автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Исследование уровня качества и установление перспективных значений параметров самоходных вагонов

< п . Г1 19'гй

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи

ДАНИЯРОВ Нурлан Асылханович

УДК 622.232.8.002.2

ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ КАЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ САМОХОДНЫХ ВАГОНОВ

Специальность 05.05.06 — «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском государственном горпо; университете.

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. СОЛОД Г. И.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. БРЕННЕР В. А., канд. техн. наук, проф. ДЬЯКОВ В. А.

Ведущее предприятие — Карагандинский научно-исследс вательский и проектно-'конструкторский институт «Гнпроугле гормаш».

Защита диссертации состоится « . » ^^^ 1994]

/3

в ... час. на заседании специализированного совет К-053.12.03 в Московском 'государственном горном универси тете по адресу: 117935, ГСП-'1, Москва, В-49, Ленинский про спект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке унн верситета.

Автореферат разослан « . » ¿¿^"^ 1994 ,

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, проф. ШЕШКО Е. Е

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. Основным направлением в развитии горнодобывающей промышленности являзтся пароход к комплексной кзха-низации производственных процессов при подззшшй разработка полезных ископаемых.

В настоящее вреш в СНГ на рудниках цветной металлургии п калийной промыиленпости дня доставки горной массы широкое признание находят пахтныэ самоходные вагоны. Она эффективны при различных технологиях выемки руд, проходки горных выработок и вспомогательных работах.

Карагандинский институт Тидроуглегормаа", занимающийся созданием самоходных вагонов в точзниэ последних 30 лет, накопил значительный опыт пх проектирования и эксплуатации в различных горно-геологичеоких условиях. Этот опыт подтверждает целесообразность применения вагонов при внедрении наиболее современной технологии выемки руд с использованием высокопроизводительных погст-лексов самоходного оборудования.

Созданные институтом "Гипроуг лого ртам" совместно о Воронежским заводои горно-обогатитольного оборудования самаходннз вагоны грузоподъемностью 5, 10, 15 ц 20 т успешно эксплуатируются на рудниках калийной промышленности в ПО "Уралкалий", "Сильвинит" и "Беларускалий".

Наблюдается тенденция повышения скорости движения вагонов, грузоподъемности, уменьшения времени разгрузки.

В последние годы область применения самоходных вагонов распиралась: в частности, институтом "Гплроуглэгормаи" проведены работы по внедрению их на угольных шхгах Ш "Карагаядауголь" п Кузбасса на горноподготовительных операциях.

Однако дальнейшее расширение облао-ги применения вагонов требует комплексного исследования вопросов создания и совершенствования их конструкции, повышения технического уровня и качеотва. Поэтому оценка и исследование уровня качества самоходных вагонов являются актуальной научной задачей.

Цель работы. Установление завиошоотей уровня качества по комплексному показателю от основных параметров самоходных вагонов для определения путей совершенствования их конструкций и повышения технико-экономического эффекта.

Идея работы заключается в определении и ранжировании параметров по степени их влияния на уровень качества самоходных вагонов по комплексному показателю при поиске конструктивных решений для наиболее эффективного их совершенствования.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

- шахтный самоходный вагон - это конструктивно агрегированная самоходная единица переменной транспортной мощности с оовоку! ностью функционально обособленных средств механизации процессов загрузки, транспортирования и разгрузки сыпучей горной массы;

- исходное условие оптимизации параметров наиболее распространенных самоходных вагонов с донннм конвейером - равенство сш сопротивления перемещению сыпучего груза в кузове и сил трения тягового органа о слой груза;

- комплексное совершенствование шахтных самоходных вагонов наиболее целесообразно по совокупности лимитирующих параметров, в .сравнении с перспективными их значениями, соответствующими прогнозному уровню качества по комплексному показателю.

Обоснованность и достоверность научных положений и рекомендаций подтверждаются использованием апробированных методов математической статистики при определении и анализе уровней качества вагонов с применением ПЭВМ и установлении рациональных параметро! кузова и конвейера самоходных вагонов, проверенных экспериментально с расхождением результатов теоретических и экспериментальных исс; даваний не более 10 %.

