CC BY
33
не смотря на то, что внутренний диаметр штока 1 ступени гидростойки ГДПНР равен 180 мм по сравнению со стойкой крепи М138 (160 мм).
Коэффициент запаса прочности у штока 2 ступени у обеих гидростоек примерно одинаков (ГДПНР-1.266; М138-1.33).
Выводы
Расчет основных параметров гидростойки ГДПНР по сравнению с серийной гидростойкой крепи М138 показал, что:
• коэффициент запаса по пределу текучести в цилиндре и штоке 2 ступени обеих гидростоек примерно одинаков;
• коэффициент запаса по пределу текучести в штоке 1 ступени у гидростой-
ки ГДПНР составляет (п = 1,435), у гидростойки крепи М138 (п = 1,12);
• начальный распор гидростойки ГДПНР составляет 121,6, что по сравнению с гидростойкой крепи М138 (64,3), что примерно в 2 раза выше;
• у гидростойки ГДПНР по сравнению с гидростойкой крепи М138 отсутствует обратный клапан в штоке 1 ступени и канал глубокого сверления в стенке, а также давление в гидроцилиндре и штоке 1 ступени практически одинаково;
• равенство давлений в гидроцилиндре и штоке 1 ступени увеличивает надежность поршневого узла 2 ступени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гидрофицированная крепь очистных выработок. В.Н. Хорин
2. Расчет и конструирование механизированных крепей. В.Н. Хорин
3. Объемный гидропривод забойного оборудования. В.Н. Хорин
4. Гидравлические системы механизированных крепей. В.Н. Хорин, С.В. Мамантов, В.Я. Каштанова.
5. Совершенствование гидропривода механизированных крепей. А .В. Докукин.
6. Основы гидравлических расчетов механизированных крепей. А .И. Тесленко.
7. Крепи механизированные. Стойки и домкраты. Расчет на прочность. Методика. ОСТ 12.44.245-83.
8. Методика расчета гидравлической стойки с устройством для повышения несущей способности. А.М. Балабышко.
9. Авторское свидетельство № 1555508. «Гидравлическая стойка двойной раздвижности» С.А. Санин, В.М. Колягин, Б.А. Караваев, Е.Г. Филянович.
10. Авторское свидетельство № 848659. «Гидравлическая стойка шахтной крепи» С.А. Санин, Ю.Ф. Пономаренко, М.С. Коробов, Г.Ф. Захарченко, Б.К. Мышляев, В.А. Бернацкий, А.Л. Младенцев.
— Коротко об авторах ----------------------------
Балабышко А.М. - профессор, доктор технических наук, Санин К. С. - бакалавр,
Московский государственный горный университет.
^--------
--------- © Л.П. Волкова, М. В. Разумов,
В.Н. Костин, 2005
УДК 622:658.011.56
Л.П. Волкова, М.В. Разумов, В.Н. Костин
УТОЧНЕННАЯ КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ ДЛЯ САПР СТРУГОВЫХ УСТАНОВОК
Семинар № 16
Яеобходимым условием даль-
нейшего развития угольного машиностроения является автоматизация проектных работ, связанных с разработкой машин для подземной выемки угля. Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют обеспечить разработку проектной документации достаточно сложных технических объектов в сжатые сроки без дополнительного увеличения количества инженерно - технических работников, занятых проектно-конструкторс-кими работами.
Основной целью разработки системы автоматизированного проектирования струговых установок является повышение их силовых, режимных и энергетических параметров. При этом появляется возможность многоуровневого моделирования функциональных характеристик и конструкций проектного решения. Кроме того, автоматизация проектирования позволяет многократно рассчитывать отдельные составляющие объекта проектирования, обосновывать и выбирать оптимальные варианты.
Особенностью проектирования струговых установок является наличие большого количества параметров, характеризующих как объект проектирования - струговую установку, так и среду, в которой она работает - свойства массива добываемого угля и горно-геологические условия его выемки. Поэтому одной из основных подсистем САПР СУ должна быть база данных. В структуре САПР база данных также используется для передачи информации между всеми модулями системы проектирования и хранения результатов расчетов [1].
