Магнитогорск Екатеринбург 2013
|
Скачать 2.13 Mb.
|
|
Выводы
Литература
УДК 622.35:621.93.025.7 Першин Г.Д., д-р техн. наук Пшеничная Е.Г., канд. техн. наук Уляков М.С., инж. ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ АЛМАЗНО-КАНАТНОЙ МАШИНЫ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И СЕБЕСТОИМОСТЬ ПИЛЕНИЯ На технико-экономические показатели резания камня при отделении монолита от массива влияют его линейные размеры (H, L, B) и режимы работы алмазно-канатной машины (АКМ). Экономическая оценка работы АКМ производится с учетом производительности резания, удельного расхода электроэнергии и алмазного инструмента. Удельные эксплуатационные затраты (руб./м2) на отделение монолита от массива с помощью АКМ при этом определяются по зависимости  , (1)где Со, Сэ, Си – стоимости соответственно работы канатной пилы (руб./ч), электроэнергии (руб./кВт∙ч), алмазного инструмента (руб./карат); Kио=0,75 – расчетный коэффициент использования АКМ во времени; П – техническая производительность АКМ, м2/с; b – ширина пропила (диаметр алмазорежущей втулки гибкого инструмента), м; А – удельная работа резания, Дж/м3; R – удельный расход алмазного инструмента, м3/м3;  – содержание алмазов в единице объема алмазонесущего слоя инструмента, карат/м3.Первое слагаемое уравнения представляет затраты на амортизационные отчисления камнерезного оборудования с учетом затрат на обслуживание и ремонт и заработную плату оператору АКМ САО+ЗП; второе слагаемое – это затраты на электроэнергию, потребляемую двигателем в процессе резания СЭЭ, а третье – затраты, связанные с расходом алмазного инструмента САИ. Применяются две схемы управления работой АКМ. В первой из схем через задание на пульте управления силы тока определенной величины выдерживается постоянной мощность главного привода (N=const), но изменяется скорость подачи тележки машины (Vп=var). Существующая обратная связь отслеживает изменение мощности энергии основного двигателя и сводит это изменение к нулю за счет увеличения или уменьшения скорости вращения двигателя механизма подачи. С изменением скорости подачи прямо пропорционально изменяется и силовой режим резания, т. е. величина контактного давления инструмента на породу (σn=var). Во второй схеме – тележке АКМ путем использования реостата в электрической схеме привода подачи задается постоянная скорость перемещения (Vп=const). При этом на пульте управления амперметр показывает силу тока на главном приводе машины. Так как в режиме постоянной скорости подачи обеспечивается неизменным контактное давление инструмента на породу (σn=const), то величина силы тока будет изменяться прямо пропорционально изменению длины контакта инструмента с породой, что вызовет аналогичное изменение мощности энергии главного привода АКМ. Как видим, применяемые схемы управления работой АКМ влияют только на силовой режим резания. По первой схеме силовой режим переменный во времени, во второй схеме – постоянный. Силовой режим определяет и производительность резания, и мощность главного привода камнерезной машины, влияющие на расход дорогостоящего алмазного инструмента и удельное энергопотребление. Среди технико-экономических показателей любой камнерезной машины определяющим является производительность (так как остальные показатели во многом производны от нее). Применительно к существующим схемам управления работой АКМ рассмотрим методики оценки производительности, энергопотребления и расхода алмазного инструмента. В случае применения схемы управления с постоянной скоростью подачи средняя производительность АКМ рассчитывается согласно работе [1]:  , (2)где Км<1 – коэффициент влияния геометрии плоскости отделения монолита на среднюю производительность резания от ее максимального значения. Максимальная производительность определяется выражением [2]  , (3)где hпр – высота пропила, м; φд – дополнительный угол охвата, рад; µрас и kп – коэффициенты распиловки и прерывистости режущей поверхности; b - диаметр режущей втулки, м; Vp - скорость распиловки (скорость движения гибкого режущего органа), м/с. Для продольного пропила (kф=L/H>1),  , а значение коэффициента Кмпр рассчитывается по формуле ,где Dшк – диаметр ведущего шкива, м; Hу – высота уступа, м. Для поперечного пропила, отделяющего монолит камня от массива, выполняется условие kф=B/H≤1. В этом случае максимальная высота пропила не равна высоте