автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Метод определения параметров погрузочных машин с парными нагребающими лапами с учетом масштабного фактора и формы кусков погружаемого материала

На правах рукописи

Ревякина Елена Александровна

;

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН С ПАРНЫМИ НАГРЕБАЮЩИМИ ЛАПАМИ С УЧЕТОМ МАСШТАБНОГО ФАКТОРА И ФОРМЫ КУСКОВ ПОГРУЖАЕМОГО МАТЕРИАЛА

Специальность 05 05 06 - «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2007

003070962

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 доктор технических наук, профессор

Сыса Анатолий Борисович, кандидат технических наук, доцент Чефранов Валерий Васильевич

Ведущая организация

ОАО «КузНИИшахтострой», г. Кемерово

Защита диссертации состоится « 25 » мая 2007 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212 304 04 при ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» по адресу 346428, г Новочеркасск, Ростовской обл, ул Просвещения, 132, (гл корпус, ауд 107)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «ЮжноРоссийский государственный технический университет (Новочеркасский политехниче-скийинститут)».

Автореферат разослан « 23 » апреля 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн наук, проф

НА Глебов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы В отечественной практике, а также в ряде стран СНГ наряду с машинами с боковой разгрузкой ковша продолжают широко применяться машины с парными нагребающими лапами (типа ПНБ) Недостатками машин ПНБ в традиционном исполнении является высокая конспрумивная сложность, низкая надежность основных узлов При погрузке машиной наибольшая нестабильность при формировании производительности и нагрузок обусловливается физико-механическими свойствами материала штабеля

Главными параметрами погрузочных машин типа ПНБ является техническая производительность, нагрузки в приводах исполнитечьных органов и энергоемкость процесса Основным фактором, оказывающим влияние на перечисленные выходные характеристики и эксплуатационную надежность машин, является среда их экстуатации, которая определяется горнотехническими условиями

Погрузка горной массы машиной с нагребающими лапами - это процесс непрерывного взаимодействия рабочего органа со штабелем погружаемого материала Для достижения максимально возможной технической производительности машины необходимо в возможно полной мере учитывать свойства материала, взаимодействующего с исполнительными органами Сыпучий и кусконый материал, подлежащий погрузке, характеризуется множеством отличительных особенностей, влияющих на процесс взаимодействия рабочего органа со штабелем погружаемого материала Различные показатели плотность, гранулометрический состав, крепость, влажность, высота и ширина штабеля, расположение выработки в пространстве оказывают значительное влияние на производительность и нагрузки в приводах рабочего органа

Анализ имеющихся экспериментальных и аналитических методов, используемых при создании шахтных погрузочных машин, показал, что они обладают существенными недостатками Математические модели для расчета параметров машин описывают только средние значения нагрузок и производительности, так как свойства горной массы, с которой происходит взаимодействие, учитываются дискретными значениями коэффициентов для отдельных разновидностей пород

В связи с этим использование зависимостей, полученных для конкретных устовий погрузки, приводит к значительным погрешностям, требует проведения дополнительных исследовании корректировки значении коэффициентов в эмпирических формулах Однако достоверность математических моделей в результате таких уточнений не возрастает

Следует отметить, что в литературе отсутствует определение понятия «кусковая среда», и четкая идентификация свойств среды как сыпучей или кусковой Механизмы взаимодействия в этих средах имеют свои характерные особенности

Экспериментальные наблюдения показали, что при определенном размерном соотношении кусковая среда близко воспроизводит свойства сыпучей среды - углы естественного откоса, внутреннего трения и т д При других размерных соотношениях свойства кусковой среды могут существенно отличаться от свойств сыпучей среды Таким образом, возникает необходимость уточнения методов определения свойств кусковой горной массы Термин «кусковатость» горной массы является понятием относительным и должен определяться не по показателю абсолютного среднего или максимального размера частицы штабеля, а по соотношению линейного размера активного элемента и среднего размера куска с учетом гранулометрического состава Такой характеристикой среды являегся масштабный фактор, то есть среднее количество кусков, приходящихся на единицу длины активной части погрузочного органа Соотношение А/ = //</,,„ где I - линейный размер взаимодействующего элемента погрузочного органа, определяет возможность интерпретации свойств среды от сплошной сыпучей до дискретной кусковой Кроме того имеет значение укладка частиц в единице объема, которая определяется их относительной формой те

Кф=(и+Ь+с)13. где а, Ь, с - относительные линейные размеры частицы Таким образом целесообразно ввести в рассмотрение масштабный фактор Л", и коэффициент формы Кф частиц при исследовании свойств материала, влияющих на рабочие процессы погрузки

На основании вышеизложенного, представляется актуальным изучение влияния этих факторов на процессы взаимодействия при погрузке и транспортировании горной массы, корректировка математических моделей и разработки унифицированного метода расчета производи гельности, сопротивлений зачерпыванию, мощности и энергоемкости процесса с учетом характера проявления указанных факторов

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам Диссертационная работа выполнена в рамках научных направтений ЮРГТУ (НПИ) «Компьютерное модепирование 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 Минобразования РФ ТОО-4 5-2752/81 01 «Рабочие процессы и оптимальные параметры шахтных погрузочных и транспортных машин на основе стохастических закономерностей взаимодействия исполнительных органов с крупнокусковым материалом», выполненного в 2001-2002 г

Цель работы Разработка метода определения производительности, нагрузок и энергоемкости процесса захвата горной массы погрузочных машин с нагребающими лапами, учитывающего масштабный фактор и коэффициент формы погружаемого материала, повышающего достоверность установления основных параметров машин на стадиях проектирования и оценки их эксплуатационных качеств

Идея работы заключается в экспериментальном исследовании влияния коэффициента формы и масштабного фактора как необходимых условий, определяющих физико-механические свойства кусковых пород, и оценки их воздействия на процессы взаимодействия исполнительных органов погрузочных машин со штабелем Научные положения, выносимые на защиту

1 Масштабный фактор и коэффициент формы частиц штабеля оказывают влияние на размер зоны перемешивания частиц, прилегающей к области предельного напряженного состояния и участвующей в формировании сопротивлений зачерпыванию и объемов захвата Влияние этих факторов проявляется в трех измерениях в вертикальном - через изменение насыпной плотности и в плоскости захвата - через изменение размеров зоны смещения и высоты сдвигаемого слоя

2 Масштабный фактор и изменение насыпной плотности и угла естественного откоса разрыхтенной горной массы связаны функциональными зависимосгями происходит увеличение плотности материала в разрыхленном состоянии и уменьшение угла естественного откоса при увеличении масштабного соотношения На эти зависимости накладывает воздействие относительная форма кусков Наряду с влиянием высоты сдвигаемого слоя, установленного в исследованиях многих авторов, увеличение зоны взаимодействия функционально зависит от изменения угла внутреннего трения, который близок по значению углу естественного откоса Экспериментально установлено, что с увеличением масштабного фактора и неравномерности состава штабеля по форме кусков зона взаимодействия увеличивается

3 При определении величины сопротивлений перемещению горной массы лапой в плоскости плиты питателя, производительности нагрузок в исполнительных органах, мощности двигателя и энергоемкости процесса необходимо дифференцированно учитывать влияние основных физико-механических свойств погружаемого материала через масштабный фактор и относительную характеристику формы частиц, участвующих в процессе взаимодействия

Методы исследований В работе использованы методы экспериментальных иссле-

дований физико-механических свойств горных масс, базирующиеся на общей теории по-родоведения При планировании экспериментов и обработке результатов исследования использованы методы математической статистики Изучение процессов взаимодействия исполнительных органов с погружаемым материалом проводилось с использованием классических методов статики сыпучей среды, методов компьютерного и численного моделирования, воспроизводящих процессы погрузки юрной массы

Научная новизна работы состоит в следующем

1 Впервые установлено закономерное влияние масштабного фактора и коэффициента формы частиц на изменение величины зоны перемешивания прилегающей к области предельно напряженного состояния и участвующей в формировании сопротивлений зачерпыванию, которое проявляется в связи с различной укладкой кускового материала в объемах сдвига

2 Получена функциональная зависимость насыпной плотности разрыхленной горной массы и угла естественного откоса от масштабного фактора и коэффициента формы частиц штабе 1я Учтено проявление свойств масштабного фактора и коэффициента формы частиц через изменения плотности материала в разрыхленном состоянии и угла естественного откоса на процессы взаимодействия погрузочного органа со штабелем Получена количественная зависимость изменения зоны взаимодействия и степени изменения сопротивлений черпанию от масштабного фактора и коэффициента формы частиц штабеля

3 Впервые разработаны методы аналитического определения величины отпора штабеля при перемещении горной массы в плоскости плиты питателя и определения основных параметров машин с нагребающими лапами, в которых обоснованы и аналитически отражены изменения сопротивлений зачерпыванию погружаемого материала от масштабного фактора и формы частиц, участвующих в процессе взаимодействия

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований включающих анализ научно-исследовательских работ по рассматриваемому вопросу, статистические методы планирования физических и вычислительных экспериментов, выполненных с использованием приборного комплекса, современных ЭВМ и программных продуктов, прежде всего среды программирования Visual Basic for Application, оценку адекватности результатов исследований реальному процессу, относительная ошибка в определении средних расчетных и экспериментальных значений составляет не более 14% при уровне доверительной вероятности 0,9, что удовлетворяет данному типу исспедований

Значение работы Научное значение работы состоит в том, что обоснованы способы экспериментального определения физико-механических свойств разрыхленных горных масс во взаимосвязи с масштабным фактором (относительным размером) и относительной формой частиц кусковых пород и модифицированы, с учетом этих факторов, методы определения сопротивлений при взаимодействии исполнительных органов со штабелем, производительности и энергоемкости рабочих процессов погрузочных машин с нагребающими лапами

Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты, в частности, усовершенствованная инженерная методика определения параметров машин с типа ПНБ, позволяет реализовывать в режиме имитационного компьютерного моделирования случайный процесс погрузки и учитывать витание масштабного фактора и относительной формы кусков погружаемого материала при расчете производительности, нагрузок в приводе нагребающей части, мощности и энергоемкости процесса Методика может использоваться при проектировании машин и оценке их эксплуатационных качеств в различных условиях, представляет интерес при проведении проектно-конструкторских работ для выбора и оценки технических показателей машин типа ПНБ , а также при расчете рациональных параметров буровзрывных работ проходческо! о цикла