Значение работы. Шучное значение работы заключается в уста новлении функциональных критериев самоходных вагонов как транспортной единицы и как системы механизации- транспортирования горной массы, а также в разработка метода оптимизации параметров кузова и "конвейера самоходного вагона,

' Практическое значение заключается в разработке методик оценка уровня качества самоходных вагонов как транспортной единицы а как системы механизации транспортирования горной массы; рекомендаций по выбору предельных значений параметров ШОВ, соответствующих прогнозному уровню качества по комплексному показателю и выявления лимитирующих параметров, улучшение которых ведет к значительному повышению уровня качества вагонов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Методики оценки уровня качества самоходных вагонов как транспортной единицы и как

системы механизации транспортирования горной массы приняты к использованию в института "Гипроуглегормаш" (г. Караганда); разработанные рекомендации по установлению рациональных царамэтроз кузова и конвайора самоходных вагонов использованы при корректировка работай документации эксплуатируемых вагонов и при проектировании нового ПЕВ грузоподъемностью Ют,

Ожидаемый годовой экономический эффект от эксплуатации Батонов 5ВС1Ш п ЕС25Э о повышенным значением уровня качества по комплексному показателю составляет 25318437 и 42346659 руб. соответственно.

Апробация работы. Ооновное содержание работы, отдельные ее положения п результаты были доложены и обсуждены: на Меидународной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и рнженеров "Совераэнствованиэ конструкции, технологии изготовления и эксплуатации горного оборудования и средств автоматизации" (Москва, МГИ, 1991-1992 гг.); па заседаниях кафедры "Технология машиностроения и ремонт горных машзн" Московского государственного горного университета в Т994 г; в института "Гипроуглегормаш" в 1993 г.

Публикации. По результатам выполненных; исследований опубликовано 4 пачатныэ работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоят из введения, четырех глав, заключения и содержит страниц капш-пописного текста, 18 таблиц, 21 рисунок, список использованной литературы из 87 наименований, 3 приложения.

ОСЕШНСЕ СОДЕШЕИЕ РАБОТЫ

Работы по созданию шахтных самоходных вагонов (ПЕВ) в СНГ велись институтами Гипронякэль (Санкт-Петербург), НШШгормаш (Екатеринбург), Гипроугяегормаш (Караганда) и рядом других организаций. В целях увеличения эффективности использования ПЕВ, сокращения сроков создания и внедрения новых машин все работы бага сосредоточены в институте Гипроуглегорыаш, а изготовление опытно-промышленных партий самоходных машин было налажено на Воронежском заводе горно-о<5огатительного оборудования.

Опыт эксплуатации ПЕВ подтвердил их работоспособность и высокие •технико-эксплуатационные показатели по сравнению с другими способами доставки горной массы. Вмасте с тем использование само-

ходных вагонов на шахтах и рудниках СНГ и дальнего зарубежья выявило существенную зависимость эффективности применения и конструктивных особенностей ПЕВ от горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации.

В данной работе собран статистический материал по 158 моделям ШСВ, выпускавшихся в мире с 1950 г

Одной из причин создания большого количества различных типов и модификаций вагонов явилось разнообразие их условий эксплуатации.

Научные основы теории горных и транспортных машин заложены в трудах А.О. Спиваковского, Д.Т. Анкудинова, В.А. Бреннера, В.А, Дьякова, Я .Б. Кальницкого, Г.К. Кущанова, С.С. Музгина, Ю.С. Пухова, Н.В. Тихонова и др.

Проведенные исследования в области самоходных вагонов, авторами которых являются A.B. Баушн, Г.Р. Вейвгардт, D.M. Шендерс вич, К.О. Оразов, К.Г. Каримов, A.A. Еасипкалиев, К.Б, Хаиров, B.C. Литвинов, В.Ы. Фашин и др., заключались в изучении и попыткам улучшения основных лимитирующих узлов и параметров ШСВ применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Для объективного решения проблем создания и совершенствования конструкции самоходных вагонов необходимо выполнить комплексную оценку уровня качества всех известных моделей ШСВ.

Однако существующим методам и методикам оценки уровня качества как промышленной продукции, так и горной техники, присущи следующие основные недостатки: отсутствие функциональной, основы при оценке не позволяет сравнивать машины одного функционального назначения, но различного конструктивного исполнения; наличие коэффициентов весомости, определяемых в бодьшинстве случаев эксперт нем путем, создает определенные трудности к не позволяет объективно оценить уровень качества.

В соответствии с поставленной целью исследования в диссертационной работе решались следующие задачи:

- разработка методики оценки и прогнозирования уровня качества самоходных вагонов;

- проведение исследований и выявление влияния основных параметров на уровень качества самоходных вагонов по комплексному показателю;

- определение лимитирующих параметров вагонов, улучшение которых ведет к значительному повышению уровня качества ШСВ;

- установление прогнозного значения уровня качества и опрз-дотанкэ перспективных значений параметров самоходных вагонов;

- нахождение путей реализации прогнозных значений уровня качества шсв.

