Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

АВТОПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ МАШИН В 3D: ПРОЕКТНО-МОДЕЛЬНЫЙ ПОДХОД

Бейсембаев К. М., Жолдыбаева Г. С., Дёмин В. Ф., Малыбаев Н. С., Шманов М. Н.,

1.3.1. Назначение баз данных и роботизация очистных работ

Открытия и изобретения в области горных работ привлекают студентов либо их значимостью для науки, либо в том случае, если они могут непосредственно пообщаться с авторами [9–25]. Статьи для образовательного процесса лучше всего помещать в свою базу доступную студентам, тогда их легко включать на любом этапе занятия.

Хранение и обработка данных о конструкции, параметрах работы и авариях машины выполняется с помощью баз данных. Сегодня она и основной элемент машинной системы и используется при проектировании, моделировании и эксплуатации машины, а также в системах управления.

При исследовании любого процесса для систематизации его параметров и получения новых знаний эффективно использование баз данных. Поэтому вопрос о создании таких структур необходим студенту специальности «Технологические машины и оборудование» и особенно в направлении «Горные машины» поскольку применяемые в горной промышленности машины в существенной мере – промышленные роботы [26–41]. Так механизированные крепи оснащены управляющими процессорами, соединенными с компьютерами на штреке, поверхности и даже на фирмах создавших эти комплексы (Marco, DBT и др.). Программное обеспечение таких систем поставлятся фирмами и способно уравлять гидростойками гидродомкратами, автоматизируя по заданному алгоритму их работу. При компетентном программировании и использовании компьютеров можно говорить о том, что каждая из секций крепи – робот, а системой управления технологией их работы может быть нейросеть. Однако эти возможности часто не используются – слишком велик разрыв между обслуживанием на предприятиях и возможностями интелектуальной техники. Он возник в кризисные годы, когда нарушилась смычка между образованием и производством и в бывшие производственные управления пришли иностранные фирмы. Поэтому в современных условиях вузовское развитие направляется на восстановление и укрепление связей с промышленными предприятиями.

Рис. 1.5. Особенности обработки данных

Рис. 1.6. Построение графиков движения заданной точки рычага вдоль условных меток Х вертикали диапазона движения штока: 1, 3 – неоптимальные; 2 – оптимальная траектории

Выпускник технического вуза должен также уметь ставить вопросы развития машин, которые изучает. На рис. 1.7, 1.8 приведены макеты поворотного конвейера, созданных в рамках грантового финансирования МОН РК. На всех этапах их создания: от расчетных моделей до разработки, изготовления, испытания, в соответсвии с идеологией проектно – модельного обучения (см раздел 1.1), непосредственное участие принимали студенты и магистранты кафедры «Технологическое оборудование, машиностроение и стандартизация» КарГТУ. Они соавторы публикаций, представления этих проектов на известных конкурсах. Получали они и опыт защиты проектов при проверке результатов работы коммисиями МОН РК.

Тема проектов была выбрана исходя из опыта, имеющегося в КарГТУ еще в 80-е годы, когда приоритет проектирования конвейеров скребкового и ленточного типа с поворотом става на угол до 90° принадлежал политехническому институту. В разработке, этих конструкций принимали участие ученные Сагинов А.С. Данияров А.Н., Алотин Л.М., Пономарев Б.Ф., Шманев А.Н., Ким А.В., Малыбаев С.К. Их известность, а также высокий технический уровень и достижения предприятий оказывавших финансовую поддержку (УралКалий (РФ), ПО КарагандаУголь, ПО КарГорМаш) в проблеме, которую ныне успешно решила известная американская фирма Джой (Joy) конечно вызывало у студентов желание быть участниками этих проектов [42, 44, 48].

Поясним суть работы поворотного конвейера в камере. Вдоль пласта распологается выработка, а в ней конвейер выработки. Проходческий комбайн может, например, двигаться слева от него. Если ствол, откуда минерал будет выдаваться на поверхность, находится сзади выработки, то комбайн, в какойто момент, окажется впереди конвейера и его придется нарастить.