Внедрение результатов диссертационных исследований Основные результаты диссертационных исследовании приняты к использованию в ОАО «Копеиский машино-сфоительный завод» и ННЦ ГГ1 - ИГД им А А Скочинского при проведении проектно-конструкторских работ для выбора и оценки мощности привода рабочего органа погрузочных машин шпа ПНБ выпускаемых в настоящее время применительно к конкретным условиям эксплуатации Результаты исследований рекомендуются к применению техническим службам шахт и угольных акционерных обществ для анализа возможностей приобретаемых погрузочных машин типа ПНБ при установлении рационального уровня дробления материала при бурозрывных работах, а также научно-исследовательским и проектно-конструкторским организациям при разработке или модернизации образцов шахтных погрузочных машин

Методы и средства экспериментальных исследований свойств кусковой горной массы, расчета нагрузок на приводе рабочего органа погрузочных машин с учетом характера проявления свойств погружаемого материала (масштабного фактора и формы кусков погружаемого материала) внедрены в учебный процесс в виде методических указаний к выполнению лабораторных работ по транспортным машинам для студентов специальности 150402 - «Горные машины и оборудование»

Апробация работы Основные положения и результаты исследований докладывались на Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (г Москва, 2001 г), симпозиуме «Неделя горняка - 2007» (г Москва), 5-ой Международной конференции молодых ученых и студентов (г Самара, 2004 г), международных научно-практических конференциях (г Новочеркасск, 2001 г, 2006 г), 52-55-й научно-технических конференциях студентов и аспирантов ЮРГТУ (НПИ) (г Шахты, 2002-2006 г г ), научных семинарах кафедры «Технологические машины и оборудование»

Публикации По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ (3 из них без соавторов), в том числе свидетельство Роспатента на программный продукт, общий объем которых составляет 2 7 п л , вклад соискателя - 2,3 п л

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 102 наименований и приложений, изложена на 206 страницах основного текста, содержит 96 рисунков и 43 таблицы

Большую помощь в работе над диссертацией оказал заведующий кафедрой «Информатика» ЮРГУЭС доцент, кандидат технических наук |В И Науменко[

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

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние вопроса и задачи исследования Проведенный анализ литературных источников показал, что исследованиям рабочих процессов погрузочных машин с парными нагребающими лапами посвящены работы Н В Гонтаря, И Ф Рюмина, Я Б Кальниц-кого, Б А Веркалова, С С Музгина, Г М Водяника, Г Ш Хазановича, П Д Кравченко, Ь А Крисаченко, Ю А Васильева, В А Турушина, Л Ю Купермана, Ю Г Кунтукова, Р В Ваганова, В К Козло, Ю А Дмитрака. С Е Лоховинина, Ю М Ляшенко, Е А Меньшени-ной и многих других

При анализе известных методов определения параметров машин типа ПНБ наблюдается недостаточная информативность в описании физико-механических свойств погружаемой горной массы В математических моделях для опредетения производительности, нагрузок в исполнительных органах и энергоемкости процесса погрузки свойства горной массы, с которой происходит взаимодействие, учитываются дискретными значениями коэффициентов для отдельных разновидностей пород в связи с чем, использование зависимостей полученных для конкретных условий погрузки, приводит к значительным погреш-

ноет ям В связи этим необходимо обоснование и разработка метода определения основных параметров погрузочных машин с на1ребающими лапами, в котором учитываются в полной мере физико-механические свойства погружаемого материала, и, прежде всего, крупность и форма частиц

Анализ состояния вопроса показал, что для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1 Разработка методики исследования физико-механических свойств кусковой горной массы в лабораторных условиях и создание комплекса приборов, предназначенных для изучения кусковой породы как среды применения погрузочных машин Экспериментальные исследования для получения закономерностей влияния масштабного фактора и формы частиц материала на основные физико-механические свойства горной массы, проявляющиеся при взаимодействии с рабочими органами погрузочных машин коэффициента разрыхления, плотности материала в разрыхленном состоянии и угла естественного откоса (внутреннего трения)

2 Обоснование, математическое описание полученных зависимостей и разработка метода расчета производительности, нагрузок, энергоемкости процесса и мощности привода рабочего органа погрузочных машин типа ПНБ, отражающих влияние масштабного фактора и формы частиц погружаемого материала

3 Разработка структуры инженерной методики и необходимого программного обеспечения расчетов производительности, нагрузок и мощности привода рабочего органа погрузочных машин типа ПНБ с учетом масштабного фактора, формы частиц погружаемого материала и режимных особенностей работы механизма подачи

4 Исследование влияния условий погрузки (состава горной массы по крупности и форме кусков) и отдельных параметров погрузочной машины на закономерности формирования выходных характеристик машины в типичных и наиболее сложных условиях эксплуатации Оценка возможностей повышения эффективности буровзрывного способа проведения выработок по крепким породам на основе полученных закономерностей путем установления рациональной степени дробтения пород

Экспериментальное исследование физико-механических свойств кускового материала как среды для работы погрузочных машин Целью экспериментальных исследований является получение закономерностей влияния масштабного фактора и относительной формы частиц материала на основные физико-механические свойства горной массы плотность материала в разрыхленном состоянии рр, коэффициент разрыхления кр, угол внутреннего трения <р', близкий по величине углу естественного откоса ф

На первом этапе проводились поисковые исследования, задачей которых является определение физико-механических свойств, характеризующих исследуемый материал, и изучение качественной картины влияния масштабного фактора и формы частиц материала на процессы взаимодействия погрузочного органа с горной массой

Для изучения ф из и ко - механических свойств кусковой горной массы создан комплекс приборов, разработана методика экспериментальных исследований и спланировано количество опытов при заданных доверительной вероятности 0,9 и ошибке в определении среднего значения, не превышающей 10 %

Гранулометрический состав исследуемой горной массы определялся путем просеивания через систему сит, с последующим взвешиванием групп и установлением процентного содержания каждой фракции В результате из исходного штабеля, было, выделено пять фракций I- ЛСр=2-5мм, И- (1,р~б-12мм, III- dcp= 13-40мм, IV- Лср-41-80мм, V- dcp^8l-120мм По методике проф Л И Барона были отобраны три группы однородных частиц горной массы со средним размером dip=50\iM и разтичными формами частиц Средние значения коэффициентов формы А',/, для отобранных к исследованию частиц кубообразная -1,2, столбчатая -3,3, плитчатая -4 3

Применение приборов для определения крепости породы, плотности Материала я целике и в разрыхленном сосюянии. угла трения по металлу и естественного откоса позволило определить (]$& и ко-механические свойства исследуемой горной массы: материал -песчаник, крогюсп. по шкале проф. VI.М Протодьяконов а, 12-14 плотность и целике. р„ 2^95 кг/м", пшгIгость и разрыхленном состоянии. р~ 1244 кг/и , угол естественного откоса, град, уто.ч трейия груза но металлу^ ■ 2% град.

Для получения качественной картины проявления К, и Кф на еопрёШивления Счерпывания исследования проводились на специально разработанной трнеметрической установка (рис.1), и отличие от известного прибора К. Териаш, она обладает рядом преимуществ. К. Терцаги была Предложена констру кция, состоящая из поли и ж по го ящика, которой перемешался относительно неподвижного под действием усилия, создаваемо! о 1 ВДро-цилиндрами. Данные, полученные на этом приборе, не отражали реального значения коэффициента внутреннего трения, так как при движении ящика частицы нижнего «¡дика захватываются материалом верхнего и проталкиваются » направлении движения, ч то сказывается па роете усилий проталкиваний» Конструкция спроектированного в данной работе трибометра позволяет изучать Процессы взаимодействия в условиях, максимально прими жеиным к реальным.

Рис, I- Прибор для изучения трибометрических свойств горной массы (трибометр): I

1 - бункер;

2 - поворотная плита; \

3 - подшипниковые узлы; I - уравновешивающий еруз;

5 - подвижная тележка,

6 - съемные грузы,

7 - направляющий стержень;

8 - рычаг для перемещения нагруженной те• пежки;

У - пюстина, ограничивающая движение тележки.

1 100

Ж

Г г

/ "

Л\

\2 ь \ 4

I

Сравнение кинограмм процесса формирования зон максимально напряженного состояния при захвате плитой грибометра мел ко кус ко по го 3,5мм (А,-57) и Крупно куСко-' ¡юга ¿/,г=50мм материала доказало, что п кусковом материале наряду е образовани-

ем линий скольжения формируется зона перемешивания, прилегающая к зоне предельною напряженного состояния и участвующая в формирован ни сопротивлений зачерпыванию (рис, 2) Размеры зоны функционально зависят от крупности, формы частиц и носят случайный характер.

Кадр н) кинограммы процесса взаимодействии

['не. 2: а) </-3,5ми; б) ¿,„=50мм Экспериментальные исследования позволили получить исходи не данные для уста-

новления функциональных зависимостей между (К1,Кф)к(рр, кр), которые проявляются через увеличение плотности материала в разрыхленном состоянии для частиц кубообраз-ной формы при увеличении масштабного соотношения Это объясняется более плотной укладкой кубообразных частиц, при уменьшении их относительного размера

Для исследования влияния К/ и Кф на угол естественного откоса разработана установка, отличающаяся от известных приборов возможностью механического перемещения наполненных цилиндров, что повышает точность результатов исследования Для получения зависимости угла естественного откоса от Ki и Кф эксперимент был разделен на два этапа В первом изучалось качественное влияние масштабного фактора путем смены цилиндров разного диаметра, и производился выбор размеров цилиндров для установления истинных значений угла естественного откоса. Вторым этапом исследовалось влияние Kt и Кф на угол естественного откоса

Анализ результатов исследования влияния Kt и Кф на угол естественного откоса показал, что для значений угла естественного откоса определяющими являются именно эти факторы, а не абсолютный средний размер частиц, как утверждается многими исследователями Формирование четкого конуса происходит при Kf> 10 Этот материал можно идентифицировать как идеально сыпучий, а процессы, происходящие при взаимодействии с ним рабочих органов погрузочных машин описывать с использованием методов, разработанных в трудах проф В В Соколовского и С С Голушкевича При К/ <10 увеличивается проявление размеров и формы частиц, материал приобретает свойства кусковой среды Описание его физико-механических свойств необходимо производить только с учетом АГ, и

КФ

Анализ результатов экспериментальных исследований и разработка базовых математических моделей. Экспериментальными наблюдениями установлено, что при формировании лапой объема захвата перемещение частиц кускового материала, в общем случае, может происходить в двух направлениях в вертикальной плоскости вследствие возможного выдавливания частиц лапой на поверхность штабеля под действием пассивного давления и параллельно плоскости питателя путем захвата из зоны активного объема VA призмы, высота слоя hcl которой больше средней высоты лапы hlcp Рабочий периметр лапы воздействует на куски горной массы, раздвигая, поворачивая и перемещая их в сторону от траектории движения, и тем самым обеспечивает перемещение параллельно плите питателя В резупьтате такого взаимодействия по поверхности скольжения происходит формирование некоторого тела выпирания, которое характеризуется критической шириной В\рЛ или В\р п (рис 3 а), которая зависит от масштабного фактора и формы частиц При захвате единичного объема материала шириной В\р возникают максимально возможные сопротивления зачерпыванию Таким образом, при перемещении лапы параллельно плоскости питателя сопротивления зачерпыванию определяются размерами зоны взаимодействия и совокупностью сил трения породы о поверхность питателя Fmpl, частиц, составляющих активный объем, о верхний слой, сдвигаемый лапой Fmp2 Результирующая сила является их функцией R = f(F„pi,F„,2).