Как показали исследования Г.И. Солода, Я.М. Радкевича, Б.И. Иактионова, В.Б. Тимофеева, A.B. Черни л др., вышеперечисленных недостатков лишена методика беззг.ссертяой оцонкз и прогнозирования уровня качества горзой техники, разработанная в ШТУ па кафедра "Технология машиностроения и ремонт горных мапшя" п широко апробированная в СНГ п в дальней зарубежье.

На основа данного метода бита разработана методика оценки гровия качества самоходных вагонов как транспортной едияшы. Сущ-юсть оа в следующем. Основной цэлыо оценки уровня качества ШСВ шляется установление количественных значений выполняемых ими (¡ункций, соответствующих основному назначении.

Основное назначение самоходного вагона - транспортировал:«} •орной массы от комбайна к пункту разгрузки, в соотвзтствнл с item функциональный критерий ПЕВ как транспортной единицы прзд-¡тавляет собой транспортпув мощность.

Для самоходного вагопа при его работо в комплексе с комбай-:ом и бункер-перегружателем (а именно в таких комплексах эксплуати-|уются в подавляпцом большинства СКВ) задача услогшяотся вследст-ле зависимости функционального критерия от переменного расстояния рставки.

Было установлено, что для всех рассмотренных случаев транс-ортная моядаость представляет собой

\j = icoaGtfy . ч-и/ч. (I)

де А - функциональный критерий ШСВ кзк транспортной единицы, •м/ч; G - грузоподъемность вагона, т; Що - приведенная ско-эсть ШСВ, км/ч; - порядковый номзр СЕВ.

Следуетнй этап - формирование номенклатуры показателей каче-гва оцениваемых малин, выбор которых осуществлялся методами кор-эляционного анализа и с учетом смысловой нагрузки.

В результата были выбраны следующие параметры для оценки ровня качества самоходных вагонов: Р^. - минимальный радиус лово-эта по наружному габариту, м; Pd - дороянкй просвет, ш\ Рд -»барйтные размеры, мл; Руа - вместимость кузова, м3; Р/' - нап-)льпшй уклон, преодолеваемый груженым вагоном, град; Ptf - вы^о-

-S-

та разгрузки, мм; Р// - установленная мощность двигателей, кВт;

Ргл - собственная масса, кг; Ру - скорость движения цепи конвейера, и/с.

Для оценки качества при проектировании новых и совершенство вании эксплуатируемых самоходных вагонов сформирована модель фиктивной эталонной машины, состоящей из базовых показателей - наилучших параметров уже достигнутых хотя бы в одной из функциональных машин. Определение базовых показателей модели эталонной машины проводилось по удельным значениям натуральных показателей качества:

ъ,=^А, • • • - А, с 2

где Р/ -.натуральные показатели качества оцениваемых машин; ■ удельные значения показателей качества.

Полученныз значения заносились в таблицу-матрицу,

строка которой относилась к одной из машин совокупности, а столбец показывал удельную величину показателей качества по одному из ^ -х параметров каждой машины совокупности.

Нзобходимо оговориться, что при определении удельных значений для всех показателей уменьшение параметра должно вести к улуч шению качества машины. Такое упорядочение значительно облегчает процесс подсчета уровней качества.

Из всех столбцов матрицы были выбраны минимальные значения удельных величин

С 3

Совокупность минимальных значений представляет собой динамичную модель фиктивной эталонной машины, обладающей наиболее высокими (уже достигнутыми в различных вагонах, но не имеющей анало га в виде одного из ШСВ) свойства.1,и, выраженными в удельных величинах показателей. Бее последующие сравнения производились по отношению к фиктивному эталону.

Следующий этап - определение уровней качества самоходных вагонов по единичным показателям ^ :

^л= ^аДЛ • • • А

( 4 ¿Г- .

С физической точки зрения это отношение представляет собой долю наименьшего значения реально достигнутого удельного базового показателя в одной из машин, приходящегося на единицу А в значении такого же параметра рассматриваемого самоходного вагона.

Уровень качества по единичным показателям для модели эталонной машины ¿¿г = I.

Завершающим этапом оценки уровня качества самоходных ваго- ' нов как транспортной единицы является установление уровня качества ПКВ по комплексному показателю .

Для этого определялись долевая значимость и коэффици-

енты участия у ¿у уровней качества в значении уровня качества самоходных вагонов по комплексному показателю.

Уровень качества ШОВ по комплексному показателю представляет собой отношение суммарных значений уровней качества по единичным показателям рассматриваемой модели О.; к аналогичным уровням качества эталонной машины .

Результаты оценки по 158 моделям самоходных вагонов показа-пи, что наиболее высоким уровнем качества обладают машины с дизельным и дизель-электрическим приводом, = 0,65-0,69. Это связано с тем, что они, как правило, обладают большей грузоподъ-змностью (до 25 т ), значительными скороотямп движения (до 20 км/ч) и соответственно высокой производительностью и транспорт-юй мощностью (до 5500 т-м/ч).

