автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Основы создания рабочих органов ковшовых погрузочных машин с автоматическим зачерпыванием горной массы

о

Российская Академия наук

Ордена Ленина Сибирское отделение Институт горного дела

На правах рукописи УДК 621.869; 622.619

Михирев Петр Александрович

ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КОВШОВЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН С АВТОМАТИЧЕСКИМ ЗАЧЕРПЫВАНИЕМ ГОРНОЙ МАССЫ

Специальность: 05.05.06 - Горные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 1994

Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделе! Российской академии наук.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РСФСР Горбунов Валерий Федорович (РОСНИИ горноспасательного дела, Кемерово),

доктор технических наук, профессор Музгин Сергей Спиридонович (ИГД АН Казахстана, Алматы),

доктор технических наук, профессор Тишков Анатолий Яковлевич (ИГД СО РАН, Новосибирск).

Ведущее предприятие - институт НИПИГОРМАШ .(Екатеринбург).

Защита состоится О" & /Т}^!^ 199г. в /^ часов на за( нии специализированного совета Д 003.17.01 при Институте горног< ла СО РАН (630091, Новосибирск, Красный Проспект, 54).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горной ла СО РАН.

Автореферат разослан " / 1« 199^ г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор

^^гГчайковский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Необходимость проведения научных работ ; целью автоматизации погрузочных машин обусловлена рядом следующих эбстоятельств. Первое: ковшовые погрузочные машины, получившие наи-5ольшее распространение во всем мире, управляются вручную, вследствие чего происходят поломки рабочего оборудования и трансмиссии лз-за неконтролируемых перегрузок, удорожается и снижается срок их эксплуатации. Ручное управление весьма трудоемко, около полутора ты-■гяч движений в час должен делать машинист, управляя педалями и рукоятками машины. Второе обстоятельство: для рудников черной и цветноР металлургии в связи с повышением глубины горных работ возникает опасность внезапного обрушения горной массы и заколов на погрузочную машину в очистном пространстве, увеличивается загазованность и растет травматизм горнорабочих. В таких условиях целесообразно использовать погрузочно-транспортные машины с дистанционным управлением. Эксперименты, проведенные автором на рудниках Норильского комбината показывают, что дистанционно управляемые машины с целью повышения эффективности их использования должны быть оснащены системой автоматического управления процессом зачерпывания. Без такой системы управление машиной производится наугад, производительность их резко сни-кается. Третье обстоятельство: в связи с усложнением горно-техни-геских условий добычи полезных ископаемых при открытых горных работах необходимо создание мобильных и маневренных машин для карьеров чалой и средней мощности. Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о необходимости решения назревшей проблемы повышения производительности машин, надежности, экономичности и облегчения труда машиниста за счет автоматизации наиболее трудоемкой и энергоемкой части рабочего цикла - процесса зачерпывания скальной горной массы. Несмот*-ря на неоднократные попытки как отдельных исследователей, так и оргас-тазаций, где ведутся "работы по автоматизации горных и строительных иашин, эта проблема не получила успешного решения.

Цель, идея и задачи исследования.

Цель - разработка научных основ создания автоматизированных рабочих органов ковшовых погрузочных машин и разработка средств управления процессом зачерпывания скальной горной массы,

Идея - использование усилий и нагрузочных моментов, действующих та рабочее оборудование и ходо'вые части погрузочных машин в качестве сигналов для управления механизмами поворота ковша, подъема стрелы и передвижения (напора) при зачерпывании горной массы.

Обзор ранее проведенных исследований погрузочных машин и способов управления рабочим оборудованием погрузчиков, экскаваторов и землерсйно-транспортных машин позволил сформулировать следующие задачи исследования:

- теоретическое обоснование параметров траектории зачерпывания в условиях ограничения предельных сил сопротивления, числа ступеней траектории и удельной работы черпания при заполнении ковша не менее 9055 его геометрической вместимости;

- экспериментальное исследование деформаций штабеля, траекторий частиц горной массы и закономерностей наполнения ковшей с целью выявления источников сопротивления движения ковша и рациональной траектории процесса зачерпывания;

- экспериментальное изучение силовой картины взаимодействия ковша и отдельных его элементов с навалом горной массы с целью установ лелия закономерностей изменения равнодействующей и составляющих ее сил сопротивления перемещению ковша и обоснования главного сигнала управления механизмом поворота ковша при зачерпывании горной массы различной крупности;

- разработка основ автоматического управления процессом зачерпывания, вклвчаащих обоснование принципов управления механизмами по ворота ковса, подъема стрелы и передвижения (напора) на основе исследования вероятностных характеристик сигналов управления;

- разработка основ конструирования автоматизированных ковшовых погрузочных органов, включающих классификацию схем подвеса рабочего оборудования, обоснование места установки силоизмерительных датчик о алгоритмы и схемы управления рабочим оборудованием;

- разработка методики расчета основных параметров погрузчиков с учетом обеспечения рациональной траектории зачерпывания;

- создание экспериментальных конструкций электронных регуляторо и проведение исследовательских испытаний их в шахтных условиях на погрузочно-транспортньгх машинах с дистанционным управлением.

Методы исследований. Поставленные задачи решались путем теорети ческих и экспериментальных исследований процесса зачерпывания горно массы на физических моделях и натурных погрузочных машинах с экспериментальными системами управления, привлечением положений механики сыпучих тел и методов математической статистики при обработке материалов исследований с использованием вычислительных машин.

Основные научные положения.выносише на защиту, заключаются в следующем:

- равнодействующая пил сопротивления движению ковша в горной мас-■е представляет вектор, величина, угол наклона и точка приложения ко-'орого определяются размерами призм горной массы, перемещаемых ков-юм, величиной уплотненных ядер перед рабочими его кромками, конст->уктивной формой ковша и отдельных его элементов, траекторией черпа-гая и неровностью почвы погрузочной площадки;

- касательная составляющая сила на участках поступательного движения ковша имеет нарастающий пульсирующий характер, а нормальная ¡оставляющая носит знакопеременный характер, обуславливаемый не-ювностью почвы погрузочной площадки. На криволинейных участках тра-;ктории составляющие силы убывают;

- при зачерпывании слежавшейся и крупнокусковой горной массы для >беспечения рациональной траектории, при которой наполнение ковша ¡оставляет не менее его геометрической емкости и предельное на-юрное усилие не превышает сцепного веса машины, необходимо управ-гять работой трех механизмов: поворота ковша, подъема стрелы и передвижения, и при этом использовать комплекс сигналов, пропорциональ-шх тяговому (напорному) усилию, нагрузочным моментам от касательной

I нормальной составляющих сил и их первым производным;

- система управления процессом зачерпывания с сигналом, пропор-деональным нагрузочному моменту, должна работать по шеста зонам (в юрядке возрастания): - подъема стрелы, - ожидания, - временной коррекции (малых углов поворота ковша), - отработки основной части программы черпания, выключения механизма передвижения при встрече рабочего органа с неодолимым препятствием - определения степени заполнения совша в конце зачерпывания;

- с целью повышения точности управления, снижения буксования ко-1ес и обеспечения положительного заднего угла ковша сигнал следует снимать в непосредственной близости от ковша: в гидроцилиндрах ковша I стрелы и в конструктивных элементах подвеса рабочего оборудования ?а раме машины;

- с целью уменьшения динамической нагруженности на рабочее оборудование при зачерпывании слежавшейся и крупнокусковой горной массы ртношение скоростей подъемного и напорного движений должно находиться в пределах 1,2 -1,0. При черпании сыпучей и мелкокусковой массы 1редел этого отношения допустим до 0,3;

- для обеспечения необходимого быстродействия на участке "дат-ток-регулятор- исполнительный механизм" система должна обеспечить трохождение сигналов с амплитудой до 25 МПа и частотой до 3 Гц при этставании по фазе не более 0,2 с.

