03. Науковий Журнал Метінвест Політехніки. Серія: Технічні науки

Постійне посилання на розділhttps://dspace.mipolytech.education/handle/mip/837

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 37

Automated control of drives for open-pit drilling rigs
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Khilov, V. S.; Хілов, В. С.
Physical and moral aging of mining equipment, in particular drilling rigs is one of the main problems of the open method of mineral extraction in the quarries of Ukraine. The modernization of the existing park and the creation of a new generation of drilling rigs is an important scientific and applied problem, the success of which depends on the efficiency of the domestic mining industry. The teams of special design bureau of research institutes of Ukraine are engaged in the creation of domestic core drilling rigs. Along with the improvement of the hydromechanical equipment of drilling rigs, it is necessary to improve the drive systems, which must correspond to the achieved level in the global electrical engineering industry. Only in this case, it is possible to create a competitive drilling roller-cone bit at a whole. The issue of finding and choosing a rational way of controlling interconnected drive systems of rotation and feeding rod in the hole button zone is considered. An important issue in the development of rotation and feed drives is the choice of a method of mutual control. The control methods are analyzed in which one of the parameters is maintained at a constant level: the rotation frequency of the roller-cone bit, the moment of resistance on the roller-cone bit, the linear speed of the drilling rod movement, the axial pressure on the drilling rod, the power consumed by the rotation drive. Based on the energy criterion of stability of the roller-cone bit, the most rational way of controlling the drive of drilling rod rotation of the drilling rig was chosen. The roller-cone bit will have the greatest stability when its energy load is uniform, i.e. when maintaining a linear growth of rock destruction energy or when maintaining at a constant level the power released in the roller-cone bit and hole bottom contact zone. The proposed working ability criterion generalizes the known criteria because it automatically considers the strength and abrasiveness of the rock that is destroyed by the roller-cone bit. In the proposed method of controlling the feed drives and rotation of the drilling rod in the process by the roller-cone bit drilling, rigid mechanical characteristics are formed on the roller-cone bit when penetrating rocks with a strength of 10-13 units on the scale of Prof. M.M. Protodiakonov and soft mechanical characteristics – in stronger rocks. When drilling different strength of the rocks of physical and mechanical properties, the control method provides automatic selection of mechanical characteristics depending on the strength of the rock.
Numerical modeling of energy efficient solutions of carbon removal and slag mode in electric arc furnace
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Тімошенко, С. М.; Timoshenko, S. M.
In the framework of modern two-stage liquid steel production, electric arc furnace (EAF) is a unit for intensive smelting of intermediate product, with subsequent finishing to specified steel grade by methods of the ladle metallurgy. The EAF technological regulations provide for obtaining a low-carbon melt in the energy-saving mode of slag foamed with gas bubbles. Reduction of the shape factor of steel melting bath (diameter to depth ratio) with an unchanged liquid steel capacity is aimed at increasing the energy efficiency of the EAF due to reduction of heat losses by radiation of the melt surface on the working space water-cooled panels. The transition to a “deep” bath also contributes to the intensification of heat and mass exchange processes under the conditions of forced mixing of the melt, in particular, purging with inert gas. The effect of a “deep” bath on the process of carbon removal on argon and CO bubbles and formation of foamed slag during intensive technology, from the standpoint of the EAF energy efficiency, a numerical study was carried out. The single bubble model and known empirical relations for mass transfer coefficients of reactants under the conditions of diffusion stoichiometry are used. For industrial 120-tons EAF it is shown that reducing the bath shape factor to the optimum, according to the energy efficiency criterion, leads to an increase in the rate of metal decarburization by 5–18% due to the intensification of the mass transfer processes of reagents in the system of iron-carbon melt-floating gas bubble. On the base of known experimental data, under conditions of optimal surface tension and viscosity of the slag, a regression equation was obtained for the height of stable slag foam on process gas flow rate through metal-slag interface. Using a numerical model of radiation heat transfer, is shown that a “deep" bath factor, in this context, contributes to the reduction of radiation heat losses with water by 4% due to more effective shielding of electric arc radiation on water-cooled EAF panels with foamed slag.