уступа и находится из уравнения  , (4)что в итоге определяет расчетную величину коэффициента Кмп для поперечного пропила:  . (5)Зависимость производительности АКМ, соответствующей схеме управления ею в режиме постоянной мощности резания, когда kф=B/H≤1, определяется по выражению [2]  . (6)При отделении монолита по продольной плоскости (kф=L/H>1, ) необходимо учитывать стационарность процесса пиления по отношению к длине контакта инструмента с породой. В этом случае производительность в режиме постоянной мощности находится как средневзвешенная величина , (7)где  – время нестационарного пиления плоскости отделения, ч;  – время стационарного пиления плоскости отделения, ч.Отношение производительностей при двух режимах для kф≤1 запишется в виде  (8)а для kф>1  . (9)На рис. 1 представлено отношение производительностей резания АКМ (8), (9), управляемой по рассмотренным выше силовым режимам. Рис. 1. Зависимость отношения производительностей резания при различных режимах работы АКМ от высоты уступа При этом, начиная с высоты уступа 2-4 м, производительность резания в режиме N=const по отношению к режиму VП=const возрастает по степенной зависимости в соответствии с формой плоскости отделения. Для реализации алмазосберегающего режима распиловки необходимо, чтобы  (т. е. отвечало условию минимального удельного расхода алмазного инструмента), где  - величина контактного нормального напряжения [2], когда в процессе резания выдерживается постоянная скорость подачи (рис. 2).Рис. 2. Зависимости удельного расхода (R) алмазного инструмента и удельной работы резания (A) от нормального контактного давления (σn) для пород с σсж=100-120 МПа Реализуемое в процессе резания энергопотребление (А) для расчета удельных затрат по формуле (1) определяется для режима работы АКМ с постоянной скоростью подачи следующим образом [2]:  . (10)Для режима постоянной мощности резания удельное энергопотребление в случае kф≤1 находится как средняя интегральная величина по следующей зависимости:  , (11)где  - максимальное значение нормального напряжения, соответствующее минимальной длине контакта инструмента с породой, Па [2].При отделении монолита по продольной плоскости (kф>1) удельная работа резания в режиме постоянной мощности находится как средневзвешенная величина:  (12)Отношение удельных работ резания при двух режимах для поперечной плоскости отделения запишется в следующем виде:  , (13)а для продольной плоскости отделения  . 14)На рис. 3 в графическом виде показаны зависимости (10)–(12) значений удельной работы резания (А, МДж/м3) от высоты уступа при различных схемах управления АКМ и величине коэффициента kф. Расчеты выполнены для следующих значений: N=25,47 кВт, μрас=0,25, kп=0,16, b=0,01 м, Dшк=0,8 м, Vр=30 м/с. Средняя удельная работа резания (в режиме N=const) по отношению к удельной работе резания, соответствующей  (в режиме VП=const), возрастает в соответствии с формой плоскости отделения (рис. 4).Рис. 3. Зависимость показателя удельной работы резания (А, МДж/м3) от высоты уступа при различных схемах управления АКМ Рис. 4. Зависимость отношения среднего (в режиме N=const) и соответствующего (в режиме VП=const) значений удельной работы резания от высоты уступаУдельный расход алмазного инструмента (R), как и удельная работа резания (A), может быть получен на основе стендовых испытаний. Для дальнейших расчетов были приняты экспериментальные данные канд. техн. наук К. Г. Лусиняна по резанию алмазным инструментом природного камня различной прочности [3]. В результате обработки экспериментальных точек получена следующая аппроксимирующая зависимость R от σn:  , (15)решение которой при условии  дает оптимальное контактное давление  . Его подстановка в (15) и определяет расход алмазного инструмента в режиме VП=const: . (16)Численные значения аппроксимирующих коэффициентов  -1,46*10-5,  0,376*10-5 МПа,  10,5*10-5 1/МПа были получены при резании природного камня с σсж=120-140 МПа. Для режима N=const удельный расход может быть получен как средняя интегральная величина: . (17)Тогда их отношение для поперечной плоскости отделения запишется в следующем виде:  . (18)При отделении монолита по продольной плоскости удельный расход инструмента в режиме постоянной мощности находится как средневзвешенная величина:  (19)Тогда отношение удельных расходов инструмента при двух режимах для продольной плоскости