Для определения размеров и границ зоны взаимодействия возможно применение графоаналитического метода проф С С Голушкевича Основные приемы этого метода можно использовать применительно к исполнительным органам с нагребающими лапами, но с учетом особенностей перемещения штабеля параллельно плоскости плиты питателя

Исходными данными для построения границ тела выпирания являются угол внутреннего трения ф' и угол трения породы по металлу <ро Согласно этому методу вся зона сдвига разделяется плоскостями скольжения на три области область наименьших напряжений /, особую область II и область наибольших напряжений III Все действующие на эти области силы определяются положением плоскостей скольжения и являются замыкающими при построении многоугольника сил (рис 3 б)

Так как сопротивления перемещению каждой области зоны сдвига определяются их размерами и направлением движения, то в общем виде результирующую силу можно

Формирование тела выпирания

представить виде следующего соотношения

& = /[(РтрЦ!) + ртр2(1) );(Ртр1(П) + Ртр2( !!));(Ртр1(III) + Ртр2(Ш) )] , где Ртр1(1),Ртр2(1);Ртр1(П),Гтр2(11);Ртр1(Ш),Ртр2(Ш) ~ СОВОКУПНОСТЬ СИЛ ТреНИЯ

области наименьших напряжений /. особой области II и области наибольших напряжений III

Исходя из полученного качественного представления о физике процесса взаимодействия нагребающих лап со штабелем погружаемого материала, результирующее сопротивление перемещению отдельной части тела выпирания можно представить в виде следующего соотношения Ртр(1) = РтрЦ1) + Ртр2(11) = N1 • '8Ро + ^2 #<3, где N1 - нормальное давление тетраэдра на плоскость питателя, 1У2 - нормальное давление тетраэдра активного объема на поверхность сдвигаемого слоя,

Л', =£•/*„« рр % со«««, ^ рр $ соэаш,

где 51 - площадь поверхности смещения, ал, - угол наклона плиты питателя, - эквивалентная высота сдвигаемой зоны взаимодействия, йс, - высота сдвигаемого слоя

Объемные силы трения, найденные по описанной выше методике, являются замыкающими на многоугольнике сил и определяют величину отпора штабеля К Оценка адекватности разработанного метода проводилась путем сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными, полученными в аналогичных условиях Отличие результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 12%.

Для определения величины отпора штабеля с учетом К/, Кф получены зависимости коэффициента разрыхления, плотности материала и угла внутреннего трения от масштабного фактора и коэффициента формы частиц материала кр=/1(К/ ,Кф), рр ,Кф), ф= /з(К) ,Кф). Для аппроксимации опытных данных использовался метод наименьших квадратов, получено в общем виде уравнение взаимосвязи коэффициента кр (рис 4 а) частиц различной формы от К/ и Кф в виде кр = К^К,)Х, где коэффициент, определяемый формой группы частиц, Я - показатель степени для частиц разной формы

Для описания функции рр -/¿К/ >Кф) рядовой штабель представлен как совокупность групп частиц, характеризуемых формой и средним размером в виде следующего со-N

отношения рр=рц £ Кп/крп (1), где К„ -долевое содержанием в общем объеме штабеля л=1

и-ой группы частиц, определяемая типом пород и укладкой частиц, рк - плотность материала в целике, кр„- коэффициент разрыхления п- ой группы, N - число групп

Достоверность полученного выражения (1) оценивалась по результатам экспериментальных исследований На рисунке 4 б видно, что значения рг„ полученные расчетным путем, лежат в пределах доверительного интервала при уровне достоверности 0,9, что подтверждает адекватность полученного соотношения

На рисунке 5 а представлены графики зависимости ,Кф) Эмпирическая зави-

симость <р„ для частиц л-ой группы от формы и масштабного фактора представлена в виде соотношения ф„= <рид + К^ ¡К*, где К^- коэффициент, определяемый формой группы частиц, (рид - коэффициент внутреннего трения, равный углу естественного откоса, определенного при значении Кр> 10 (для исследуемой горной массы <р,„г=37) Для смешанного штабе-

N

ля значение угла ф можно представить в виде следующей зависимости ¡р _ к„

п=1

где К„ - долевое содержание и-ой группы частиц определенной формы в общем объеме штабеля

Зависимости ,Кф), рр

~Кф-1 2 В Кф=3 3 —А—Кф=4,3 I с* ,—*—Экспериментальные значения

' Расчетные значения

36 43 4 7 5 8 69

Масштабный фактор К1

. 29 30 40 50 60 ТО 60 90 100

Содержание кубообразных частиц в объеме, %

Рис 4

Адекватность полученной модели (2) оценивалась по результатам экспериментальных исследований Значения ф, полученные расчетным путем, лежат в пределах доверительного интервала, что подтверждает адекватность полученного соотношения (рис.5.б)

На основании анализа результатов экспериментальных исследований доказано, что основными факторами, оказывающими влияние на формирование нагрузок в приводах исполнительных органов погрузочных машин, являются масштабный фактор и коэффициент формы частиц Так же установлено, что проявление их влияния происходит в трех измерениях в вертикальной плоскости через изменение насыпной плотности, ^-/¡(К^Кф), в плоскости захвата через изменение угла внутреннего трения, и ширины зоны

взаимодействия В',=//К/,Кф)

Зависимость (р=/^к~1,Кф)

; -*- Кф-12 —К—Кф~3 3 —*—Кф=4 3

ф,град 65

б) ф,град

-Экспериментальные значения ■ Расчетные значения ¿ср -26мм

25 1Г4~- ----( I I '

1 2 3 4 5 е 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

К1

К1

Рис 5

Учет влияния перечисленных факторов выполнен путем построения обобщенной многофакторной зависимости изменения сопротивлений зачерпыванию погружаемого материала Кк=М/Мид=Р(Кр,Кр,Кп), где Кк - коэффициент изменения усилий, Ми/гКртч Гц В, 1гс1 р^-51, - нагрузки на валах ведущих дисков, возникающие при взаимодействии с идеально сыпучим материалом К'¡>10, - коэффициент изменения угла внут-

реннего трения К^/^К/,Кф); Кр - коэффициент изменения плотности материала в разрыхленном состоянии Кр=/6{К, ,Кф); Кв - коэффициент изменения ширины зоны взаимодействия Кц=(В \,/В 'з)=/А^/Вз) (Бд - глубина внедрения лапы, В, -ширина захвата)

Представление всех зависимостей в относительном виде дает возможность наиболее информативно учесть влияющие факторы Анализ проведенных исследований показал, что значительные изменения нагрузок при захвате единичного объема груза происходят при погрузке кускового материала, для которого Л"/</0, поэтому в качестве базовых приняты «идеальные» условия, при которых нагрузки стабилизируются, те К^.10 Такой штабель можно назвать идеально сыпучим, и процессы изменения при переходе к кусковому материалу оценивать путем сравнения с этими условиями Таким образом, для определения нагрузок при взаимодействии с погружаемым материалом может быть использовано следующее соотношение М = Кц(КьКф,К^М„^

На основе проведенных аналитических исследований, диапазон условий для построения многофакторной зависимости К^К^Кф^Кц) можно представить в трехмерном пространстве (К1,Кф,Кц), где заштрихованной областью обозначена зона проявления влияния Кп (рис 6 а) В общем виде коэффициент изменения усилий ЛГд для выделенного диапа-

а) о,<К1 01 V Кф ' 7,) 4,3 \ 1 - -' ! I ! 1 ,'1 ю - б) Условия погрузки Математическая модель

К1>2,5 ] Кц=0,7 0,9К{ 1,5Кф

К И > °<3 К1 <. 2,5 Кфъ3,3 Кц=7,9(0,43Кв ) (1,15Кф) (0,92К1)

Рис 6

Оценка структуры системы «машина - погрузочный орган - штабель» и возможностей упрощения ее аналитического описания Расчет процесса формирования производительности и нагрузок в приводе рабочего органа непрерывного действия представляет трудоемкую задачу, т к для определения искомых величин необходимо знать в каждый момент времени состав штабеля, угол поворота диска, массу груза для каждого положения лапы, глубину внедрения рабочего органа в штабель, какие элементы (лапы, кулисы, конвейер) участвуют в формировании производительности и нагрузок Кроме того, необходимо учитывать ограничивающие факторы максимальные нагрузки в приводе рабочего органа и т д

К основным факторам, оказывающим влияние на работу системы, относятся свойства штабеля (детерминированные и случайные), изменение активного объема, масштабный фактор и форма частиц, динамические возмущения вследствие работы системы Для упрощения задачи определения основных параметров системы «машина - погрузочный орган - штабель» на основе аналитического моделирования произведена оценка долевого участия источников возмущения в процессе их формирования Оценка структуры системы «машина - погрузочный орган - штабель» проводилась на примере машины 2ПНБ-2, как массового представителя машин этого класса Методические подходы, используемые для этой машины, могут быть применены и при описании рабочих процессов машин ПНБ другого конструктивного исполнения

Исследование влияния изменения гранулометрического состава штабеля на процесс формирования производительности и средних суммарных статических нагрузок в приводе системы (рис 7 а) показал, что с увеличением среднего размера частиц погружаемого штабеля производительность и нагрузка увеличиваются на 30%, что для принятой к исследованию системы является существенным Аналогичный процесс происходит при стохасти-

ческом описании входных параметров штабеля (рис 7 б)

Изменение среднего момента Мср и производительности дср при детерминированном а) п случайном б) описание среднею размера куска с!^,

"бр -—Мер Ни

И

" _ Мер, На

ЦСр, пЗ/нип

7000

1000

/

/

___ 1

0 6 ¿ср, и

о й й о о о <а о о а о ъ а* о о ® « сЛгр м

Рис 7

На рисунке 8 представлен график зависимости изменения среднего суммарного момента от масштабного фактора Л/ и формы частиц погружаемого материала Кф Полную характеристику влияния этих факторов на нагрузки в исполнительных органах дает представление Мср в относительном виде Мс/Мсршу, (Мсрпд - значение нагрузок при К,=II) Нагрузки при взаимодействии машин с крупнокусковым материалом могут существенно увеличиться по отношению к идеально сыпучему, что является значительным для работы рассматриваемой системы

Для оценки влияния величины активного объема на производительность и нагрузки в исполнительных органах определены эти показатели при погрузке штабеля в зоне с минимальным У„(т1„), максимальным Уа(„ип)

Зависимость Мсг1Мср„а от Л/ для различных Кф

активным объемом и без учета активного объема Уа-0

На рис 9 представлены графики изменения производительности и средних суммарных статических нагрузок от формирующегося Уа при перемещении машины вглубь штабеля, на которых видно, что с увеличением активного объема происходит значительное увеличение на1рузок и производительности Увеличение

среднего суммарного момента и производительности при черпаниях из максимального объема активной зоны штабеля по отношению к минимальному объему составляет 1,5-2,5 раза

Зависимость д^ и Мср от 5, для различных значений Уи

Рис 8

(у '-р, 1/3 \iuii

30

1а (тт) мЗ

I

02 03_ I

Рис 9

При оценке роли динамической составляющей в процессе формирования нагрузок в

рабочих органах целесообразно упростить кинематическую схему трансмиссии исполнительных органов путем сосредоточения всех масс на ведущих дисках Тогда трансмиссии с двумя приводами сведутся к эквивалентной четырехмассовой схеме Так как двигатели работают на линейной части механической характеристики, то уравнение динамики для эквивалентной схемы можно записать в виде

где <1нри,„ц— суммарный приведенный момент инерции двигателей и редукторов и ведущих дисков JЛ/с(Ф+я) - момент инерции и момент сопротивления левой ветви, определенные из J(<р), Мс(<р) при подстановке вместо ф угла (ф+я}.

