книги / Моделирование технологических схем выемки калийных руд с закладкой
..pdfПриняв значение НЗДпах = 5 т/мин, (С О шш = 3 т/мин, а коэффициента 7 по результатам расчетов при моделировании (максимальное значение ушах = 170-10"5, минимальное значение у т т = 51 ■ 10"5), получим следующую оценку т о ч н о с т и при ограничении ряда Тейлора двумя членами:
(е"ус/)т а х |
= |
(1 - ушах 1Л8) |
- |
(1 |
170е 10"5-200) |
= 0,66; |
(е"уг/)т1п |
= |
(1 - у т т { /) - |
(1 |
- |
51 • 10-5,600) « |
0,694; |
-ус/.
Л% - — ■ - Ш Д - = 4,89%. е го I п
Полученный процент погрешности незначителен и допускает использование разложением в ряд с точностью до второго чле на. Тогда выражение для определения показателя технического уровня комплекса можно записать в виде
ТУ„ - [у(1)*хм + у(2)*б„<1 - у«й> +
+ П З Ж ^ - а Ь + ь | - ср )] (1 - ИЖ Н -аЬ + —
(6.13)
Таким образом, из эвристической функциональной модели (6.1) использованием исследований пропускной способности, ма шин на имитационной моделирующей системе “Синтранс” получены выражения для определения числовых значений показателя оцен ки технического уровня призабойного выемочно-транспортного комплекса.
Последующая разработка рекомендаций требует оптимизации параметров по критерию максимально возможного значения пока зателя технического уровня. Для этого необходимо найти функ цию тех параметров, которые определяют технический уровень. В данном случае целесообразно получить показатель оценки технического уровня как функцию сменного комбайнового грузо потока. С этой целью сделаем следующие преобразования. Выра жение р в функции коэффициента пропускной способности шахт ного самоходного вагона
1/?м Ку |
КЕП 1/ЪЪ Ку |
|
(1 |
У У?Я> 1/сЯ Ку |
р ~ к гк л = |
к г к1 |
= |
|
к тк 3 |
[05Я У ( № ) г1Ку
(6.14)
Тогда
Кика “ “ о!-> + |
> |
(6.15) |
ь + с[«/?Я |
У(1/;Я)2]* |
|
где |
г |
* Р* Э ' |
|
|
|
|
Подставляя полученные выражения в (6.15), окончательно |
|
получаем: |
|
|
ТУВ(^2) |
- |
[Г(1)-*км |
+ г<2) • АГб„(1 - уГУ5Я) |
+ |
|
|||
+ |
У (3 ) • Кшсъ* |
|
+ |
|
|
) 1 |
х |
|
|
|
|
|
ь + с[1« |
- У (^ й ) 2]2 |
|
|
|
* |
(1 ~ У^см) ("й^ |
+ |
1 |
------) |
(6.16) |
|||
|
|
|
|
|
ь + С [1/5Я + У (^Я ) 2]2 |
|
||
Взяв первую производную и решив полученное уравнение от |
||||||||
носительно |
(Лы, |
а |
затем |
подставив |
последнее в |
выражение |
||
(6.16), получим предельное значение показателя для оценки технического уровня.
Подставив в^ это же выражение (6.16) текущие значения сменного комбайнового грузопотока, можно определить резерв степени адаптируемости комплекса выемочно-транспортных машин по критерию оценки показателя технического уровня системы.
Полученные функциональные зависимости и возможности оп тимизации в своей последовательности определяют методику оценки технического уровня призабойного выемочно транспортного комплекса.
6.2. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ МАШИН ПО КРИТЕРИЮ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ
Множество операций, выполнение которых и составляет мето дику оптимизации параметров, можно разделить на три больших класса задач.
1. Имитационное моделирование структуры призабойного выемочно-транспортного комплекса и определение функциональ ных зависимостей коэффициентов пропускной способности функ циональных элементов.
