Научная статья на тему 'Оценка нагруженности приводов проходческо-очистных комбайнов "Урал" в реальных условиях эксплуатации'

Оценка нагруженности приводов проходческо-очистных комбайнов "Урал" в реальных условиях эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
249
46
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНОЙ КОМБАЙН / ДОБЫЧА КАЛИЙНОЙ РУДЫ / ПРОГРАММНО-РЕГИСТРИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС / НАГРУЖЕННОСТЬ ПРИВОДОВ / ШАХТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ / MINE TESTS / НАДЕЖНОСТЬ / RELIABILITY / ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ / USE EFFICIENCY / HEADING AND-WINNING MACHINE / POTASSIUM ORE MINING / MEASUREMENT AND COMPUTATION SYSTEM / DRIVE LOAD

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Трифанов Михаил Геннадьевич, Шишлянников Дмитрий Игоревич, Иванов Сергей Леонидович

Предложен способ контроля параметров работы и обоснована концепция переносного программно-регистрирующего комплекса для оценки нагруженности приводов проходческо-очистных комбайнов «Урал». Представлены результаты экспериментальных исследований величины и характера изменения нагрузок приводов исполнительных органов комбайнов «Урал-20Р» в реальных условиях эксплуатации, полученные с использованием переносного программно-регистрирующего комплекса «ВАТУР». Замеры проводились при работе комбайна глухим забоем и в режиме подрубки пласта. При работе комбайна «Урал-20Р» глухим забоем наиболее нагруженными двигателями являются двигатели бермовых исполнительных органов, осуществляющих разрушение массива у почвы выработки и погрузку калийной руды на конвейер. В режиме подрубки пласта наиболее существенное увеличение уровня динамических нагрузок наблюдается на приводах относительного и переносного движения резцовых дисков планетарных исполнительных органов. Доказано, что существующие средства объективного контроля параметров работы проходческо-очистных комбайнов «Урал-20Р» не обеспечивают эксплуатацию добычных машин в рациональном режиме. Разработана методика анализа записей регистраторов параметров, обеспечивающая повышение эффективности эксплуатации оборудования механизированных комплексов посредством определения количественных величин, характеризующих технический и технологический уровень организации процесса добычи калийной руды.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Трифанов Михаил Геннадьевич, Шишлянников Дмитрий Игоревич, Иванов Сергей Леонидович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IN-SITU ESTIMATION OF DRIVE LOADS IN URAL HEADING-AND-WINNING MACHINES

The currentness of development and introduction of automated on-board recording systems to monitor operation of heading and winning machines is justified. The advantages and disadvantages of the available automated on-board recording systems are analyzed in terms of operation of heading-and-winning machines in potash mines. The method of the machine performance monitoring is proposed, and the framework of a portable measurement and computation system for the estimation of drive loads in Ural heading-andwinning machines is substantiated. The article reports the experimental test data on the value and nature of variation in drive loads during in-situ operation of Ural-20R machine obtained using portable measurement and computation system VATUR. The measurements were taken in dead-face operation and in bossing mode of the machine. It is experimentally proved that in the dead-face operation of Ural-20R machine, the highest load is applied to drives of tools that cut rock mass at the floor and load potassium ore on conveyor. In the bossing mode of Ural-20R heading-and-winning machine, dynamic loads most considerably grow on drives of relative and translational motion of planetary cutting disks. It is proved that the current objective control facilities fail to ensure rational mode operation of Ural-20R headingand-winning machines. The developed procedure for the analysis of the machine performance records ensures enhanced efficiency of mechanized equipment systems by determining quantitative characteristics of organization of productive and non-productive processes in potassium ore mine.