Аналіз напрямів модернізації приводіввиконавчих механізмів гірничих машин
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Суглобов, В. В.; Крупко, В. Г.; Крупко, І. В.; Suhlobov, V. V.; Krupko, V. G.; Krupko, I. V.
Стаття присвячена вирішенню актуального завдання застосування хвильових ланцюгових передач у приводах виконавчих механізмів із метою забезпечення нерівномірного руху робочого органа, а також можливості забезпечити його імпульсний рух на прикладі механізму тяги ковша екскаватора-драглайна.Авторами проаналізовані відомі конструкції хвильових ланцюгових передач, а також визначені проблемні питання, які потребують вирішення. У роботі розроблено конструкцію (кінематичну схему) привода механізму тяги екскаватора-драглайна з передатними механізмами на основі хвильових ланцюгових передач, наведено особливості конструкцій хвильових ланцюгових передач, їхніх основних елементів, кінематичних параметрів і методику їх визначення. Дослідження впливу динамічного руйнування на зниження енергоємності проводилися на установці, яка дозволяє проводити спектр наукових досліджень щодо параметрів приводів землерийних машин на підставі застосування хвильової ланцюгової передачі. Запропонована конструкція комбінованого привода із застосуванням хвильової ланцюгової передачі, яка вирізняються спрощеною конструкцією, а її працездатність і ефективність підтверджені результатами експериментальних досліджень на фізичній моделі. Виконані експерименти показують ефективність використання хвильових ланцюгових передач. Наведено методику визначення також конструктивних і кінематичних параметрів хвильових ланцюгових передач. Матеріали статті будуть корисними для працівників промислових підприємств, науковців, студентів.
Аналіз та систематизація способів підвищення стійкості футерівки індукційних сталеплавильних печей
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Кухар, В. В.; Малій, Х. В.; Кустіков, В. В.; Kukhar, V. V.; Malii, Kh. V.; Kustikov, V. V.
Індукційні сталеплавильні печі мають суттєвий потенціал у металургійній промисловості, оскільки вони дають змогу швидко та ефективно проводити плавку, зокрема сталі, з використанням принципу індукції. Використання таких агрегатів сприяє покращенню екологічних показників у виробництві та реалізації концепції «зеленої сталі» під час переробки заліза прямого відновлення. Індукційні печі є більш енергоефективними порівняно з традиційними печами, такими як дугові печі, через знижений час плавлення. Це сприяє зменшенню викидів парникових газів, таких як вуглекислий газ, та зменшує вплив на зміну клімату. Індукційні печі дають змогу зменшити витрати на електроенергію порівняно з іншими видами електричних печей. Це допомагає знизити використання природних ресурсів та викиди шкідливих речовин. Індукційні печі можуть бути легко налаштовані для переробки вторинної сировини – металевих відходів. Це сприяє зменшенню відходів та сприяє принципам циркулярної економіки. Поміж очевидних переваг індукційних сталеплавильних тигельних печей, серед яких також широкі можливості отримання однорідного за хімічним складом сталевого розплаву, відомі нагальні недоліки, що виникають у зв’язку з особливостями перемішування, потоками рідкого металу та зниженою стійкістю футерівки. У дослідженні розглянуто конструкцію та принцип дії індукційних плавильних тигельних агрегатів. Проаналізовано умови експлуатації та виходу з ладу кислої, основної та нейтральної футерівки. Висвітлено ключові аспекти функціонування індукційних сталеплавильних печей, зосереджено увагу на виявленні причин низької вогнетривкості та шлакотривкості їх тиглів внаслідок інтенсивної взаємодії гарячого рідкого розплаву з футерівкою. Із застосуванням літературних джерел визначено основні методи підвищення стійкості тиглів: вибір матеріалу тигля, забезпечення теплоізоляції та охолодження, керування температурними режимами, оптимізація процесу плавлення та конструкції тигля, моніторинг зношування та деформацій, регулярне технічне обслуговування і ремонт, застосування захисних покриттів, управління електромагнітним полем печі. Розкрито сутність кожного з цих методів із наведенням конкретних виробничих прикладів. Головним результатом проведеного дослідження є систематизація проаналізованих методів підвищення стійкості футерівки в індукційних сталеплавильних печах. Проведений аналіз дає змогу в перспективі визначити оптимальні методи контролю стану футерівки та вибрати виробничі стратегії підвищення стійкості тиглів, враховуючи конкретні умови виробництва.