отделения запишется в виде  . (20)На рис. 5 в графическом виде показаны зависимости показателя R∙γа (карат/м3) от высоты уступа при различных схемах управления АКМ и величине коэффициента kф. Рис. 5. Зависимость показателя R∙γа (карат/м3) от высоты уступа при различных схемах управления АКМ Среднее значение удельного расхода алмазного инструмента (в режиме N=const) по отношению к минимальному (в режиме VП=const) возрастает в соответствии с формой плоскости отделения (рис. 6). Рис. 6. Зависимость отношения среднего (в режиме N=const) и минимального (в режиме VП=const) значений удельного расхода алмазного инструмента от высоты уступа Экономические показатели при различных параметрах и режимах распиловки алмазно-канатным инструментом гранодиорита Нижне-Санарского месторождения (линейные размеры монолита: Нм=5,6 м, Lм=8,4 м, Bм=1,7 м) приведены в табл. 1, 2. Таблица 1 Расчетные параметры и технико-экономические показатели работы АКМ в режиме VП=const
Время, затраченное на резание плоскостей, для условий Юго-Восточного участка Нижне-Санарского месторождения гранодиоритов в случае работы АКМ в режиме N=const в 1,5 раза меньше, чем в режиме VП=const. Результаты оценки доли пиления во всем процессе подготовки камня к выемке в зависимости от режима работы АКМ приведены в табл. 3. Таблица 2 Расчетные параметры и технико-экономические показатели работы АКМ в режиме N=const
Таблица 3 Доля времени выполнения пропилов АКМ в процессе подготовки к выемке гранодиорита Нижне-Санарского месторождения при различных режимах
Окончание табл. 3
Таким образом, время, затраченное на выполнение пропилов АКМ, в процессе подготовки к выемке камня занимает 51,5 и 61,5 % для режимов N=const и VП=const соответственно. По формуле (1) были рассчитаны удельные эксплуатационные затраты на резание плоскостей отделения монолита от массива (рис. 7). Рис. 7. Зависимость удельных эксплуатационных затрат на резание плоскостей при различных режимах работы АКМ от высоты уступа Это позволило представить в графическом виде отношения удельных эксплуатационных затрат при различных режимах работы АКМ от высоты уступа (рис. 8). Рис. 8. Зависимость отношения удельных эксплуатационных затрат на резание плоскостей при различных режимах работы АКМ от высоты уступа Удельные эксплуатационные затраты на резание плоскостей в режиме N=const по отношению к режиму VП=const возрастают, начиная с высоты уступа 4,5 м (см. рис. 8, 9) в соответствии с формой плоскости отделения. Так, при высоте уступа  =5,6 м отношение значений себестоимости Сs(N)/Сs(V) составляет 1,0-1,8 в зависимости от величины коэффициента kф.Рис. 9. Зависимость отношения удельных эксплуатационных затрат на резание плоскостей и времени, затраченного на пиление (по монолиту) при различных режимах работы АКМ от высоты уступа На рис. 10 и 11 приведены графики зависимостей отношения эксплуатационных затрат к объему монолита (C/W, руб./м3) и времени, необходимого для его отделения (С/t, тыс. руб./ч). Рис. 10. Зависимость отношения эксплуатационных затрат к объему отделяемого монолита при различных режимах работы АКМ от высоты уступа Рис. 11. Зависимость отношения эксплуатационных затрат ко времени, необходимого для отделения монолита от горного массива, при различных режимах работы АКМ от высоты уступа Основным результатом проведенных исследований и полученных зависимостей (1), (8), (9), (13), (14), (18), (20) влияния силового режима на технико-экономические показатели является вывод о неоднозначном вкладе в эксплуатационные затраты производительности, энергопотребления и расхода алмазного инструмента при резании. Так как силовой режим в пределах заданной мощности главного привода канатной пилы связан с высотой пропила (уступа), то с практических позиций целесообразнее полученные технико-экономические показатели представлять в виде функциональных зависимостей от высоты уступа для различных режимов работы АКМ. Анализ таких итоговых показателей, как производительность отделения монолита от массива (рис. 12, а) и эксплуатационные затраты на отделение (рис. 12, б) в зависимости от высоты уступа для различных режимов работы АКМ не позволяет выделить преимущества одного режима работы АКМ от другого, так как повышение производительности отделения монолита сопровождается повышением эксплуатационных затрат на его отделение при работе в режиме постоянной мощности резания и, наоборот, когда снижению эксплуатационных затрат соответствует понижение производительности, если АКМ работает в режиме постоянной скорости подачи. В этом случае корректная оценка зависимости режима работы АКМ от высоты уступа может быть дана на основе комплексного технико-экономического показателя:  , (21)где  – эксплуатационные затраты на отделение монолита от массива, тыс. руб.;  – производительность отделения монолита от массива, м3/ч.