Для сравнения: серийный самоходный вагон 5BCI5M грузоподъ-змностыо 15 т,наиболее широко применяющийся на калийных рудниках !НГ, и новая модель ВС25Э грузоподъемностью 25 т имеют уровни ка-[ества соответственно 0,412 и 0,567.

Для определения влияния основных параметров ШСВ на уровень

•дчества по комплексному показателю установлена функция >wm рассмотрены следующие зависимости:

линейная

(6) С7) (8) (9)

гиперболическая

параболическая

логарифмическая

-Г-

. + ' tío)

Значения коэффициентов функции Q¡¡ . Qf , получены ме тодом наименьших квадратов. В качестве характеристики связи мзад уровнями качества по единичным и комплексному показателям исполь зовался коэффициент корреляции

где - среднеарифметическое значение уровня качества по комп лексному показателю УС4- = 2L3C¿/n ; sQ - среднеарифметическое значение, у ровня качества по единичным показателям ^ ^¿/п

Для выбора вида зависимости использовался критерий Фишера

S//S/, (12)

где <->/ - максимальное значение остаточной дисперсии; Чг - мини мальное значение остаточной дисперсии при уровне значимости Р = 0,95.

В результате сравнений были выбраны линейные зависимости, описывающие влияние уровней качества по единична.! показателям на уровень качества самоходных вагонов по комплексному показателю.

Анализ полученных графиков (рис. 1,а) показал, что основны параметры Е1СВ относительно сбалансированы (углы наклона полученных зависимоатей меняются от 35 до 40°). Таким образом, улучшени одного из показателей приводит лишь к незначительному повышению качества вагона в целом. Очевидно, что для существенного увеличе ния уровня качества ПЕВ'необходимо улучшение всей совокупности параметров. Как видно из формулы (5), этого можно достичь за очот повышения функционального критерия, влияющего на удельные значения показателей качества.

Однако проведенная оценка уровня качества самоходных ваго-ной не выявила степень влияния различных факторов на функциональ кый критерий ШСВ. Для установления функциональной структуры само ходного вагона была использована структурная систематизация средств механизации транспортирования горной массы.

Как известно, процесс транспортирования груза машиной соча рздт три основные функциональные операции: загрузку, транспор-

л

-Х^ОЗбУ+ОЗ^/-

01

о^ ое оа 4

Рис. I Графики зависимости уровня качества ШСВ ио комплэксног«у показателю от уровне* качества по единичны»» показататя»«: О - как транспортно" единицы; 6* - как систе»«ы механизации

тирование и разгрузку. Каждая из этих операций может'выполняться в определенных случаях механизированным способом или под действи ем оил собственного веса груза. Путем комбинации функциональных элементов загрузки, транспортирования и разгрузки и связей между ними были получены 24 структурные формулы, описывающие процесс транспортирования груза машиной (о учетом вырождения отдельных элементов, когда выполнение отдельных операций немеханизировано)

Анализ структурных формул показал, что шахтный самоходный вагон представляет собой конструктивно агрегированную самоходную единицу переменной транспортной мощности с совокупностью функцио нально обособленных средств механизации процессов загрузки, тран спортирования и разгрузки горной массы, описываемая следующей формулой;

(13)

где 3 - средство механизации загрузки; Т - средство механизации транспортирования; Р - средство механизации разгрузки; (-3 технологическая связь между функциональными элементами ШСВ, кото рая характеризуется необходимостью в процессе работы выполнять мероприятия по согласованию действий средств механизации во времени и по производительности.

Для определения влияния функциональных элементов на качест во самоходных вагонов был оценен уровень качества ШСВ как систем механизации.

й~' основе методики безэксдартной оценки уровня качества го; ной техники была разработана методика оценки уровня качества самоходных вагонов как системы механизации транспортирования горно: массы.

I. Установлены функциональный критерии средств механизации загрузки, транспортирования и разгрузки.

^з'^З* 3£ООГун гг31л, Г. л/у, (14)

(15)

Лр - ^ ^о - 3£ооРун т. -у/у, (16)

где , \/г и - производительности средств механизации соответственно загрузки, транспортирования и разгрузки, т/ч;

У л , и ^о - параметры условий эксплуатации; Р - площад

-/О-

поперечного сечзния груза в кузовз ШСВ, и?; ^н - насыпная плотность груза, т/м3; 1Т2- 1Гр = - скорость движения цзпн конвейера, ц/с; У& - вместимость кузова вагона, м3; / - расстояние доставки, м; - длина конвейера, м.

Производительности сродств механизации определяются суммарным временем работы вагона.