Важным моментом при проектировании является выбор оптимальных параметров СУ для конкретных горногеологических условий, который связан с процедурой повторных многократных вычислений для различных вариантов сочетания силовых и режимных параметров [2]. При этом критерием выбора служит получение наибольшей производительности струговых установок. Для определения наиболее оптимального варианта параметров проектируемого объекта управляющая программа САПР струговых установок должна обеспечивать интерактивный режим, позволяющий конструктору проводить повторные расчеты отдельных узлов.
Алгоритм проектирования СУ предусматривает наличие прикладных модулей, реализующих расчет основных параметров, а именно: расчет максимальной и оптимальной толщин стружки, расчет сил на резцах струга, расчет тяговых усилий в цепи струга, расчет параметров регулируемого электропривода и расчет производительности струговых установок. При расчете производительности струговых установок в САПР СУ предусматривается вариант струга с активной погрузкой угля, что позволит сравнить эффективность применения струга с активной погрузкой угля с серийным стругом.
Струговые установки работают в реверсивном циклическом режиме с частыми пусками и резкими увеличениями нагрузки. Благодаря наличию протяженных упругих связей (ветвей струговой цепи) в электромеханической системе струговых установок создаются условия для возникновения колебаний. Амплитуды колебаний деформации упругих элементов могут
достигать опасных значений, что сопровождается срезанием предохранительных штифтов или порывом струговой цепи. Поэтому важным этапом проектирования СУ является также определение параметров регулируемого электропривода, позволяющего улучшить динамические показатели, характеризующие работу СУ. В свою очередь, процесс проектирования регулируемого электропривода может быть разбит на этапы, которые включают разработку силовой части электропривода, электромеханической системы и системы управления.
В соответствии с началом сценария процесса проектирования САПР СУ в систему вводятся исходные данные в виде следующих условий выемки угля [3]: т -средняя мощность пласта, м; А - сопротивляемость угля резанию в стабильной зоне, кН/м; а - угол падения пласта, град (пологие пласты - до 20 град); Ь - длина лавы.
По этим данным организуется запрос в базу данных (БД) САПР струговых установок для предварительного выбора подходящего по условиям выемки угля типа струговой установки, технические характеристики которой используются в дальнейших расчетах. Для выбранного типа струговой установки определяют суммарную номинальную мощность электродвигателей на основном и вспомогательном приводах. Далее алгоритм сценария процесса проектирования включает семь прикладных модулей, последовательная работа которых позволяет осуществить основные
В настоящее время при построе нии баз данных используются модели данных, основанные на объектно-ориен-тированном подходе, когда реальный мир отражается в виде объектов с их свойствами и отношениями. Такие модели называются концептуальными. При этом объекты представляют собой предметы, которые являются важными в моделируемой предметной области. Множество объектов одного типа
составляют объектное множество, а отношения - это связь между элементами двух объектных множеств. Элементы объектных множеств обладают некоторыми свойствами или атрибутами, позволяющими их различить [4].
Таким образом, важным этапом создания базы данных системы автоматизированного проектирования струговых установок (САПР СУ) является построение концептуальной модели данных. Разработка концептуальной модели данных для САПР СУ сопровождалась анализом совокупности данных, включающих горногеологические условия, конструкции струговых установок со специальными скребковыми конвейерами и средства передвижения забойного конвейера. Первый вариант концептуальной модели данных представлял собой совокупность следующих основных объектных множеств: струговые установки - СУ, очистные забои - ЗБ, электроприводы - ЭП, конвейеры - КН, механизированные крепи - КР[5].
При дальнейшем анализе параметров, характеризующих объектные множества, появилась необходимость уточнить концептуальную модель базы данных. На рисунке представлена уточненная концептуальная модель, которая представляет собой совокупность следующих основных объектных множеств:
• струговые установки - СУ;
• тяговые цепи - Ц;
• исполнительные струговые органы: С - струг или СГ - струг с грузчиком;
• очистные забои - ЗБ;
• электроприводы - ЭП, которые включают два альтернативных подмножества: ЭПН - электропривод нерегулируемый, в свою очередь включающий подмножество электродвигателей ЭД, и ЭПР - электропривод регулируемый, также в свою очередь включающий подмножества: ПР - преобразователи с системами управления, ЭД - электродвигатели, ТР -трансформаторы;
• конвейеры - КН;
• механизированные крепи - КР.
Объектные множества уточненной
концептуальной модели базы данных САПР струговых установок можно представить атрибутами, описанными ниже для каждого из этих множеств отдельно.