5

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспе чивается:

- установлением источников сопротивления движению ковша внутри навала горной массы и закономерностей их изменения, закономерносте наполнения ковшей, закономерностей изменения касательных и нормаль них сил сопротивления движению ковша и отдельных его элементов в горной массе на стенде с максимальной ошибкой тензОизмерителъной системы не более 7% и относительной погрешностью результатов измер ний не более 22$ при надежности 0,9;

- теоретическим обоснованием возможности осуществления способа автоматического зачерпывания горной массы;

- результатами проведения исследовательских испытаний автомата зированных фронтальных погрузчиков ТО-1, ТО-6 и ТО-7, породопогрузочной машины МЯР-6, погрузчика - стенда натурного размера, погру-зочно-транспортных машин ЛД-5А, ПД-8А, ПД-8М. ПД-8Б, ЛФ-12, "Кава-еаки-6" и "Кавасаки-9" (на трех последних совместно с системой дис такционного управления). Было погружено в автоматическом режиме ок ло 33000 т горной массы различной крупности и степени слеживаемост;

Научная новизна работы заключается;

- в установлении силовой картины взаимодействия ковша и отдель ных его элементов с навалом горной массы, гакономерностей наполнения ковшей;

- в разработке формул и номограмм для расчета касательных и нормальных сил соцротивления:

- в разработке принципов управления и основ конструирования ко; шовых автоматизированных погрузочных органов.

Практическая значимость работы состоит:

- в разработке методик исследований, расчета равнодействующей сил сопротивления и основных параметров погрузочных машин с автома< тизированным погрузочным органом;

- в практическом доказательстве возможности автоматического уп^ равления процессом зачерпывания;

- в разработке технической документации на аппаратуру управления механизмами поворота ковша,подъема стрелы и передвижения ( напора) при зачерпывании.

Внедрение результатов диссертационной работы заключалось:

- в передаче комплектов электронной аппаратуры (датчики, регул; торы, контрольные приборы, пульты набора программ и индикации) инж( рерному центру концерна "Норильскникель" для использования на ПТМ

: дистанционным управлением, НПО Восточного горнообогатительного сомбината (г. Желтые Воды) и концерну Амкодор (г. Минск) для автоматизации погрузочно-транспортных машин и фронтальных погрузчиков;

- в использовании научных положений диссертации институтом Нипигормаш и Чебоксарским заводом промышленных тракторов для автоматизации рудничных погрузочно-транспортных машин типоразмерного ряда и карьерных фронтальных погрузчиков;

- в использовании результатов исследования при составлении институтом Нипигормаш ГОСТ а 26916-86, в котором предусмотрено требование оснащения проектируемых погрузочно-транспортных машин системами автоматического черпания.

Личный вклад автора состоит:

- в экспериментальном установлении источников формирования сопротивлений движению ковша в горной массе, закономерностей наполнения ковшей и формирования вектора сил сопротивления при зачерпывании;

- в теоретическом обосновании параметров рациональной ступенчатой траектории черпания;

- в разработке научных основ создания автоматизированных рабочих органов и систем управления для ковшовых погрузочных машин, включающих принципы управления процессом зачерпывания, алгоритмы и функциональные схемы систем, классификацию схем подвеса рабочих органов и обоснование мест размещения силоизмерительных датчиков;

- в руководстве и личном участии при проведении всех,этапов теоретических и экспериментальных исследований, при конструировании аппаратуры.

Апробация работы.

Результаты работы по отдельным этапам и полностью в период с 1973 по 1992 гг. докладывались на 17 объединенных, региональных и всесоюзных семинарах и научно-технических конференциях, на Ученых •оветах в Новосибирске (ИГД СО РАН, Новосиб. инженерно-строительный тститут, Новосиб. институт инж.ж-д транспорта, Новосиб. электро-гехнич.институт, дом техники при НТО горное), в Омске (Омский авто-юрожный институт), в С.-Петербурге (институт Гипроникель), в Екатеринбурге (институт Нипигормаш, Горный институт, Уралмаш), в Красно-тррке (филиал института Вниистройдормаш), в Москве (ИГД им. Скочин-'кого A.A., сектор физико-технических проблем института физики Земли im. О.Ю. Шмидта), в Норильске (горнометаллургический комбинат), в {иеве (дом экономической и научно-технической пропаганды), в Дне-

пролетровске (республиканское научно-техническое горное общество), в Кривом Роге (Внипирудмаш), в Минске (НПО Дормаш, завод "Ударник"' в Орле (завод погрузчиков), в Бердянске (завод Дормаш), в Екатеринбурге на одиннадцатой международной конференции по автоматизации в горном деле. Двумя бронзовыми медалями отмечалась аппаратура на ВДН'

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 50 статей в центральных журналах и тематических сборниках трудов ИГД СО РАН и НИИЖТа, получено 15 авторских свидетельств, опубликованы две монографии [6, 48] (одна в соавторстве). Промежуточные отчеты и документация на аппаратуру систематически передаются заинтересованным научно-исследовательским и проектно-конструкторским организациям.

Объем работы.

В диссертации, изложенной на 360 страницах с 78 рисунками и 20 таблицами, содержится введение, пять глав, заключение и список литературы из 245 наименований. Приложения изложены в отдельном томе

Автор считает своим долгом выразить признательность академикам РАН Е.И. Шемякину, М.В. Курлене, д.т.н. А.Д. Костылеву и Э.Г. Чайковскому за оказанную поддержку и советы на различных этапах прове дения исследования. Автор также приносит глубокую благодарность сотрудникам института Нипигормаш за разработку автоматизированных экспериментальных погрузочно-транспортных машин, сотрудникам Новосибирского отделения института Электропроект и руководству горного управления концерна "Норильский никель" за оказание помощи при проведении исследований работы машин в рудничных условиях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обзор ранее проведенных исследований.

Для поиска путей решения задач проделан обзор современных погрузочных и погрузочно-транспортных машин, а также ранее проведенных исследований силовой картины взаимодействия ковша с горной массой, рассмотрены системы управления погрузочными, погрузочно-транспортнь ми, землеройно-транспортными и экскавационными машинами, разработана их классификация и оценены возможности использования систем для автоматизации шахтных погрузочных машин. Показана роль различных научных коллективов в исследовании и разработке систем управления перечисленными машинами (ХАДИ, ВНИИСТРОЙДОРМАШ, ГИПРОНИКЕЛЬ, СИБАДЕ-НИПИГОШАШ).

Большая роль в научном обосновании общих требований к ковшовым

згрузочным машинам неавтоматического действия принадлежит член-ксср. \ СССР А.О. Спиваковскому, академику АН УССР Н.С. Полякову, акаде-ту РАН К.Н. Трубецкому, докторам технических наук Г.В. Родионову, ,Н. Стогову , Я.Б. Кальницкому, Н.В. Тихонову, А.Д. Костылеву, .Е. Евневичу, B.C. Берсеневу, С.С. Музгину, Д.Т. Анкудинову, В.Н. 1расову, С.А. Полуянскому, Г.Ш. Хазановичу, кандидатам технических 1ук К.С. Гуркову, Р.Ф. Саблину, Б.П. Семко, П.А. Корлякову, В.Я. эвину, Ю.М. Словесному, О.Ю. Шаньгину, Ю.Ф. Фабричному, В.А. Мекк, .В. Забегалову, C.B. Абрамову, Ю.Ф. Георгиеву, Э.В. Юпатову, В.Г. эндратюк, В.Г. Сидельникову, П.С. Ратушняк, Е.Г. Фурсову и др.

Автоматизации ковшовых погрузочных машин посвящены исследования ,т.н. Словесного Ю.М. (институт Нипигорлаш) и Соболя A.B. (инсти-гт Гипроникель). Однако недостаточное внимание исследователей к си-¡вой картине взаимодействия ковша и отдельных его элементов с гор->й массой, а также к закономерностям наполнения ковшей горной мас->й, не позволили выявить необходимого количества сигналов и алго-(тма управления. Не создана аппаратура управления процессом зачер-гвания скальной горной массы и за рубежом. В опубликованных патен-IX для погрузчиков описываются устройства и способы, преднаэначен-ге для ограничения движений рабочего оборудовании в предельных кинетических положениях (Япония, США, ФРГ), для частичной автоматиза-:и управления механизмами поворота ковша, подъема стрелы и передви-«ия при зачерпывании грунта в зависимости от величины тягового илия (Япония). Не встречаются описания изобретений для комплексно: управления механизмами погрузочной машины при зачерпывании скаль-й горной массы в условиях днстаннионного управления.

В связи с изложенным внимание в работе было сосредоточено на |учение силовой картины взаимодействия ковша с навалом горной мас-[ и закономерностей наполнения его при различных траекториях чер-ния. Исследования проводились теоретическими и экспериментальны' методами. Структурная схема исследований приведена на рис. I.