В качестве инструментальных средств в данном классе задач используется система имитационного моделирования "Синтранс”. Имеется, по меньшей мере, два отличительных принципиальных момента в построении математических моделей, которые отлича ют программный комплекс "Синтранс” от других систем имита ционного моделирования. Первое - квазимодульное описание структур, что позволяет в рамках имеющейся библиотеки моду лей, а также дополнительной разработкой функциональных моду лей моделировать произвольную структуру и, в частности, при забойный выемочно-транспортный комплекс. Второе - принцип
потенциального преобразования грузопотока, который в рас сматриваемом аспекте позволяет устанавливать коэффициенты пропускной способности звеньев:
|
+ 1 |
|
|
------ ^ ------, |
(6Л7) |
|
I |
|
где Ц ^> |
суммарные грузопотоки за базовое время |
моде |
лирования двух смежных функциональных элементов.
При последовательном соединении нескольких звеньев коэф фициент пропускной способности определится как произведение пропускных способностей каждого функционального элемента
Кс = ПК*. |
(6.18) |
1-1 1 |
|
Для получения функциональных зависимостей в виде уравне ний регрессий необходимо на ЭВМ выполнить факторный вычисли тельный эксперимент.
2. Определение уровней качества машин призабойного выемочно-транспортного комплекса и коэффициентов значимости.
Уровни; качества отдельных машин комплекса (функциональных элементов) находят по стандартной методике, регламентирован ной документами по аттестации продукции. Кроме того, до пускается использование других методик. Существенными требо ваниями при определении уровня качества машин комплекса яв ляются:
единство методов расчета всех функциональных элементов; исключение параметра производительности машины комплекса
при определении уровня качества.
Коэффициенты значимости находятся по приведенным выше формулам или методом экспертной оценки, который предусматри вает организацию и проведение опроса, обработку результатов
иполучение оценки, анализ результатов.
3.Оптимизация параметров и определение резервов повыше ния технического уровня машин выемочно-транспортного комп лекса.
Оптимизационную схему можно представить последователь
ностью операций:
получение расчетных зависимостей решением (аналитическим или численным методом) алгебраического уравнения оптимально го уровня;
определение по полученному значению сменной производи тельности (Лм величины показателя для оценки технического уровня;
определение показателя технического уровня системы при забойного выемочно-транспортного комплекса по существующему значению сменного комбайнового грузопотока;
анализ резерва повышения технического уровня и разработка требования к повышению качества машин призабойного выемочно транспортного комплекса.
Таким образом» последовательность решения изложенных выше задач и составляет метод оценки технического уровня системы машин и, в частности» призабойного выемочно-транспортного комплекса.
6.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ УРОВНЯ КАЧЕСТВА МАШИН ПРИЗАБОЙНОГО ВЫЕМОЧНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА
Первый этап оценки уровня качества машин выбор наиболее эффективных технологических схем очистной выемки. Этим обес печивается композиционная совместимость машин в комплексе, сглаживание технологических параметров. Как правило, проек тирование машин для подобных структур ведется по аналогам и не поддается системной оценке.
Впериод опытно-промышленной эксплуатации устанавливаются основные технические требования и возможные показатели эко номической эффективности. Этот набор характеристик является базовым и служит в дальнейшем для экспертных оценок и расче тов уровня качества горных машин.
Существует большое разнообразие методик и руководств по определению качества промышленной продукции, устройств и из делий машиностроения. Для оценки уровня качества машин вые мочно-транспортного призабойного комплекса (ВТК) калийных рудников (комбайн + БП + ШСВ) применен экспертный метод ин тегральной оценки с использованием обобщенного критерия уровня качества, определяемого с помощью частных, групповых критериев оценки и коэффициентов весомости.
Всоответствии с выполняемыми функциями, каждая машина
оценивается по своим группам показателей. В связи с тем, что в призабойном выемочно-транспортном комплексе, бункерперегружатель не обслуживается водителем, а выполняет функ цию передаточного звена на пути движения отбитой руды к пункту разгрузки, достаточно провести сравнение по следую щим группам показателей: назначения; надежности и долговеч ности; технологичности.
