Моделирование рабочих процессов погрузочно-транспортных модулей с учетом случайного характера внешних воздействий

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ выбора проходческИХ погрузочно-транспортнЫХ модулЕЙ

1.1 Проходческая система как объект имитационного моделирования

1.2 Обзор методов и процедур, используемых в практике имитационного моделирования процессов горного производства

1.3 Анализ состояния разработки математических моделей, описывающих функционирование проходческ

их погрузочно-транспортных модулей

1.4 Программа и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ И ПРОЦЕДУР МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ С УЧЁТОМ СЛУЧАЙНОГО ХАРАКТЕРА ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

2.1 Общая структура моделей и последовательность процедур моделирования погрузочно-транспортных модулей

2.2 Описание состава штабеля как функции случайной величины размера куска

2.3 Моделирование гранулометрического состава в малом выделенном объёме

2.4 Средний случайный размер куска в малом выделенном объёме

3. Математические модели рабочих процессов ковшовых погрузочных машин

3.1 Математические модели процесса внедрения ковша в штабель

3.2 Математические модели процесса зачерпывания

3.3 Объём единичного захвата ковшом. Предельная вместимость ковша и объём ссыпания

4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПОГРУЗКИ И ТРАНСПОРТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОВШОВЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН

4.1 Общее построение имитационной модели формирования потока случайных объёмов черпания

4.2 Математические модели поцикловой продолжительности единичных черпаний

4.3 Исследование и оценка предельных возможностей проходческого специализированного перегружателя

5. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОХОДЧЕСКИХ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ

5.1 Общее построение инженерной методики

5.2 Алгоритм и программа имитационной модели функционирования погрузочно-транспортного модуля

5.3 Прогнозная оценка эффективности различных вариантов погрузочно-транспортных модулей

Выводы и рекомендации

Библиографический список

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

имитационное моделирование производительность погрузочный

Горнопроходческие работы (ГПР) при проведении выработок буровзрывным способом занимают особое место в деятельности горного предприятия: трудоёмкость ГПР составляет более 25 % общих трудозатрат. ГПР являются одновременно фондообразующим и фондопотребляющим процессами, при этом стоимость выработок достигает 60 % основных фондов. Проблема снижения затрат на проведение выработок остаётся весьма актуальной.

При множестве альтернативных направлений решения указанной проблемы необходимо выделить одно – разработка научно-обоснованных методов и процедур выбора горнопроходческого оборудования в условиях развитого рынка машиностроительной продукции. Решение такой задачи актуально по следующим соображениям:

1) существование множества вариантов горнопроходческих машин для конкретных условий;

2) высокая стоимость оборудования и значительный уровень экономического риска;

3) завышенные рекламные характеристики оборудования заводов-изготовителей;

4) неполнота информации о рабочих процессах горнопроходческих машин, содержащаяся в литературе и нормативных документах, в которых функционирование машин рассматривается на основе усреднённых детерминированных моделей, что приводит к искажённым оценкам характеристик машин.

Вместе с тем, полная задача выбора горнопроходческого комплекта или комплекса является сложной и объёмной, решение которой возможно на основе имитационного моделирования. В соответствии с системной концепцией решения подобных задач необходимо обоснование целевой функции, совокупности ограничений, моделирование работы вариантов оборудования в процессах разрушения, погрузки призабойного транспорта, крепления, сопоставления вариантов и выбор приемлемого. Это требует разработки соответствующей научно-методической основы, программного обеспечения, создания баз данных, что в настоящее время представляется затруднительным. Целесообразно приступить к решению задачи по частям, для отдельных подсистем.

Погрузочно-транспортный модуль (ППТМ) проходческой системы (рис.) можно считать достаточно обособленным объектом, выполняющим функцию выгрузки штабеля разрыхлённой взрывом горной массы и удаление её за пределы призабойной зоны. ППТМ характеризуется разнообразием конструктивных форм, многочисленными вариантами сочетания погрузочной и призабойной транспортной подсистем. Отличительная особенность ППТМ состоит в том, что средой взаимодействия является штабель кускового материала, в котором реализуются случайные процессы при внедрении, захвате, погрузке горной массы и её транспортировании.

Разновидности проходческих погрузочно-транспортных модулей: а – погрузочная машина ковшового типа при погрузке в одиночные вагонетки;

б – то же в двухпутевой выработке; в – погрузочная машина в сочетании

с монорельсовым перегружателем; г – то же с напочвенным перегружателем;

д – то же в сочетании с конвейерной линией; е – то же с телескопическим конвейером; ж – погрузочная машина в сочетании с самоходным вагоном (1 – обменное устройство; 2 – вагонетка)

Цель работы заключается в снижении уровня риска при выборе альтернативных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей на основе использования программно-методического обеспечения имитационного моделирования рабочих процессов ППТМ. Основная идея работы состоит в разработке базовых математических моделей, обосновании процедур имитационного моделирования процессов погрузки и транспортирования кусковых пород погрузочным оборудованием периодического действия с учётом случайного характера внешних воздействий.

При разработке методов и процедур имитационного моделирования ППТМ я исходил из следующих базовых положений.

1. Предельные технические возможности погрузочно-транспортных модулей в конкретных условиях эксплуатации должны определяться на основе адекватных математических моделей, имитационного моделирования процессов формирования производительности, трудоёмкости за общее время погрузки и транспортирования с учётом случайного гранулометрического состава штабеля, потоков отказов и восстановлений оборудования.

2. Гранулометрический состав штабеля горной массы представляет собой непрерывную функцию распределения случайного размера куска, которая преобразуется в процессах единичных черпаний погрузочным органом (ковшом, нагребающими лапами, клиновым носком и т.д.); объём единичного захвата из штабеля формируется как случайный процесс внедрения и зачерпывания, при этом малые локальные объёмы в погрузочных органах и перед их кромками должны описываться на основе экспериментально установленного закона распределения.

3. Производительность за чистое время погрузки ППТМ, в состав которого входит ковшовая погрузочная машина, должна определяться при последовательном использовании детерминированных математических моделей сопротивлений внедрению, зачерпыванию, наполнения ковша, динамических процессов подсистем напора и подъёма ковша как минимальное значение с учётом ограничивающих факторов – напорного усилия и энерговооружённости приводов, а реализация случайных воздействий со стороны штабеля горной массы должна учитываться через средний случайный размер куска в локальном объёме перед кромкой ковша и случайный объём единичного захвата.

 Скачать реферат