CC BY
24
дифференциально-алгебраических
уравнений.
♦ создание математической модели выбранной схемы нагружения. Результат данного шага система уравнений.
Под созданием целевой функции подразумеваем объединение всех дифференциально-алгебраических уравнений в единую целевую функцию F(X).
Оптимизация - процесс нахождения экстремума количественной характеристики целевой функции с применением специальных методов поиска (аналитических или численных). Выбор метода будет зависеть от выбранных критериев оптимизации. При исследовании модели корпуса дробилки будет иметь место как структурная, так и параметрическая оптимизация. Поиск оптимального решения может быть организован путем перебора каждого структурного варианта исполнения, с определением оптимальных размеров его элементов и их положения.
Тестирование - анализ итогов оптимизации происходит на базе ожидаемых результатов.
Принятие решения базируется на оценке полученных результатов с учетом личного опыта конструктора и носит компромиссный характер.
© Н.В. Савинова
П.А. Касьянов, доц., к.т.н.,
Уральская государственная горно-геологическая академия
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШАГАЮЩИХ ДРАГЛАЙНОВ НА ОСНОВЕ УВЕЛИЧЕНИЯ РЕСУРСА БАЗОВЫХ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ
Ресурс драглайнов, определенный принятой системой ремонтов в 4...6 лет, зависит от долговечности опорных узлов, для ремонта которых необходима остановка экскаватора на длительный период. Нормативная наработка ЭШ 15.90 на угольных разрезах за это время должна составить 19,2 млн. м3, ЭШ 10.70 - 15 млн м3. Действительный ресурс
большинства машин ЭШ 15.90 находится в пределах 12...18 млн м3.
В результате настойчивой целенаправленной работы ОАО «Уралмаш» надежность базовых узлов экскаваторов нового поколения значительно превосходит выпускавшиеся ранее: внедрен тихоходный привод поворота, кованые зубчатые венцы с поверхностной закалкой ТВЧ, опорные рамы на высокопрочных болтах, же-
сткие трехгранные стрелы с резервированием в растянутом поясе, прогрессивные системы электропривода на основе тиристорных преобразователей и др.
Опыт показывает, что даже у машин, не приспособленных к поэтапному ремонту, за счет более полного использования ресурса отдельных узлов при организации ремонта по техническому состоянию можно увеличить наработку
чений (усталостная прочность сварных швов, жесткость всего корпуса, долговечность конструкции). Этап построения математической модели включает в себя несколько последовательных шагов:
♦ разбиение конструкции на области простой геометрической формы, т.е. глобальная задача заменяется системой простых под-
задач. Количество и величина разбиений для литых и сварных вариантов будет различной. При разбиении сварной конструкции, необходимо учитывать технологическое расчленение конструкции по местам сварки. Т.е. фактически будут рассматриваться простые детали, входящие в сборочные единицы.
♦ дискретизация полученных областей до определенных конечных элементов (КЭ) на основе библиотеки КЭ. Трехмерные конструкции корпусных деталей будут представлять собой композицию из четырех-, пяти. и шестигранных КЭ.
♦ описание каждого КЭ рядом параметров: тип элемента, топология элемента, список вершин, число и список узлов, координаты вершин, номер подобласти.
♦ сборка математической модели конструкции. Производится она «снизу вверх» - описание области содержит описание всех входящих в нее КЭ. В итоге получаем ряд
на ~ 20 %. Более существенный эффект может быть достигнут при увеличении межремонтного периода, ограничиваемого долговечностью опорных узлов. Качество их и соответствие несущей способности характеризуется наработкой по горной массе на 1 м3 вместимости ковша: ЭШ 40.85 -1,60-106, ЭШ 10.60 - 1,52-106, ЭШ 15.90 - 1,13-106, ЭШ 6.60 -0,97-106, ЭШ 25.100 - 0,76-106, ЭШ.100 - 1,60-106 млн. м3/м3.