Текст научной работы на тему «Оценка нагруженности приводов проходческо-очистных комбайнов "Урал" в реальных условиях эксплуатации»

УДК 622.322.8

М.Г. Трифанов, Д.И. Шишлянников, С.Л. Иванов

ОЦЕНКА НАГРУЖЕННОСТИ ПРИВОДОВ ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ «УРАЛ» В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Предложен способ контроля параметров работы и обоснована концепция переносного программно-регистрирующего комплекса для оценки нагруженности приводов проходческо-очистных комбайнов «Урал». Представлены результаты экспериментальных исследований величины и характера изменения нагрузок приводов исполнительных органов комбайнов «Урал-20Р» в реальных условиях эксплуатации, полученные с использованием переносного программно-регистрирующего комплекса «ВАТУР». Замеры проводились при работе комбайна глухим забоем и в режиме подрубки пласта. При работе комбайна «Урал-20Р» глухим забоем наиболее нагруженными двигателями являются двигатели бермовых исполнительных органов, осуществляющих разрушение массива у почвы выработки и погрузку калийной руды на конвейер. В режиме подрубки пласта наиболее существенное увеличение уровня динамических нагрузок наблюдается на приводах относительного и переносного движения резцовых дисков планетарных исполнительных органов. Доказано, что существующие средства объективного контроля параметров работы проходческо-очистных комбайнов «Урал-20Р» не обеспечивают эксплуатацию добычных машин в рациональном режиме. Разработана методика анализа записей регистраторов параметров, обеспечивающая повышение эффективности эксплуатации оборудования механизированных комплексов посредством определения количественных величин, характеризующих технический и технологический уровень организации процесса добычи калийной руды.

Ключевые слова: проходческо-очистной комбайн, добыча калийной руды, программно-регистрирующий комплекс, нагруженность приводов, шахтные испытания, надежность, эффективность использования.

Современные горные предприятия, осуществляющие добычу калийных солей подземным способом, широко используют механизированные комбайновые комплексы и камерную систему разработки. Данная технология в обозримом будущем останется приоритетной для калийной отрасли России,так как обеспечивает наибольшую производительность и безопасность ведения выемочных ра-

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-1-0-166-174

бот при наименьших материальных затратах на реализацию процессов отбойки и транспортирования руды в очистных камерах [1—5].

На сегодняшний день, на рудниках России и стран СНГ наибольшее применение нашли проходческо-очистные комбайны типа «Урал», производства ОАО «КМЗ» (г. Копейск, Челябинская обл.). Данные выемочные машины оснащены

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 1. С. 166-174. © М.Г. Трифанов, Д.И. Шишлянников, С.Л. Иванов. 2018.

комбинированными планетарно-диско-выми исполнительными органами бурового типа и гусеничным ходовым оборудованием. Комбайны «Урал» серийно выпускаются с начала 80-х годов прошлого века и в целом характеризуются положительными отзывами сотрудников инженерно-технических и сервисных служб калийных предприятий.

Увеличение объемов добычи калийно-магниевых руд, интенсификация процессов разработки соляных месторождений и ухудшение горно-геологических условий работы выемочных машин обусловливает необходимость совершенствования проходческо-очистных комбайнов, повышения показателей надежности, применения современных системам автоматического управления и контроля параметров работы [6, 7].

Комбайны «Урал» комплектуют программно-регистрирующими бортовыми комплексами, осуществляющими контроль нагруженности приводов по дейст-

вующим значениям токов приводных электродвигателей. Однако, в условиях рудничных сетей, характеризующихся нестабильностью параметров питающего напряжения, данный способ определяет существенные погрешности в оценке величины и характера изменения нагрузок приводов комбайнов. Поэтому корректная оценка нагруженности приводов выемочных машин при их работе в условиях калийных рудников позволяет обосновать рациональные режимные параметры процесса разрушения соляного массива исполнительными органами комбайнов, оценить эффективность использования выемочных машин, уменьшить удельные энергозатраты и повысить безопасность ведения добычных работ.

Исследование процесса формирования нагрузок в узлах и деталях приводов исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов «Урал» выполнено сотрудниками кафедры «Горная электромеханика» Пермского национального ис-

Рис. 1. Структурная схема измерительного комплекса «ВАТУР»: 1 — блок питания; 2 — процессорный блок; 3 — блок коммутации; 4 — датчики тока (токовые клещи); 5, 6 — датчики напряжения; 7 — датчик перемещения; 8 — датчик угла наклона

следовательского политехнического университета.

Методика экспериментальных исследований предусматривала использование специально разработанного переносного программно-регистрирующего комплекса «ВАТУР», обеспечивающего измерение, запись и сохранение основных параметров работы приводов про-ходческо-очистных комбайнов «Урал» [6, 8].