За комбайном перемещается поворотный конвейер (ПК), например, за счет его привязки к корпусу комбайна. Последний рештак ПК имеет поступательную связь с бортом конвейера выработки и может скользить вдоль него. В заданной зоне комбайн начинает поворот, внедряясь в левую стенку выработки (откуда заранее снимают крепление). Комбайн может внедриться в стенку нормально оси выработки на глубину до 30–40 м. Следом, не теряя поступательную связь с конвейером выработки движется поворотный конвейер, рештаки которого один за другим поворачиваются на угол до 15° [42, 45, 46]. Так что полный поворот на 90° он совершит при перемешении 6 рештаков. В таких условиях скребки буду прижиматься цепью к бортам, ближним к центру поворота. То есть к левым бортам. Студентам, рассматривая фото, следует догадаться за счет, какой конструкции шарниров расположенных по бокам рештаков последним удается повенуться на требуемый угол, и почему минерал не просыпается в образующиеся секторные зазоры? Если камера будет коротка, то возможно ей вовсе не придется крепить, поскольку комбайн, использовав длину ПК, начнет пятиться назад, покидая камеру и кровля просто не успеет разрушиться. Но если она не устойчива, то предусмотрен манипулятор, который распирает в кровлю и почву стационарную крепь, доставляемую по канатуной дороге, с шагом, зависящим от горного давления [47–49]. При покидании камеры, манипулятор возвращает крепь на исходную позицию. Вернувшись на выработку, комбайн проходит вперед на ширину целика, который будет отделять прежднюю камеру от новой и начинает следующий цикл. И т. д. пока не будет отработан весь столб. Пустые камеры либо обрушаются, либо, заполняются породой от проходки штреков. Для короткой лавы крепление осуществляется по обычной схеме. Но лавная крепь перемещается на новую дорогу с шагом от 1 до 1,5 м, т. е. в 1–1,5 раз большим (рис. 1.9) [40–55].

Рис. 1.7. Действующий макет ПК КПС1 КарГТУ: поворот на 75° (а): 1 – натяжное устройство; 2 – рештак; 3 – элементы управления; 4 – шарниры рештаков; 5 – привод; 6 – секторные пластинки; 7 – тяговый орган; б – в прямолинейном виде

Но вернемся к проблемам образования. Выяснилось, что подготовка выпускников в области программирования по системам баз данных слаба, а приёмы обучения ориентированны на информационщиков. Не достаточна и длительность изучения курса для наших специальностей. Эта проблема не могла ни сказаться и на задаячах цифровизации производства в РК. Возникла потребность в более простых и ориентированных на проектирование при изучении БД понятиях, что и было выполнено в новой методике обучения в рамках сруктурно-иерархического подхода. Его усовершенствование позволяет проследить логику построения машины, её взаимосвязей на микро- и макро-уровне, т. е. как на уровне моделирования и расчёта параметров детали, так и взаимодействия деталей или узлов машины, в том числе и с рабочей средой. Сам процесс построения легко разделить на этапы:

– проектирования конструкции;

– моделирования и расчета её узлов и деталей.

Элементы БД должны отвечать требованиям автоматизации проектирования, что осуществлено на уровне таблиц, межтабличных связей и запросов (программ обработки). Причём для решения вопросов совершенствования и исследования структуры машины принцип построения и использования базы должен отвечать правилам формирования пространственной топологии машины и её узлов в восходящем порядке от деталей к подузлам, узлам и машине. Наши базы можно применять к различным объектам и не только к конструкциям, но и процессам, если принципы построения оставить незыблемыми.

Понятие проекта включает в себя описание основных работ в пространстве и времени по рассматриваемой проблеме. Разработка производится в базе данных, имеющей структуру многомерных классификаций по следующим причинам:

– обеспечивается связь технологических параметров и конструктивных элементов разработки;

– все разделы логически связанны, а каждый из них может иметь расчетно-графические подразделения для описания технологических и конструктивных элементов их прочностного расчета, расчета надёжности и накопления промышленных данных.

Проект есть организующая система, позволяющая не только хранить глобальные данные, но формировать управляющие решения, где имеется возможность оптимально увязать приложения САПР [4,5].