Резервы увеличения несущей способности опорно-поворот-ных устройств (ОПУ) при неизменных конструктивных схемах для мощных драглайнов практически исчерпаны: дальнейшее увеличение параметров и применение качественных дорогих сталей не решает задачи. Известные конструкции ОПУ, применяемые в существующих драглайнах, имеют ограниченные возможности компенсировать деформацию металлоконструкций и погрешности изготовления, что является причиной высоких напряжений в контактах и интенсивного изнашивания базовых
деталей. В предлагаемых технических решениях, разработанных на основе системной методики проектирования, достигается снижение напряжений в 1,5... 2 раза и минимизируется проскальзывание. Расчеты базируются на последних достижениях теории контактных взаимодействий, на системном анализе факторов, определяющих нагружение. В соответствии с условиями работы роликовых кругов в расчетных режимах нагружения учитываются цикличность, динамика и наличие сил терния в контактах. Увеличение ресурса опорных узлов, а в перспективе исключение необходимости замены базовых деталей позволит увеличить производительность драглайнов, снизить затраты на ремонт и поднять конкурентоспособность этого вида оборудования на международном рынке.
Эффективность увеличения ресурса ОПУ подтверждается технико-экономическими расчетами девяти моделей драглайнов от ЭШ 5.45 до ЭШ 100.100. Для сравнения приняты одинаковые исходные показатели: межремонтный
период увеличивается вдвое с исключением одного капитального ремонта, при возрастании стоимости модернизированного ОПУ на 20, 50 и 100 %. Трудоемкость замены узлов определена по нормативам Гипрошахта, экономические параметры рассчитаны по укрупненным данным с использованием материалов заводов-изготови-телей. Коэффициенты эффективности увеличения ресурса как отношение затрат на ремонт и ущерба от простоя к стоимости модернизированного опорного устройства изменяется для разных машин от 3,1 до 11,8, то есть экономия в несколько раз превышает стоимость модернизированного опорного устройства по третьему варианту.
Шагающие драглайны ОАО «Уралмаш», оснащенные новыми ОПУ, с увеличенным ресурсом базовых узлов и деталей по уровню показателей назначения, долговечности и ремонтопригодности -экскаваторы нового поколения, высокоэффективные, экономичные в эксплуатации машины.
© П.А. Касьянов
Л.А. Гаврилова, асс.,
Уральская государственная горно-геологическая академия
Оптимизация параметров спуско-подъемного комплекса установок для ремонта скважин
В настоящее время из всего фонда добывающих скважин РФ простаивают в ожидании ремонта более 30 % скважин. Это объясняется высокой стоимостью ремонта, отсутствием эффективных технологий, инструментов и оборудования.
В России при сложившейся технологии выполнения и технической оснащенности служб текущего ремонта скважин затрачивается только на спускоподъемные операции (СПО) с трубами и штангами до 8090 % всего времени ремонта скважины. При этом ежегодно выполняется 200-250 тысяч текущих ремонтов. Объемы СПО при капитальном ремонте скважин во много раз
меньше, чем при текущем, однако по абсолютной величине эти объемы работ весьма велики, что делает актуальным их совершенствование и в процессах капитального ремонта.
Это значит, что СПО являются наиболее важным объектом поиска резервов интенсификации процесса ремонта скважин.
Таким образом, научно-исследовательские работы по совершенствованию установок для ремонта скважин являются весьма актуальными и успешно выполняются на кафедре горных машин и комплексов Уральской государственной гор-но-геологи-ческой академии.
Исследования проводятся по двум направлениям:
♦ совершенствование конструкции спускоподъемного комплекса (СПК) буровых установок;
♦ разработка методов расчета их параметров.
По первому направлению разработан и предложен ряд конструкций СПК, часть из которых уже реализована в выпускаемом оборудовании.
По второму направлению разработан метод поиска оптимальных конструктивных и режимных параметров установок для ремонта скважин. Особое внимание уделяется вопросам оптимизации работы этих установок.
Проведение оптимизации па-