Струговые установки (СУ) характеризуются тремя типами свойств:
• параметрами среды (мощность пласта, сопротивляемость угля резанию, угол падения пласта, длина лавы);
• конструктивными параметрами (углы установки и количество резцов, высота исполнительного органа и т.д.);
• параметрами режима (глубина и усилия резания угля, скорость движения исполнительного органа и т.д.).
Тяговые цепи (Ц) характеризуются такими параметрами, как скорость движения, усилие протягивания и др.
Струговые исполнительные органы (С и СГ) характеризуются конструктивными
Уточненная концептуальная модель базы данных для САПР струговых установок
(высота струга, количество резцов и др.) и режимными параметрами (скорость движения стругового исполнительного органа, глубина резания резцами струга и т.д.). При этом существуют параметры, которые характерны только для объектного подмножества СГ( количество лопастей грузчика, высота лопасти и т.д.).
Очистные забои (ЗБ) имеют такие атрибуты как мощность угольного пласта, длина лавы и др.
Объектное множество «Электроприводы» (ЭП) имеет атрибуты, которые определяются как конструктивными (диаметр приводной звездочки привода струговой установки и др.), так и режимными (частота вращения приводной звездочки привода струговой установки и др.) параметрами. При выборе одного из двух альтернативных подмножеств появляются дополнительные атрибуты, характеризующие объекты этого конкретного подмножества. Так в случае применения нерегулируемого электропривода (ЭПН) дополнительными атрибутами становятся параметры электродвигателей (ЭД): номинальный ток, номинальное напряжение и т.д.). Объектное подмножество регулируемых электроприводов (ЭПР) имеет дополнительными атрибутами не только параметры объектного подмножества ЭД, но и параметры, характеризующие подмножества преобра-
зователей с системами управления (ПР) (эквивалентное сопротивление цепи преобразователя, коэффициент обратной связи по току и др.) и трансформатора (ТР) (номинальное фазное напряжение и номинальное значение тока вторичной обмотки трансформатора и т. д.).
Объектное множество «Конвейеры» (КН) имеет атрибуты, которые определяются конструктивными параметрами забойного скребкового конвейера, вдоль которого движется струговый исполнительный орган, а также их режимными параметрами (скорость движения цепи конвейера и др.).
Объектное множество «Крепи» (КР) характеризуется такими атрибутами, как шаг установки и ход гидродомкрата, сила подачи струга на забой, время разгрузки секции крепи и др.
1. Волкова Л.П., Разумов М.В., Костин В.Н. Создание САПР струговых установок на базе отраслевых методик, теоретических и экспериментальных исследований. Горный информационноаналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ, 2001, № 12.
2. Волкова Л.П., Разумов М.В. Система автоматизированного проектирования струговых установок. - М.: МГГУ, 2004.
При автоматизированном проектировании данные могут вводиться как из БД, так и с внешних устройств компьютера. Причем на первом этапе в БД вводятся данные с клавиатуры компьютера, а затем движение этих данных организуется с помощью СУБД и управляющей программы САПР СУ.
Концептуальная модель фактически является моделью предметной области, поэтому при ее построении осуществляется структуризация данных и выявление взаимосвязей между ними [5]. Представленная в данной работе уточненная концептуальная модель базы данных САПР СУ является основой при выборе или разработке системы управления базой данных. В процессе проектирования БД эта модель преобразуется в модель данных, совместимую с выбранной СУБД.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Волкова Л.П., Разумов М.В. Разработка алгоритма сценария для САПР струговых установок. - М.: МГГУ, 2001, № 11.
4. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных. Разработка и управление. - М.: Бином, 2000.
5. Волкова Л.П., Разумов М.В., Костин В.Н. Концептуальная модель базы данных для САПР струговых установок. ГИАБ. - М.: МГГУ, 2004, № 10.
— Коротко об авторах -----------------------------
Волкова Л.П. - доцент, кафедра «Вычислительные машины», Разумов М.В. - кафедра «Горные машины и оборудование», Костин В.Н. - кафедра «Вычислительные машины»,
Московский государственный горный университет.
© В.М. Наумкин, М.Н. Курганский, 2005
УДК 622.233.6
В.М. Наумкин, М.Н. Курганский