Тогда обобщенный показатель уровня качества БП определит ся из выражения
|
|
Ко = Е В / . = Я„/„ + Внлд/над + Вг1ту |
(6.19) |
||||
|
|
|
/- 1 1 1 |
|
|
|
|
где |
Ко |
обобщенный |
показатель |
уровня |
качества |
машины; |
|
В.(ВН, Внлд, |
Вт) |
коэффициенты весомости |
групп показателей; |
||||
/.(/н , |
/ и.д, |
/т) |
уровни |
качества |
по этим |
же группам пока |
|
зателей. |
|
|
|
|
|
|
|
Наименование групп и показателей |
|
Тип |
бункера-перегружателей |
|
|
||
|
|
ПП-3 |
БП-3 |
БП-ЗА |
БП-14 |
БПС-22 |
Эталон |
1. Показатели назначения |
15 |
15 |
15 |
15 |
22 |
25 |
|
1.1. Грузоподъемность, т |
|||||||
1.2. Вместимо<!ть бункера, м3 |
10,6 |
13,8 |
13,8 |
11,00 |
16,5 |
20 |
|
1.3. Время разгрузки,, с |
180-240 |
70 |
60 |
45 |
75 |
45 |
|
1.4. Установленная мощность, кВт |
1,46 |
2,0 |
2.0 |
2,87 |
2,05 |
2,87 |
|
1.5. Масеа, т |
|
0,5 |
0,5 |
0,73 |
0,8 |
0,91 |
0,5 |
1.6. Габаритные размеры, мм: |
9000 |
8400 |
8400 |
8850 |
11000 |
8400 |
|
длина |
|
||||||
ширина |
|
2200 |
2300 |
2300 |
2250 |
3000 |
2200 |
высота |
|
2000 |
1870 |
1870 |
1850 |
2800 |
1850 |
2. Показатели надежности и долго |
|
|
|
|
|
|
|
вечности |
|
|
|
|
|
0,95 |
0,96 |
2.1. Коэффициент готовности |
0,9 |
0,92 |
0,95 |
0,96 |
|||
2.2. Наработка до капитального |
7850 |
6700 |
6700 |
7000 |
5000 |
7850 |
|
ремонта (ресурс), |
ч |
|
|
|
А |
5 |
5 |
2.3. Срок службы, |
лет |
5 |
5 |
5 |
|||
3. Показатели технологичности |
|
|
|
135 |
160 |
67 |
|
3.1. Удельная трудоемкость изготов |
300 |
85 |
67 |
||||
ления, чел.ч/т |
|
|
|
|
изо |
910 |
500 |
3.2. Удельная материалоемкость, кг/т |
500 |
500 |
740 |
||||
Наименование показателей |
|
Тип бункера-перегружателя |
|
Весомость |
||||
|
|
пп-з |
БП-3 |
БП-ЗА |
БП-14 |
БПС-22 |
по группе |
по машине |
1. Показатели назначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.1. Грузоподъемность, т |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,88 |
0,18 |
0,11 |
|
1.2. Вместимость бункера, м3 |
0,52 |
0,69 |
0,65 |
0,55 |
0,83 |
0,14 |
0,09 |
|
1.3. Время разгрузки, с |
0,25 |
0,65 |
0,75 |
1,0 |
0,53 |
0,22 |
0,14 |
|
1.4. Установленная мощность, кВт |
0,51 |
0,7 |
0,7 |
1,0 |
0,72 |
0,11 |
0,07 |
|
1.5. Масса, т |
|
1,0 |
1*0 |
0,69 |
0,63 |
0,55 |
0,10 |
0,06 |
1.6. Габаритные размеры, мм: |
0,93 |
1.0 |
1.0 |
0,95 |
0,76 |
0,05 |
0,03 |
|
длина |
|
|||||||
ширина |
|
1,0 |
0,96 |
0,96 |
0,98 |
0,74 |
0,10 |
0,06 |
высота |
|
0,92 |
0,99 |
0,99 |
1,0 |
0,66 |
0,10 |
0,06 |
2. Показатели надежности и долго |
|
|
|
|
|
|
|
|
вечности |
готовности |
0,94 |
0,96 |
0,99 |
1,0 |
0,99 |
0,44 |
0,11 |
2.1. Коэффициент |
||||||||
2.2. Наработка до |
капремонта |
1*0 |
0,86 |
0,86 |
0,89 |
0,64 |
0,32 |
0,08 |
(ресурс), ч |
лет |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0.8 |
1,0 |
0,24 |
0,06 |
2.3. Срок службы, |
||||||||
3. Показатели технологичности |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.1. Удельная трудоемкость изготов |
0,22 |
0,78 |
1,0 |
0,5 |
0,42 |
0,61 |
0,08 |
|
ления, чел.ч/т |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2. Удельная материалоемкость, кг/т |
1,0 |
1,0 |
0,68 |
0,44 |
0,55 |
0,39 |
0,05 |
|
|
|
|||||||
В состав каждой из групп показателей входят частные пока затели (табл. 6.1). К группе показателей назначения отнесе ны: грузоподъемность; вместимость бункера; время разгрузки; установленная мощность; масса; габаритные размеры.