Аналітичні дослідження залежності кутових параметрів процесу зрушення в західному Донбасі
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Назаренко, В. О.; Бруй, Г. В.; Кучин, О. С.; Nazarenko, V. O.; Brui, H. V.; Kuchin, O. S.
Під час підземної розробки вугільних пластів відбуваються незворотні зміни в масиві гірських порід, що оточують вугільний пласт, який розробляється. Ці зміни є наслідком обвалення, осідання та горизонтального зсуву гірських порід над очисною виробкою, перерозподілу напружень у вміщуючих породах та їхнього деформування. Зміни в породному масиві спричиняють порушення земної поверхні над очисною гірничою виробкою, що виражається у зрушенні та деформуванні поверхні. Унаслідок цього на кожному гірничому підприємстві виникають завдання з охорони споруд і природних об’єктів від шкідливого впливу гірничих розробок. Гірниче законодавство України реґламентує, що під час підробки наявних об’єктів необхідно встановити раціональну виїмку вугілля і, за необхідності, застосувати заходи захисту від впливу гірничих виробок. Правила раціонального виймання вугілля передбачають визначення меж зон впливу гірничих виробок і тривалості процесу зрушення земної поверхні; визначення розрахункових і припустимих показників деформацій земної поверхні для об’єктів, що підробляються; встановлення вимог щодо раціонального виймання вугілля і застосування заходів захисту об’єктів, що підробляються, від впливу гірничих виробок. Тією чи іншою мірою питання раціонального виймання вугілля залежать від надійності методів і способів прогнозу зрушень і деформацій земної поверхні, які, своєю чергою, залежать від точності визначення початкових розрахункових параметрів, до яких відносять кутові параметри процесу зрушення. Ці параметри використовуються для визначення розмірів і положення мульди зрушення на земній поверхні та побудови зон небезпечного впливу гірничих розробок. У статті наведені результати аналітичних досліджень залежності кутових параметрів від різних гірничо-геометричних чинників, які вказують на неоднозначність і неналежну точність їх визначення. Сформульовано завдання, розв’язання яких дасть змогу збільшити надійність прогнозування впливу гірничих розробок на будівлі, споруди та природні об’єкти.
Визначення кінетичних параметрів процесу розчинення частинок глинозему у рафінувальному шлаку проміжного ковша
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Єфімова, В. Г.; Смірнов, О. М.; Смірнов, Ю. О.; Yefimova, V. G.; Smirnov, O. M.; Smirnov, Yu. O.
У роботі показано, що впровадження металургії проміжного ковша мало один з найзначніших розвитків сталеплавильного виробництва за останні десятиріччя. Зазначено, що метою вторинного виплавляння сталі є виробництво продукту високої якості та економічно обґрунтовано. Висвітлено, що однією з основних функцій проміжного ковша є мінімізація кількості і розмірів неметалевих включень у сталевих виробах шляхом переходу їх з металевої фази у шлак.Метою дослідження було встановлення кінетичних параметрів процесу розчинення неметалевих включень у шлаку проміжного ковша, а саме лімітуючої стадії процесу та величини енергії активації.Проведено дослідження процесу розчинення твердих частинок Al2O3, вага яких становила 0,25 г, чисто-та – 99,9%, а діаметр – 500±0,05 мкм, у шлаку змінного складу CaO-SiO2-Al2O3-FexO.Досліджено поведінку розчинення твердих частинок Al2O3 за допомогою апарату, який був оснащений відеокамерою та оптичним мікроскопом за температури 1550, 1575 та 1600°C, а час експерименту становив 120, 240 і 360 секунд для кожної умови.Аналітичними дослідженнями показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 можна описати як кінетикою гетерогенних процесів, так і кінетикою гомогенних хімічних реакцій.У дослідженні показано, що контроль швидкості розчинення твердих частинок Al2O3 може бути описаний законами масопереносу на межі поділу двох рідких фаз: розплав сталі – шлак. Встановлено математичну залежність процесу розчинення твердих частинок Al2O3, за допомогою якої було розраховано швидкість розчинення.Енергію активації було визначено аналітичним шляхом з використанням рівняння Арреніуса. В результаті проведених досліджень визначено швидкість розчинення твердих частинок Al2O3 та встановлено, що вона зростає зі зростанням вмісту FexO у шлаку проміжного ковша та температури.Встановлено, що розчинення твердих частинок Al2O3 відбувається на межі поділу фаз, що підтверджується даними скануючої електронної мікроскопії. Визначено енергію активації процесу та показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 у шлаках різного складу відбувається у кінетичній області.Показано, що збільшення вмісту FexO у шлаку проміжного ковша призводить до зростання енергії активації та більшої залежності процесу розчинення твердих частинок Al2O3 від температури.