Переносной комплекс «ВАТУР» представляет собой программно-регистрирующий прибор, предназначенный для измерения и регистрации токов, напряжений, активной мощности трехфазной цепи по шести каналам, углов наклона комбайна и пройденного комбайном пути, устанавливается во взрывозащи-щенную магнитную станцию комбайна. В состав измерительного комплекса «ВАТУР» (рис. 1) входят процессорный блок, блоки питания и коммутации, токовые клещи, датчики напряжения, перемещения и угла наклона.

Процессорный блок состоит из одноплатного компьютера и аналого-цифрового преобразователя (АЦП). С помощью токовых клещей обеспечивается преобразование входного тока в выходное напряжение в соотношении 1 А:1 мВ. Датчики напряжения преобразуют входное напряжение в соотношении 1 В:3 мВ. Для измерения активной мощности в трехфазной цепи применяется метод одного ваттметра с искусственным нулем. Датчик пути изготовлен на основе инкрементального кодировщика угла поворота ПУФ-6 с 360 штрихами на оборот. Датчик устанавливается на боковой лыже комбайна со стороны магнитной станции.

После проведения измерений данные сохраняются на съемном жестком диске и, впоследствии, считываются в персональный компьютер. Обработка экспериментальных данных осуществляется в программной среде «ВАТУР-ОФ» с

использованием методов математической статистики и спектрального анализа.

Экспериментальные исследования выполнены на комбайне «Урал-20Р», эксплуатируемом на руднике СКРУ-3 ПАО «Уралкалий», пласт «Красный II». Замеры проводились при работе комбайна глухим забоем (высота забоя 3,7 м) и в режиме подрубки пласта (высота забоя 1,2 м). Угол наклона выработки изменялся в интервалах от —3 до +2°.

На графиках изменения мощности, потребляемой приводными электродвигателями комбайна «Урал-20Р» при работе глухим забоем (рис. 2), можно выделить участки отключения комбайна АВ, пуска двигателей ВС, холостого хода СО, зарубки ОЕ и установившегося режима работы ЕР. Средние значения и квадратичные отклонения мощностей, потребляемых двигателями при заданных скоростях подачи комбайна на забой, приведены в таблице.

Величина нагрузок и их дисперсия обусловлена прочностными свойствами руды, скоростью подачи комбайна на забой, конфигурацией забоя и параметрами выработки. Наиболее нагруженными двигателями комбайна являются двигатели бермовых исполнительных органов, осуществляющих разрушение массива у почвы выработки и погрузку руды на конвейер. При полной загрузке приводов бермовых фрез, двигатели относительного движения дисков исполнительных органов загружены на 79 и 77%, а двигатели отбойного устройства и переносного вращения соответственно на 48,7 и 27,9%. Недоиспользование мощности двигателей определяет увеличение реактивных составляющих, негативно влияющих на работу шахтной сети.

Уровень динамических нагрузок, характеризуемый величиной среднего квадратичного отклонения, для приводов бермовых исполнительных органов также является самым высоким, по сравнению

Рис. 2. Графики активных трехфазных мощностей электродвигателей при средней скорости движения комбайна «Урал 20Р» — 8,6 м/час: 1, 2 — приводы относительного движения резцовых дисков; 3 — привод отбойного устройства; 4 — привод конвейера (шаг сетки 5 с)

с остальными приводами комбайна. Данное явление обусловлено конструктивными особенностями шнековых грузчиков. Однозаходные шнеки комбайнов «Урал-20Р» обеспечивают подачу руды на конвейер порционно, дискретными объемами, что определяет значительные вибрации рамы при работе скребкового перегружателя.

