WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Исследованы закономерности движения горной массы между роликовыми опорами. Установлена иерархическая цепочка моделей системы “груз – лента – роликоопора – канатный став”. Движение по ставу конвейера крупнокусковых грузов описано с помощью многомассовой модели, состоящей из приведенных масс крупного куска, кусков значительно меньших фракций, ленты, а также шарнирно сочлененных роликов, находящихся на канатной навеске.

Система дифференциальных уравнений вертикального движения куска груза в пролете между роликоопорами имеет вид:

; ; (7)

,

где М – приведенная масса куска и ленты; Е – условный модуль упругости; А – площадь поперечного сечения ленты; – относительное удлинение ленты; l – расстояние между роликоопорами; х0 – начальный прогиб; S0 – начальное натяжение ленты; m – масса куска; Ji – момент инерции i-го ролика; c, k – коэффициенты демпфирования и упругости; i – окружная скорость i-го ролика; i – угол наклона i-го ролика; Мi и МСi – внутренние и внешние моменты сил; T – изгибная жесткость; – плотность каната; x, y – координаты; t – время.

Экспериментально определены закономерности повреждения конвейерных лент при контактном взаимодействии с горной массой, имеющие экспоненциальный вид.

В третьей главе произведены моделирование и идентификация состояния ленты.

Методами решения контактной задачи приняты метод конечных элементов (МКЭ) и метод Герца (МГ). При упругом деформировании ленты от контакта с кусковой породой зависимость силы F в контакте от местного смятия а имеет вид:

, (8)

где К0 определяется радиусами кривизны вершин кусков горной массы и ленты в месте нахождения роликоопоры и модулями упругости первого и второго рода горной массы и ленты.

Закон распределения давления Рz(x, y) по площади соприкосновения определяется следующим образом:

. (9)

Резинотканевые ленты представляют собой композитный слоистый материал, состоящий из чередующихся по толщине слоев резины и тканевых прокладок, имеющих различные механические свойства. Уравнение равновесия конечного элемента записывается следующим образом:

. (10)

Уравнение равновесия всей конечно-элементной модели формируется из уравнений типа (10) для всех элементов с учетом граничных условий:

, (11)

где и - матрицы жесткости и узловых перемещений конечно-элементной модели соответственно; - вектор внешних узловых нагрузок.

Математическая модель разрушения ленты Р при единичном контактном воздействии кусковой горной массы выражена следующими составляющими:

, (12)

где: р1…р4 – законы распределения массы, радиуса и угла при вершине и предела прочности единичного куска; hП, nП – высота между плитами устройства загрузки и количество плит соответственно; kП – коэффициент подстилающей породы; vЛ – скорость движения ленты; LP и dP – расстояние между роликовыми опорами и их диаметр; hЛ, nЛ – высота обкладок и прокладок ленты и их количество; [Р], [О], [У] – пределы циклической прочности ленты, материала основы и утка соответственно.

Закономерность скорости износа находится путем имитационного моделирования последовательности контактных взаимодействий. Представленная в работе развивающаяся модель разрушения ленты выражена в виде полинома. Она допускает корректировку при введении дополнительных данных о поврежденности ленты на этапе эксплуатации. В результате исследований введены динамические коэффициенты kД1 и kД2 в формулу срока службы ленты Т, предложенную ИГД МЧМ:

, (13)

где kЛ – коэффициент, зависящий от вида сердечника ленты; а – максимальная крупность куска; - плотность материала в целике; - коэффициент использования конвейера по производительности; m – коэффициент использования конвейера по времени; L – длина конвейера; H – высота загрузки; v – скорость движения ленты.

Идентификация состояния ленты производится сравнением износа, полученного моделированием, и допустимого. В работе использованы критерии предельного состояния по несущей способности срединной части ленты и выполнения прогнозируемой производственной программы предприятия. Прогнозирование состояния на требуемый промежуток времени (наработки) осуществляется применением экстраполяции (рис. 4).

В четвертой главе рассмотрены модели надежности, износа и решены некоторые вопросы повышения надежности шарошек дисковых ГПК.

