WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Великанов Владимир Семенович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАРЬЕРНЫХ ГУСЕНИЧНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ С ОБОРУДОВАНИЕМ «ПРЯМАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЛОПАТА»

Специальность: 05.05.06 – «Горные машины»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель – доктор технических наук, доцент

Суслов Николай Максимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кожушко Герман Георгиевич

кандидат технических наук, доцент

Закаменных Юрий Геннадьевич

Ведущая организация – ОАО «Уралгипрошахт» (г. Екатеринбург)

Защита диссертации состоится «22» декабря 2009 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат разослан «20» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Хазин М. Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие рынка продукции горного машиностроения привело к нарастанию конкуренции и противодействию монопольному влиянию производителей горной техники. В этих условиях отношения производителей и потребителей техники формируются на основе оптимизации соотношения ее стоимости и потребительских свойств. В области экскаваторостроения наметилась тенденция к повышению конкурентоспобности продукции, обусловленной изменениями таких факторов, как: гуманизация труда, высокие темпы научно-технического прогресса и инновационные технологии, создание единого экономического пространства со странами СНГ и перспективы вступления России в ВТО.

Карьерные гусеничные экскаваторы (ЭКГ) занимают центральное место в технологической цепи добычи полезных ископаемых открытым способом. Очевидно, что их высокопроизводительная работа напрямую влияет на эффективность ведения горных работ.

Динамичность рынка горной техники, в том числе карьерных экскаваторов, требует проведения систематических эргономических исследований с целью повышения конкурентоспособности отечественного экскаваторного оборудования. Необходимость совершенствования эргономических показателей экскаваторов диктуется повышением требований к качеству, объемами и ценовыми показателями добычи, выходом отечественных горнодобывающих предприятий на мировые рынки сырья, оборудования и финансов.

В условиях научно-технического прогресса значения параметров, входящих в критерии оптимизации и ограничения, со временем изменяются, поэтому разработку нового подхода к определению эргономических показателей ЭКГ необходимо рассматривать как управляемый процесс повышения эффективности эксплуатации на основе рационального распределения функций в системе «человек – экскаватор – забой». Данный подход адекватен для современной конкурентной среды и рыночной конъюнктуры.

Опыт различных отраслей промышленности показывает, что комплексное решение задач эргономического обеспечения технологического оборудования позволяет повысить эффективность его функционирования на 1030 %. Поэтому проведение исследований в области совершенствования карьерных гусеничных экскаваторов по критерию эргономичности является актуальной научной задачей.

Цель работы: совершенствование эргономических показателей с практической реализацией комплекса алгоритмов и программ компьютерного моделирования системы «человек – экскаватор – забой», направленных на повышение эффективности эксплуатации карьерного гусеничного экскаватора.

Идея работы заключается в том, что повышение эффективности эксплуатации карьерного гусеничного экскаватора при совершенствовании эргономических показателей достигается рациональным распределением функций в системе «человек – экскаватор – забой».

Задачи исследования:

– выполнить анализ научных исследований и обосновать подход к совершенствованию эргономических показателей ЭКГ;

– определить степень влияния квалификации машиниста экскаватора на качество управления ЭКГ;

– усовершенствовать методику оценки профессиональных навыков и знаний машинистов экскаваторов;

– разработать классификацию системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления ЭКГ и его производительность;

– разработать и реализовать алгоритмы и программы для компьютерного моделирования системы «человек – экскаватор – забой».

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Совершенствование эргономических показателей карьерного гусеничного экскаватора необходимо рассматривать как управляемый процесс повышения эффективности его работы на основе рационального распределения выполняемых функций в системе «человек – экскаватор – забой».
  2. Повышение эффективности эксплуатации карьерного гусеничного экскаватора с учетом его эргономического обеспечения должно базироваться на определении обобщенного эргономического показателя во взаимосвязи с совокупностью комплексных эргономических показателей ЭКГ.
  3. Качественная оценка эффективности управления карьерным гусеничным экскаватором характеризуется коэффициентом эффективности деятельности машиниста и классификацией системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным гусеничным экскаватором и его производительность.

Объект исследований: карьерные гусеничные экскаваторы с оборудованием «прямая механическая лопата».

Предмет исследований: взаимодействие элементов системы «человек – экскаватор – забой».

Научную новизну результатов исследований составляют:

  1. Разработка методики оценки теоретических знаний и профессиональных навыков машиниста экскаватора.
  2. Обоснование коэффициента эффективности деятельности машиниста экскаватора, характеризующего степень влияния квалификации на качество управления карьерным гусеничным экскаватором.
  3. Обоснование классификации системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным экскаватором и его производительность.

Практическая значимость работы:

  1. Разработан механизм совершенствования эргономических показателей карьерного гусеничного экскаватора.
  2. Разработана методика оценки профессиональных навыков и знаний машинистов экскаваторов.
  3. Предложена классификация системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным экскаватором и его производительность.
  4. Установлено влияние режимов управления и квалификации машиниста экскаватора на усилия, возникающие в подъемных канатах.
  5. Сформированы алгоритмы и программы для построения трехмерных компьютерных моделей реальных объектов типа ЭКГ для систем виртуальной реальности.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом исходной статистической информации; применением теоретически обоснованных методов исследования; адекватностью и высокой степенью точности полученных математических моделей; согласованностью полученных теоретических результатов и результатов компьютерного моделирования с практическими наблюдениями; положительными результатами применения методических положений диссертационной работы в деятельности ОАО «Учалинский ГОК» (ОАО «УГОК»).

