Оптимізація процесу екскавації гірської маси в кар’єрах з урахуванням динамічного опору копанню

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЄвтєєва, Любов Іванівна
dc.contributor.degreedepartmentінженерної екологіїuk
dc.contributor.degreefacultyенергозбереження та енергоменеджментуuk
dc.contributor.degreegrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»uk
dc.date.accessioned2017-04-25T11:29:57Z
dc.date.available2017-04-25T11:29:57Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractenThesis is devoted to establishment of regularities and dependences of process of excavation taking into account dynamic resistance to digging of mountain rocks during optimization of parameters of excavation. The insufficient correlation connection (correlation coefficient r = 0,21) of actual values of the productivity of excavators of power-shovel type is set with calculations. Main reason - the methods of calculation are built on the determined static models, in that time as a process of excavation is probabilistic dynamic nonstationary process. The adequate mathematical models are worked out with the use of fundamental scientific principles, which take into account both the dynamics of resistance of mountain rock to digging and dynamics of all set of technological processes of excavation, that allowed to increase connection of actual and calculated values considerably (correlation coefficient r = 0,8). Optimization of parameters of excavation process with the criterion of minimum energy intensity with the use of probabilistic dynamic models allows to reduce energy intensity of process from 0,1 to 0,7 MJ/m3 depending on the category of rocks.en
dc.description.abstractruДиссертация посвящена установлению закономерностей и зависимостей процесса экскавации с учетом динамического сопротивления копанию горных пород ковшом экскаватора типа прямая мехлопата при оптимизации эксплуатационной производительности экскаваторных работ на карьере. Экспериментальными наблюдениями и расчетами установлена недостаточная корреляционная связь (коэффициент корреляции r = 0,21) фактических значений эксплуатационной производительности экскаваторов типа мехлопата с расчетными по существующим методикам. Главная причина – существующие методики расчета построены на простейших детерминированных статических моделях, в то время как процесс экскавации является сложным вероятностным динамическим нестационарным процессом. Установлена закономерность, что динамическое сопротивление копанию горной породы ковшом экскаватора нелинейно растет с увеличением скорости копания и аналитически описывается кубическим полиномом в реальном диапазоне изменения скорости копания. В работе копание грунта ковшом экскаватора рассмотрено как стохастический нестационарный процесс движения тела переменной массы с дезинтеграцией сплошной диссипативной среды, которая создает сопротивление разрушению в нелинейной зависимости от скорости движения. Для построения и исследования математических моделей такого уровня в работе применены фундаментальные научные принципы и их математический аппарат: принцип наименьшего действия – для детерминированных динамических нестационарных моделей (уравнение Лагранжа второго рода и его аналоги); принцип максимальной энтропии – для вероятностных динамических моделей (задача Эйлера на условный экстремум с применением метода неопределенных множителей Лагранжа); принцип дуальности при движении массы в пространстве – для вероятностных динамических нестационарных моделей (уравнение Гамильтона-Якоби в комплексе с уравнением Фоккера-Планка-Колмогорова (ФПК)). В зависимости от особенностей моделируемого объекта и цели моделирования выбирается один из этих принципов. Применение принципа дуальности при движении переменной массы в пространстве позволило разработать вероятностную динамическую нестационарную модель более адекватную процессу копания (коэффициент корреляции r = 0,6…0,8) в виде комплекса уравнений Лагранжа второго рода и уравнения ФПК. Использовав системный подход к процессу формирования коэффициента использования экскаватора во времени, разработан комплекс математических вероятностных динамических моделей в виде системы дифференциальных уравнений типа Маркова-Колмогорова для описания вероятностей устойчивых энергетических состояний, как каждой из выделенных подсистем простоев экскаватора, так и для системы "экскаваторный забой" в целом, что позволило наряду с моделями производительности процесса копания, рассмотреть использование экскаватора