Теоретические основы расчета параметров рациональной траектории |Строены как дальнейшее развитие теории взаимодействия ковша со абелем, предложенной д.т.н. Родионовым Г.В. При составлении модели счета траектории по заданным усилиям принимались ограничения по едельно-допускаемому значению горизонтальной составляющей R% ис. 2,6) и по наименьшему из ряда возможных (вычисленных) значе-й удельной работы при заполнении ковша не менее 90% его геометри-ской емкости. Геометрическими параметрами траектории являются

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЙССЯПДОВАНКЙ

Обзор ранее проведенных исследований и разработанных средств управления

Цель исследования -разработка осаов создания рабочих органов коешовых погрузочных машин с автоматическим зачерпыванием горной массы

Объект иоНодоцаншх -

рабочий орган автоматизированной машины - горная масса _

Исследование взаимодействия ковша с горной массой /шзичаская модель/

--^-

Теоретическое обоснование параметров. рациональной траектории зачерпывания

?--

Силовая кар тана взаимодействия ковша с горной массой /твическая модель/

у

-^-

Основы управления и конструирования автоматизированных рабочих органов

уат)актерястики источников В03Ш1КН0-вения сопротивления движению ковша при чердаяии

>

Зависимость степо-ни. заполнения ков-па о г вида траекто-

рии

Зависимость усилий ^внедрения и ловоро-** га ковша ог вида траектории

Методика расчета параметров силового вектора, действую-г щего на ковш* количества зачерпываемой наосы, общей и удельной работы черпания

Параметр! рационалъ->ной ступенчатой траектории

Исследовашха параметров силового вектора при зачерпывании сыпучей и кусковой массы различной крупяосм

Обоснование сигна-^ ла управления ме-хааизмом поворота ковша

Фэрдулы для рао-^ чета касательной и нормальной составляющих сил

Количество и вида сигналов управления механизмами ^овша', стрелы и передвияения

Вероятностные ^характеристики сигналов

Алгоритма и схемы ^систем управления

Раочег параметров &автоматизировая-'дах погрузчиков

ОСНОВЫ ТЕОРИИ. КОВШОВЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ ОЕГАНОВ

"V"

Прикладные результаты

Фронтальные одноковшовые

логрудчики Ояндзешй социальный а

__экономический эффект

Ковшовые погрузочно- —---"

гоайспоргные машины

Схемы подвеса погрузочного органа

Рис. 2

а - схема подвеса рабочего органа с использованием сигнала ^ пропорционального величине нагрузочного момента/?/^ б - схема подвеса рабочего органа с использованием сигнала Яд , пропорционального горизонтальной составляющей силе

глубина первоначального внедрения ковша(рис. 3,а) и отношение Упод/^нап ' где ^fltftf ~ скорость подъема (по передней кромке ковша), \/цап ~ скорость напора (рис. 2,а).

В случае ступенчатой траектории вводится дополнительный параметр Kp-Rx min/Rx max' где max ~ УРовень включения механизма поворота ковша на участке прямолинейного движения ковша, RxГПШ - уровень выключения механизма при движении на криволинейном участке. Параметр Кр определяет число криволинейных участков ступенчатой траектории. Радиус поворота ковша . угловая скорость^ и длина днища ковша Lfty принимались величинами постоянным;?.

II

Схемы взаимодействия ковша с горной массой

б

Рис 3

а, б - деформации штабеля при внедрении и на криволинейном участке

траектории

С рядом принятых допущений в работе приводится методика расчет? величины вектора равнодействующей силы й- ^^ «зат-

рачиваемой работы черпания количества зачерпываемой горной

массы (Ц , числа ступеней поворота ковша П^^(Кр) , удельнс

работы черпания а уд = А Черп/$ '

Ц* Ачерп = А вц + Апов,

где - величина работы на участке внедрения, 0

&1>оЬ~I^Р ~ веттиа Ряб071* на участке поворота,

О ,

/?Х '/(Мг/о^}^ У В, О)£ У,\jPjLqh)- горизонтальная составляющая сил сопротивления движению ковша,

п п ~ массы первой и второй призм перемещаемой ковшом горной '1'г*- Массы (рис. 3),

Р. Го - силы трения боковых граней призмы о навал, 13

д/ - сила, возникающая при перемещении второй призмы относительн уплотненного ядра,

N - сила сопротивления движению уплотненного ядра внутри навала,

M и M F Me Мс ~ моменты от действия силы сопротивления } гтр> гтр> tfl

ния No продвижения уплотненного ядра внутри навала, от силы трения Fftp первой призмы по днищу ковиа, от силы трения Ffpp перед-

ней кромки ковша в месте ее контакта с уплотненным ядром, от силы давления Ejf на днище ковша.

Значения констант tfofî, Ç формулы для расчета величины сил, моментов и затрачиваемой работы приведены в диссертации.

Количество зачерпываемой горной кассы {¡¡= f (F^Bj^f Нф),

где FKz/(L^B:iTxaign)fo)H(JJm) - площадь фигуры в вертикальной

плоскости, ограниченная траекторией передней кромки и иачалытым очер-i таннем штабеля (рис. 2,а), %}Кф,Кф ~ коэффициенты, учитыващие влияние крутизны траектории, фор>.?ы продольного профиля косша и просьм пания горной массы через вырезы в боковая станках ковша на его наполнение, $ - насыпная масса, S ~ пкрина когса.

В результата Бачислений на SESi получали графики ФункцуЙ коз?4?а-■диеяаа зачерпшзанзя. - количество горней масса, разме-

щающейся в пределах геометрической емкости kcbieJz соотпзтствующае км графики Функций удельной работы черпанхя. Qij^/dijâ.cpsd. ог высоты штабеля Нщт/Lfifi при различных параметрах по 8н/~дн-Для обеспечения рациональной траектории (Kg- 0,9...1,35) при зачергтыванки из высоких штабелей (ftiurn/Ldij~ï2 ) глубина перзоначальЦ ного внедрения &перв.ви/1- дн) не должна превышать 0,4...0,6, а из штабелей меньшей высоты (tfuun/l ¿¡><f ) глубина первоначального внедрения должна быть не менее 0,8.

Такие режимы целесообразны'и по затрата удельной работы черпания, при которых а уд ¡а-уд.сред.* о,8..л,о.

Наименьшее число ступеней траектории, при котором обеспечивается /Сз = 0,95..Л,15,составляет 4...5 при Кр =• 0,4. С повышением Кр увеличивается число ступеней и степень заполнения ковза. ■

При изменении свойств горной массы, крупности и конфигурации навала будут изменяться скорость нарастания силового параметра и, соответственно, параметры траектории L't и сО£/ (рис. 2.6). Конец! зачерпывания характеризуется пересечением траекторий передней (точка А) и задней (точка В) кромок днища V ковш начинает днищем касаться навала (рис.2,а).Подсчитано, что величина вылета t(min Должна сос-

13

тавлять не менее 1,5 - 1,7 длины днища ковша.

Экспериментальное исследование деформаций штабеля проводилось на физической модели с соблюдением геометрического и кинематического подобия с целью установления источников сопротивления движению ковша, закономерностей их изменения, а также зависимости степени наполнения ковша от вида его траектории.

В результате исследования установлено:

- на всем протяжении траектории ковша (линейных и нелинейных ее участках) впереди ковша образуются две призмы из горной массы (

и на рис. 3), объем которых при пологих траекториях больше, а при крутых меньше. Усилия на перемещение обеих призм и уплотненных ядер перед боковыми стенками являются основными источниками возникновения сопротивления перемещению ковша в горной массе,

- объем зачерпнутой горной массы всегда меньше объема заключенного между траекторией передней кромки ковша и наружным очертанием штабеля. Соотношение между этими объемами оценивается коэффициентом Ц0-

0,98 - 0,52 в зависимости от глубины первоначального внедрения, отношения Урод/^ИОП и высоты штабеля,

- удельная работа черпания увеличивается с ростом глубины первоначального внедрения и выполаживанием траектории при равных прочих условиях. По условиям равенства предельных напорных усилий и обеспечения высокого заполнения ковша черпать из высоких штабелей (более двух длин днища ковша) целесообразно с небольшой глубиной первоначаль ного внедрения (0,4-0,5 длины днища) и последующим движением ковша

по крутым ступенчатым или непрерывным криволинейным траекториям с соотношением УпоВ/1/нап = 0,8-1,0; из низких (равных или менее длины днища) - при глубине первоначального внедрения, равной 0,8-1,0 длины днища и пологим ступенчатым или непрерывным криволинейным траекториям с отношением Упод/^Нап = 0,5-0,3;

- конструктивное увеличение длины ковша или чередование поворотов его с приподъемами стрелы приводит к увеличению количества зачерпываемой горной массы при постоянстве предельных значений усилий внедрения и поворота.