1/^= 3£О0РГ«ггр.Щ} (IV)

где ^ - суммарное время работы ШСВ, ч; ^ , ^, ~ ВРЗМЯ соответственно загрузки, транспортирования и разгрузки самоходного вагона, ч.

Как показала структурная систематизация, 1ЮВ относится к а периодичному вццу транспорта. Более высокой стзпэныз в заптло дай-отвил средств механизации обладают малины цикличного и поточного транспортирования, характеризующиеся непрерывностью транспортирования. Непрерывный цикл для самоходных вагонов обеспечивается при условии:

(18)

Тогда.оптимальное расстояние доставки

ъггьгТр ' ;

Так как в совокупности средства механизации представляют собой систему последовательно увязанных функциональных элементов ПЕВ, то производительность самоходного вагона как системы Ус зависит от средства механизации, имеющего наименьшую производительность К'ут-т (лимитирующего весь комплект.функциональных элементов)

к - к<.т , ^А . (20)

или

где ^ , - коэффициенты использования средства' механизации соответственно по производительности и во времени.

Тогда функциональные критерии средств механизации самоходного вагона с учетом их работы в системе определялись по формулам

(22)

Коэффициенты реализации функциональных критериев в системе механизации определялись как

=VA, = (23)

2. Установлена номенклатура показателей качества системы механизации.

Номенклатура показателей системы складывается из параметров средств механизации загрузки, транспортирования и разгрузки, которые выбираются методами корреляционного анализа.

Была определена значимая корреляционная связь между показателями качества и функциональными критериями средств механизации, а также функциональная зависимость между отдельными параметрами.

В результате для оценки уровня качества функциональных элементов загрузки и разгрузки использовались следующие параметры:

Pfi - высота разгрузки, мм; Р^ г- установленная мощность двигателей, кВт; Рт - собственная масса, кг. Средство механизации ■ транспортирования характеризовалось: Р/~ - минимальным радиусом поворота по наружному габариту, м; fiel - дорожным просветом, мм; Pj' - уклоном, преодолеваемым груженым вагоном.

3. Аналогично оценке уровня качества самоходных вагонов как транспортной единицы определялись уровни качества по комплексному показателю функциональных элементов ШСВ ;

Жт = Ат-4г, (24)

Уровни качества по комплексному показателю средств механизации с учетом их работы в системе вычислялись по формулам;

< = (25)

4. Затем установлен уровень качества самоходного вагона

как комплекта функционально независимых средств механиза-

ции ;

Анализ результатов оценки показал, что наиболее высоким уровнем качества, в среднем 0,5-0,6, обладают ШСВ значительной, до 25 т, грузоподъемности. Низкий уровень качества (0,030-0,100) присущ самоходным вагонам небольшой грузоподъемности - от 5 до 10 т.

Установленная зависимость уровня качества ШСВ по комплексному показателю от уровней качества по единичным показателям тлела линейный вид (рис. 1,6), влияние которых практически равнозначно. Очевидно, что для повышения качества самоходного вагона целесообразно одновременное улучшение уровней качества по всем параметрам за счет увеличения функциональных критериев средств механизации загрузки, транспортирования и разгрузки.

Как видно из формул (14)-(16), повышение функциональных критериев возможно за счет увеличения вместимости кузова, приведенной скорости движения и скорости движения цепи конвейера ШСВ. Однако верхний предел Що & 10 км/ч и Ц^т 0,4-0,5 м/с ограничен нормативами безопасной эксплуатации и условием возникновения расслаивания горной массы при ее движении в кузове самоходного вагона соответственно.

Наблюдения за работой ШСВ в условиях ПО "Уралкалий" показали недостаточную полноту загрузки самоходных вагонов. Таким образом, увеличение функциональных критериев необходимо за счет увеличения вместимости кузова ШСВ, т.е. обеспечения наиболее полной загрузки.

Полнота загрузки кузова ШСВ обеспечивается рациональным сочетанием основных параметров кузова и скребкового конвейера вагона. • ,

К основным параметрам кузова и скребкового конвейера ШСВ относятся ширина кузова, высота бортов, угол наклона бортов к днищу кузова, ширина конвейера, высота и шаг скребков, скорость давления цепи конвейера.

Для расчета и выбора вышеперечисленных показателей обычно пользуются методикой, предложенной Б.А. Стрекачинским для шахтных

бункерных поездов и механизированных бункеров.

Однако конструкция самоходных вагонов имеет ряд особенностей, в частности, ссужение формы кузова при перемещении груза от загрузочного к разгрузочному концу вагона и небольшая длина кузова, по сравнении с бункер-поездами и механизированными бункерами.