При работе неполным забоем машинист, ориентируясь на показания индикаторов загрузки двигателей, осуществляет подрубку пласта при повышенной скорости подачи комбайна. Замеры мощностей показали, что перегрузка приводов бермовых органов составляет 5...20%, однако штатные системы контроля загрузки двигателей комбайна, измеря-

Результаты замеров мощностей, потребляемых двигателями комбайна «Урал-20Р»

Двигатели Мощность, кВт / Среднее квадратичное отклонение кВт Номин. мощность, кВт

Работа полным забоем Подрубка пласта

V, = 6,1 п1 ' м/час ^ = 6,9 м/час = 8,6 м/час V , = 23,3 п1 ' м/час V, = 24,0 п2 ' м/час V , = 25,4 п3 м/час

Относит. вращение 1 85,1/ 8,9 101,0/ 10,5 126,3/ 19,8 92,8/ 35,2 95,7/ 35,2 103 / 44,1 160

Относит. вращение 2 83,7/ 7,0 98,0/ 8,8 123,5/ 18,1 100,5/ 42,3 105,7/ 43,0 107,9/ 51,4 160

Бермовый орган 83,4/ 15,2 110,5/ 17,1 147,3/ 20,6 157,6/ 15,9 168,5/ 16,3 183,1/ 20,5 2x75

Отбойное устройство 15,2/ 1,41 18,3/ 1,8 21,9/ 1,94 0,3/ 0,1 0,3/ 0,1 0,3/ 0,1 45

Переносн. вращение 11,8/ 1,0 13,5/ 1,4 20,9/ 3,9 29,8/ 6,9 31,0/ 6,9 47,8/ 8,9 75

ющие действующие значения токов, не сигнализировали о наличии перегрузки. Скорость подачи комбайна более чем в 2 раза превышала допустимое значение по критерию максимальной толщины стружки.

В ходе визуальных наблюдений отмечены существенные вибрации корпуса комбайна, обусловленные контактом кулаков-резцедержателей с забоем в процессе разрушения калийного массива, а также проскальзыванием гусениц ходового оборудования. Величина динамических составляющих нагрузок, действующих на приводы комбайна при работе неполным забоем, не регистрируется и не отслеживается штатными системами контроля выемочной машины. Изготовитель не предусматривает оснащение комбайнов ограничителями скорости, которые позволили бы снизить вероятность возникновения ненормативных режимов при подрубке пласта или расширении камеры.

Наиболее существенное увеличение уровня динамических нагрузок при работе комбайна неполным забоем наблюдается на приводах относительного и переносного движения резцовых дисков планетарных исполнительных органов. Значения средних квадратичных отклонений сигналов потребляемых указанными приводами мощностей увеличились в 2,3...2,5 раза по сравнению с режимом работы полным забоем (см. таблицу).

Работа комбайна в установившемся режиме осуществляется на временном отрезке необходимом для заполнения рудой самоходного вагона или бункера-перегружателя при заданной производительности добычной машины. Общее время производительной работы комбайна определяется по ватметтрограм-ме. Наличие продолжительных периодов работы двигателей комбайна в режиме холостого хода объясняется низкой про-

изводительностью средств доставки руды в очистных камерах. Общее время работы приводов в режиме холостого хода характеризует длительность вспомогательных операций при реализации основных технологических процессов отбойки и транспортирования руды. Отключение двигателей комбайна от сети осуществляется при выполнении технического обслуживания, перемонтажа оборудования, маркшейдерских работ и проч. Таким образом, время эксплуатации комбайна на руднике может быть определено по формуле

Т = ЕТ + ЕТ + ЕТ +

э.к. п.р. в.о. п.т.

+ЕТ +ЕТ

р.п. р.а

(1)

где Тэк — время эксплуатации комбайна на руднике, ч; ЕТпр — суммарное время производительной работы комбайна, ч; ЕТво — суммарное время выполнения вспомогательных операций при работе комбайна, ч; ЕТпт — длительность технологических перерывов, час; ЕТрп — длительность плановых ремонтов, ч; ЕТра — длительность ремонтных работ, вызванных аварийными отказами оборудования, ч.

Исходя из ГОСТ 27.002-89, обобщенная оценка надежности технических объектов осуществляется посредством определения комплексных показателей надежности: коэффициента готовности кг, коэффициента оперативной готовности кго, коэффициента технического использования кти и коэффициента сохранения эффективности ксэ. Из формулы (1) и определений ГОСТ данные коэффициенты для проходческо-очистного комбайна «Урал» рассчитываются следующим образом

К =

тэ. К.-Щ. ,-Щ. а.

Тэ.к. -ЪТр.п.

Тэ.к-ЪТр.п.