Экспериментальное изучение силовой картины взаимодействия ковша с навалом горной массы заключалось в исследовании силового вектора, который представляет равнодействующую сил сопротивления, равную геометрической сумме сил,формирующихся на отдельных элементах ковша. Для этой цели был создан стенд, который представлял модель погрузочной машины с емкостью ковша I м3, выполненную в масштабе 1/4. Ковш

был подвешен на тензодатчиках в специальной обойме таким образом,чтобы имелась возможность замерять касательную (в плоскости днища ковша), перпендикулярную к ней нормальную силу Д/ , горизонтальную составляющую силу , действующие на ковш в сборе, а также составляющие силыД^ и , действующие на отдельные элементы ковша: днище, переднюю кромку и боковые стенки.

Краткое изложение результатов исследования параметров силового вектора сводится к следующему:

- касательная составляющая имеет нарастающий пульсирующий характер, обуславливаемый ростом и периодическим разрушением'уплотненных ядер, сдвигами призм скольжения;

- нормальная составляющая может иметь знакопеременный характер, который наиболее часто проявляется при зачерпывании крупнокусковой массы;

- формулы для расчета величины касательных и нормальных сил ка участке внедрения представляются в виде: __

Д^ВКк, Ы=пВКк,

где комплексный коэффициент, учитывающий влияние формы ковша (по данным проф. А.Д.Костылева), вид груза и крупность; и П -- удельные значения касательных и нормальных сил, определяемые по приведенным в работе номограммам с учетом масштаба моделирования;

- на криволинейных участках траектории касательная и нормальная составляющие силы убывают;

- эксперименты подтвердили результаты теоретических расчетов в том плане, что для заполнения ковша на 100%его геометрической емкости при зачерпывании из высоких навалов (Ни/т/^-дн^ ^^ глубина первоначального внедрения не должна превышать половины длины днища ковша;

В работе приводятся значения углов наклона вектора равнодействующей силы к днищу ковша и величины координат точки приложения вектора к ковшу.

Разработка основ автоматического управления процессом зачерпывания проводилась путем частичного использования материалов исследований на физических моделях, и, главным образом, материалов исследовательских испытаний погрузчиков-стендов в условиях полигонов и погрузчиков в производственных условиях. Испытания проводились на машинах с различными типами движителей (гусеничным, пневмоколесным, колесным на рельсовом ходу), с наиболее распространенными трансмиссиями в хо-

довом механизме (механической, гидромеханической). В качестве погружаемой горной массы использовались известняк крупностью до 500 ш9 известняк рядового(смешанного! состава по крупности, глинистый песча ник с 30-40£ негабаритных кусков размерами до 800-900 мм, слежавшаяся крупнокусковая масса с размерами отдельных кусков до 1,2 м, щебень гранитный, каменный уголь, песок, кокс и суглинок. Были созданы и испытаны гидравлические, электрические и электронные регуляторы. Обработка материалов исследования выполнялась с использованием методов математической статистики.

Установлено, что модели и натурные рабочие органы погрузчиков обладают общим качеством: наблюдается устойчивая повторяемость откло нения Д сигналов управления приводными механизмами (рис.4, поз. I--УШ), подтвердившая ранее выдвинутую автором гипотезу о возможности автоматического управления механизмом поворота ковша по отклонению сигнала, пропорционального напорному усилию [18, 53]] .

В условиях полигона основное количество экспериментов было прове дено на погрузчике-стенде (рис.4, поз.УШ),который был оборудован гид равлическим двухпозиционннм регулятором механизма подъема стрелы и электрическим двухпозиционным регулятором механизма передвижения (тя говой лебедки). Для получения вероятностных характеристик сигналов (математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратичное отклонение корреляционная функция, спектральная плотность, функция и плотность распределения) использовались стандартные программы и вычислительные машины "Напри" и "ВЭС'М".

Схема и уравнение работы гидравлического регулятора (рис.5)

-тх +р(х)$ + РздА -Гтр -к(х+А+Л) = 0,

где ГЦ - масса подвижных деталей б цепи от регулятора до золотника гидрораспределителя, приведенная к штоку регулятора, X - перемещен!! поршня регулятора, 5 - площадь поршня, р (X ) давление в гидроцилиндрах рукояти и на входе в регулятор, р^ОА ~ сопРотивление перемещению штока регулятора, обуславливаемое сопротивлением перемещения золотника, СО'С - фазовый угол колебательного движения штока, Рщр - сила трения подвижных частей системы, А- предельное перемещение поршня регулятора, пропорциональное максимальному ходу золотника гидрораспределителя. Основные параметры регулятора: К- жесткость пружиш и Л- величина начального поджатия.

В результате исследований установлено:

- в погрузчике с двумя приводными механизмами рабочего органа не-

16

форма управляющих сигналов в погрузочных машинах

IV

тип

машины

груза схема рабочего органа

гранит

МОЛЕЛЬ ^^

гранит модель

ШАХТНАЯ

п0г5ж^ известно МАШИНА d {у

1ППН-5 В=0>

способ зачерпывания

неавтоматичеот [1й

автоматический „

I. I Ь

РУДНИЧНАЯ известн' ПОГРУЗОЧНАЯ МАШИНА ИЛР-6

рядовой..

Рио. 4 (начало)

I »II» III - управление механизмом поворога ковш

1У - управление механизмами поворога ковша и передвижения

V

со

тип машины

ПОГРУЗЧИК Т-157 (ТОН)

ПОГРУЗЧИК а-574 (ТО-71

ПОГРУЗЧИК Л-56! ао-б)

ПОГРУЗЧИК-СТЕНД

груза схема рабочего органа

Форш управляющих сигналов н погрузочных машинах

способ зачерпывания

щебень

уголь © каменный

известняк

¿=0,15

гранит

автоматический

неавтоматический

автоматический способ зачерпывания

с регулягорами подъема сгрелы

. . и дередвялсения

(Г) I

о регулятором додана сгрелы

зопа^погери, ¿//Ль гостевое гй

Рас. 4 (окончание) 7, У111 - управление механизмами подъема сгрелы и передвижения

VI - управление механизмами подъема сгрелы, поворога ковш и передвижения

VII - Управление механизмами подъема сгрелы а поворога ковш

Схема и уравнение работы гидравлического регулятора

пт,

Р

тпр

II

Рин

П

Рзол

Со>

м.

г

ш.

X

11

Я

-рм - тх + р(%) Б+ Ртр-К(х+А+Л)=0

режим экскаватора, 5у/1ьЗазера 1 (рвберси&ный)

Т 2А--

К

режим погрузчика (нерейерсибный) к --

м?- 6

и ш

Рис. 5 ''начало) а - схема трахпозицаоаного (реверсивного) регулятора б - уравнение работы регулятора и параметры пружины

К и Л

Схема и уравнение работы гидравлического регулятора

N1

№

р

о о

25Г 1

А у я г** х=а5£пм-|)

о\/Х7\<

О'ЬРЪР

и

ем

1 3

«с е

О-

т

А ем Г 3

Т <С

Ртр

5с =асо2со5о)1

Ш

еЖЗГ^о

_1_

I

О 2% 1

I гин---тх

1 о_

р.

о

тр

<м

Вас. 5 (окончание)

в - графическая интерпретация грехлозиционного режима работы регулягора (для экскавации, бульдозирования)

г - графическая интерпретация двухдозиционного режима работы регулятора (для зачерпывания)

г

обходимо управлять обоими механизмами. В первой половине процесса зачерпывания происходит в основном управление механизмом подъема стрелы по сигналу, пропорциональному нагрузочному моменту (запись

на рис.б ), Во второй половине процесса сигналзатухает и одновременно начинает интенсивно возрастать сигнал, пропорциональный тяговому усилию (запись на рис.6). Управление продолжается за счет работы регулятора механизма передвижения. При этом погрузчик надежно предохраняется от перегрузок и поломок. Подобное перераспределение в работе подъемного и ходового механизмов наиболее отчетливо прослеживается при зачерпывании крупнокускового гранита, а также при повышенных скоростях поступательного движения погрузчика.