во времени с учетом полного набора простоев и отказов всей технологической цепочки экскавационных работ для заданных условий. Полученные в работе адекватные технологическим процессам матмодели с использованием фундаментальных научных принципов, учитывают как динамику сопротивления горной породы копанию, так и динамику всего набора технологических процессов экскавации, что дало возможность на их базе разработать инженерную методику расчета эксплуатационной производительности экскаваторов типа ЭКГ. Сравнение фактических значений эксплуатационной производительности экскаватора с рассчитанными по разработанной методике показало увеличение их корреляционной связи с r = 0,21 до r = 0,6…0,8, что говорит о достаточно высоком уровне достоверности и точности как самих моделей, так и методик на них базирующихся. Основываясь на адекватных разработанных математических моделях и соответствующих им методиках расчета эксплуатационной производительности экскаватора типа ЭКГ, определены как локальные оптимальные режимы его эксплуатации, так и системные оптимальные режимы. Установлено, что при локальном оптимальном режиме работы экскаватора энергоемкость уменьшается по сравнению с обычным режимом на 10 % (на 0,19 МДж/м3) для первой категории и на 25 % (0,53 МДж/м3) для пятой категории горных пород. При системном оптимальном режиме работы экскаваторов локальные оптимумы не совпадают с системными значениями (принцип эмерджентности), а средневзвешенное значение энергоемкости по карьеру дополнительно снижается на 10…15 %, то есть на 0,3 гривны на каждый кубометр горной массы.ru
dc.description.abstractukРобота присвячена встановленню закономірностей і залежностей процесу екскавації з урахуванням динамічного опору копанню гірських порід при оптимізації параметрів екскавації. Встановлений недостатній кореляційний зв'язок (коефіцієнт кореляції r = 0,21) фактичних значень продуктивності екскаваторів типу мехлопата з розрахунками. Головна причина – методики розрахунку побудовані на детермінованих статичних моделях, в той час як процес екскавації є ймовірнісним динамічним нестаціонарним процесом. Розроблені адекватні математичні моделі з використанням фундаментальних наукових принципів, які враховують як динаміку опору гірської породи копанню, так і динаміку всього набору технологічних процесів екскавації, що дозволило значно підвищити зв'язок фактичних і розрахункових значень (коефіцієнт кореляції r = 0,8). Оптимізація параметрів процесу екскавації по критерію мінімальної енергоємності з використанням ймовірнісних динамічних моделей дозволяє знизити енергоємність процесу від 0,1 до 0,7 МДж/м3 в залежності від категорії порід.uk
dc.format.page26 с.uk
dc.identifier.citationЄвтєєва, Л. І. Оптимізація процесу екскавації гірської маси в кар’єрах з урахуванням динамічного опору копанню : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.15.03 – відкрита розробка родовищ корисних копалин / Євтєєва Любов Іванівна. – Київ, 2017. – 26 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/19319
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.status.pubpublisheduk
dc.subjectекскаваторuk
dc.subjectгірська породаuk
dc.subjectопір копаннюuk
dc.subjectдинамікаuk
dc.subjectфундаментальні принципиuk
dc.subjectмоделюванняuk
dc.subjectпродуктивність екскаваціїuk
dc.subjectоптимізація параметрівuk
dc.subjectенергоємність екскаваціїuk
dc.subjectметодика розрахункуuk
dc.subjectэкскаваторru
dc.subjectгорная породаr
dc.subjectсопротивление копаниюru
dc.subjectдинамикаru
dc.subjectфундаментальные принципыru
dc.subjectмоделированиеru
dc.subjectоптимизация параметровru
dc.subjectэнергоемкость экскавацииru
dc.subjectметодика расчетаru
dc.subjectpower-shovelen
dc.subjectmountain rocken
dc.subjectresistance to diggingen
dc.subjectdynamicsen
dc.subjectsimulationen
dc.subjectproductivity of excavationen
dc.subjectoptimization of parametersen
dc.subjectenergy intensity of excavationen
dc.subjectmethods of calculationen
dc.subject.udc622.271.3.063.4:622.235](043/3)uk
dc.titleОптимізація процесу екскавації гірської маси в кар’єрах з урахуванням динамічного опору копаннюuk
dc.typeThesisuk
thesis.degree.levelcandidateuk
thesis.degree.nameкандидат технічних наукuk
thesis.degree.speciality05.15.03 – відкрита розробка родовищ корисних копалинuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Yevtieieva_aref.pdf
Розмір:
661.05 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.8 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ІЕ)
Автореферати (вільний доступ)