к =

Т.„ -УТП -УТ

Т -УТ

' ч к ^ ' п

Т -УТ -УТ

'э.к. р.п. р.а. = к2 ■

Т -УТ г'

(3)

к и =

т — тт — тт

э.к. р.п. р.а.

Тэ.к. ^Тр.п. + ^Тр.а.

(4)

= 1 --

Тэ

где !Трп и ЕТра — длительность плановых и аварийных ремонтов, соответственно, определяется по базам данных сервисных служб предприятия.

Эффективность использования технических объектов в соответствии с ГОСТ 27.002-89 предлагается оценивать комплексным показателем — коэффициентом сохранения эффективности, который определяется как «отношение значения показателя эффективности использования объекта по назначению за определенную продолжительность эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы объекта в течение того же периода не возникают». Достоверная оценка эффективности использования горных машин возможна посредством соотнесения величин базовых (номинальных) и фактических энергетических показателей, характеризующих их работу. Для комбайнов «Урал» данным показателем являются удельные энергозатраты добычи калийной руды Иш [9—12].

Базовое значение удельных энергозатрат процесса разрушения калийного массива резцами исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов «Урал» и погрузки руды определяется по формуле

к >.н

(5)

Кн м%Р„ г

_ н . м . „ . г.

лийного массива и погрузки отбитой руды, кВт-ч/т; ЕРрг — установленная мощность электродвигателей приводов режущих исполнительных органов и скребкового конвейера-перегружателя, кВт; кнм — коэффициент недоиспользования установленной мощности приводов (определяется эмпирически); 0т — теоретическая (паспортная) производительность комбайна, т/мин. Для комбайна «Урал-20Р» при кнм = 0,85 значение Ижб = 1,3 кВт-ч/т.

Фактическая величина удельных энергозатрат за заданный период времени Тэ определяется в соответствии с ват-тметрограмой и рассчитывается по формуле

н,„л = , (6)

60Ш

где Ижф — фактическая величина удельных энергозатрат процессов отбойки и погрузки калийной руды при работе выемочного комбайна в заданный период времени, кВт-ч/т; £Мфрг — фактическое значение энергии, потребленной приводами породоразрушающих и погрузочных органов комбайна в заданный период времени, кВт-ч; Тэ — заданный период времени эксплуатации комбайна, на котором осуществляется оценка эффективности работы выемочной машины, час: 0э — эксплуатационная производительность комбайна в заданный период времени, т/мин.

Из зависимостей (5) и (6) можно определить комплексный показатель сохранения эффективности при работе выемочной машины в очистной камере — коэффициент энергоэффективности использования к . комбайна

э.эф.

кэ.эф

н

шф

От щ

ф.р.г.

Н„6 кнмГэОэ 2Рр.г.

(7)

от

где Ижб — базовое значение удельных энергозатрат процесса разрушения ка-

Так как базовое (номинальное) значение удельных энергозатрат Ижб меньше фактического Ижф, то значение кээф > 1.

Увеличение значения коэффициента кээф при работе комбайна «Урал» характеризует повышение затрат энергии на тонну добытой руды, что обусловливается нерациональными режимами работы выемочной машины.

Уровень снижения издержек при обеспечении работы комбайна в очистной камере может быть оценен еще одним комплексным показателем сохранения эффективности — коэффициентом организации работ кор, который рассчитывается как отношение времени пребывания комбайна в работоспособном состоянии к времени его производительной работы

T -ZT -ZT

I, _ э.к. р.п. р.а.

ор." тг~

(8)

Значение коэффициента кор > 1. Увеличение численного значения коэффициента кор характеризует увеличение времени выполнения вспомогательных операций и длительности технологиче-

ских перерывов в процессе использования комбайна «Урал», что обусловливает повышение затрат материальных ресурсов при обеспечении работы выемочной машины [10, 11].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Представленные в статье результаты экспериментальных и теоретических исследований показывают, что программно-регистрирующий комплекс «ВАТУР» является перспективной инновационной разработкой для горной промышленности и позволяет осуществлять оценку нагруженности приводов проходческо-очистных комбайнов «Урал» в реальных условиях эксплуатации. Разработанная методика анализа записей регистраторов параметров обеспечивает повышение эффективности эксплуатации оборудования механизированных комплексов посредством определения количественных величин, характеризующих технический и технологический уровень организации процесса добычи калийной руды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Габов В. В., Третьяков Н.М., Модестов Ю.А. Прибор ИНМ-1 контроля режимов работы горных машин / Сборник научных трудов «Механизация горных работ на угольных шахтах». — Тула: ТПИ, 1984. — С. 59—63.