Оценка роли динамической составляющей Мдш, в процессе формировании нагрузок в исполнительных органах погрузочных машин при максимально возможном ускорении системы, произведена в сравнении со статическим моментом Мст в функции угла поворота диска (рис 10), который определяется из соотношения Мст=Кр Кк У!р(у>)-рр, Нм, где Кр -коэффициент согласования размерностей, Угр(<$)- объем сдвигаемого груза в функции угла поворота диска

Сравнительный анализ показывает, что максимальный динамический момент составляет не более 13% величины внешнего статического момента для аналогичных условий работы машины Такое изменение лежит в пределах точности исходных данных Полученное соотношение характерно для рассматриваемых двигателей с большим моментом инерции и высокой угловой скоростью

Таким образом, при реализации на математической модели процесса погрузки машинами с парными нагребающими лапами с учетом физико-механических свойств штабеля общая структура системы должна характеризоваться следующими допущениями и ограничениями определение производительности и нагрузок производятся за цикл, равный по времени одному обороту диска Д1 Предполагается, что за малый промежуток времени Д1 происходит непрерывное изменение переменных глубины внедрения лапы, производительности, моментов сопротивлений на валах ведущих дисков При этом динамическая составляющая при формировании кинематики плоского движения рабочего органа может учитываться коэффициентом динамичности В процессе формирования производительности и нагрузок учитываются изменения активного объема, средний размер куска формируется в каждом цикле случайным образом в качестве ограничений принимаются максимальная глубина внедрения лапы 5, (в пределах, определяемых условиями Ьтртт<3,<Ьтр, где ¿яу)-длина гребка), уровень нагрузки на валу ведущих дисков М и допустимое число включений привода ходовой части

Разработка инженерной методики расчета параметров машин с нагребающими лапами с ) четом масштабного фактора и формы кусков погружаемого материала.

Целью разработки инженерной методики является обеспечение достоверности определения основных параметров погрузочных машины типа ПНБ (с учетом масштабного фактора и формы кусков погружаемого материала), позволяющее повысить надежность расчетов при выборе и проектировании горнопроходческого оборудования К числу основных параметров относятся производительность ц, средний суммарный Мср, максимальный М„шх, эквивалентный М„.„ и экстремальный М, моменты на валу ведущего диска, энергоемкость

Изменение Мст и М6т от угла поворота диска

-Мст(р) Нм----Мдин(р) тах Нм

9000 ' I- -

6000 - г * — —л

3000 - " т\ — - - -- I '/ !

0

° 4> <ъ° сР чт? ^ ^ ^ ^ ф> граа

Рис 10

процесса погрузки Э Последние являются исходной величиной для определения мощности двигателей /V и динамических нагрузок

Общая структура инженерной методики расчета основных параметров погрузочной машины с парными нагребающими лапами с учетом принятых допущений представляет собой совокупность следующих блоков (рис 11 )

Разработанная инженерная методика определения параметров машин типа ПНЬ содержит программный продукт созданный с использованием среды программирования Visual Basic для приложения Microsoft Excel и защищенный свидетельством Роспатента, который позволяет рсализовывать случайный процесс погрузки, учитывать масштабный фактор, форму кусков погружаемого материала и режим подачи машины на штабель В состав программы входят две экранные формы для ввода информации об исходных данных и вывода полученных в результаге расчета средних значений показателей На рабочем листе Microsoft Excel выводятся значения всех показатечей в каждом реализуемом цикле расчета и графики их изменения от номеров черпания (рис 12)

Получены закономерности, подтверждающие существенное влияние на выходные характеристики noi-рузочных машин масштабного фактора и относительной формы частиц погружаемого материала Установлено, что при детерминированном и случайном описании среднего размера куска с увеличением фактора формы и уменьшением масштабного фактора происходит увеличение нагрузок, мощности и энергоемкости При включении ог-

Структура инженерной методики

Моделирование процесса поциклового формирования параметров машин* введена вся совокупность ограничений (Кф-Х 7, div=0,25.n, 0,075м/с,

-Мэкв Нм —е—Mm ах Нм - * - q мЗ/мин '

О 10

1 4 7 10 )3 161922252831343740 Ni Нерп

Рис 11 ЕВР - буровзрывные работы ШПМ - шахтная погрузочная машина

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 №черп \

Рис 12

раничении режимов подачи для принятой к исследованию машины производительность в

неблаюприятных условиях погрузки снижается, чго должно учшынаться при проектировании и оценке эксплуатационных качеств погрузочных машин

Выполнены расчеты рациональных параметров буровзрывных работ с учетом суммарной трудоемкости бурения шпуров и погрузки горной массы (рис 13) Установлено, что для конкретных условий проведения выработки существует некоторое рациональное количество шнуров, приходящееся на единицу объема горной массы в плотном теле При этом формируется штабель горной массы, трудоемкость выгрузки которого в совокупности с трудоемкостью бурения шпуров снижается на 15-20 % Этот результат является прямым следствием закономерностей влияния физико-механических свойств разрыхленных горных пород на процессы погрузки

Заключение На основании теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи - повышение достоверности определения параметров погрузочных машин с парными нагребающими лапами с учетом масштабного фактора и формы частиц погружаемого материала на стадиях оценки эксплуатационных качеств и проектирования В ходе выполнения работы получены следующие результаты, имеющие как научное, так и прикладное значение

1 В результате анализа существующих методов расчета технических показателей машин типа ПНБ научно обоснован вывод о целесообразности их уточнения Из всей совокупности факторов, оказывающих влияние на процесс погрузки горной массы из штабеля, выделены дополнительные масштабный фактор и фактор формы кусков погружаемого материала Установлено, что проявление влияния этих факторов происходит через плотность материала в разрыхленном состоянии, коэффициент разрыхления и угол естественного откоса

2 Разработанный комплекс приборов и методика исследования кускового материала позволили провести экспериментальные исследования влияния масштабного фактора и фактора формы на плотность материала в разрыхленном состоянии коэффициент разрыхления и угол естественного откоса Установлена взаимосвязь физико-механических свойств погружаемой горной массы с параметрами погрузочных машин, определяющими производительность, нагрузки в исполнительных ор1анах и энергоемкость процесса погрузки

3 Выполнен анализ результатов экспериментальных исследований и установлено, что масштабный фактор и коэффициент формы частиц штабеля оказывают влияние на размер зоны перемешивания, прибегающей к области предельно напряженного состояния и участвующей в формировании сопротивлений зачерпыванию Влияние этих факторов проявляется в трех измерениях в вертикальном - через изменение насыпной плотности и в плоскости захвата - через изменение зоны смещения и высоты сдвигаемого слоя Наряду с влиянием высоты сдвигаемого слоя, установленного в исследованиях многих авторов, увеличение зоны взаимодействия функционально зависит от изменения угла внутреннего трения, который близок по значению углу естественного откоса Экспериментально установ-

Определение рационального сочетания параметров буровзрывных и погрузочных работ проходческого цикла

—ь-тпогр, чгт-мин/мЗ —■- тбУР > чеч -мин/иЗ —тпогр + Хбур, чел -мин/мЗ

Рис 13

лено, что с увеличением масштабного фактора и неравномерностью состава штабеля по форме кусков зона взаимодействия увеличивается

4 Получены математические зависимости плотности материала в разрыхленном состоянии, коэффициента разрыхления и угла естественного откоса от масштабного фактора и формы частиц погружаемого материала Оценка адекватности математических моделей проводилась экспериментальным путем, максимальное отклонение не превышает 12%

5 Впервые разработан метод аналитического определения величины отпора штабеля при перемещении горной массы в плоскости плиты питателя машины с парными нагребающими лапами Произведена оценка адекватности разработанного метода путем сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными, проведенными для аналогичных условий взаимодействия испочнительных органов погрузочной машины со штабелем горной массы Сравнение показало, что отличие результатов теоретических и эксперимен-тальньтх исследований не превышает 12%

6 Разработанный метод аналитического определения величины отпора штабеля при перемещении горной массы в плоскости плиты питателя машины с парными нагребающими лапами позволил выявить диапазон условий для получения многофакторной зависимости сопротивлений зачерпыванию погружаемого материала от масштабного фактора и формы частиц, участвующих в процессе взаимодействия

7 В математические модели нагрузок в исполнительных органах погрузочных машин с парными нагребающими лапами внесены корректировки, позволяющие при их определении учитывать увеличение зоны взаимодействия и плотности материала от масштабного фактора и формы частиц погружаемого материала

8 Анализ взаимосвязей при функционировании системы «машина - погрузочный орган - штабель», оценка структуры и возможностей упрощения ее аналитического описания показали что динамика плоского движения, изменение моментов инерции и массы погружаемого материала в период единичного цикла черпания оказывают несущественное влияние на формирование нагрузок в исполнительных органах погрузочных машин типа ПНБ с электромеханическим приводом При обосновании совокупности факторов, которые необходимо учитывать при расчете производительности, нагрузок в исполнительных органах машин рассматриваемого типа и энергоемкости процесса погрузки выделены основные изменение активного объема, масштабный фактор, фактор формы кусков, случайное формирование размеров кусков в каждом черпании

