочеркасск, 1994.-С.56-67.

56. Ерейский В.Д. Методика определения наполнения ковша//Вопросы теории и расчета подъемно-транспортных и погрузочных .машин: Тр. Новочеркасск. Политехи, ип-та,- Новочеркасск, 1971.Том 237.-С.75-79.

57. Ерейский В.Д. Исследование рабочих процессов ковшовых погрузочных машин: Дис. канд. техн. наук.-05.174.-Защищена 30.10.71.-Новочеркасск, 1971.-185 с.

58. Ерейский В.Д., Полежаев В.Г., Иванов О.П. К определению сопротивлений внедрению ковша в сыпучий материал//Грузоподъемные и транспортные установки: Тр. Новрчекас. политехи, ин-та (НПИ).-Новочеркасск: РИО НПИ, 1975.-Том 313 (вып.II).-С.93-96.

59. Семко Б.П. Исследование кинематики и динамики процесса внедрения ковша погрузочной машины в штабель породы: Дис. канд. техн. наук: Защищена 12.06.61.-Новочеркасск, -152 с.

60. Семко Б.П. Кинематика и динамика процесса внедрения ковша породопогрузочной машины в штабель породы //Вопросы рудничного транспорта: Сб.статей.-М.:ГГТИ, 1959.-Вып,3.-С.379-390.

61. Калышцктй Я.Б. Теоретическая производительность шахтных погрузочных машин//Тр. ин-та «Гипроникель».-Лешшград, 1961.-Вып.11.

62. Кальницктй Я.Б. Погрузочные машины бокового захвата//Погрузочные машины для сыпучмх и кусковых материалов/К.С. Гурков, А.Д.Костылев, Я.Б. Кальницкий и др.-М.:ГНТИ машиностроительной литературы, 1962.-Гл.Ш.-С.92-143.

63. Крисаченко Е.А. Исследование процесса взаимодействия рабочего органа погрузочных машин с парными нагребающими лапами со штабелем насыпного крупнокускового материала: Дис. канд. техн. наук.- 05.174.-Защищена 23.06.71.-Новочеркасск, 1971 .-210 с.

64. Хазанович Г.Ш. Погрузочные машины непрерывного действия//Проектирование и конструирование транспортных машин и комплексов: Учеб. пособие для вузов/Под ред. проф. И.Г. Штокмана.-М.:Недра, 1986.-Гл.15.-С.319-337.

65. Хазанович Г.Ш., Лоховинин С.Е. Экспериментальное исследование производительности погрузочного органа с нагребающими лапами/Шахтный и карьерный транспорт.-М.:Недра, 1984.-Вып.9-С. 159-164.

66. Хазанович Г.Ш., Лоховинин С.Е. К вопросу формирования грузопотока погрузочными машинами с нагребающими лапами/Новочеркас. политехи, ин-т.-Новочеркасск, 1982.-32 с.-Деп. В ЦНИИТЭИтяжмаш 2012.1982, №1039-ТМ-Д82.

67. Рюмин И.Ф. Исследование работы погрузочных машин с парными нагребающими лапами в условиях восстающих выработок:Дис.канд. техн. наук. Защищена в 1962; утв. В 1963.-Новочеркасск, 1962.- 152 с.

68. Проходческие перегружатели с клиновыми рабочими элементами и гидроприводом//Авт. Хазанович Г.Ш., Ляшенко И.В. и др./Новочеркас. Техн. ун-т.-Новочеркасск, 1995.-87 с.-Деп. В ВИНИТИ 07.06.95 №1688-В96.

69. Солод В.И., Гетопанов В.Н., Шпильберт И.Л. Надежность горных машин и комплексов: Учеб. пособие.-М.:МГИ, 1972.-198 с.

70. Крапивин М.Г., Сысоев Н.И. Надежность горных машин и комплексов: Учеб. пособие.- Новочеркасск: РИО НПИ, 1981.-56 с.

71. Надежность и эффектиЬность в технике: Справочник: В 10 т./Ред. совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др.- М.: Машиностроение, 1980.-Т1:Методология. Организация. Терминология/ Под ред. А.И. Рембезы.- 224 с.