2. Trufanova I.S., Lavrenko S. A. Elaboration of the mathematical model of the intermediate linear drive belt with pressure rollers // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Vol. 11. № 19. pp. 11581—11583.

3. Загвоздкин И. В., Лесов Г. П., Янович Д. М. Обеспечение безопасности и безаварийной работы комбайновых комплексов на рудниках ОАО «Уралкалий» // Безопасность труда в промышленности. — 2013. — № 9. — С. 46—49.

4. Коломийцев М.Д. Эксплуатация горных машин и автоматизированных комплексов. — Л.: Изд-во ЛГИ, 1988. — 96 с.

5. Красников Ю. Д., Солод С. В., Хазанов Х. И. Повышение надежности горных выемочных машин. — М.: Недра, 1989. — 215 с.

6. Golovin K.A., Kovalev R.A., Pushilina J. N., Afonskiy I. V. Development of equipment for reinforcement of road surfaces by means of hydrojet cementation // Modern applied science. — 2015. Vol. 9. № 2. pp. 62—78.

7. Асонов С.А., Габов В. В., Иванов С.Л., Трифанов М. Г., Чекмасов Н. В., Шишлянни-ков Д. И. Информационно-диагностические средства объективного контроля как инструмент повышения эффективности эксплуатации добычных горных машин // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2015. — Т. 14. — № 14. — С. 62—71.

8. Тимофеев И. П., Васильева М. А., Кузькин А. Ю. Синтез механизма исполнительного органа шахтной погрузочной машины с нагребающими лапами // Записки Горного института. — 2012. — Т. 195. — С. 241—244.

9. Trifanov G.D., Shishlyannikov D.I., Lavrenko S.A. Assessment of URAL-20R machine use efficiency while developing potash salt fields // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. № 9. pp. 5722—5726.

10. Чекмасов Н.В., Немцев В.А. Обоснование направлений совершенствования про-ходческо-очистных комбайнов // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2005. — № 6. — С. 238—244.

11. Семенов В. В., Шмакин И. Г., Жабин А. Б., Чеботарев П. Н. Результаты сравнительных исследований исполнительных органов комбайнов «Мариетта-900А» и «Урал-20Р» // Горное оборудование и электромеханика. — 2012. — № 2. — С. 11—16.

12. Семенов В. В., Шмакин И. Г., Жабин А. Б., Чеботарев П. Н. Совершенствование метода расчета нагруженности резцов при разрушении калийных руд // Горное оборудование и электромеханика. — 2010. — № 4. — С. 13—16. li^re

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Трифанов Михаил Геннадьевич1 — научный сотрудник, Шишлянников Дмитрий Игоревич1 — кандидат технических наук, доцент, e-mail: [email protected],

Иванов Сергей Леонидович — доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Россия, г. Санкт-Петербург,

1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет 614990, Россия, г. Пермь,

ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 1, pp. 166-174.

M.G. Trifanov, D.I. Shishlyannikov, S.L. Ivanov

IN-SITU ESTIMATION OF DRIVE LOADS IN URAL HEADING-AND-WINNING MACHINES

The currentness of development and introduction of automated on-board recording systems to monitor operation of heading and winning machines is justified. The advantages and disadvantages of the available automated on-board recording systems are analyzed in terms of operation of heading-and-winning machines in potash mines.

The method of the machine performance monitoring is proposed, and the framework of a portable measurement and computation system for the estimation of drive loads in Ural heading-and-winning machines is substantiated. The article reports the experimental test data on the value and nature of variation in drive loads during in-situ operation of Ural-20R machine obtained using portable measurement and computation system VATUR.

The measurements were taken in dead-face operation and in bossing mode of the machine. It is experimentally proved that in the dead-face operation of Ural-20R machine, the highest load is applied to drives of tools that cut rock mass at the floor and load potassium ore on conveyor.