9 Обоснован и разработан модифицированный метод определения основных параметров погрузочных машин типа ПНБ, позвотяющий реализовывать случайный процесс погрузки и учитывать масштабный фактор и форму кусков погружаемого материала В отличие от известных методов расчета, новый метод включает в себя откорректированные математические модели нагрузок в исполнительных органах погрузочных машин с парными нагребающими лапами

10 Разработанная инженерная методика определения параметров машин типа ПНБ содержит программный продукт, защищенный свидетельством Роспатента, который позволяет реализовывать случайный процесс погрузки, учитывать масштабный фактор, форму кусков погружаемого материала и режим подачи машины на штабель

11 С использованием «Инженерной методики » на примере машины 2ПНБ-2 выполнены исследования и оценка влияния физико-механических свойств погружаемого материала, режимов и скорости подачи машины на штабель, случайного характера формирования размеров кусков на выходные параметры машины производительность, нагрузки, мощность привода и удельные энергозатраты Выполнены также расчеты по оптимизации параметров буровзрывных работ с учетом суммарной трудоемкости бурения шпуров и погрузки горной массы

12 Анализ результатов чисчетюго моделирования при детерминированном и

случайном описании среднею размера куска с использованием разработанной инженерной методики показал что с увеличением фактора формы и уменьшением масштабного фактора происходи! увеличение liaiрузок, мощности и энергоемкости При включении oipami-чепий режимов подачи для принятой к исследованию машины, производительность в не-блаюприя1ных условиях погрузки снижается, что должно учитываться при проектировании и оценки эксплуатационных качеств погрузочных машин

13 Выполненные исследования влияния физико-механических свойств разрыхленных горных пород как среды взаимодействия с рабочими органами погрузочных машин позволили сформулировать и решить задачу рациональною дробления пород при буровзрывных работах по критерию минимальной суммарной трудоемкости буровзрывных и погрузочных работ Реализация рациональных параметров буровзрывного цикла для пород крепостью 8-10 по шкале M M Протодьяконова должна осуществляется при погрузке штабеля горной массы со средним размером куска dcp=0,2-025 м

14 Применение разработанных методов позволит повысить достоверность определения производительности, нагрузок, мощности привода и энергоемкости процесса захвата горной массы нагребающими лапами на стадии проектирования и оценки эксплуатационных качеств погрузочных машин, оптимизировать параметры буровзрывных работ, в частности, удельное количество шпуров, с учетом суммарной трудоемкости бурения шпуров и погрузки горной массы, и снизить затраты на горнопроходческие работы по крепким породам на 15-20%

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях автора

1 Хазанович Г Ш, Ревякина Е А Математическое моделирование рабочих процессов погрузочных и транспортных машин при взаимодействии с крупнокусковой средой // Моделирование Теория, методы и средства материалы Междунар науч - пракг конф , г Новочеркасск, 11 апр 2001 г в 8 ч / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) - Новочеркасск УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2001 - Ч 4 - С 24-27

2 Охрименко О И, Ревякина Е А Модель погрузочных работ при добыче угля тез докл Второго Всерос симпозиума по прикладной и промышленной математики // Обозрение прикладной и промышленной математики - 2001 - Т 8, вып 1 - С 286-287

3 Охрименко О И , Ревякина Е А Определение закономерностей при формировании горной массы в ковше погрузочной машины // Обозрение прикладной и промышленной математики - 2001 -Т8, вып2 - С 300-302

4 Ревякина Е А , Хазанович Г Ш Разработка основных положений теории взаимодействия кусковых материалов с рабочими органами погрузочных машин И Шахтинскому институту ЮРГГУ (НПИ) 45 лет История становления и развития науки в Шахтинском институте ЮРГТУ (НПИ) сб науч тр / Шахтинский ин-т ЮРГТУ - Новочеркасск ЮРГТУ, 2003 -С 94-99

5 Ревякина Е А Дудко M Ю , Одинцов А В Разработка комплекса приборов дгш изучения физико-механических свойств горных масс подготовительных забоев // Студенческая научная весна - 2004 материалы 53-й науч -техн конф студ и аспирантов ЮРГТУ (НПИ) / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) - Новочеркасск УПЦ «Набла» ЮРГТУ, 2004 - С 189-192

6 Ревякина Е А Экспериментальное исследование физико-механических свойств кусковой горной массы как основных факторов, влияющих на процессы погрузки и транспортирования // Студенческая научная весна - 2004 материалы 53-й науч -техн конф студ и аспирантов ЮРГТУ (НПИ) / Юж-Рос гос гехн ун-т (НПИ) - Новочеркасск УПЦ «Набла» ЮРГТУ, 2004 - С 193-197

7 Ревякина L А Моделирование нагрузок в приводах исполнительных органов погрузочных машин типа ПНБ // Актуальные проблемы современной науки Естественные

науки тр 5-ой Междунар конф молодых ученых и студ , г Самара, 7-9 сент 2004 г / Самарский гос техн ун-т - Самара : Изд-во СамГТУ, 2004 - Части 3,4 Механика. Машиностроение и машиноведение Металлургия Литейное производство - С 130-133

8 Ревякина Е.А Исследование физико-механических свойств разрыхленной горной массы штабеля подготовительных забоев. // Изв вузов. Сев -Кавк регион Техн науки -2004 -Прилож №6 - С 146-149

9 Науменко В И , Ревякина Е А О влиянии физико-механических свойств кусковых материалов на закономерности процесса погрузки. // Изв вузов Сев -Кавк регион Техн науки -2005 -Спецвып Проблемы горной электромеханики -С 119-124

10 Ревякина Е А, Науменко В И Оценка влияния физико-механических свойств штабеля на технические показатели погрузочных машин // Моделирование Теория, методы и средства Материалы VI Междунар науч -практ конф., г Новочеркасск 7 апр 2006 г.- В 5 ч / Юж.-Рос гос техн ун-т (НПИ) - Новочеркасск- ЮРГТУ. 2006 - Ч 4. - С 3437.

11. Ревякина Е А, Лоховинин С Е Оценка адекватности программного продукта для моделирования работы привода погрузочных машин типа ПНБ с учетом свойств кусковой горной массы// Исследования в области конструирования, рабочих процессов в эксплуатации технологических машин сб науч тр / Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ) - Новочеркасск УЦП «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2006 -С.37-44

12 Ревякина Е А , Науменко В И Хазанович Г Ш Программа имитационного моделирования производительности нагрузок и мощности привода рабочего органа погрузочных машин с парными нагребающими лапами (с учетом масштабного фактора и формы кусков погружаемого материала) Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006614065 -Заявл 28 10 06, Зарегистр 27 11 06

Подписано в печать 1 б 04 2007 г

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

Типография ИП Бурыхин Борис Михайлович

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

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Погрузочные машины типа ПНБ как объект исследования.

Основные положения технологии процесса погрузки.

1.2. Физические процессы и математические модели взаимодействия рабочих органов с кусковой средой.

1.3. Анализ факторов, характеризующих свойства погружаемой горной массы.

1.4. Основные положения гипотезы влияния физико-механических свойств кусковых горных пород на процессы взаимодействия при погрузке.

1.5. Конкретизация предмета и задач исследования.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КУСКОВОГО МАТЕРИАЛА

КАК СРЕДЫ ДЛЯ РАБОТЫ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН.

2.1. Исследуемые зависимости и влияющие факторы.

2.2. Планирование количества экспериментов в серии и обработка получаемых результатов.

2.3. Определение физико-механических свойств исследуемого материала. Изучение качественной картины влияния масштабного фактора и формы частиц на процессы взаимодействия погрузочного органа с горной массой.

2.4. Исследование влияния масштабного фактора и коэффициента формы частиц на основные физико-механические свойства горной массы.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКА БАЗОВЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.

3.1. Особенности физических процессов взаимодействия рабочих органов погрузочных машин с кусковым материалом.

3.2. Общие подходы к построению методики определения сопротивлений зачерпыванию лапой.

3.3. Оценка адекватности разработанного метода аналитического определения сопротивлений зачерпыванию погружаемого материала.

3.4. Построение математических моделей нагрузок в рабочих органах погрузочных машин с парными нагребающими лапами с учетом крупности и формы кусков погружаемого материала.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4. ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ «МАШИНА - ПОГРУЗОЧНЫЙ

ОРГАН - ШТАБЕЛЬ» И ВОЗМОЖНОСТЕЙ УПРОЩЕНИЯ ЕЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ.

4.1. Взаимосвязи при функционировании системы «машина - погрузочный орган - штабель».

4.2. Оценка основных свойств системы и необходимости их учета в моделях выходных параметров машины с использованием аналитического моделирования.

4.3. Обоснование совокупности ограничений и допущений при разработке ме тодики расчета выходных параметров.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

5. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА

ПАРАМЕТРОВ МАШИН С НАГРЕБАЮЩИМИ ЛАПАМИ С УЧЕТОМ МАСШТАБНОГО ФАКТОРА И ФОРМЫ

КУСКОВ ПОГРУЖАЕМОГО МАТЕРИАЛА.

5.1. Общее построение инженерной методики.

5.2. Логико-математическая модель (алгоритм) подиклового формирования основных переменных.

5.3. Оценка адекватности разработанного программного продукта экспериментальным данным.

5.4. Исследование влияния основных факторов на формирование выходных параметров машины (на примерах).

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Актуальность проблемы. В отечественной практике, а также в ряде стран СНГ наряду с машинами с боковой разгрузкой ковша продолжают широко применяться машины с парными нагребающими лапами (типа ПНБ). Недостатками машин ПНБ в традиционном исполнении являются высокая конструктивная сложность, низкая надежность основных узлов. При погрузке машиной наибольшая нестабильность при формировании производительности и нагрузок обусловливается физико-механическими свойствами материала штабеля.

Главными параметрами погрузочных машин типа ПНБ являются техническая производительность, нагрузки в приводах исполнительных органов и энергоемкость процесса. Основным фактором, оказывающим влияние на перечисленные выходные характеристики и эксплуатационную надежность машин, является среда их эксплуатации, которая определяется горнотехническими условиями.

Погрузка горной массы машиной с нагребающими лапами - это процесс непрерывного взаимодействия рабочего органа со штабелем погружаемого материала. Для достижения максимально возможной технической производительности машины необходимо в возможно полной мере учитывать свойства материала, взаимодействующего с исполнительными органами. Сыпучий и куско-вый материал, подлежащий погрузке, характеризуется множеством отличительных особенностей, влияющих на процесс взаимодействия рабочего органа со штабелем погружаемого материала. Различные показатели: плотность, гранулометрический состав, крепость, влажность, высота и ширина штабеля, расположение выработки в пространстве оказывают значительное влияние на производительность и нагрузки в приводах рабочего органа.