Тогда выбор режима работы АКМ в зависимости от высоты уступа осуществляется по минимальной величине предложенного комплексного показателя (рис. 12, в). Как видно из рис. 12, в, при отделении монолита с высотой добычного уступа менее 4,5 м предпочтение следует отдавать режиму с постоянной скоростью подачи АКМ на забой. При высоте уступа более 4,5 м, когда показатель сw изменяется незначительно от режима работы АКМ, целесообразен режим работы с постоянной мощностью резания, обеспечивающий более высокую производительность отделения монолита. а б в от массива с помощью АКМ (W/t, м3/ч); б – эксплуатационных затрат на отделение монолита от массива (∑C, тыс. руб.); в – комплексного технико-экономического показателя (cw, руб.*ч/м3) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Годовой отчёт ОАО «Банк «Екатеринбург» за 2012 год Положение Банка в отрасли Протоколу №29 годового общего Собрания акционеров ОАО «Банк «Екатеринбург» от 31. 05. 2013 г |
 |
Решение по жалобе №72/18. 1/2013 21. 10. 2013 г. Екатеринбург Комиссия Управления Федеральной антимонопольной службы по Свердловской области по рассмотрению жалоб на действие (бездействие) организатора... |
|
Критерии постановки диагноза преэклампсии Авторы: Шифман Е. М. (отв редактор, Москва), Беломестнов С. Р. (Екатеринбург), Вученович Ю. Д. (Москва), Дробинская А. Н.(Новосибирск),... |
|
Программа евразийский Конгресс «Медицина, фармация и общественное здоровье-2013» ... |
|
Психология сегодня Материалы Х региональной студенческой научно-практической... Психология сегодня [Текст]: Материалы Х регион студ науч практ конф. Екатеринбург, 23 – 24 апр. 2008 г. / Отв за выпуск В. А. Лебедева;... |
|
Решение по жалобе №246-з г. Екатеринбург 09. 03. 2017г Муниципальное казенное учреждение «Многофункциональный центр предоставления государственных и муниципальных услуг муниципального... |
|
А. В. Куликов (Екатеринбург), Е. М. Шифман (Москва), С. В. Сокологорский... Сокологорский (Москва), А. Л. Левит (Екатеринбург), Э. В. Недашковский (Архангельск), И. Б. Заболотских (Краснодар), Д. Н. Уваров... |
|
Мвц «Екатеринбург-Экспо», г. Екатеринбург, Россия 30 октября 3 ноября 2016 года Повышение квалификации региональных координаторов и старших региональных экспертов JuniorSkills |
|
Правила оказания услуг акадо-екатеринбург Вступают в действие с 05 июня 2015 г. Порядок подключения к сети «акадо-екатеринбург». Модернизация и ремонт абонентской кабельной разводки 10 |
|
Contacts data, project detail(all fields are mandatory) Почтовый адрес: 620063, г. Екатеринбург, а/я 522. Инн 6659005570 кпп665901001 Фактический адрес: г. Екатеринбург, ул. Шевченко 9,... |
|
Правила оказания услуг акадо-екатеринбург Вступают в действие с 05 июня 2015 г. Порядок подключения к сети «акадо-екатеринбург». Модернизация и ремонт абонентской кабельной разводки 11 |
|
Микрофинансирование мониторинг сми 03 августа 2017 Московский Комсомолец # Екатеринбург. Урал (eburg mk ru), Екатеринбург, 2 августа 2017 |
|
Актуальные вопросы развития экономики и профессионального образования в современном обществе Материалы XII международной молодежной научно-практической конференции 18 марта 2015 г., гг. Екатеринбург, Алматы, Харьков, Елабуга:... |
|
Актуальные вопросы развития экономики и профессионального образования в современном обществе Материалы XII международной молодежной научно-практической конференции 18 марта 2015 г., гг. Екатеринбург, Алматы, Харьков, Елабуга:... |
|
Актуальные вопросы развития экономики и профессионального образования в современном обществе Материалы XII международной молодежной научно-практической конференции 18 марта 2015 г., гг. Екатеринбург, Алматы, Харьков, Елабуга:... |
|
Неотложная помощь при преэклампсии и её осложнениях (эклампсия, hellp-синдром) Клинические рекомендации А. В. Куликов, Е. М. Шифман, С. Р. Беломестнов, А. Л. Левит Уральская государственная медицинская академия... |