В рамках данной работы была подвергнута статистической обработке техническая документация по эксплуатации шарошек ГПК “TB S V - 576 H/MS Wirth” за период с 01.06.2001 по 25.03.2003 гг. и с 20.09.06 по 01.01.07 гг. Были рассмотрены эксплуатационные данные наработки на отказ и структуры отказов шарошек ED-6 LWG-4-R и ED-6 /2К-LWG-4-R.

В результате обработки данных получена математическая модель закона распределения наработки на отказ шарошек:

(14)

где Н - относительная единица проходки; и - параметры закона распределения; к - коэффициент перевода.

Результаты аппроксимации приведены на рис. 5 (непрерывная кривая).

Функциональная зависимость отказов шарошек (сис. 6) от радиуса вращения (пути работы разрушения) подчиняется следующему выражению:

, (15)

где: п - место расположения шарошки на исполнительном органе.

Методом Герца решена контактная задача взаимодействия режущего диска шарошки с породой забоя (результаты моделирования – рис. 7). Теоретически показано, что коэффициент запаса контактной прочности при максимальной нагрузке на режущий диск шарошки имеет значение kЗ = 1,45.

Определена структурная схема действующего конструктивного исполнения дисковых шарошек ED-6 LWG-4-R и ED-6 /2К-LWG-4-R (рис. 8):

Р1 – вероятность безотказной работы режущего диска; Р2 – вероятность смещения режущего диска; Р3 – вероятность износа контактного уплотнения; Р4 – вероятность износа кольца резинового.

Шарошка прекращает функционировать при отказе любого из элементов Оi:

. (16)

Вероятность безотказной работы Р действующего конструктивного исполнения определяется выражением вида:

. (17)

Конструкция шарошки позволяет с минимальными затратами произвести механическую обработку крышки и корпуса для установки блока дополнительных уплотнений подшипникового узла (рис. 9).

Тогда структурная схема безотказной работы такой шарошки выглядит таким образом (рис. 10):

Р5 – вероятность безотказной работы блока дополнительных уплотнений.

Отказ шарошки наступает при следующей структуре отказов элементов Оi:

. (18)

Вероятность безотказной работы дисковой шарошки после модернизации Р определяется выражением вида:

, (19)

где т – количество колец дополнительного уплотнений.

Смоделирован износ материалов дополнительного уплотнения и показано, что при нормальных условиях эксплуатации возможность его отказа по причине износа незначительна.

После обработки эксплуатационных данных получен закон распределения наработки на отказ модернизированных шарошек, имеющий нормальный вид (рис. 11), м:

, (20)

где т - математическое ожидание; - дисперсия; Н – проходка в относительных единицах; к - коэффициент перевода.

Экономическая эффективность Э использования шарошек с дополнительным блоком уплотнений на один метр проходки, руб.:

, (21)

где: nШ – количество шарошек, СБ, СМ – стоимость шарошки до и после модернизации соответственно, LБ – средняя наработка на отказ базового варианта шарошки, т - математическое ожидание; Н – проходка в относительных единицах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение важной задачи повышения эффективности эксплуатации высокопроизводительных горнопроходческих комплексов роторного типа путем совершенствования конструкций триботехнических элементов и снижения нерегламентированных простоев.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему:

  1. Определены законы распределения наработки до отказа базового и модернизированного вариантов шарошек, имеющие виды закона Вейбулла и нормального закона, и полиномиальная зависимость отказов шарошек от длины резания, позволяющие выполнять прогнозирование наработки на отказ шарошек.
  2. Получена зависимость срока службы ленты конвейера ГПК “TB S V - 576 H/MS Wirth” от времени эксплуатации, на основании которой сделан прогноз ресурса ленты.
  3. Повышение надежности шарошки методом резервирования контактного уплотнения показало высокую эффективность при эксплуатации в условиях проходки ГПК “TB S V - 576 H/MS Wirth” левого перегонного тоннеля метрополитена в г. Екатеринбурге. За период эксплуатационных исследований была снижена интенсивность выбраковки шарошек по причине полного износа более чем в 12 раз.
  4. На основе результатов математического моделирования модернизирован узел погрузки конвейера № 1 ГПК.
  5. Получены следующие математические модели и разработаны программные средства моделирования:

- контактного взаимодействия режущего диска шарошки с породой забоя;

- законов распределения наработок до отказа шарошек, как базового, так и модернизированного вариантов.