Максимальная частота управления каждым механизмом не превышала

очного Гц, . ,

- скорость нарастания сигнала в гидропилиндре рукоятир-ар/иХ

при зачерпывании крупнокусковой горной массы не менее чем в два раза выше по сравнению со среднекусковой (табл. I). Однако за счет управления траекторией с помощью двух регуляторов среднее значение сигнала р(х}~рсрза цикл черпания гранита средней кусковатости (^-кус ~ = О,I?)меняется незначительно (8-9 %) и лишь с увеличением крупности (¿кус/В = 0,17 -0,35) возрастает до 15-17 % (табл.1 ). Функция и плотность распределения сигнала р(Х) с изменением крупности и высоты навала гранита также существенно не изменяются.

Результаты исследовательских испытаний натурных машин, полученные в производственных условиях заключаются в следующем:

- количество регуляторов управления процессом зачерпывания должно соответствовать числу приводных механизмов рабочего оборудования (рис.7);

- в качестве сигнала управления тремя механизмами (ковша, стрелы и передвижения) может использоваться давление р^р в поршневой полости гидроцилиндра стрелы (рис. 2,а), величина которого пропорциональна нагрузочному моменту, действующему на рабочее оборудование;

- вероятностные характеристики давлений в гидроцилиндрах рабочего оборудования, полученные при автоматическом управлении тремя механиз--мами фронтального погрузчика,свидетельствуют о более благоприятном динамическом режиме нагружения по сравнению с ручным управлением (рис. 8);

- автоматическое управление двумя механизмами (ковша и стрелы) погрузочно-транспортной машины также свидетельствует о целесообразности автоматизации процесса зачерпывания (рие. 10), а сравнительно

большой разброс дисперсии и среднего квадратичного отклонения давле-

21

Образцы осциллограмм при. автоматическом способе зачерпывания горной массы

а - щи работе о регулятором подъемного механизма, Увап = 0,57 м/с, б - при работа с регуляторами механизмов подъема ограды и передвикения (напора), 7нап = 0,57 м/с; 1 - начало внедрения ковша в штабель^ 2 - участки замедленного внедрения погрузчика-стенда при кратковременная выключениях механизма передвижения; 3 - начало открывания окна золотника гидроцилиндра подъема стрелы; 4 - полное открытые окна; 5 - участки подъема отреш( 6 - участки появления тока а пуоковой катушке контактора лебедки механизма передвижения; 7 - участки прекращения подача тока; 8 - участок ручного выключения лебедки механизма передвижения; 1т ~ время от начала открывания окна золотника до начала подъема стрелы; Д2, Д3, Д4 - давление в рабочей (шгоковой) полости гидроцилиндра стрелы, в гидроцилиндре рукояти (сигнал управления механизмом подъема стрелн) и в магистрали гидроцилиндра рукояти в месте подсоединения к гидрораспределителю,* Д5 и Дз - датчики унла подъема стрелы и наклона рукояти относительно стрелы; Д7 и Дд - перемещения машины и тягового усилия; Д9 - перемещения золотника цилиндра стрелы.

Таблица I

Характеристика сигналов Инап , м/с (Ипод

0,215 (2,6) 0,38 (1,45) 0,57 (1,00)

¿кус' мм (с*кус/в>

40 - 120 120-250 40-120 120-250 40-120 120-250

(0,06-0,17) (0,17-0,35) (0,06-0,17) (0,17-0,35) (0,06-0,17) (0,17-0,35

Ншт I м

1,0 1,0 1,0 1,0 0,3 0,7 1,0 1,0

Р Ср. Ш 2,6 2,7 2,7 2,9 2,7 2,8 2,9 3,2

2р ср' (1Я1а)2 1,3 1,8 1,4 2,6 2,5 2,4 2,6 2,7

б рог ^ 1.1 1,2 1,6 1,6 1,5 1,6 1,6

р МПа 1,3 3,5 2,0 4,6 - - 3,8 7,8

/>мах' 4,5 5,5 4,9 5,8 - - 5,0 6,0

Примечание: Данные приведены применительно к заполнению ковша на 90-115% его емкости.

функциональная схема системы управления процессов зачерпывания горной массы ковшовым погрузочным органом с время приводными механизмами (погрузочно-транспортные машины, фронтальные погрузчики, экскаваторе с ковшовым погрузочным органом)

Рис. 7

т - регулятор механизма поворота ковша; 2 - механизм поворога ковша; 3 - регулятор механизма подъема стрелы; 4 - механизм подъема стрелы; 5 - регулятор механизма передвиаения ''напора); 6 - механизм передвижения; 7 - рабочий орган; 8 - датчик моменга нагрузочного^ (усилия, давления) от реакции горной массы, действующей на кове.

Всроягяостша характеристики давлений (сигналов) при автоматической (а,б,в) и ручном (г,д,е)> способах убавления процессом зачерпывания гранатного щебня ковшом погрузчика ТО-7 при долгом

Ер (151^)2 Чашдаашшковш 4 вркш, (МПа)2

г 1,0 тРкш,НРки,Ша % ^ Ц^Щ

г

тркш.^ркш» 1Ша 5,0

О Т

трЙП.Нрсп.

й 5,0-1

ГО /

0.рсп,(МПа)'

4,0 трс0^рсп.№

ЯРсп Ьеа ?РСП 1реп»

8,0

р, Ша

5,0

'сп .Ркш

г» % *

5,0

е

4 ° Ыс. 8 .0 2 4 б И

г1"

а,г ~ магматическое оаидашшТП , средне© квадратичное отклонение О и дисперсия Р.давления р в штоковой полости гидроцнлиндра ковш и давления p¿п <6,л) в поргглевой полоси гадроци-

цилиядров стрелы; в,е - кинограши давлений рсп и ркш в гидроцилиндрах стрелы и. ковза.

ния при зачерпывании крупнокусковой массы (рис.9) подтверждает настоятельную необходимость введения автоматического управления третьим механизмом (передвижения);

- погрузка рядовой и крупнокусковой неслежавшейся руды ковшом ПТМ ДЦ-8М из навалов высотой 3-4 м проходила с коэффициентом наполнения ковша 0,9-1,15 в основном за один, реже за два захода ковша, как при ручном квалифицированном, так и при автоматическом способах управления (табл.2), что свидетельствует о возможности замены машиниста аппаратурой автоматического зачерпывания;

- в условиях дистанционного управления автоматизация позволяет увеличить коэффициент наполнения ковша в полтора раза (табл.3) за счет обеспечения рациональной траектории черпания, а машинист освобождается от управления пятнадцатыо-тридцатью манипуляциями на пульте дистанционного управления;

- повышение чувствительности гидравлической системы возможно обеспечить за счет уменьшения сил трения в подвижных элементах путем частичного сбрасывания жидкости из магистрали управления в дренаж (а.с. № 827708);

- амплитудно-частотная характеристика гидравлической системы на участке"гидроцилиндр стрелы (датчик) - регулятор" показывает отставание выхода от входа на 0,03 с при частоте пульсации 3 Гц, что явля ется доцустимым по условиям быстродействия. Максимальная задержка от момента появления импульса управления в гидрорегуляторе до срабатыва ния исполнительного механизма при температуре не менее + 5°С не превышает 0,2 с.

Разработка основ конструирования автоматизированных рабочих органов и систем их управления проводилась для широкого класса машин с ковшовым погрузочным органом. Для погрузчиков, погрузочно-транс-портных машин и экскаваторов с погрузочным оборудованием предложена классификация, в основу которой были положены следующие признаки:

- по способу подвеса ковша (на раме машины, на стреле, на платформе, на рукояти);

по области применения (подземные с ковшами, закрепленными на коротких стрелах, поверхностные с ковшами на длинных стрелах, карьерные с ковшами на рукоятях).

Для каждой схемы подвеса рабочего оборудования рекомендованы места установки силоизмерительных датчиков. Предложены функциональные схемы систем управления, которые охватывают широкий класс погрузочных машин с ковшовым рабочим органом.