В группу показателей надежности и долговечности входят: коэффициент готовности; наработка (ресурс) до первого капитального ремонта; срок службы.
Группа показателей технологичности включает удельную трудоемкость изготовления и удельную материалоемкость.
Обработанные с помощью методов математической статистики результаты экспертного опроса дали значения коэффициентов весомости для частных и групповых критериев (табл. 6.2).
После определения весомости частных и групповых критери ев, производится оценка бункеров по категориям качества. Для этого выписываются характеристики всех бункеров в соответ ствии с выбранной номенклатурой критериев. Назначаются'1эта лонные критерии для каждого из показателей, которые могут
соответствовать |
либо |
лучшему из отобранных критериев, либо |
||||||
|
|
|
|
Таблица 6.3 |
|
|
|
|
Обобщенные показатели качества бункеров-перегружателей |
|
|||||||
Наименование показателей |
|
|
Тип бункера-перегружателя |
|
||||
|
|
|
|
ПП-3 |
БП-3 |
БП-ЗА |
БП-14 |
БПС-22 |
1. Показатели назначения |
|
|
|
|
|
|
||
1.1. Грузоподъемность» т |
м3 |
0.066 |
0,060 |
0,066 |
0,066 |
0,097 |
||
1.2. Вместимость бункера» |
0.047 |
0,062 |
0,059 |
0,050 |
0,075 |
|||
1.3. Время разгрузки» с |
|
0,035 |
0,091 |
0,105 |
0,140 |
0,074 |
||
1.4. Установленная |
мощность» |
0,036 |
0,049 |
0,049 |
0,070 |
0,050 |
||
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5. Масса» т |
|
|
мм: |
0,060 |
0,060 |
0,041 |
0,038 |
0,033 |
1.6. Габаритные размеры, |
|
|
|
|
|
|||
длина |
|
|
|
0,028 |
0,030 |
0,030 |
0,029 |
0,023 |
ширина |
|
|
|
0,060 |
0,058 |
0,058 |
0,059 |
0,044 |
высота |
|
|
|
0,055 |
0,059 |
0,059 |
0,060 |
0,040 |
2. Показатели надежности |
и |
0,387 |
0,469 |
0,467 |
0,512 |
0,439 |
||
|
|
|
|
|
||||
долговечности |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1. Коэффициент |
готовности |
0,103 |
0,105 |
0,109 |
0,110 |
0,109 |
||
2.2. Наработка до |
капиталь |
0,080 |
0,069 |
0,069 |
0,071 |
0,051 |
||
ного ремонта |
(ресурс), ч |
|
|
|
|
|
|
|
2.3. Срок службы, |
лет |