Кроме того, модель взаимодействия скребка с насыпным грузом по Б.А. Стрекачинскому не учитывает всех особенностей перемещения груза в кузове с встроенным в днище скребковым конвейером. В частности, данная методика не имеет аналитических зависимостей, определяющих силы взаимодействия скребка и насыпного груза, хотя и предполагает наличие трения груза о поверхность скребка и плоскость транспортирования.

В связи с этим допускаются неточности при определении реакции груза на скребок и тяговой способности скребка.

Этот недостаток устраняется в модели взаимодействия скребка с насыпным грузом, предложенной в исследованиях Мерталова Р.В., Сина М.П. и др.

Перемещение груза сплошным (неразрывным) слоем в кузове самоходного вагона с донным скребковым конвейером возможно, если сила давления скребка на груз достигнет некоторой критической величины , определяемой силами сопротивления Яп .

Ч (27)

где - сила веса груза перед скребком, соответствующая пре-

дельному напряженному состоянию сыпучего тела, // \ со - коэффициент сопротивления перемещению груза.

Силы сопротивления движению груза в кузове ШСВ обусловливаются силами трения, которые возникают при скольжении относительно друг друга отдельных объемов груза перед скребком, характеризующихся различным напряженным состоянием.

Для определения сил сопротивления перемещению груза и коэффициента сопротивления.были установлены границы зон напряженного состояния, условия предельного равновесия некоторого объема груза, а также силы трения внутри груза и по рабочим поверхностям бортов, днища и скребка.

Вследствие ссуженпя формы кузова самоходного вагона при перемещении груза в разгрузочной части ШСВ происходит некоторое увеличение коэффициента сопротивления и уплотнение сыпучей гор-

ной массы.

///= Жг^ (28)

Ув

где ¿'н , и ^^ , - насыпная плотность груза, т/и3

и вместимость кузова, м3, в загрузочном и разгрузочном концах ПЕВ, соответственно.

Как показали исследования, наиболее существенное увеличение СО тлеет место при

= ОбГ , (29)

где В* - широта коввейера самоходного вагона, м; // - высота бортов кузова ШСВ, м. ,

При соотношении ВА/И = 0,6 *■ I коэффициент сопротивления перемещению груза меняется незначительно. С учетом этого, а также предельно допустимой высоты слоя груза Мл/> в кузове ШСВ и предельного шага скребков ¿п были определены рациональные параметры кузова и скребкового конвейера серийного самоходного вагона 5ВС15М и экспериментальной модели ВС25Э.

Проведенные в условиях производственного объединения "Урал-калий" экспериментальные исследования в целом подтвердили полученные аналитическим путем расчетные данные. Расхоадение между теоретическими и экспериментальными значениями составило не более 10 %.

При выбранных значениях высоты бортов кузова, высоты и шага скребков обеспечивается более полная загрузка самоходных вагонов 5ВС15Ы и ВС25Э, при этом уровень качества этих типов ШСВ увеличится в 1,10 и 1,1? раз и составит 0,420 и 0,601 соответственно.

Повышение уровня качества самоходных вагонов целесообразно с учетом "жизненного цикла" машин, характеризуемого периодом проектирования, изготовления и испытания опытного образца д опытной партии, подготовки к серийному выпуску, серийного выпуска и долговечностью последней серийно выпущенной модели.

Для самоходных вагонов этот период составляет «10-12 лет.

Таким образом, при совершенствовании эксплуатируемых и проектировании новых моделей ШСВ необходимо иметь перспективные значения параметров, соответствующие прогнозному уровню качества,

-К-

обеспечивающему заданное качество вагона на конец периода "жизненного цикла".

Как показали исследования, для прогнозирования уровня качества самоходных вагонов как инерционной системы, т.е. системы, в тенденции развития которой не могут мгновенно произойти существенные изменения, из известных методов прогнозирования наиболее целесообразно использовать метод математических моделей, а также метод экстраполяции тенденций, сущность которого состоит в перенесении закономерностей изменения уровня качества самоходных вагонов по комплексному показателю, полученных на исследуемом отрезке времени за пределы этого отрезка.

Рассмотрена динамика изменения уровня качества ШОВ, описываемая линейной, гиперболической, экспоненциальной и логарифмической функциями.

Для выбора модели определялась ошибка прогноза

где - фактическое значение уровня качества в Т-м году;

/? - количество членов в раду наблюдений; р - число параметров, описывающих тенденцию изменения качества.

Таким образом, задача сводилась^с минимизации суммы квадратов отклонений прогнозных значений по выбранной модели в заданном году от его фактического значения в этом же году.

Для определения предельных значений перспективных параметров ПЕВ была решена задача дезагрегирования уровня качества по комплексному показателю до уровней качества по единичным показателям.