- наработок до отказа модернизированного варианта шарошек, согласно полученному закону распределения, путем имитационного моделирования;

- контактного взаимодействия и локального разрушения конвейерной ленты;

- срока службы ленты конвейера;

- законов распределения геометрических свойств горной массы;

- движения горной массы между роликоопорами;

- движения горной массы в пункте погрузки;

- поврежденности конвейерных лент при контактном взаимодействии с горной массой.

  1. Разработан алгоритм идентификации технического состояния конвейерной ленты.
  2. Планируемый годовой экономический эффект от внедрения блока дополнительных уплотнений составит 56,9 млн.руб/год без учета косвенного экономического эффекта.
  3. Повышение эффективности использования ГПК достигается за счет:

- увеличения срока службы дисковых шарошек более чем в 3 раза;

- увеличения срока службы ленты конвейера на 8%;

- снижения простоев ГПК.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензирующих изданиях и журналах ВАК:

  1. Габигер В.В. Моделирование динамических и контактных процессов ленточных конвейеров/ Габигер В.В. // «Известия ВУЗов. Горный журнал» - Екатеринбург, 2008.

Работы, опубликованные в других изданиях:

  1. Дергунов Н.П. Об индивидуализированных моделях деградации в элементах горного оборудования/ Н.П. Дергунов, В.В. Габигер, В.С. Зорин // Известия УГГГА. Серия “Горная электромеханика” – 2003.
  2. Дергунов Н.П. Об индивидуализированных моделях деградации и катастроф в элементах механических систем/ Н.П. Дергунов, В.В. Габигер, А.П. Шаманин // Матриалы Международной конференции “Разрушение и мониторинг свойств металлов” – Екатеринбург, 2001. – С.35 – 37.
  3. Дергунов Н.П. Схема процесса старения (модель параметрического отказа)/ Н.П. Дергунов, В.В. Габигер, А.Д. Севостьянов, Е.И. Чернышев // Материалы Международной конференции “Разрушение и мониторинг свойств металлов” – Екатеринбург, 2001. – С.25 – 28.
  4. Dergunov N.P. Definition of characteristics of reliability of conveyors, rock cutting machines on the basis imitating modeling interaction with breed and dynamics of equipments/ N.P. Dergunov, W.V. Gabiger, V.S. Zorin // Works of International conference “GIS in geology” – Moscow, 2002.
  5. Дергунов Н.П. Моделирование взаимодействия проходческого комбайна с породой/ Н.П. Дергунов, В.В. Габигер, В.С. Зорин // Материалы международной научно-технической конференции “Научные основы разведки и переработки руд и техногенного сырья”– Екатеринбург, 2003. – С. 445 – 447.
  6. Габигер В.В. Моделирование и идентификация технического состояния критических элементов ленточных конвейеров/ В.В. Габигер // Материалы международной научно-практической конференции “Научные основы разведки и переработки руд и техногенного сырья”– Екатеринбург, 2004. – С. 300 – 301.
  7. Габигер В.В. К методике построения триботехнических моделей элементов горных машин/ В.В. Габигер // Материалы 4-ой международной научно-технической конференции “Инженерия поверхности и реновация изделий” - Ялта, Украина, 2004. – С. 62 – 63.
  8. Г.А. Боярских. Исследование контактных процессов в триботехнических элементах горных машин с помощью модели Герца/ Г.А. Боярских, В.А. Замотин, В.В. Габигер // Материалы 4-ой международной научно-технической конференции “Инженерия поверхности и реновация изделий” - Ялта, Украина, 2004. – С. 61 – 62.
  9. Габигер В.В. Иерархической подход к построению моделей контактных взаимодействий в элементах горный машин/ В.В. Габигер // Материалы международной научно-технической конференции “Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности” - Екатеринбург, 2004.

Подписано в печать 23.11.2008г.

Печать на ризографе. Бумага офсетная.

Формат 60х84 1/16. Печ. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ

_________________________________________________________________

Издательство УГГУ

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.

Уральский государственный горный университет

Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники

изд-ва УГГУ

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»