|
0,060 |
0,060 |
0,060 |
0,048 |
0,060 |
|
3. Показатели технологич |
|
0,243 |
0,234 |
0,238 |
0,229 |
0,220 |
||
|
|
|
|
|
|
|||
ности |
|
|
|
|
|
|
0,040 |
|
3.1. Удельная трудоемкость |
0,618 |
0,062 |
0,080 |
0,034 |
||||
изготовления, |
чел.ч/т |
|
|
|
|
0,022 |
|
|
3.2. Удельная |
материало |
|
0,050 |
0,050 |
0,034 |
0,028 |
||
емкость, кг/т |
|
|
|
0,068 |
0,112 |
0,114 |
0,062 |
0,062 |
Уровень качества |
|
|
0,698 |
0,815 |
0,819 |
0,803 |
0,791 |
|
Коэффициен |
Наименование |
|
ты весо |
групповых |
|
мости |
показателей |
Показатели качества |
|
качества |
|
|
|
|
0,39 |
Эксплуатационные |
|
0,32 |
Технические |
|
0,29 |
Экономические |
|
1,0 |
Уровень качества |
|
Таблица 6.4
Сводные результаты определены
|
Нв - 1,9г2,6 |
м |
Гудмен 41!6 |
Урал-ЮКС |
|
<2 - |
ПО т/ч | (2 - |
160 т/ч |
0,77 |
0,91 |
0,98 |
0,30 |
0,36 |
0,38 |
0,69 |
0,75 |
0,89 |
0,22 |
0,24 |
0,28 |
0,73 |
0,74/0,67 |
0,94/0,85 |
0,21 |
0,21/0,19 |
0,27/0,85 |
0,73 |
0,81/0,79 |
0,83/0,91 |
Продолжение
Коэффициен |
Наименование |
я |
|
|
Комбайны непрерывного |
|
ты весо |
групповых |
|
Напряжение 0,7 - 1,1I |
кВ |
||
мости |
показателей |
1 § |
||||
|
качества |
|
Нв - 2,6*5-3,7 *< |
|
||
|
|
| |
г |
|
|
|
|
|
с |
* |
ПК-10 |
Урал-20КС |
Эталон |
|
|
|
|
|||
0,39 |
Эксплуатационные |
|
|
0,74 |
0,93 |
1.0 |
0,32 |
Технические |
|
|
0,29 |
0,36 |
0,39 |
|
|
0,75 |
0,91/0,76 |
1,0 |
||
0,29 |
Экономические |
|
|
0,24 |
0,29/0,24 |
0,32 |
|
|
0,80 |
0,96/0,94 |
1.0 |
||
1.0 |
Уровень качества |
|
|
0,23 |
0,28/0,27 |
0,29 |
|
|
0,76 |
0,93/0,87 |
1.0 |
||
быть несколько выше, но в достижимых пределах. Затем уста навливаются относительные показатели. (). для каждого критерия
путем деления абсолютных значений критериев на эталонный критерий.
Уровень качества по каждому критерию определяется как В<2р где В. - коэффициент весомости. Сумма этих произведе
ний ЛВ.{2. - для каждого бункера представляет собой уровень
качества по группе критериев. Таким же образом определяются уровни качества по остальным группам критериев.