Анализ имеющихся экспериментальных и аналитических методов, используемых при создании шахтных погрузочных машин, показал, что они обладают существенными недостатками. Математические модели для расчета параметров машин описывают только средние значения нагрузок и производительности, так как свойства горной массы, с которой происходит взаимодействие, учитываются дискретными значениями коэффициентов для отдельных разновидностей пород.

В связи с этим использование зависимостей, полученных для конкретных условий погрузки, приводит к значительным погрешностям, требует проведения дополнительных исследований, корректировки значений коэффициентов в эмпирических формулах. Однако достоверность математических моделей в результате таких уточнений не возрастает.

Следует отметить, что в литературе отсутствует определение понятия «кусковая среда», и четкая идентификация свойств среды как сыпучей или кусковой. Механизмы взаимодействия в этих средах имеют свои характерные особенности.

Экспериментальные наблюдения показали, что при определенном размерном соотношении кусковая среда близко воспроизводит свойства сыпучей среды - углы естественного откоса, внутреннего трения и т.д. При других размерных соотношениях свойства кусковой среды могут существенно отличаться от свойств сыпучей среды. Таким образом, возникает необходимость уточнения методов определения свойств кусковой горной массы. Термин «кусковатость» горной массы является понятием относительным и должен определяться не по показателю абсолютного среднего или максимального размера частицы штабеля, а по соотношению линейного размера активного элемента и среднего размера куска с учетом гранулометрического состава. Такой характеристикой среды является масштабный фактор, то есть среднее количество кусков, приходящихся на единицу длины активной части погрузочного органа. Соотношение Л", = //</ф, где I - линейный размер взаимодействующего элемента погрузочного органа, определяет возможность интерпретации свойств среды от сплошной сыпучей до дискретной кусковой. Кроме того, имеет значение укладка частиц в единице объема, которая определяется их относительной формой т.е. Кф=(а+Ь+с)/3, где а, Ь, с - относительные линейные размеры частицы. Таким образом, целесообразно ввести в рассмотрение масштабный фактор /Г/ и коэффициент формы К,/, частиц при исследовании свойств материала, влияющих на рабочие процессы погрузки.

На основании вышеизложенного, представляется актуальным изучение влияния этих факторов на процессы взаимодействия при погрузке и транспортировании горной массы; корректировка математических моделей и разработки унифицированного метода расчета производительности, сопротивлений зачерпыванию, мощности и энергоемкости процесса с учетом характера проявления указанных факторов.

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 Минобразования РФ ТОО—4.5—2752/81.01 «Рабочие процессы и оптимальные параметры шахтных погрузочных и транспортных машин на основе стохастических закономерностей взаимодействия исполнительных органов с крупнокусковым материалом», выполненного в 2001-2002 г.

Цель работы. Разработка метода определения производительности, нагрузок и энергоемкости процесса захвата горной массы погрузочных машин с нагребающими лапами, учитывающего масштабный фактор и коэффициент формы кусков погружаемого материала, повышающего достоверность установления основных параметров машин на стадиях проектирования и оценки их эксплуатационных качеств.

Идея работы заключается в экспериментальном исследовании влияния коэффициента формы и масштабного фактора как необходимых условий, определяющих физико-механические свойства кусковых пород, и оценки их воздействия на процессы взаимодействия исполнительных органов погрузочных машин со штабелем.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Масштабный фактор и коэффициент формы частиц штабеля оказывают влияние на размер зоны перемешивания частиц, прилегающей к области предельного напряженного состояния и участвующей в формировании сопротивлений зачерпыванию и объемов захвата. Влияние этих факторов проявляется в трех измерениях: в вертикальном - через изменение насыпной плотности и в плоскости захвата - через изменение размеров зоны смещения и высоты сдвигаемого слоя.

2. Масштабный фактор и изменение насыпной плотности и уг ла естественного откоса разрыхленной горной массы связаны функциональными зависимостями: происходит увеличение плотности материала в разрыхленном состоянии и уменьшение угла естественного откоса при увеличении масштабного соотношения. На эти зависимости накладывает воздействие относительная форма кусков. Наряду с влиянием высоты сдвигаемого слоя, установленного в исследованиях многих авторов, увеличение зоны взаимодействия функционально зависит от изменения угла внутреннего трения, который близок по значению углу естественного откоса. Экспериментально установлено, что с увеличением масштабного фактора и неравномерности состава штабеля по форме кусков зона взаимодействия увеличивается.

3. При определении величины сопротивлений перемещению горной массы лапой в плоскости плиты питателя, производительности, нагрузок в исполнительных органах, мощности двигателя и энергоемкости процесса необходимо дифференцированно учитывать влияние основных физико-механических свойств погружаемого материала через масштабный фактор и относительную характеристику формы частиц, участвующих в процессе взаимодействия.

Методы исследований. В работе использованы методы экспериментальных исследований физико-механических свойств горных масс, базирующиеся на общей теории породоведения. При планировании экспериментов и обработке результатов исследования использованы методы математической статистики. Изучение процессов взаимодействия исполнительных органов с погружаемым материалом проводилось с использованием классических методов статики сыпучей среды, методов компьютерного и численного моделирования, воспроизводящих процессы погрузки горной массы.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Впервые установлено закономерное влияние масштабного фактора и коэффициента формы частиц на изменение величины зоны перемешивания, прилегающей к области предельно напряженного состояния и участвующей в формировании сопротивлений зачерпыванию, которое проявляется в связи с различной укладкой кускового материала в объемах сдвига.

2. Получена функциональная зависимость насыпной плотности разрыхленной горной массы и угла естественного откоса от масштабного фактора и коэффициента формы частиц штабеля. Учтено проявление свойств масштабного фактора и коэффициента формы частиц через изменения плотности материала в разрыхленном состоянии и угла естественного откоса на процессы взаимодействия погрузочного органа со штабелем. Получена количественная зависимость изменения зоны взаимодействия и степени изменения сопротивлений черпанию от масштабного фактора и коэффициента формы частиц штабеля.

3. Впервые разработаны методы аналитического определения величины отпора штабеля при перемещении горной массы в плоскости плиты питателя и определения основных параметров машин с нагребающими лапами, в которых обоснованы и аналитически отражены изменения сопротивлений зачерпыванию погружаемого материала от масштабного фактора и формы частиц, участвующих в процессе взаимодействия.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований, включающих: анализ научно-исследовательских работ по рассматриваемому вопросу; статистические методы планирования физических и вычислительных экспериментов, выполненных с использованием приборного комплекса, современных ЭВМ и программных продуктов, прежде всего среды программирования Visual Basic for Application-, оценку адекватности результатов исследований реальному процессу; относительная ошибка в определении опелних пясчетных и чкспепиментяпкных значений состяяпяет не, более 14% и при уровне доверительной вероятности 0,9, что удовлетворяет данному типу исследований.

Значение работы. Научное значение работы состоит в том, что обоснованы способы экспериментального определения физико-механических свойств разрыхленных горных масс во взаимосвязи с масштабным фактором (относительным размером) и относительной формой частиц кусковых пород и модифицированы, с учетом этих факторов, методы определения сопротивлений при взаимодействии исполнительных органов со штабелем, производительности и энергоемкости рабочих процессов погрузочных машин с нагребающими лапами.

Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты, в частности, усовершенствованная инженерная методика определения параметров машин типа ПНБ, позволяет реализовывать в режиме имитационного компьютерного моделирования случайный процесс погрузки и учитывать влияние масштабного фактора и относительной формы кусков погружаемого материала при расчете производительности, нагрузок в приводе нагребающей части, мощности и энергоемкости процесса. Методика может использоваться при проектировании машин и оценке их эксплуатационных качеств в различных условиях, представляет интерес при проведении проектно-конструкторских работ для выбора и оценки технических показателей машин типа ПНБ , а также при расчете рациональных параметров буровзрывных работ проходческого цикла.

Внедрение результатов диссертационных исследований. Основные результаты диссертационных исследований приняты к использованию в ОАО «Копейский машиностроительный завод» и НН1Д ГП - ИГД им. A.A. Скочин-ского при проведении проектно-конструкторских работ, для выбора и оценки мощности привода рабочего органа погрузочных машин типа ПНБ, выпускаемых в настоящее время, применительно к конкретным условиям эксплуатации. Результаты исследований рекомендуются к применению техническим службам шахт и угольных акционерных обществ для анализа возможностей приобретаемых погрузочных машин типа ПНБ, при установлении рационального уровня дробления материала при бурозрывных работах, а также научноисследовательским и проектно-конструкторским организациям при разработке или модернизации образцов шахтных погрузочных машин.

Методы и средства экспериментальных исследований свойств кусковой горной массы, расчета нагрузок на приводе рабочего органа погрузочных машин с учетом характера проявления свойств погружаемого материала (масштабного фактора и формы кусков погружаемого материала) внедрены в учебный процесс в виде методических указаний к выполнению лабораторных работ по транспортным машинам для студентов специальности 150402 - «Горные машины и оборудование».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (г. Москва, 2001 г.), симпозиуме «Неделя горняка - 2007» (г. Москва), 5-ой Международной конференции молодых ученых и студентов (г.Самара, 2004 г.), международных научно-практических конференциях (г. Новочеркасск, 2001 г., 2006 г.), 52-55-й научно-технических конференциях студентов и аспирантов ЮРГТУ (НИИ) (г. Шахты, 2002-2006 г.г.), научных семинарах кафедры «Технологические машины и оборудование».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 12 печатных работ (3 из них без соавторов), в том числе свидетельство Роспатента на программный продукт, общий объем которых составляет 2,7 п.л., вклад соискателя - 2,3 п.л.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 102 наименований и приложений; изложена на 206 страницах основного текста, содержит 96 рисунков и 43 таблицы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи - повышение достоверности определения параметров погрузочных машин с парными нагребающими лапами с учетом масштабного фактора и формы частиц погружаемого материала на стадиях оценки эксплуатационных качеств и проектирования. В ходе выполнения работы получены следующие результаты, имеющие как научное, так и прикладное значение.

1. В результате анализа существующих методов расчета технических показателей машин типа ПНБ научно обоснован вывод о целесообразности их уточнения. Из всей совокупности факторов, оказывающих влияние на процесс погрузки горной массы из штабеля, выделены дополнительные: масштабный фактор и фактор формы кусков погружаемого материала. Установлено, что проявление влияния этих факторов происходит через плотность материала в разрыхленном состоянии, коэффициент разрыхления и угол естественного откоса.

2. Разработанный комплекс приборов и методика исследования кускового материала позволили провести экспериментальные исследования влияния масштабного фактора и фактора формы на плотность материала в разрыхленном состоянии, коэффициент разрыхления и угол естественного откоса. Установлена взаимосвязь физико-механических свойств погружаемой горной массы с параметрами погрузочных машин, определяющими производительность, нагрузки в исполнительных органах и энергоемкость процесса погрузки.

