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

1.4. Программа и задачи исследования

Анализ состояния вопроса выбора рациональных вариантов ППТМ для проведения подготовительных выработок буровзрывным способом показывает, что к настоящему времени методическая база и программно-техническое обеспечение требует существенной доработки. Несмотря на то, что базовые математические модели отдельных рабочих процессов погрузочных и призабойн

ых транспортных машин разработаны, имитационное моделирование рассматриваемой подсистемы с учётом основных взаимосвязей и влияющих факторов практически невозможно. Главными причинами такого положения, на наш взгляд, являются следующие:

- математические модели процессов внедрения, черпания, формирования объёмов захвата, производительности и трудоёмкости представляют собой невзаимоувязанную совокупность методов расчёта отдельных элементов цикла;

- прямое использование математических моделей не позволяет определить реальные показатели ППТМ – производительности и суммарной удельной трудоёмкости – за общее время функционирования при выгрузке штабеля реальной геометрической формы и гранулометрического состава;

- процессы взаимодействия погрузочных органов с горной массой описаны на основе детерминированных представлений, позволяющих определить средние значения искомого показателя без оценки уровня ошибки;

- зависимости сопротивлений внедрению, зачерпыванию, наполнения ковша, объёма единичного захвата лапами и клиновыми элементами от основных влияющих факторов требуют уточнения и корректировки с учётом изменения условий функционирования в стохастической среде погружаемого материала; для отдельных рабочих процессов, в частности погрузочных машин с боковой разгрузкой ковша, нагребающими лапами, математические модели необходимо разрабатывать;

- отсутствуют инженерные методы комплексного расчёта показателей ППТМ и программно-технические средства пользователя.

Изложенное позволяет конкретизировать объект и задачи исследования. В качестве объекта исследования рассматривается подсистема, состоящая из штабеля горной массы, погрузочной машины и средств призабойного транспорта, которая осуществляет удаление горной массы из забоя и передачу её на оборудование магистрального транспорта. В связи с чрезмерным разнообразием сочетаний «погрузочная машина – призабойное транспортное оборудование» в работе рассматриваются общие подходы к созданию имитационных моделей функционирования ППТМ и отдельные перспективные варианты. Совокупность таких вариантов далее обосновывается в настоящей работе.

Таким образом, задачи настоящей работы сводятся к следующему:

1) разработка общей структуры имитационной модели для оценки предельных возможностей оборудования проходческого погрузочно-транспортного модуля, реализующей процессы формирования производительности в стохастической среде кусковой горной массы за чистое и общее время погрузки с учётом трудоёмкости вспомогательных операций и случайных потоков отказов и восстановлений оборудования;

2) описание состава штабеля и объёмов захвата погрузочными машинами ковшового типа как стохастического процесса;

3) разработка имитационной модели формирования грузопотока про-ходческим перегружателем с клиновым тягово-транспортирую-щим органом с учётом вероятностного состава горной массы на входе;

4) исследование предельных технических возможностей отдельных перспективных вариантов проходческих погрузочно-транспорт-ных модулей; оценка адекватности математических моделей формирования объёмов захвата, производительности и трудоёмкости;

5) разработка инженерной методики выбора рационального состава погрузочно-транспортного модуля для конкретных условий эксплуатации, включая необходимое программное обеспечение.

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

В соответствии с целью и задачами исследования разработана общая последовательность процедур моделирования горнопроходческой системы, более детально – ППТМ (рис. 2.1). Исходя из системной концепции проведения выработки, этапы решения общей задачи содержат:

- обоснование целевой функции и системы ограничений;

- моделирование работы вариантов оборудования на основе адекватных математических моделей с учётом влияния случайных факторов;

- сопоставление вариантов и выбор наиболее приемлемого.

Целевые функции горнопроходческой системы и погрузочно-транс-портной подсистемы должны быть непротиворечивы. Общеизвестно, что задачи такого уровня являются многокритериальными. В частности, лучшим вариантом может быть признан погрузочно-транспортный модуль, обладающий наибольшей производительностью Q, наименьшей трудоёмкостью или стоимостью готовой продукции. Как правило, экстремумы этих целевых функций не совпадают, и тогда необходимо отдавать предпочтение одному их них, а другие принимать в качестве ограничений либо строить композицию из названных критериев.

В работе обоснована возможность в качестве критерия использовать удельную трудоёмкость (чел.-мин./м3 готовой выработки) как по отдельным процессам, так и по проходке выработки в целом.

Математические модели трудоёмкости процессов погрузки и транспортирования горной массы содержат в качестве основы реализацию производительности технологических машин и необходимые объёмы трудозатрат по управлению оборудованием за чистое и общее время работы. Поэтому при моделировании работы ППТМ, прежде всего, рассматриваются процессы формирования производительности за чистое время выполнения основных функций. Затем, с учётом известных статистических данных о необходимом количестве операторов, возможном совмещении операций, данных о потоках отказов и восстановлений, строится модель производительности системы за общее время функционирования и трудоёмкости погрузочно-транспортных операций для каждого из рассматриваемых вариантов.

В качестве функций-ограничений выступают условия проведения выработки, технологические паспорта буровзрывных работ, крепления и др.

Рис. 2.1. Общая структура процедур моделирования для выбора рационального варианта ППТМ

Таким образом, формулируется необходимая и достаточная совокупность моделей для описания рабочих процессов проходческих погрузочно-транспортных подсистем, которые являются объектами исследования:

1) гранулометрический состав горной массы в любом выделенном объёме – в целом объёме штабеля, при черпании ковшом, лапой. Это позволит определить в каждом цикле захвата материала средний случайный размер куска и построить производительность ППТМ как случайный поток единичных черпаний ковшом или нагребающими лапами;

 Скачать реферат