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

Для создания адекватных условий имитационной модели и реальности по продолжительности и трудоёмкости функционирования ППТМ необходимо для каждого сочетания погрузочной машины и средств ПЗТ располагать функциями распределения потока отказов и восстановлений и влиянием на эти функции основных факторов. В настоящее время такая информация в полном объёме в доступных источниках отсутствует. Выполнен

ие исследований надёжности горнопроходческого оборудования в широком плане относится к числу наиболее актуальных проблем, выходящих за рамки настоящей работы. Поэтому ограничимся общей постановкой задачи при гипотетических законах распределения времени наработки на отказ tp и времени восстановления tв. Для расчёта трудоёмкости ликвидации отказов tотк необходима также информация о числе ремонтного персонала, занятого на ликвидации отказа.

Рис. 5.10. Подпрограмма расчёта суммарной удельной трудоёмкости вспомогательных операций

Для погрузочных машин и призабойных транспортных средств в качестве аргумента функции распределения наработки на отказ целесообразно использовать объём погружённой горной массы за период между двумя очередными отказами Vо. Этот показатель наиболее адекватно учитывает реальное воздействие среды на показатели надёжности [90]. При такой постановке модель потока отказов может быть «вмонтирована» в имитационную модель функционирования ППТМ (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Подпрограмма взаимосвязи имитационных моделей Vкj и потоков отказов и восстановлений

5.3. Прогнозная оценка эффективности различных вариантов погрузочно-транспортных модулей

Пусть, например, наработка на отказ и время восстановления описывается экспоненциальными законами распределения:

, ,

где – интенсивность потока отказов, измеренная количеством отказов на 1 м3 погружённой горной массы; – интенсивность потока восстановлений. Тогда по известному l в процессе моделирования случайных объектов единичных черпаний Vкj в случайные моменты погрузки генерируется факт возникновения отказа в системе ППТМ. В этой точке функционирование ППТМ приостанавливается и начинается моделирование случайного процесса восстановления tв. Для продолжительности tв также должна быть известна функция распределения случайной величины Тв. После ликвидации отказа работа ППТМ возобновляется. Конкретное случайное значение наработки на отказ Vо может превышать объём штабеля Vшт. Поэтому для установления средних значений потерь времени, отнесённых к объёму штабеля, необходимо выполнение нескольких реализаций. В подпрограмме (рис. 5.11) принято, что момент наступления отказа совпадёт с завершением цикла очередного черпания. Пусть по результатам моделирования погрузки штабелей зафиксировано Q отказов, в каждом из которых время восстановления tв.м., ; число рабочих, занятых на ремонте, – пр. Тогда расчётная трудоёмкость ликвидации отказов составит в расчёте по 1 м3 горной выработки:

, (чел. мин/м3),

а продолжительность выгрузки штабеля с учётом потерь времени на восстановление отказов составит:

,

где . Таким образом, сформулированы все необходимые данные для расчёта производительности ППТМ за общее время погрузки .

В соответствии с целью настоящей работы эффективность ППТМ должна оцениваться производительностью подсистемы Q (м3/ч), суммарной удельной (то есть в чел./мин на м3 готовой горной выработки) трудоёмкостью погрузочно-транспортных операций tS. Каждый из показателей устанавливается на основе имитационного моделирования рабочих процессов с учётом случайного характера внешних воздействий, прежде всего, состава крупности погружаемого материала и потока отказов и восстановлений.

Конечный выбор варианта для практического применения относится к компетенции заказчика, который, на наш взгляд, должен учитывать ограничения по стоимости, металлоёмкости, энергозатратам и др.

В связи с широким диапазоном факторов, влияющих на эффективность применения ППТМ – площадь поперечного сечения выработок, крепость вмещающих пород, гранулометрический состав штабеля и других, – выполнить исследование их влияния на основные показатели проходческих погрузочно-транспортных модулей в полном объёме не представляется возможным. Вместе с тем, аналитическая оценка качества базовых вариантов ППТМ необходима для проверки действенности разработанных методов и выработки предварительных практических рекомендаций пользователям.

Поэтому ниже для примера представлены результаты моделирования базовых вариантов ППТМ с ковшовыми погрузочными машинами в типичных условиях эксплуатации. В качестве типичных условий эксплуатации приняты следующие: горизонтальная выработка арочной формы поперечного сечения площадью в проходке 13,1 м2, крепость вмещающих пород – 10 ед. по шкале М.М. Протодьяконова; подвигание за цикл – 2 м; штабель рядовой крупности и гранулометрического состава со средним/максимальным размером куска 0,2/0,6 м.

В соответствии с условиями эксплуатации ППТМ из базы данных погрузочных машин, призабойных транспортных средств, типовых технологических схем отобраны парные варианты ШПМ в сочетании с ПЗТ, характеристики которых представлены ниже. Каждый из вариантов соответствует предельным паспортным условиям применения и отвечает требованиям габаритного вписывания в контуры выработки (табл. 5.1).

Рассмотрим формирование производительности и трудоёмкости на основе математических моделей рабочих процессов на примере ковшовых погрузочных машин, изложенных в пп. 3.1–3.3, 4.1, 4.2, а также статистических данных по трудоёмкости подготовительно-заключительных и вспо-могательных операций [5, 1].

Производительность ППТМ (QΣ) за общее технологическое время погрузки и транспортирования в призабойной зоне – это объём горной массы (в плотном теле) Vц, выданной из забоя выработки в единицу времени (например, в час), отнесённой к объёму проходки готовой выработки в свету. Исходя из этого определения:

м3 (в целике)/ час, (5.3)

где Sсв – площадь поперечного сечения выработки в свету, в проходке;

 Скачать реферат