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.,
Заключение
В мировой горной практике добычи не сразу назовёшь регион, превосходящий достижения города в разработке пластовых месторождений полезных ископаемых с установлением мировых рекордов добычи и проходки. В Караганде был создан комбайн Караганда 7/15 и его аналог Урал 20 КС, успешно применявшиеся при камерной отработке калийных пластов. Устойчивую работу в камерах показал комбайн двойной стреловидности, обеспечивающий полноту выемки угля без оставления технологических целиков на основе автоматизированного комплекса Тентек. Разработка технологии и средств камерной выемки были продолженны авторами этой книги в институте проблем комплексного освоения недр. Эти технологии, в сложных горно-геологических условиях, могли бы составить серьёзную конкуренцию современным лавным способам добычи, обеспечивая комплексное использование недр и минералов. Не соответствие развития теории горных машин в области взаимодействия с рабочими средами, отсутствие современных компьютерных моделей управления, надёжных средств автоматизации и автоматизации проектирования способствовали отставанию в развитии подземной технологии добычи полезных ископаемых. Поэтому предложены современные методы решения этих вопросов с применением пакетов объектно-ориентированного программирования многомерных баз данных. Изложена методика 3D-проектирования и расчёта напряженно-деформированного состояния элементов горных машин, которая позволяет оптимально использовать меню программ на основе метода конечных элементов и возможности программирования в командном текстовом файле. Изложены особенности 3D-моделирования сложных режимов работы гидростоек механизированных крепей в аварийных ситуациях при несимметричном нагружении конструкций. Особенности работы динамических систем на основе пакетов Аdams мы предлагаем изучить по ссылкам в учебном пособие на наши публикации. Эта новая технология обучения опирается на пространственно-иерархические базы данных уровни и размерности, которой последовательно раскрывают конструктивные и управляющие возможности систем машин. Понятия структуры таких баз достаточно просты и на основе легко автоматизирующихся алгоритмов их создания также раскрыты в этой книге.
Представлены алгоритмы автоматизированного проектирования сложных конструкций с применением циклов и логических операторов, что существенно уменьшает объёмы программ и создаёт возможности оптимизации элементов конструкции горных машин.
Представлены алгоритмы проектирования систем взаимодействия горных машин со сложной средой недр, с учётом характеристик машин (жесткости крепи или её распора), при подземной разработке и разработке под донными породами водоёмов, что позволяет обоснованно поставить вопрос безопасности эксплуатации морских месторождений от экологических кризов.
Практическая и исследовательская направленность приведённых актуальных примеров проектирования позволит существенно усилить обучение студентов и магистрантов современным приёмам автопроектирования с учетом иновационных подходов к разработкам.
Здесь изложена достаточно полная версия решения задач о проектировании и расчёте напряженно-деформированного состояния горных машин. Учтены практически все условия эксплуатации конструкции, включая возможности поворота в шарнирах, ограничения деформаций по заданным плоскостям, несимметричный характер нагружения. Использована полная объёмная постановка, что для металлоконструкций вполне корректно. При этом курс, судя по опыту его внедрения, легко усваивается.
Обучающий, при достаточном знакомстве с производством, понимая практическую ценность знаний, будет мотивирован в достижении успеха. Но кажущаяся легкость и простота материала достигнуты огромной предварительной работой, знанием предыстории создания этих программ и документов машин, технологии их применения, сохраненных и своевременно переданных обучающимся, ни одним поколением ученых КарГТУ. Достаточно вспомнить историю внедрения конечно-элементных технологий в Караганде и Казахстане. Это работы профессоров Ю.А. Векслера, С.К. Тутанова, Х.Д. Халманова, (каф. РМПИ и Высшей математики), внедривших свои версии программ для шахт и рудников Караганды, которые затем были использованы на производстве через совместные работы с руководителями горного производства Караганды тех времён (70–80 г. 20 в.) Г.М. Презентом, П.П. Нефёдовым, Е.П. Брагиным. Непосредственное внедрение конечно-элементного пакета Ansys проведено профессорами Нургожиным М.Р., первым проректором КарГТУ, И.М. Альтером, зав. каф. деталей машин (90-е годы 20 в.), на основе которого прозводились исследования и расчёты механизированной крепи КМ-130 – лучшего образца комплекса, изготовляемого на карагандинском заводе КАРГОРМАШ, поставляемого в зарубежье. Таким образом, «легкость» в обучении и использовании конечно-элементных технологий, объектно-ориентированного программирования, систем лианеризации уравнений динамики в КарГТУ имеет простое объяснение, тем более, если оно проводится системе проектно-модельного обучения.