Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій з метою підвищення безпеки експлуатації армування вертикальних стволів шахтних підйомних установок дано розв'язання актуальної наукової задачі, що полягає у встановленні залежностей динамічних параметрів взаємодії підйомних посудин з армуванням під час запобіжного гальмування від довжини головного канату, параметрів уповільнення підйомної машини, параметрів пружності систем «направляючі посудини - провідник» в шахтних підйомних установках. На основі цього розроблений новий метод діагностування систем «підйомна посудина - армування», що полягає у проведені додаткових випробувань системи в режимі запобіжного гальмування, та встановлені залежності її динамічних параметрів від технічних параметрів шахтних підйомних установок. Основні висновки, теоретичні і практичні результати роботи: 1. Розроблені математичні моделі динаміки взаємодії підйомних посудин з армуванням шахтних стволів в режимі гальмування і програмний комплекс «ДиАрм 2», що їх реалізує, дозволяють: розрахувати динамічні параметри взаємодії направляючих пристроїв підйомних посудин з армуванням залежно від довжини головного каната в момент гальмування, уповільнення підйомної машини і параметрів пружності направляючих пристроїв; визначити ділянки стволу, де при взаємодії посудини з провідниками спрацювання запобіжного гальма підйомної машини може викликати зріст горизонтальних контактних навантажень на провідники ударно – вібраційного характеру, за рахунок її вертикальних коливань з реалізацією взаємодії башмаків посудини потенційно небезпечного рівня. 2. Аналіз теоретичних результатів, одержаних при реалізації розроблених математичних моделей програмним комплексом «ДиАрм 2» дозволив встановити, що при запобіжному гальмуванні посудин шахтних підйомних установок виникає вплив вертикальних коливань підйомних посудин на їх поворотні коливання навколо головних центральних осей інерції. Цей процес супроводжується збудженням інтенсивних горизонтальних коливань направляючих посудин. Інтенсивність цього процесу визначається довжиною головного канату у момент гальмування, законом гальмування підйомної машини і пружно-дисипативними параметрами ланок системи «посудина - армування». 3. Розроблена методика проведення експериментальних досліджень взаємодії шахтних підйомних посудин (скипів, клітей, противаг) в режимі гальмування з провідниками жорсткого армування вертикальних стволів в промислових умовах дозволяє експериментально досліджувати характер динамічного навантаження провідників жорсткого армування з боку підйомної посудини залежно від параметрів уповільнення і довжини головного канату у момент гальмування посудини в стволі, визначити фактичні екстремальні рівні динамічного перевантаження армування, визначити фактичні значення параметрів жорсткості і дисипації системи для уточненого розрахунку ділянок параметричної нестійкості за глибиною стволу. 4. Проведені теоретичні і експериментальні дослідження показали, що незалежно від типу підйомної установки (барабанної одно- або двохкінцевої без врівноважуючих канатів, зі шківом тертя з врівноважуючими канатами, при жорсткому або гнучкому армуванні) по глибині стволу існують ділянки стволу («центри нестійкості»), на яких запобіжне гальмування підйомної машини супроводжується виникненням динамічно нестійкого режиму взаємодії підйомної посудини з провідниками армування. При цьому зростання амплітуд динамічних навантажень і деформацій провідників армування жорсткого або гнучкого типів в цих зонах стволів може у 56 разів перевищувати рівень відповідних навантажень, що виникають в робочому режимі руху посудини по цих же ділянках стволу. Координати «центрів нестійкості» визначаються довжиною головного канату під час гальмування, уповільненням підйомної машини, вертикальною швидкістю руху посудини по стволу під час гальмування та параметрами пружності направляючих пристроїв посудини. 5. Теоретично вперше показано, що із зменшенням «коефіцієнту масивності» провідникових канатів підвищується рівень динамічних параметрів взаємодії підйомних посудин з армуванням. 6. Теоретично і експериментально обґрунтовано, що експлуатація пружніх амортизарів роликового типу за відсутності попереднього підтискання приводить до розширення зон параметричної нестійкості при запобіжному гальмуванні і створення підвищеного рівня навантажень на провідники на великій по довжині ділянці стволу. Зниження жорсткості роликових направляючих приводить до збільшення глибиної координати «центру нестійкості», збільшення ширини зон параметричної нестійкості і переходу зони нестійкості в області нижньої частини стволу, що знаходиться у стані підвищеного впливу корозійного зносу провідників і розстрілів армування. 7. Теоретично і експериментально обґрунтовано, що в умовах нерівномірного корозійного і механічного зносу армування по глибині вертикальних стволів, головним чинником, що визначає її працездатність в зонах параметричної нестійкості взаємодії посудин з армуванням, є максимальні динамічні навантаження на провідники з боку підйомних посудин, що виникають в режимі запобіжного гальмування. 