Исследованиями д.т.н. Я.М. Радкевича было устадовлено. что с достаточной для практики точностью зависимость от -V/

имеет вид

Коэффициенты и находились методом наименьших

квадратов.

Значение уровня качества по -му единичному показателю в Г"-м году , обеспечивающее прогнозное значение уровня качества по комплексному показателю определялось из уравнения (31),

-/¿Г-

Л А

заменяя в нем значения & на . Выражая через его

значение из фохмулы (4), устанавливалась удельная величина J. -го показателя Фуг и значэния натуральных показателей качества.

ъ-г ъМ

В результате в качестве модели, описывающей динамику уровня качества ПЕВ, была выбрана экспоненциальная зависимость, рис. 2.

¿г-+0,(4-¿Л (зз)

где ¿о - условное начало отсчета времени, = 1949 г.

Анализ тенденции изменения уровня качества самоходных ваго-ной показал, что наиболее распространенная на калийных рудниках СНГ серийная модель 5ВС1ЭД в год создания машины, т.е. в 1976 г., имела уровень качества = 0,381. Из рис. 2. видно, что эксплуатация данного ПЕВ при таком уровне-качества была целесообразной лишь до 1978 г.

С учетом предложенных рекомендаций по выбору рациональных параметров кузова и конвейера уровень качества 5BCI5M составил 0,420, что позволяет увеличить срок эффективного использования до 1984 г.

В то же время прогнозный уровень качества данного ПЕВ, вычисленный по фйрлуле (33), с учетом "жизненного цикла" машины составил 0,460.

Аналогично был определен прогнозный уровень качества по комплексному показатели для экспериментальной модели ШСВ ВС25Э: = 0,640.

Таким образом, анализ тенденции изменения уровня качества самоходных вагонов показал, что для эффективной эксплуатации ПЕВ 5BCI5M п ВС25Э в течение их "жизненного цикла" необходимо значи-, тельное повышение качеотва данных моделей.

Как показали исследования, существенное улучшение уровней качества ПЕВ целесообразно осуществлять сопоставлением показате- ■ лей качоства вагонов о их перспективными значениями, соответствующими прогнозны;.! уровня.! качества по единичным и комплексному показателям.

-/Г-

09 j

o¡r /

8C2S3

\ smsM

i *

q3

\ " V

/350 /960 fSZO /?SO /SУО 2ÛÛ0 ¿O/O 2020

ZOcbf

r m.

/

•—O&ÍO • ~qeoz : ояг/. q¿i¿ / у

—pip /

'-OA •-6,4 '<£0- f

20- 7?

.-ots Si-

WS —-Ч-+ m 4Í

2, Тенденция изменения уровня качества 11СВ но ко"плексно««у показателю

Анализ полученных данных (табл. I) показал, что лимитирующими параметрами, т.е. показателями, фактический уровень качества которых значительно меньше прогнозного единичного уровня качества, являются: для ШОВ 5ВС15Ы - минимальный радиус поворота по наружному габариту =2,37 и установленная мощ-

ность двигателей = 3,46 ; а для ВС25Э - дорожный

просвет Л/'й^-/¿¿с/ = 1.64 , минимальный радиус поворота по наружному габариту = 2,0 и установленная мощность двигателей ~ 4>81 •

Таблица I

Фактические , ^ , прогнозные ^¿г ■ ^'¿г

. и рекомендуемые ¿ц значения параметров и уровней качества по единичным показателям

Показатели | ШСВ ; ;

| I 1 I. Минимальный | 5ВС15М | 8,50 ¡0,344 радиус пово- > ' | рота по на- 1ВС25Э ' 9.50 10.447 ружному га- | 1 бариту, м 1 1 1 0,816* 0,891 6,35 8,06 0,800 0,920

2. Дорожный просвет, мм 5ВС15М ! 320 ВС25Э | 300 0,500 0,501 0,512 0,824 317,8 249,5 0,500 0,892

3. Наибольший уклон, преодолеваемый вагоном,град 5ВС15М ВС 253 15 15 0,560 0,681 0,580 0,702 17 16 0,560 0,681

4. Высота разгрузки, ш 5ВС15М ВС25Э 1445 1400 0,495 0,748 0,500 0,801 1480 1578 0,495 0,748

5. Установленная мощность . двигателей, кВт 5ВС15М ВС25Э 127 169 0,205 0,102 0,709 0,492 III, 7 165 0,486 0,705

6. Собственная масса," кг 5ВС15Ы 115600 К325Э ! 22800 0,409 0,596 0,485 0,601 11409 19487 0,409 0,596

Для улучшения лимитирующих параметров и существенного повышения уровня качества вагонов необходимо заимствовать конструктивное решение, соответствующее базовому значению уровня качества по единичному показателю в совершенствуемую машину, если же это конструктивно не удается сделать, то кообходило рассмотреть

возможность переноса другого конструктивного решения, соответствующего уровню качества по единичному показателю значениям меньше единицы, но больше, чем уровень качества по значению этого показателя в совершенствуемой машине.