In the bossing mode of Ural-20R heading-and-winning machine, dynamic loads most considerably grow on drives of relative and translational motion of planetary cutting disks. It is proved that the current objective control facilities fail to ensure rational mode operation of Ural-20R heading-and-winning machines.

The developed procedure for the analysis of the machine performance records ensures enhanced efficiency of mechanized equipment systems by determining quantitative characteristics of organization of productive and non-productive processes in potassium ore mine.

Key words: heading and-winning machine, potassium ore mining, measurement and computation system, drive load, mine tests, reliability, use efficiency.

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-1-0-166-174

AUTHORS

Trifanov M.G.1, Researcher,

Shishlyannikov D.I.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: [email protected], Ivanov S.L., Doctor of Technical Sciences, Professor, Saint Petersburg Mining University, 199106, Saint-Petersburg, Russia, 1 Perm National Research Polytechnic University, 614990, Perm, Russia.

REFERENCES

1. Gabov V. V., Tret'yakov N. M., Modestov Yu. A. Mekhanizatsiya gornykh rabot na ugol'nykh shakhtakh. Sbornik nauchnykh trudov (Mechanization of mining operations in coal mines. Collection of scientific papers), Tula, TPI, 1984, pp. 59-63.

2. Trufanova I. S., Lavrenko S. A. Elaboration of the mathematical model of the intermediate linear drive belt with pressure rollers. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Vol. 11, no 19. pp. 11581-11583.

3. Zagvozdkin I. V., Lesov G. P., Yanovich D. M. Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2013, no 9, pp. 46-49.

4. Kolomiytsev M. D. Ekspluatatsiya gornykh mashin i avtomatizirovannykh kompleksov (Operation of mining machines and automated complexes), Leningrad, Izd-vo LGI, 1988, 96 p.

5. Krasnikov Yu. D., Solod S. V., Khazanov Kh. I. Povyshenie nadezhnosti gornykh vyemochnykh mashin (Improving the reliability of mining excavation machines), Moscow, Nedra, 1989, 215 p.

6. Golovin K. A., Kovalev R. A., Pushilina J. N., Afonskiy I. V. Development of equipment for reinforcement of road surfaces by means of hydrojet cementation. Modern applied science. 2015. Vol. 9, no 2. pp. 62-78.

7. Asonov S. A., Gabov V. V., Ivanov S. L., Trifanov M. G., Chekmasov N. V., Shishlyannikov D. I. Vestnik PNIPU. Geologiya. Neftegazovoe igornoe delo. 2015, vol. 14, no 14, pp. 62-71.

8. Timofeev I. P., Vasil'eva M. A., Kuz'kin A. Yu. ZapiskiGornogo instituta. 2012, vol. 195, pp. 241-244.

9. Trifanov G. D., Shishlyannikov D. I., Lavrenko S. A. Assessment of URAL-20R machine use efficiency while developing potash salt fields. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. no 9, pp. 5722-5726.

10. Chekmasov N. V., Nemtsev V. A. Vestnik PNIPU. Geologiya. Neftegazovoe igornoe delo. 2005, no 6, pp. 238-244.

11. Semenov V. V., Shmakin I. G., Zhabin A. B., Chebotarev P. N. Gornoe oborudovanie i elektrome-khanika. 2012, no 2, pp. 11-16.

12. Semenov V. V., Shmakin I. G., Zhabin A. B., Chebotarev P. N. Gornoe oborudovanie i elektrome-khanika. 2010, no 4, pp. 13-16.

FIGURES

Fig. 1. Functional chart of measurement and computation system VATUR: 1 - power unit; 2 -processor module; 3 - switching unit; 4 - current sensors (current jaws); 5 and 6 - stress sensors; 7 - displacement sensor; 8 - inclination sensor.

Fig. 2. Diagrams of active three-phase powers of drives at the average velocity of Ural-20R of 8.6 m/h: 1 and 2 - drives of relative motion of cutting disks; 3 - breaking device drive; 4 - conveyor drive (time step 5 s).

TABLE

Measurement data on power intake by drives of Ural-20R heading-and-winning machine.

A

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.