Вероягнос5ные характеристики давлений С сигналов) при автоматическом способе зачерпывания крупяокуоковой слежавшейся горной массы ковшом погрузочно-транспортной машины Щ-8А при полном наполнении ковша

а

Вр кш,(МПа)

Рис. 9

а - сигнал упразления (давление в гидроцилиндрах стрелы) б - давление в гидроцилиндрах ковша

27

Диаграммы усредненных характеристик сигналов в гидроцалаидрах стрелы и ковша ври автоматическом и ручном способах зачерпывания горной массы при полном заполнении ковша

Способы зачерпывания автоматический '_и ручной_'_■

Способ, зачергивзяня «стоматический

Горная масса рядового состава по крупности

5,6

2 7,0

3,0

и3'1'

1,0

ГЦ

5,6 «.в-

щ

г/,

7.3

**

3,0 ,3,2- 1,0

П1р сп сред,

ИПа

ТПр кв сред, Вр ко с рад КПа - (ИПа)2

ТП р сп сред, Ь р сп сред, {Ша (ИПа)1* .

ТПр о сред, I) р гав сред, ИПа (МПа)

Гидроцилиндры стрелы

Гидроцкливдри ковша

Гпдроциляндру страяи

Гидроцилиндры ковяа

Рис« 10

£23221 ~ РЗГчеой способ зачерпывания | - горная масса рядового состава нослаглЕпаяся

¡" ' I автоматический {123253 - горная касса крухшопусковая сл&хшатяся

Таблица 2

Способ черпания Коэффициент заполнения ковша, отнесенный к одному полному циклу зачерпывания, Кд Длительность одного полного цикла зачерпывания, с

1^чной 0,92 57,8

Автоматический 0,98 42,7

Комбинированный 0,84 57,3

Примечание: под полным циклом зачерпывания подразумевается длительность цикла, при котором происходит заполнение ковша, ,характеризуемого в среднем величиной Кд. После завершения полного цикла зачерпывания производится транспортировка горной массы к рудоспуску.

Таблица 3

Наименование показателей Дистанционное управление без автоматического зачерпывания Дистанционное управление с автомата ческим зачерпыванием

Средняя длительность рабочего цикла, мин. 5 5,56

Среднее значение коэффициента зачерпывания 0,57 0,86

Эксплуатационная.производительность , м /час 27,7 33,0

Примечание: расстояние от камеры до рудоспуска составляло 80 м.

В приложении изложены методика расчета основных параметров ковшовых погрузчиков, основы конструирования машин с автоматическим способом зачерпывания, результаты опытно-промышленной проверки работы автоматизированных погрузочно-транспортных машин, в том числе автоматизированных погрузочно-транспортных машин с дистанционным управлением, технико-экономическое обоснование автоматизации погрузочно-транспортных машин с дистанпионным управлением и отзывы на диссертационную работу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе осуществлено научное обобщение и решение важной научно-технической проблемы повышения производительности и надежности ковшовых погрузочных машин, а также облегчения труда машиниста в условиях безлюдной технологии горных работ при дистанционном управлении за счет создания автоматизированных рабочих органов и средств управления ими на основе исследования взаимодействия ковшей автоматизированных погрузчиков, породопогрузочных и погрузоч-но-транспортных машин с горной массой.

Основные выводы и результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Установлены экспериментальным путем источники возникновения сопротивления движению ковша при зачерпывании горной массы и закономерности наполнения коша в зависимости от конструктивных и кинематических параметров рабочего оборудования, которые позволили рекомендовать рациональные конструктивные формы ковшей и соотношение скоростей подъемного и поступательного движений ковша на криволинейных участках траектории.

2. Установленные теоретическим путем расчетные зависимости для определения величины равнодействующей и составляющих её горизонтальной и вертикальной сил сопротивления движению ковша, величины затрачиваемой работы, а также количестве, зачерпываемой горной массы, позволили обосновать рациональные параметры ступенчатой траектории (глубину первоначального внедрения, число ступеней) с использованием го-' ризонтальной составляющей силы в качестве сигнала для управления работой механизма поворота ковша.

Разработана методика аналитического определения минимально необходимого вылета стрелы из условий исключения наезда колес погрузчика на навал в конце зачерпывания.

' 3. Изучение силовой картины взаимодействия ковша с навалом горной массы различной крупности позволило установить закономерности изменения касательных и нормальных сил сопротивления на прямолинейных и криволинейных участках траектории, разработать номограммы для расчета этих сил и подтвердить результаты теоретического обоснования возможности использования горизонтальной составляющей силы в качестве сигнала управления механизмом поворота ковша.

4. Экспериментально установлено, что количество регуляторов в сис? теме управления должно соответствовать числу степеней свободы рабочей го оборудования,то есть числу приводных его механизмов. При этом условии функция и плотность распределения сигнала управления, пропорци-1

онального например нагрузочному моменту, с изменением крупности горной массы и высоты навала существенно не изменяются.

В существующих конструкциях фронтальных погрузчиков и погрузоч-но-транспортных машин с тремя степенями свободы рабочего оборудования для управления процессом зачерпывания необходим комплекс сигналов, пропорциональных горизонтальной (касательной) силе, нормальной или равнодействующей силе или моментам от действия этих сил на рабочее оборудование или ходовую часть машины. С целью обеспечения максимальной тяговой мощности полезен сигнал о величине степени пробуксовки. Для управления рабочими органами экскаваторов с тремя степенями свободы рабочего оборудования рекомендуется использовать аналогичные силовые сигналы в силу сходства "нижнего" способа захвата горной массы ковшами погрузчиков и экскаваторов, а также в силу сходства общих закономерностей формирования главной силовой характеристики - вектора сил сопротивления в процессе зачерпывания скальной горной массы.

5. С целью обеспечения максимального отношения объемов зачерпываемой и деформируемой в кавале горной массы, сохранения положительного, заднего угла ковша и исключения силовой перегрузки траекторию черпания после первоначального, внедрения следует формировать в виде участков поступательного и поступательно-поворотного (криволинейных) движений ковша в чередовании с приподъемами стрелы, а ось вращения ковша располагать в максимальном приближении к его задней стенке и днищу.

6. Разработана методика расчета основных параметров погрузчиков, отличительная особенность которой от известных заключается в использовании номограмм для расчета касательных и нормальных сил, а также формул для расчета кривизны траектории передней кромки ковша из условий наименьшей дисперсии силовой нагрузки.

7. Установленные вероятностные характеристики давления в гидроцилиндрах рабочего оборудования фронтальных погрузчиков и погрузоч-но-транспортных машин свидетельствуют о меньших значениях дисперсии и среднего квадратичного отклонения давления в условиях автоматического зачерпывания в сравнении с ручным в сопоставимых условиях по крупности горной массы и заполнению ковша.

а. а условиях дистанционного управления погрузочно-транспортноя машиной автоматизация процесса зачерпывания позволяет оперативно корректировать траекторию ковша в зависимости от величины силовой нагрузки, увеличить наполнение его в полтора раза (заполнение ковша без автоматизации зачерпывания составляет в среднем 0,5-0,6), уменьшить возможность буксования и износа шин за счет надежного прижатия колес

31

к шахтной почве, повысить эксплуатационную производительность на 25$ и освободить машиниста от управления наиболее трудными манипуляциями рабочего оборудования.

9. Установлено, что для машин с двумя и тремя степенями свободы рабочего оборудования наиболее пригодной является электронная аппаратура, так как в сравнении с гидравлической и электрической она обладает более высокой чувствительностью и быстродействием, она позволяет при значительно меньших массах, габаритах и энергопотреблении существенно увеличить количество функций управления, а также повысить адаптивные качества системы в управлении рабочими органами применительно к быстроизменяющимся условиям черпания (крупность кусков, высота и форма навала, неровности скальной почвы).

Ожидаемый суммарный годовой эффект за счет повышения производительности при дистанционном управлении погрузочно-транспортными машинами с ковшом емкостью 4,7 мэ составит до двухсот тысяч рублей (в ценах 1990 г.). Дополнительный экономический эффект следует ожидать за счет снижения расходов на ремонт машин, так как при автоматизации уменьшится число поломок и снизится износ шин. Социальный эффект заключается в облегчении труда-машиниста.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Основные закономерности при взаимодействии ковша со штабелем насыпного груза. - Тр./Горн. - геол.ин-т, 1957, вып. 19, с. 7-17 (соавтор Родионов Г.В.).