8. В результаті проведених теоретичних і експериментальних досліджень розроблений метод діагностики системи «підйомна посудина - армування», що знаходиться в умовах тривалої експлуатації і нерівномірно розподіленого по глибині стволу зносу армування. Особливість методу полягає в додатковому проведенні динамічних випробувань підйомної установки в екстремальний режимах роботи (крім робочих) та в подальшому спеціальному аналізі одержаних діагностичних параметрів з метою визначення її технічного стану. 9. Одержані в дисертації результати, розроблені методики і програмний модуль «ДиАрм 2», що їх реалізує, впроваджені: - Міністерством промислової політики України в галузевому нормативному документі ГР 3-032-2004 «Діагностика стану систем „кріплення-масив” та підйомна посудина - жорстке армування шахтних стволів. Порядок та методика виконання» (п. 6.2.6.4); - ВАТ «ЗЖРК» при визначенні ділянок стволу, де запобіжне гальмування може викликати аварійно – небезпечне зниження запасу міцності провідників з метою забезпечення необхідного рівня безпеки експлуатації Центральної групи стволів; - ІГТМ ім. Н.С. Полякова НАН України при розробці математичних моделей і методів розрахунку зон параметричної нестійкості динамічних систем «підйомна посудина - армування» в режимі гальмування для вертикальних стволів; при реалізації методик апаратурного контролю і оцінки динамічної взаємодії клітей і противаг стволів ГС-2 і ГС-3 з армуванням в режимі запобіжного гальмування посудин (з участю автора). - Національним гірничим університетом в учбовому процесі використовуються розроблені в дисертаційній роботі математичні моделі і одержана залежність. Впровадження даних матеріалів створює соціальний ефект в підвищенні безпеки експлуатації стволів, що знаходяться в умовах тривалої експлуатації металоконструкцій армування. Основні положення дисертаційної роботи відображені у публікаціях: Ільїна І.С. Моделювання параметричних коливань підйомної посудини шахтної врівноваженої установки при взаємодії з жорстким армуванням під час аварійного гальмування. // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины. - №13, Т.2. – Дн-ск, 2002. – С. 118-123. Ільїна І.С. Вплив аварійного гальмування на стійкість горизонтальних коливань підйомних посудин у провідниках гнучкого армування шахтних стволів // Науковий вісник НГАУ. - №2. - Дн-ск, 2003. – С. 53-56. Самуся В.І., Ільїна І.С. Математичне моделювання впливу закону зміни гальмового моменту на взаємодію судин із провідниками жорсткого армування двухконцевої неврівноваженої підйомної установки. // Науковий вісник НГУ. - №7. - Дн-ск., 2003. – С. 49-53. Ильина И.С. Влияние аварийного торможения сосудов шахтных подъемных установок на остаточный запас прочности проводников и расстрелов в условиях коррозионного износа армировки // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Укр. - 2004. - № 55. – С. 36-44. Самуся В.И., Ильина И.С. Взаимодействие сосудов с жесткой армировкой при торможении шахтной многоканатной подъемной установки.// Cб. Науч. тр. НИИГМ им. М.М. Федорова: Проблемы эксплуатации оборудования шахтных стационарных установок. - № 99. – Донецк, 2004. – С. 173-183. Самуся В.И., Ильина И.С. Динамическая устойчивость взаимодействия сосуда с проводниками гибкой армировки многоканатной подъемной установки в режиме торможения //Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Укр. - № 50. – Дн-ск, 2004. – С. 179-187. Самуся В.И., Ильина И.С. Методика и проведение экспериментальных исследований взаимодействия шахтных подъемных сосудов в режиме торможения с проводниками жесткой армировки вертикальных стволов в промышленных условиях // Вісник НТУУ «КПІ»: Гірництво. №11. – К., 2004. – С. 57-64. Самуся В.И., Ильина И.С. Исследование динамической устойчивости взаимодействия сосуда с проводниками гибкой армировки уравновешенной подъемной установки при аварийном торможении //Академический вестник. - №13. - Кривой Рог, 2004. – С. 66-67. Самуся В.И., Ильина И.С. Расчет областей параметрического резонанса в режиме аварийного торможения в системе «сосуд - жесткая армировка» уравновешенной шахтной подъемной установки // Тезисы докладов межд. науч.-техн. конфер. „Проблемы механики горно-металлургического комплекса”. - Дн-ск, 2004. – С. 72-73.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві: [3] – розробка математичної моделі; [5] – розробка математичної моделі і програм-ного модуля, проведення чисельних експериментів; [6] – виведення формул, розрахунок, побудова графіків і формулювання залежності; [7] – розробка методики і проведення промислового експерименту, обробка даних експерименту і формулювання висновків; [8] - розробка математичної моделі і програмного модуля, проведення чисельних експериментів і формулювання висновків; [9] – виведення формул і розрахунок зон параметричного резонансу в системі «посудина - жорстке армування». |