3. Выполнен анализ результатов экспериментальных исследований и установлено, что масштабный фактор и коэффициент формы частиц штабеля оказывают влияние на размер зоны перемешивания, прилегающей к области предельно напряженного состояния и участвующей в формировании сопротивлений зачерпыванию. Влияние этих факторов проявляется в трех измерениях: в вертикальном - через изменение насыпной плотности и в плоскости захвата -через изменение зоны смещения и высоты сдвигаемого слоя. Наряду с влиянием высоты сдвигаемого слоя, установленного в исследованиях многих авторов, увеличение зоны взаимодействия функционально зависит от изменения угла внутреннего трения, который близок по значению углу естественного откоса. Экспериментально установлено, что с увеличением масштабного фактора и неравномерностью состава штабеля по форме кусков зона взаимодействия увеличивается.

4. Получены математические зависимости плотности материала в разрыхленном состоянии, коэффициента разрыхления и угла естественного откоса от масштабного фактора и формы частиц погружаемого материала. Оценка адекватности математических моделей проводилась экспериментальным путем, максимальное отклонение не превышает 12%.

5. Впервые разработан метод аналитического определения величины отпора штабеля при перемещении горной массы в плоскости плиты питателя машины с парными нагребающими лапами. Произведена оценка адекватности разработанного метода путем сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными, проведенными для аналогичных условий взаимодействия исполнительных органов погрузочной машины со штабелем горной массы. Сравнение показало, что отличие результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 12%.

6. Разработанный метод аналитического определения величины отпора штабеля при перемещении горной массы в плоскости плиты питателя машины с парными нагребающими лапами позволил выявить диапазон условий для получения многофакторной зависимости сопротивления зачерпыванию погружаемого материала от масштабного фактора и формы частиц, участвующих в процессе взаимодействия.

7. В математические модели нагрузок в исполнительных органах погрузочных машин с парными нагребающими лапами внесены корректировки, позволяющие при их определении учитывать увеличение зоны взаимодействия и плотности материала от масштабного фактора и формы частиц погружаемого материала.

8. Анализ взаимосвязей при функционировании системы «машина - погрузочный орган - штабель», оценка структуры и возможностей упрощения ее аналитического описания показали, что динамика плоского движения, изменение моментов инерции и массы погружаемого материала в период единичного цикла черпания оказывают несущественное влияние на формирование нагрузок в исполнительных органах погрузочных машин типа ПНБ с электромеханическим приводом. При обосновании совокупности факторов, которые необходимо учитывать при расчете производительности, нагрузок в исполнительных органах машин рассматриваемого типа и энергоемкости процесса погрузки выделены основные: изменение активного объема; масштабный фактор; фактор формы кусков; случайное формирование размеров кусков в каждом черпании.

9. Обоснован и разработан модифицированный метод определения основных параметров погрузочных машин типа ПНБ, позволяющий реализовы-вать случайный процесс погрузки и учитывать масштабный фактор и форму кусков погружаемого материала. В отличие от известных методов расчета новый метод включает в себя откорректированные математические модели нагрузок в исполнительных органах погрузочных машин с парными нагребающими лапами.

10. Разработанная инженерная методика определения параметров машин типа ПНБ содержит программный продукт, защищенный свидетельством Роспатента, который позволяет реализовывать случайный процесс погрузки, учитывать масштабный фактор, форму кусков погружаемого материала и режим подачи машины на штабель.

11. С использованием «Инженерной методики.» на примере машины 2ПНБ-2 выполнены исследования и оценка влияния физико-механических свойств погружаемого материала, режимов и скорости подачи машины на штабель, случайного характера формирования размеров кусков на выходные параметры машины: производительность, нагрузки, мощность привода и удельные энергозатраты. Выполнены также расчеты по оптимизации параметров буровзрывных работ с учетом суммарной трудоемкости бурения шпуров и погрузки горной массы.

12. Анализ результатов численного моделирования при детерминированном и случайном описании среднего размера куска с использованием разработанной инженерной методики показал, что с увеличением фактора формы и уменьшением масштабного фактора происходит увеличение нагрузок, мощности и энергоемкости. При включении ограничений режимов подачи для принятой к исследованию машины производительность в неблагоприятных условиях погрузки снижается, что должно учитываться при проектировании и оценке эксплуатационных качеств погрузочных машин.

13. Выполненные исследования влияния физико-механических свойств разрыхленных горных пород, как среды взаимодействия с рабочими органами погрузочных машин, позволили сформулировать и решить задачу рационального дробления пород при буровзрывных работах по критерию минимальной суммарной трудоемкости буровзрывных и погрузочных работ. Реализация рациональных параметров буровзрывного цикла для пород крепостью 8-10 по шкале М.М. Протодьяконова должна осуществляется при погрузке штабеля горной массы со средним размером куска (1ср= 0,2-025 м.

14. Применение разработанных методов позволит повысить достоверность определения производительности, нагрузок, мощности привода и энергоемкости процесса захвата горной массы нагребающими лапами на стадии проектирования и оценки эксплуатационных качеств погрузочных машин, оптимизировать параметры буровзрывных работ, в частности, удельное количество шпуров, с учетом суммарной трудоемкости бурения шпуров и погрузки горной массы, и снизить затраты но горнопроходческие работы по крепким породам на 15-20%.

1. Хазанович Г.Ш, Корниченко A.C. Совершенствование горнопроходческих работ на шахтах Российского Донбасса // Горный аналитический бюллетень. -2001. -№ 8. -С. 120-124.

2. Родиодионов Г.В. Некоторые вопросы теории рабочего цикла породопогрузочных машин периодического действия // Вопросы механизации погрузки скальных пород: сб. тр. / ГГИ ЗСФ АН СССР. Новосибирск, 1957. - Вып. 19.-С. 177-201.

3. Родионов Г.В., Михерев П.А. Основные закономерности при взаимодействии ковша со штабелем насыпного груза // Вопросы механизации погрузки скальных пород: сб. тр. / ГГИ ЗСФ АН СССР. Новосибирск, 1957. - Вып. 19. - С. 7-18.

4. Родионов Г.В. О методике определения основных технических параметров породопогрузочных машин // Горные машины. М.: Углетехиздат, 1958. -№ 3. - С. 67-72.

5. Родионов Г.В., Костылев А.Д. О геометрической форме ковшей породопогрузочных машин. Уголь. - 1955. - № 9. - С. 30-34.

6. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Наука, 1990. - 272 с.

7. Голушкевич С.С. Плоская задача теории предельного равновесия сыпучей среды. Л; М.: Гостехиздат, 1948. - 148 с.

8. Голушкевич С.С. Статика предельного состояния грунтовых масс. М.: Гостехтеориздат, 1957. - 286 с.

9. Цытович М.А. Механика фунтов: учеб. для вузов. 3-е изд. доп. - М.: Высш. шк., 1979.-272 с.

10. Клейн Г.К. Строительная механика сыпучих тел. М.: Госстройиздат, 1956.-С. 116-132.

11. Рюмин И.Ф. Обоснование режима работы погрузочной машины с нагребающими лапами // Исследование работы и автоматизация горных машин: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1964. - Т. 159. - С. 50.

12. Гагин О.Д., Иванов О.П., Сильня В.Г. Некоторые вопросы теории взаимодействия ковшового погрузочного органа с породой // Вопросы рудничного транспорта: сб. науч. тр. М.: Недра, 1965. - Вып. 9. - С. 298-310.

13. Водяник Г.М., Дровников A.A., Васильев Ю.А. Погрузочная машина бокового захвата с автоматическим регулируемым режимом работы // Известия СКНЦ ВШ. Техн. науки. 1973. - № 1. - С. 29-33.

14. Верклов Б.А., Жуков В.А., Ровенок А.И. Система автоматического регулирования нагрузки погрузочных машин непрерывного действия // Горный журнал. 1970. № 10.-С. 59-61.

15. Верклов Б.А., Ровенок А.И. Энергетические характеристики погрузочной машины непрерывного действия // Горные машины и автоматика: Реф. науч.-техн. сб. / ЦНИЭИуголь. 1971. - № 8 (137).

16. Экспериментальные исследования погрузочной машины непрерывного действия с регулируемой скоростью подачи / Верклов Б.А., Ровенок А.И. и др. // Физико технические проблемы разработки полезных ископаемых - 1973. - № 3. -С. 59-61.

17. Хазанович Г.Ш. Динамика погрузочных машин. Погрузочные машины непрерывного действия // Проектирование и конструирование транспортных машин и комплексов: учеб. пос. для вузов / Штокман И.Г. и др. М.: Недра, 1986. -С. 65-85,319-337.

18. Хазанович Г.Ш., Турушин В.А. К расчету динамических нагрузок в трансмиссии нагребающих лап шахтных погрузочных машин // Тр. Шахтинской науч.-техн. конф. по пробл. горн, науки и техн. Шахты, 1970. - С. 203-215.

19. Проходческие погрузочно-транспортные модули и подсистемы угольных шахт на основе клиновых гидрофицированных исполнительных органов / Под общ. ред. проф. Г.Ш. Хазановича; Шахтинский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001.-252 с.

20. Гонтарь Н.В. Кинематика и динамика исполнительного органа погрузочной машины С-153 // Науч. тр. / Новочерк. политехи, ин-т. Ереван: Изд-во Ереван, ун-та, 1955. - Т. 26.

21. Гон гарь Н.В. Об улучшения забирающего органа машины С-153 // Работа горных факультетов, посвященные пятидесятилетнему юбилею института (1907-1957 г.): тр. НПИ. Ростов-н/Д, 1959. - Т. 49.

22. Мариан И.Д. Требования к исполнительному органу погрузочной машины с загребающими лапами // Науч. тр. / Проект, и науч.-иссл. ин-т. Гипрони-кель. 1958. - Вып. 2.: Горное оборудование. - С.133-161.

23. Рюмин И.Ф., Михайлов В.Г. Исследование работы погрузочной машины непрерывного действия ГНЛ-30 по углю в условиях восстающих выработок. // Работы кафедры горных машин и рудничного транспорта: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1961.-Т. 130. - С.79-94.

24. Музгин С.С. Экскавация крупнокусковой горной массы. Алма-Ата: Наука, 1973.-106 с.

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

26. Погрузочные машины для сыпучих и кусковых материалов / К.С. Гур-ков, А.Д. Костылев, Я.Б. Кальницкий и др. М.: ГНТИ машиностроительной литры, 1962.-288 с.

27. Кальницкий Я.Б. Производительность машинной погрузки // Тр. ин-та Гипроникель. Л., 1959. - Вып. 5. - С. 62-85.