72. Носенко С.И. Исследование динамики колесно-рельсовых механизмов передвижения шахтных погрузочных машин/Автореф. дисс.канд. техн. наук. Защищена 27.01.1969. Новочеркасск: НПИ, 19 68.-16 с.

73. Черных В.Г. Анализ надежности шахтной погрузочной машины как сложной технической системы//Горный информ.-аналит. бюлл., 2003.-№11.-С. 155-158.

74. Черных В.Г. Положения сбора и обработки статистических данных по надежности деталей машин 2ПНБ-2//Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. Спец. вып. «Проблемы горной электромеханики», 2005.-С.189-196.

75. Кашкарев М.А., Носенко С.И., Хазаиовнч Г.Ш. Повышение эффективности применения погрузочных машин на шахтах Восточного Допбасса.-М.гЦНИЭИуголь, 1976.-30 с.

76. Носенко С.И., Хазаиович Г.Ш., Сильня В.Г. Некоторые технико-экономические показатели эксплуатационной надежности и долговечности погрузочной машины ППМ-4//Вопросы рудничного транспорта. -Киев: Наукова думка, 1972,-№12.-С.262-268.

77. Сапунов О.С. исследование надежности и разработка путей повышения эффективности шахтных погрузочных машин (на примере ковшовых машин типа ППМ-4)/Автореф. Дис.каид. техн. наук. Защищена 12.09.1975 г.-Новочеркасск, 1975.-22 с.

78. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.- М.: Наука, гл. ред. Физ.-мат. лит-ры,1969.-578 с.

79. Вентцель Е.С., Овчаров J1.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения.-М.: Наука, 1998.-254 с.

80. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей М.: Наука, 1969.-368 с.

81. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. статистический анализ данных на компьютерах / Под ред. В.Э Фигурнова. М.: Инфра, 1998.

82. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики . М.: Высшая школа. 1965. - 512 с.

83. Дьяконов В.П. Энциклопедия Mathcad 200Н и Mathcad 11. м.: Солон-Пресс, 2004, 832 с.

84. Концепция развития очистного, проходческого, конвейерного и бурового оборудования на период до 2020 Г.//Ю.Н. Линник, И.С. Крашкин, В.Г. Мерзляков, Б.К. Мышляев и др.// Горное оборудование и электромеханика, 2006.- №№2,3.- С. 2-13,2-6.

85. Погрузочные машины в горной промышленности/ В.Д. Ерейский, О.П. Иванов и др.- Новочеркасск: Ред.-изд. отдел НПИ, 1978.- 83 с.

86. Ерейский В.Д. Определение сопротивлений зачерпыванию сыпучего материала ковшовым погрузочным органом//Грузоподъемные и транспортные установки/ Тр. Новочеркас. политехи, ин-та.- Новочеркасск: РИО НПИ, 1975.-Том 313 (Вып.Н).-С.6-101.

87. Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях автора:

88. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В. Моделирование процессов проведения подготовительной выработки буровзрывным способом // Механизация и электрификация горных работ: материалы 45-й науч.-техн. конф. Шахт, ин-та НГТУ, апр. 1996. -Новочеркасск, 1996.- С. Ю-12.

89. Лукьянова Г.В. К вопросу о компьютерных технологиях проектирования горнопроходческих работ / Технология и механизация горнопроходческих работ: сб. науч. тр. Новочеркасск: НГТУ, 1997.- С. 146-150.

90. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В., Остановский A.A. Математические модели и методика выбора рациональных параметров перегружателя с клиновым тягово-транспортирующим органом (Брошюра)/ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999.-30 с.

91. Хазанович Г.Ш., Лукьянова Г.В. Моделирование работы проходческого оборудования с учетом стохастического характера внешних воздействий // Горный информ.-аналит. бюл. -2001. № И. - С.187-191.

92. Хазанович Г.Ш., Воронова Э.Ю., Лукьянова Г.В. Об имитационном моделировании буровзрывных проходческих систем / Горные машины и автоматика. -2004. № 6. - С.42-46.

93. Лукьянова Г.В. Описание гранулометрического состава штабеля для оценки характеристик проходческих погрузочно-транспортных модулей / Горные машины и автоматика. 2004. - № 8. - С.53-54.