Обобщений показатель уровня качества бункеров определяет ся из выражения
Комбайны непрерывного действия |
|
|
|
|
|
|
|||
Напряжение 0,7 - 1,1 кВ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Нв - 2,6тЗ,7 |
м |
|
|
|
|
Эталон |
|
|
|
1ШБМ |
|
|
|
|
|
К - 7/15С 1 |
К - |
7/15С |
К - |
7/15М |
1 |
К -7 /1 5 М |
1 ПК-8 |
||
5 |
10 м2 | |
$ - |
17 м2 |
1 |
5 - |
10 м2 |
1 |
5 - 17 м2 |
1 |
1,0 |
0,42 |
0,47 |
0,51 |
0,56 |
|
0,63 |
0,63 |
||
0,39 |
0,16 |
0,18 |
0,20 |
0,22 |
|
0,25 |
0,25 |
||
1,0 |
0,36 |
0,40 |
0,39 |
0,64 |
|
0,65 |
0,49 |
||
0,32 |
0,12 |
0,13 |
0,12 |
0,20 |
|
0,21 |
0,16 |
||
1,0 |
0,51 |
0,53 |
0,67 |
0,78 |
|
0,87 |
0,75 |
||
0,29 |
0,15 |
0,15 |
0,19 |
0,23 |
|
0,25 |
0,22 |
||
1,0 |
0,43 |
0,46 |
0,51 |
0,65 |
|
0,71 |
0,63 |
||
табл 6.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
действия |
|
|
|
Комбайны циклического действия |
|
||||
Напряжение 3 - 4 , 1 |
кВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Мариетта |
Гудмен Эталон |
6РМ-2В ПК-11 |
2КСК Проектируемый |
Эталон |
|||||
|
526 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,92 |
0,94 |
1,0 |
0,62 |
0,74 |
0,83 |
|
0,89 |
1,0 |
|
0,36 |
0,37 |
0,39 |
0,24 |
0,29 |
0,32 |
|
0,35 |
0,39* |
|
0,90 |
0,89 |
1,6 |
0,56 |
0,62 |
0,77 |
|
0,96 |
.1,0 |
|
0,29 |
0,29 |
0,32 |
0,18 |
0,20 |
0,25 |
|
0,31 |
0,32 |
|
0,92 |
0,89 |
1,0 |
0,53 |
0,62 |
0,77 |
|
0,92 |
1,0 |
|
0,27 |
0,26 |
0,29 |
0,17 |
0,18 |
0,22 |
|
0,27 |
0,29 |
|
0,92 |
0,92 |
1,0 |
0,59 |
0,67 |
0,79 |
|
0,93 |
1,0 |
|
|
|
Ко = |
2 |
В. |
I . |
|
(6.20) |
|
|
|
.т1 |
ир |
ир |
|
|
Расчетные |
значения |
уровня |
качества |
всех |
бункеров- |
||
перегружателей, полученные в соответствии с приведенной ме тодикой, представлены в табл. 6.3.
Аналогично выполнена оценка уровня качества комбайнов и самоходных вагонов. Сводные результаты оценки уровня ка чества комбайнов и вагонов приведены в табл. 6.4 и 6.5.
На основании анализа выполненной оценки уровня качества
машин ВТК установлено, что для комбайнов К-7/15С |
(5-10 м2), |
К-7/15С (5-17 м2), ШБМ, К-7/15М (5 - 10 м2), |
К-7/15М |
Таблица 6.5
Сводные результаты определения уровня качества самоходных вагонов
№№Наименование труп-
ппповых показателей
|
качества |
10 |
4ВС-10 |
1. |
Эксплуатационно- |
0,698 |
0,716 |
|
технические |
0,169 |
0,172 |
2. |
Применения |
0,904 |
0,881 |
|
|
0,154 |
0,146 |
3. |
Надежности |
0,855 |
0,552 |
|
|
0,197 |
0,126 |
4. |
Эргономические |
0,845 |
0,845 |
|
|
0,085 |
0,085 |
5. |
Экономические |
0,606 |
0,669 |
|
|
0,158 |
0,174 |
|
Уровень качества |
0,763 |
0,703 |
5ВС-10
0,757
0,182
0,926
0,157
0,975
0,224
о О О 0,085
0,710
0,185
0,833
Тип вагона |
|
|
|
5ВС-15 |
5ВС-15М |
ВС-15 |
Эталон |
0,734 |
0,737 |
0.816 |
1 |
0,177 |
0,179 |
0,196 |
0,24 |
0.900 |
0,900 |
0,904 |
1 |
0,153 |
0,153 |
0,153 |
0,17 |
0.855 |
0,875 |
1 |
1 |
0,197 |
0,201 |
0,23 |
о Ж |
0,845 |
0.845 |
0,845 |
1 |
0,085 |
0,085 |
0,085 |
0,1 |
0,887 |
0,887 |
0,953 |
1 |
0,230 |
0,230 |
0.248 |
0,26 |
0,842 |
0,848 |
0,012 |
1 |
Примечание: В числителе приведены значения уровня внутри группы, в знаменателе - по машине в целом.