28. Кальницкий Я.Б., Зеленкин В.Н. Опыт и перспективы применения погрузочных машин для выпуска руды в днищах блоков // Тр. ин-та Гипроникель. -Л., 1971.-Вып. 52.-С. 12-23.

29. Кальницкий Я.Б., Филимонов А.Т. Самоходное погрузочное и доста-вочное оборудование на подземных рудниках. М., 1974. - 302 с.

30. 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.

31. Крисаченко Е.А. Взаимодействие рабочего органа погрузочных машин с нагребающими лапами со штабелем крупнокускового материала // Вопросы теории и расчета подъемно-транспортных и погрузочных машин: тр. НПИ. Новочеркасск, 1971. - Т. 237. - С.71-74.

32. Хазанович Г.Ш., Лоховинин С.Е. К вопросу формирования грузопотока погрузочными органами с нагребающими лапами. Новочеркасск, 1982. - 32 с. -Деп. в ЦНИИТЭИТяжмаш. 20.12.82, № 1039 тм-Д82.

33. Хазанович Г.Ш., Лоховинин С.Е. Экспериментальные исследования производительности погрузочного органа с нагребающими лапами // Шахтный и карьерный транспорт. М.: Недра, 1984. - № 9. - С. 159-164.

34. Сильня В.Г., Михайлов В.Г. К теории работы ковшового погрузочного органа в уклоне // Работы кафедры горных машин и рудничного транспорта: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1961.-Т. 130. - С.5-17.

35. Гагин О.Д., Иванов О.П., Симонов H.H. Определение сопротивлений внедрению ковша в штабель крупнокускового материала // Вопросы теории и расчета подъемно-транспортных и погрузочных машин: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1969. Т. 186. - С. 71 -74.

36. Соловьев A.A. Применение механики сыпучих тел к определению сил сопротивления внедрению плоскости в штабель // Науч. тр. Харьк. горн, ин-та. Харьков, 1958. - T. VI. - С. 279-297.

37. Максимов В.П. Исследование и выбор рационального исполнительного органа погрузочных машин типа ПНБ: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.05.06: защищена 27.05.81 г. Новочеркасск, 1981. - 19 с.

38. Михайлов Ю.И. Конвейерный транспорт при подземной добыче руды. -М.: Недра, 1966.

39. Ляшенко Ю.М. К определению сопротивлений внедрению погрузочного органа в виде рамки с клиновым носком в сыпучий материал // Грузоподъемные и погрузочные машины: межвуз. сб. Новочеркасск: НПИ, 1985. - С. 120124.

40. Носенко A.C. Теоретические исследования формирования сопротивлений внедрению клиновых лап в штабеле сыпучего материала // Шахтный и карьерный транспорт. М.: Недра, 1990. - № 11. - С. 249-253.

41. Краткая характеристика насыпных грузов // Погрузочные машины для сыпучих и кусковых материалов: Конструкция, теория и расчет // К.С. Гурков, Я.Б. Кальницкий, А.Д. Костылев и др. М.: Машиностроение, 1962. - С. 5-9.

42. Барон Л.И. Кусковатость и методы её измерения. М.: Изд-во АН СССР, 1960.-124 с.

43. Барон Л.И. Характеристики трения горных пород. М.: Наука, 1967.208 с.

44. Барон Л.И. Горно-технологическое породоведение. Предмет и основы исследований. М.: Наука, 1977. - 324 с.

45. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Изд-во физ.-мат. литературы, 1984.-Т. 2.-357 с.

46. Березанцев В.Г. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.:1. Транспорт, 1970.-353 с.

47. Малышев М.В. Приближенное решение задачи теории предельного равновесия сыпучей среды. Информационные материалы ВНИИВОДГЕО. М., 1957.-№7.-С. 89-95.

48. Герсеванов Н.М. Основы динамики грунтовой массы. М., Л.: Гос-стройиздат, 1933.-232 с.

49. Ковриго А.Ф. Сравнительная оценка некоторых методов измерения негабаритов // Изв. АН КазССР. Сер. горного дела. 1959. - Вып. 1 (8). - С. 49-50.

50. Ковриго А.Ф. К вопросу повышения эффективности буровзрывных работ при разработке мощных залежей вариантом камерно-столбовой системы с двумя подсечками: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.174. защищена 6.10.56.-Алма-Ата, 1956. 20 с.

51. Рыжевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1984. - 359 с.

52. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. - 578 с.

53. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1998. - 254 с.

54. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. -368 с.

55. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. М.: Высш. шк., 1965. - 512 с.

56. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Статистический анализ данных на компьютер / Под ред. В.Э Фигурнова. М.: Инфра, 1998. - 528 с.

57. Турчанинов И.А., Медведев Р.В. Комплексное исследование физических свойств горных пород. Л., Наука, 1973.

58. Барон Л.И., Логунцев Б.М., Позин Е.З. Определение свойств горных пород. -М., 1962.-332 с.

59. Кальницкий Я.Б., Хадсан М.Б. Оценка гранулометрического состава горной массы с учетом требования се погрузки // Транспорт шахт и карьеров. -М., 1971.-С. 325-328.

60. Гагин О.Д. Исследование процессов взаимодействия ковшового погрузочного органа со штабелем сыпучего материала: дис. канд. техн. наук: защищена 12.01.66; утв. 18.05.66.-Новочеркасск: НПИ, 1965.

61. Сильня В.Г. Основные результаты экспериментального исследования ковшовой погрузочной машины в условиях уклонной выработки // Работы кафедры горных машин и рудничного транспорта: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1961.-Т. 130.-С. 45-64.

62. Сильня В.Г., Гагин О.Д., Хазанович Г.Ш. Экспериментальное исследование модели ковшового погрузочного органа в условиях уклонной выработки // Работы кафедры горных машин и рудничного транспорта: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1961. - Т. 130. - С. 19-34.

63. Руководство по эксплуатации 2 ПНБ-2 ОАО «КМЗ». 2004. - 245 с.

64. Некоторые результаты исследования модели роторного погрузочного органа бокового захвата // Инструменты и исполнительные органы горных машин: тр. НПИ. / Новочеркасск: НПИ, 1970. - Т. 218. - С. 89-94.

65. Вопросы теории взаимодействия наклонной плоскости с сыпучим материалом // Исследования погрузочных машин, транспортных установок и вопросы их расчета: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1970. - Т. 214. - С. 24-29.

66. Об улучшении забирающего органа машины С-53 // Работы горных факультетов, посвященные пятидесятилетнему юбилею института (19071957г.): тр. НПИ. Ростов н/Д, 1959. - Т. 49.

67. Исследование работы механизма захвата погрузочной машины типа ПНБ-3 // Тр. ИГД АН КАЗ.ССР / Музгин С.С., Ваганов Р.В. Алма-Ата, 1979. -Т. 57. - С.75-93.

68. Сильня В.Т. Основные результаты экспериментального исследования ковшовой погрузочной машины в условиях уклонной выработки // Работы кафедры горных машин и рудничного транспорта: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1961.-Т. 130-С. 45-64.

69. Сильня В.Г., Гагин О.Д., Хазанович Г.Ш. Экспериментальное исследование модели ковшового погрузочного органа в условиях уклонной выработки // Работы кафедры горных машин и рудничного транспорта: тр. НПИ. Новочеркасск: НПИ, 1961. - Т. 130. - С. 19-34.

70. Зенков Р.Л., Механика насыпных грузов. М.: Машгиз, 1952.

71. Сильня В.Г., Хазанович Г.Ш., Хребто И.Ф. Экспериментальные исследования модели погрузочного органа с нагребающим носком // Известия Сев.-Кавк. науч. центра ВШ. 1981. - № 4. - С. 62-66.

72. Хазанович Г.Ш., Ленченко В.В. Буровзрывные проходческие системы: учеб. пособие /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. - 504 с.

73. Лукьянова Г.В. Описание гранулометрического состава штабеля для оценки характеристик проходческих погрузочно-транспортных модулей / Горные машины и автоматика. М.: Новые технологии. - 2004, №8. - С. 53-54.

74. Лоховинин С.Е. Повышение эффективности погрузочных машин типа ПНБ применением устройств автоматической прерывистой подачи: дис. канд. тех. наук. Новочеркасск, 1986. - 252 с.

75. Рюмин И.Ф., Водяник Г.М. Научные основы создания математической модели системы «Погрузочная машина 1ПНБ-2Р забой (штабель) // Гидропневмоавтоматика и гидропривод технологических машин: межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1982. - С. 3-16.

76. Рюмин И.Ф. Определение зон взаимодействия со штабелем погрузочного органа машины 1ПНБ-2Р с гидравлическим адаптивным приводом // Грузоподъемные и погрузочные машины: межвуз. сб. Новочеркасск: НПИ, 1985. -С. 108-113.

77. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: учеб. для втузов / С.М. Тарг. 12-е изд., стер. -М.: Высш. шк., 2002.-416 с.

78. 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.

79. Беккер Р.Г., Дегтярев В.В. Электрооборудование и электроснабжение участка шахты: справочник. М: Недра, 1983. - 566 с.

80. 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.

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

82. Хазанович Г.Ш., Лоховинин С.Е. К вопросу формирования грузопотока погрузочными машинами с нагребающими лапами / Новочерк. политехи, инт. Новочеркасск: НПИ, 1982. -32 с. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш 2012.1982, №1039-ТМ-Д82.

83. Рюмин И.Ф. Исследование работы погрузочных машин с парными нагребающими лапами в условиях восстающих выработок: дис. канд. техн. наук. Новочеркасск, 1962. - 152 с.

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

85. 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, 1957. -Вып. 19.-С. 47-55.

86. Влияние неравномерности перемещения нагребающих лап на производительность и энергоемкость погрузки // Инструменты и исполнительные органы горных машин: тр. НПИ. Новочеркасск, 1970. - Т. 218. - С. 119-125.

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

88. Ревякина Е.А., Охрименко О.И. Модель погрузочных работ при добыче угля : тез. докл. Второго Всерос. симпозиума по прикладной и промышленной математики. // Обозрение прикладной и промышленной математики. 2001. -Т. 8, вып. 1.-С. 286-287.

89. Ревякина Е.А., Охрименко О.И. Определение закономерностей при формировании горной массы в ковше погрузочной машины. // Обозрение прикладной и промышленной математики. 2001. - Т 8, вып 2. - С. 300-302.

90. Исследование физико-механических свойств разрыхленной горной массы штабеля подготовительных забоев. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2004. - Приложение № 6. - С. 146-149.

91. Ревякина Е.А., Науменко В.И. О влиянии физико-механических свойств кусковых материалов на закономерности процесса погрузки // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2005. - Спецвып.: Проблемы горной электромеханики.-С. 119-124.