Совокупность уровней качества по единичным показателям в случае реализации предложенных рекомендаций показана в табл. I.

С учетом этого уровень качества данных типов ШСВ составит: для 5ВС15М - Щ: = 0,530; для ВС25Э - = 0,648.

Таким образом, проведенный анализ тенденции изменения уровня качества самоходншс вагонов показал, что серийную модель 5ВС1Й.1 и учетом всех предложений по повышению ее уровня качества целесообразно использовать до 1995 г. В 1995 г. уровень качества модернизированной или новой конструкции ШСВ должен составлять 0,790.

Эксплуатация экспериментального образца ВС25Э будет эффективной до 2002 г.

Прогнозный уровень качества самоходного вагона в 2002 г. с учетом "жизненного цикла" должен быть 0,900,

Ожидаемый годовой экономический аффект от предложенных рекомендаций с учетом относительной экономии использованных конструкционных материалов и электроэнергии составляет для ШСВ 5ВС15М и ВС25Э: 25818437 и 42346659 руб. соответственно на конец 1993 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлено решение актуальной научной задачи - исследование уровня качества и установление перспективных значений параметров самоходных вагонов для определения путей совершенствования их конструкций и повышения технико-экономического эффекта.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы: •

1. Для объективной оценки технического совершенства самоходных вагонов недостаточно сравнение их конструкций по отдельным показателям, а необходима комплексная оценка уровня качества вагонов различных типоразмеров и конструктивного исполнения.

2. Уровень качества 11СВ по комплексному показателю имеет линейную зависимость от уровней качества по единичным показателям, влияние которых практически равнозначно. Поэтому для повы-

шения качества самоходных вагонов целесообразно улучшение уровней качества по всем параметрам, за счет увеличения функционального критерия вагона.

3. Шахтный самоходный вагон представляет собой конструктивно агрегированную транспортную единицу на едином шасси, но с апериодической функциональной связью средств механизации загрузки, транспортирования и разгрузки доставляемой горной массы, которые характеризуются своими функциональными критериями, влияющими на функциональный критерий ШСВ.

4. Функциональный критерий и уровень качества ШСВ наиболее целесообразно повышать за счет увеличения полноты загрузки кузова, обеспечиваемой рациональным сочетанием основных параметров, определяемых равенством сил сопротивления перемещению груза в кузове и сил трения протягиваемой скребковой цепи о слой груза.

С учетом рациональных параметров кузова и конвейера уровень качества серийного ШСВ 5BCI5M и экспериментального образца ВС25Э повышается в 1,10 и 1,17 раз и составляет 0,42П и 0,601 соответственно. Проведенные в условиях ПО "Уралкалий" экспериментальные исследования подтвердили полученные расчетные данные с погрешностью не более 10/5.

5. Уровень качества самоходных вагонов о учетом тенденции его изменения, описываемой при прогнозировании экспоненциальной зависимостью, составляет для ШСВ 5BCIS1 и ВС25Э 0,460 и 0,640, соответственно.

6. При сопоставлении показателей качества ШСВ с их перспективными значениями и заимствовании наилучших конструктивных решений можно повысить уровень качества самоходных вагонов 5BCI5M и ВС25Э до 0,530 и 0,648, что делает целесообразной их эксплуатацию до 1995 и 2002 гг. соответственно.

Оандаемый годовой 'экономический эффект от предложенных рекомендаций составляет для 1ЮВ 5BCI3J и ВС25Э 25818437 и 42346659 руб. соответственно.

0сн<5вные положения диссертации опубликованы в следующих работах: '

1. Данияров H.A. Оценка уровня качества отечественных и зарубежных самоходных вагонов. Тезисы доклада на Международной межвузовской научно-практической конференции. - М., 1991.

2. Секербаев К.Н., Данияров H.A. Совершенствование конструкции и эксплуатации шахтных самоходных выгонов. Тезисы доклада

на Международной межвузовской научно-практической конференции. -М., 1992.

3. Данияров H.A. Выбор показателей для оценки уровня качества самоходных вагонов. Труды КИИ. - Караганда, 1993.

4. Данияров H.A. Оценка уровня качества самоходных вагонов как системы механизации транспортирования горной массы. Тезисы доклада на Международной межвузовской научно-практической конференции. - М., 1993.