Методы научных исследований. Системный анализ и научное обобщение результатов теоретических исследований, обработка результатов исследований с использованием методов математической статистики и экспертных оценок.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации цели и задач исследований, сборе и обобщении материалов [2,4], построении компьютерных моделей [1,3], а также организации, проведении и анализе результатов всего комплекса экспериментальных исследований.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований использованы при обучении и переподготовке машинистов экскаваторов в Рудненском индустриальном институте (г. Рудный, Республика Казахстан), в учебном процессе кафедры «Механизация и электрификация горных производств» (МиЭГП) в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И.Носова» (МГТУ им. Г.И. Носова) и учебно-курсовом комбинате ОАО «УГОК» (г. Учалы, Республика Башкортостан).

Результаты работы переданы в горно-обогатительное производство ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ГОП ОАО «ММК»), (г. Магнитогорск) и ОАО «УГОК» (г. Учалы, Республика Башкортостан) для реализации программ развития горнодобывающих предприятий.

Апробация работы: результаты и основные положения диссертационной работы докладывались: на международных научно-технических конференциях «Добыча, обработка и применение природного камня» (г. Магнитогорск, 2006-2009 гг.), Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В. Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, 2009 г.), международных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, 2006-2009 гг.), ежегодных научно-технических конференциях МГТУ (г. Магнитогорск, 2006-2009 гг.), на заседаниях научного семинара кафедры МиЭГП и факультета горных технологий и транспорта МГТУ (г. Магнитогорск, 2006-2009 гг.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 8 научных статей.

Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложенных на 81 странице машинописного текста, содержит 45 рисунков, 18 таблиц, библиографический список из 132 наименований и 1 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено актуальности выбранной темы и общей характеристике диссертационной работы.

В первой главе произведен анализ сырьевой базы Российской Федерации (РФ) и потребностей рынка в современных экскаваторах; установлено влияние условий эксплуатации, структуры и режимов управления на производительность ЭКГ; выполнен анализ исследований эргономического обеспечения ЭКГ.

Объем добычи железной руды в РФ в 2008 г. составил 99,9 млн тонн, объем добычи угля – 326 млн тонн. Для экскавации горной массы на карьерах и разрезах РФ в основном используются экскаваторы типа ЭКГ.

В настоящее время действующие мощности Объединенных машиностроительных заводов (ОМЗ) не в состоянии полностью обеспечить потребности горных предприятий в современных образцах оборудования, что в конечном итоге тормозит развитие российской горной промышленности.

Оценка состояния карьерной техники по сроку амортизации показала, что на горных предприятиях РФ и других стран СНГ в настоящее время эксплуатируется в среднем 6070 % карьерных экскаваторов со сверхнормативным сроком службы и без остаточной балансовой стоимости.

Выходом из создавшегося положения является разработка долгосрочной программы работ по увеличению срока безопасной эксплуатации горного оборудования, как нового, так и со сверхнормативным сроком службы.

Перспективным направлением программы является разработка рекомендаций по рациональному управлению ЭКГ и комплексный мониторинг с использованием компьютерных информационно-диагностических систем (ИДС).

Целью деятельности машиниста экскаватора является эффективная добыча полезного ископаемого, соответственно одним из критериев оценки данного процесса служит производительность. Разница в производительности труда машинистов экскаваторов, при работе на одной машине и в одинаковых условиях, может достигать 3040 %. Напряженный характер и монотонность работы машиниста экскаватора ведет к тому, что к концу смены возрастает опасность создания поломок и аварийных ситуаций. Анализ причин возникновения аварийных отказов ЭКГ на предприятиях показывает, что наибольшее количество их происходит по таким причинам, как: нарушение правил технической эксплуатации (ПТЭ) - (56,7 %); недостаточная подготовленность забоя (8,3 %); конструктивные недостатки (6,9 %); некачественный ремонт (7,6 %) и некачественное изготовление деталей и узлов (5,6 %).

Основой для определения производительности ЭКГ являются труды ученых Н.Г. Домбровского, А.Е. Тропа, В.В. Ржевского, Н.В. Мельникова, В.А. Голубева, Р.Ю. Подэрни и других.

Производительность ЭКГ формально зависит от двух конечных факторов – числа рабочих циклов и объема горной массы, перерабатываемой при каждом из них. В зависимости от горнотехнических условий изменяются значения параметров цикла экскавации, которые оказывают существенное влияние на нагрузки в рабочем оборудовании (РО) и приводах машины. При разработке скальных пород в процессе экскавации возникают значительные как статические, так и динамические нагрузки, численная величина которых в большинстве случаев не поддается определению для конкретных условий эксплуатации.

Кроме отмеченных факторов, на производительность ЭКГ оказывает влияние и уровень квалификации машинистов экскаваторов. Режимы управления карьерным экскаватором в существующих методиках оцениваются только с помощью коэффициента управления (kу), при этом другим эргономическим показателям не уделяется должного внимания.

Недостаточное использование результатов эргономических исследований приводит к тому, что значительные резервы повышения производительности остаются нереализованными, а эффективность управления ниже проектной.

Эргономическая оценка ЭКГ как технического средства производится исходя из принадлежности его к системе «человек – экскаватор – среда» (ЧЭС). Интерес для исследования представляет эргономическое обеспечение производственной и эксплуатационной фаз жизненного цикла системы «человек – экскаватор – среда».

Во второй главе произведено определение обобщенного эргономического показателя экскаватора с использованием метода медианных рангов; предложена методика рейтинговой оценки теоретических знаний и профессиональных навыков машиниста экскаватора, а также классификация системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным экскаватором и его производительность.

Pages:     || 2 | 3 |






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