2. Экспериментальное исследование процесса наполнения ковшей погрузочных машин. - Тр./Горн. - геол. ин-т 1957, вып.19, с.19-45.

3. Некоторые методические приемы исследования Деформаций слоя насыпного груза при работе ковша. - Тр./Ин-т горн, дела Сиб.отд.АН СССР, 1958, вып. I, с. 216-223.

4. К вопросу об исследовании процесса черпания насыпного груза на моделях погрузочных машин. - Тр./Ин-т горн.дела Сиб.отд. АН СССР, 1958, вып.I, с. 205-215.

5. Некоторые результаты экспериментального исследования рабочего-процесса ковшовых породопогрузочных машин. - Горн.машины. М.,1958; № 3, с.25-38 (соавтор Костылев А.Д.). 1

6. Погрузочные машины для сыпучих и кусковых материалов. Конструкция, теория и расчет (монография). Машгиз, 1962. - 287 с. (соавторы Гурков К.С., Кальницкий Я.Б., Родионов Г.В., Костылев А.Д., Сороко В.М., Пресс И.М., Соболь A.B.).

7. Опыт применения погрузочных машин ППМ-4М на железных рудниках Горной Шории. - Горн.журн., 1961, № II, с. 51-52 (соавтор Захваткин Б.В.).

8. Резервы повышения производительности породопогрузочных машин ППМ-4М. - Горн.журн., 1962, № 7, с. 63-64 (соавтор Пономарев В.Д.).

9. Автоматизация рабочего процесса одноковшовых погрузочных машин. - Горн,- машины и автоматика, - 1963, № I, с. 13-18 (соавторы Могилевский В.М., Саблин Р.Ф.).

10. Результаты испытаний рудной погрузочно-доставочной машины МДЦР-0,12. - Горн.журн., 1962, № 4, с.54-55 (соавторы Хрусталев A.A., Синютин Г.М.).

11. Осциллографическое исследование магнитоупругих датчиков для автоматизации ковшовых погрузчиков. - В кн.: Радиосвязь и высокочастотная телемеханика в горной промышленности. Новосибирск, 1964,

с. 70-74 (соавтор Могилевский В.М.).

12. Автоматизация рабочего процесса шахтных погрузочных машин.-В кн.: Механизация открытых и подземных горных работ. - Новосибирск, 1964, вып. 10, с. 33-43 (соавторы Костылев А.Д., Могилевский В.В.).

13. Результаты модельных исследований работы одноковшовых погрузочных машин напорного действия с автоматизированным управлением..-Новосибирск, 1964, вып. Ю, с. 44-51, (соавторы Костылев А.Д., Могилевский В.М., Канаев М.Г., Саблин Р.Ф.).

14. Определение технической производительности вибрационного погрузочного органа. - В сб. статей по вибропогрузочным машинам вибро-бункеризации и вибровыпуску насыпных грузов, М., 1963, с. 102-106 (соавторы Максимов В.А., Паринский Ю.П.

15. Автоматизация процесса зачерпывания одноковшовых погрузочных машин. - Изв. ВУЗов. Горн, журн., 1963, № 6, с. 154-158 (соавторы Могилевский В.М., Саблин Р.Ф., Канаев М.Г.).

16. Исследование энергоемкости и процесса наполнения ковшей погрузочных машин с автоматизированным управлением.' - В кн.: Математические методы в горном деле (Материалы конференции, Новосибирск, 1963,

ч. I, с. 146-164 (соавтор Канаев М.Г.)).

17. Двухпозиционный регу лятор на магнитном усилителе для САР погрузочной машины. - Физ.-техн. пробл. разр. полез, ископаемых,1967, с. 86-92 (соавторы Чижиков В.Д., Бесталанный И.Ф.).

18. Экспериментальная проверка способа автоматического регулирования погрузочной машины с электрогидравлическим приводом. - Горн, машины и автоматика, 1967, вып. 11-12, с. 23-25 (соавторы Чижиков

В.Д., Костылев А.Д. и др.).

19. К вопросу энергоемкости процесса черпания ковшом погрузочной машины. - Физ.-техн. пробл. разр. полез, ископаемых, 1967, № 4,

с. 147-152 (соавторы Алабужев П.М., Канаев М.Г., Балышкин П.Г.).

20. Стенд для определения величины и направления равнодействующей на ковш погрузочной машины. - Тр./Новосиб. ин-т инж.ж-д транспорта, 1968, вып. 73, с. 34-45 (соавторы Саблин Р.Ф., Костылев А.Д.).

21. Исследование величины и направления равнодействующей при внедрении ковша в штабель сыпучего и кускового материала. - Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1968, вып. 87, с. 34-52 (соавтор Саблин Р.Ф.).

22. Влияние элементов ковша на формирование равнодействующей при внедрении ковша в штабель. - Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1968, вып.87, с. 53-59 (соавтор Саблин Р.Ф.).

23. Статический расчет гидравлического регулятора для экскаваторов и погрузочных машин. - Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1968, вып. 87, с. 25-33 (соавтор Мокин Н.В.).

24. Ковшовый погрузчик - стенд с автоматизированным управлением (САУ). - Вн.: Четверть века работы ИГД СО АН СССР. Новосибирск,1969, с. 107-115 (соавторы Савкин М.Н., Чижиков В.Д., Кубраков Л.Н., Бесталанный И.Ф. Лапушинский А.Н. , Коган В.З., Картель А.Н.).

25. Исследование величины и направления равнодействующей при повороте ковша в штабеле сыпучего и кускового материала. - Тр./Новосиб, ин-т инж. ж-д транспорта, 1970, вып. 104, с. 5-16 (соавтор Саблин Р.Ф.).

26. Влияние элементов ковша на формирование равнодействующей при повороте ковша в штабеле сыпучего и кускового материала. -Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1970, вып. 104. с. 17-23 (соавтор Саблин Р.Ф.).

27. Исследование величины и направления равнодействующей при движении ковша погрузочной машины в заданном интервале усилий. -Тр./Новосиб. ин-т ж-д транспорта, 1970, вып. 104, с. 23-37 (соавтор Саблин Р.Ф.).

28. Экспериментальное определение оптимальной траектории ковша автоматизированного погрузчика. - Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1971, вып. 119, с. 5-14 (соавторы Мокин Н.В., Саблин Р.Ф., Забыворот Е.Г.).

29. Методика расчета скоростей поступательного и вращательного движения ковша автоматизированного погрузчика. - Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1971, вып. 119, с. 15-17 (соавторы Костылев А.Д. Саблин Р.Ф.).

30. Определение величины управляющего сигнала автоматического регулятора поворота ковша погрузчика. - Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1971, вып. 119, с. 18-26 (соавтор Мокин Н.В.).

31. Расчет основных параметров одноковшовых фронтальных погрузчиков. - Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1971, вып. 119,

с. 27-36 (соавтор Саблин Р.Ф.).

32. Определение длины стрелы у ковшовых погрузочных машин с автоматизированным управлением - Физ.-техн. пробл. разр. полез, ископаемых, 1972, № I, с. I08-113 (соавтор Зайцева A.A.).

33. Исследование погрузочных машин с системами автоматического управления движением ковша. - Тез. докл. научно-техн. конф., посвященной 50 летию СССР, Новосибирск, изд. Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1972, с. 344 (соавтор Саблин Р.Ф.).

34. Средства автоматического управления рудничными погрузочно--доставочными машинами. - В кн.: Шахта будущего. - Тез. докл. 2-й Всесоюз. конф. Новосибирск, изд. ИГД СО АН СССР, 1973, с. 180-181 (соавтор Словесный D.M.).

35. Стенд для определения нагрузок на элементы ковшово-конвейер-ного рабочего органа. - Известия ВУЗов Электромеханика, 1974, № 6, с. 686-688 (соавторы Сидельников В.Г., Фурсов Е.Г., Ратушняк П.С., Бадин Г.В., Каширин В.И.).

36. Результаты испытаний автоматизированного погрузчика T-I57 -Тр./Новосиб. ин-т инж. ж-д транспорта, 1974, вып. 153, с. 18-26 (соавторы Саблин Р.Ф., Забыворот Е.Г., Шолох П.И., Яновский В.И.).

37. К вопросу создания автоматизированных погрузочно-доставочных машин для условий рудников Норильского ГМК. - Тез. докл. 2-го краевого научно-практического семинара Разработка и внедрение промышленных роботов в народном хозяйстве Красноярского края, Красноярск, ЦНТИ, 1979, с. 133 (соавторы Чайковский Э.Г., Поллер Б.В., Конюх В.Л.).

38. Дистанционное управление погрузочно-транспортной машиной в опасных местах выемки руды. - Тез. докл. на Всесоюзн. научно-техн. совещании Состояние и перспект. автоматизации процессов на откр. и подз. рудниках цветн. металлургии, г. Орджоникидзе, 1982, (соавторы Чайковский Э.Г., Конюх В.Л., Кирсанов В.М., Хмылев В.И.).

39. Физико-технические основы создания автоматизированных ковшовых погрузочных органов. - Тез. докл. научно-техн. конф. Опыт аффек-

35

тивного применения самоходного оборудования на подземных горных работах, Свердловск, Обл. дом техники, 1983, с. 19.

40. Рудничные испытания автоматизированной погрузочно-транспорт-ной машины ПД-8М. - В сб.: Автоматическое управление в горном деле. Новосибирск, изд. ИГД СО АН СССР, 1983, с. I03-II8 ( соавторы Сабе-лев В.В., Гулидов A.C., Федии А.Н., Зырянкин В.М., Словесный D.M., Кашавгалиев P.A., Убайдулаев К.).

41. Расчет касательных и нормальных сил, действующих на ковш погрузочной машины при зачерпывании горной массы. В сб.: Автоматическое управление в горном деле. Новосибирск, изд. ИГД СО АН СССР, 1983, с. 118-128.

42. Некоторые вопросы теории рабочего цикла породопогрузочных машин с автоматизированным управлением - Физ.-техн.,пробл. разр. полез, ископаемых, 1963, № б, с. 78-87.

43. Электронные средства автоматизированного управления самоходными погрузочными машинами. - В кн.: Автоматизация и связь в горном деле, Новосибирск, изд. ИГД СО АН СССР, 1984, с. 17-25 (соавторы Сабелев В.В., Лапаев А.О., Буренко Н.Д., Холин A.A., Сыромятников E.H., Зырянкин В.М., Рожков Г.А., Федин А.Н., Гулидов A.C.).

44. Измерительный комплект для регистрации сигналов в системе управления горными машинами - В сб.: Автоматизация и связь в горном деле. Новосибирск, изд. ИГД СО АН СССР, 1984, с. 77-81 (соавторы Фигуровский Е.А., Лапаев Н.О., Сабелев В.В.).

45. Функциональные схемы систем автоматического управления процессом зачерпывания горной массы ковшом. Тез.докл. Всесоюзн. конф. Автоматиз. системы управления и манипуляторы на предпр. горнодоб. пром-ти. Киев, 1984, с. 57 (соавторы Чайковский Э.Г., Лапаев А.О., Федин А.Н., Зырянкин В.М.).

46. Физико-технические основы создания автоматизированных ковшовых погрузочных органов с дистанционным управлением. Тез. докл. Всесоюзн. конф. Автоматиз. системы управления и манипуляторы на предпр. горнодоб. пром-ти, Киев, 1984, с. 57-58.

47. Электронные средства систем автоматизированного управления погрузочно-транспортными машинами с дистанционным управлением. -Тез. докл. Всесоюзн. конф. Автоматизированные системы управления и манипуляторы на предпр. горнодобыв. пром-ти. Киев, 1984, с. 56 ( соавторы Курленя М.В., Сабелев В.В., Буренко Н.Д., Керский Е.К.).

48. Основы теории ковшовых автоматизированных погрузочных органов (монография). Новосибирск, Наука, 1986. - 187 с.

49. Основы конструирования ковшовых автоматизированных погрузочных органов. - Физ. техн. пробл. разраб. полез, ископаемых, 1986,

Я> 4, с. 79-86.

50. Исследования погрузчиков с автоматизированными системами управления. В сб.: Автоматизированное управление самоходными горными машинами. Новосибирск, изд. ЙГД СО АН СССР, 1967, с. 10-16 (соавторы Чайковский Э.Г., Костылев А.Д., Конюх В.Л.).

51. О коррекции управления механизмом поворота ковша ПТМ при автоматическом зачерпызании горной массы. В сб.: Автоматизация горных работ. Новосибирск, изд. ИГД СО АН СССР, 1988, с. 8-14 (соавтор Сабелев В.В.).

52. Перспективы автоматизации погрузочных машин периодического действия для рудников и карьеров. - Физ.техн. пробл. разраб. полез, ископаемых, 1994, Pic...

53. Авт.свид. № 100064 (СССР). Экскаваторный ковш (соавторы Родионов Г.В., Костылев А.Д.) - Б.И., 1954, }? 4,

54. Авт. свид. г-5 I2763I (СССР). Одноковшовый рабочий орган погру-, эочной машины (соавтор Костылев А.Д.). - Б.И., i960, № 8.

55. Авт.свид. ?? 149077 (СССР). Способ автоматического управления рабочим процессом одноковшовой погрузочной машины (соавторы Костылев А.Д., Савкин М.М., Могилевский В.М., Володько К.П.). - Б.И., 1962,

3 15.

56. Авт.свид. № I45I7I (СССР). Вибрационный питатель я погрузочной машине (соавторы Костылев А.Д., Гурков К.С., Крутилки В.И., Па-ринсккй Ю.П.) - Б.И., 1961, 9 4.

57. Авт. свид. ■№ 234933 (СССР). Передвижная погрузочная машина (соавторы Костылев А.Д., Савкин М.М., Червенивов Г.И., Чижиков В.Д., Индукаев А.П.)- Б.И., 1969, » 4.

58. Авт.свид. 184496 (СССР). Стенд для измерения усилий, дейст4 вующих на ковш погрузочной машины (соавторы Саблин Р.Ф., Костылев

А.Д., Ворошилов С.К., Кирсанов Г.Б.). - Б.И., 1966, К> 15.

59. Авт.свид. fi 219979 (СССР). Устройство для автоматизированного управления подъемом ковша погрузочной машины (соавторы Костылев А.Д., Саблин Р.Ф., Хасанов Ф.Ж., Максимов В. А., Седшев В.Ф., Лив-цов А.В., Невров В.Ф.).- Б.И., 1968, № 19.

60. Авт.свид. № 285868 (СССР). Погрузочная машина (соавторы Алек-| сеев Г.М., Бесталанный И.Ф., Пивторак А.Д., Чижиков В.Д.)-Б.И., 1970, JS 34.

61. Авт.свид. (С 827708 (СССР). Способ автоматического управления рабочим процесоом ковшовых погрузчиков с гидравлическим приводом и устройство для его осуществления (соавторы Саблин Р.Ф., Корляков

П.А., Словесный Ю.М., Рожков Г.А.) - Б.И., 1981, № 17.

62. Авт.свид. № 905396 (СССР). Гидравлический привод ковшового погрузчика (соавторы Саблин Р.Ф., Кирсанов В.М., Зырянкин D.M., Словесный D.M.). - Б.И., 1982, № 6.

63. Авт.свид. № 1273463 (СССР). Гидропривод ковшового погрузчика (соавторы Саблин Р.5., Корляков П.А., Словесный D.M., Балакло В.Н., Сей В.П., Гулидов A.C., Забыворот Е.Г.). - Б.И., 1986, № 44.

64. Полож. решение по заявке Jf 4865413/03 от 11.09.90. Способ автоматического управления погрузочно-доставочной машиной (соавторы Сабелев В.В., Балакло В.Н., Симаков И.К., Гатальский. Е.И., Кученов H.H., Шешин Ю.А.).

65. Полож. решение по заявке № 4846694/03 от 02.07.90. Способ автоматического управления рабочим процессом погрузочно-доставочной машины (соавторы Сабелев В.В., Кученов H.H., Шешин Ю.А., Петрачен-ков А.И., Корляков П.А., Белов Б.В.).

66. Полож. решение по заявке № 4942733/03 от 25.03.91. Способ автоматического управления погрузочной машиной (соавторы Сабелев

В.В., Кислых A.C., Кученов H.H., Слупицкий В.М., Рдин В.А., Шестопа-лов И.А.).

Подписано к печати 3 декабря 1993 г. Формат 60 84/16. Печать офсетная. Объем 2,5 п.л. тираж 100. заказ 53.

ИГД СО РАН