Визначення оптимальних режимів комбінованої пластичної деформації для отримання покращених механічних та технологічних властивостей маловуглецевих сталей
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Пашинська, О. Г.; Пашинський, В. В.; Бойко, І. О.; Pashynska, O. H.; Pashynskyi, V. V.; Boyko, I. O.
У роботі представлено результати впливу комбінованої пластичної деформації на властивості мало-вуглецевої сталі. Оброблення складається з гарячої прокатки та холодного волочіння, що виконується із застосуванням волок зі зсувом. Експеримент проводили для визначення оптимальних режимів обробки для отримання покращених механічних і технологічних властивостей досліджуваних сталей. Вивчення впливу волочіння зі зсувом на структуру та властивості маловуглецевої сталі здійснювалось за різного поєднання леформування у круглих волоках і волоках зі зсувом. Показано, що застосування волок зі зсувом за різних обтискань і схем волочіння впливає на механічні властивості та густину низьковуглецевого дроту. Визначено оптимальні режими волочіння, установлено, що оптимальним є використання в разі деформації волок зі зсувом за 23% часткового обтиснення. Такий ступінь обтиснення дає мінімальний рівень падін-ня відносного звуження, що є одним з основних чинників отримання належної технічної деформуємості волочінням, тому з’являється можливість застосовувати таку схему волочіння дроту без використання проміжного відпалу.
Вплив поверхневого шару захисного одягу на забезпечення гомеостазу металургів
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Юсубова, Л. Я.; Костенко, В. К.; Yusubova, L. Ya.; Kostenko, V. K.
Аналіз сучасних інформаційних джерел дав змогу встановити, що робота у металургійній промисловості характеризується інтенсивними фізичними навантаженнями, недостатнім захистом від теплових факторів виробництва, які, діючи у сукупності, можуть призвести до перегріву та теплових травм.Основними причинами порушення теплового балансу в організмах металургів можуть бути надмірний рівень прямого теплового випромінювання від обладнання, висока температура довкілля; тривале перебування у зоні впливу теплових факторів виробництва; підвищена внутрішня генерація тепла в організмі робітника внаслідок тяжкого фізичного навантаження; недостатні вентиляція та рух повітря; відсут-ність або неправильний вибір спецодягу. Розглянутий загальний підхід до оцінювання теплового балансу тіла людини вказав на безперечну актуальність питання забезпечення максимального видалення зовніш-ньої теплоти з поверхні захисного одягу.Метою роботі було обґрунтування властивостей поверхневого шару захисного одягу для мінімізації негативного впливу на металургів виробничих зовнішніх теплових потоків.Метод дослідження – теоретичний аналіз на основі класичних положень термодинаміки процесів тепломасопереносу на поверхні захисного одягу металургів.Було поставлено такі завдання: обґрунтування раціональних параметрів відбиваючих промені поверхонь теплозахисного одягу металургів; розкриття умов ефективного виносу тепла з поверхні захисного одягу металургів.Встановлено, що для створення безпечних та комфортних умов праці металургів необхідно забезпечити ефективні рівні відбиття променевого навантаження, максимальне власне випромінювання і конвекційний виніс теплоти з поверхні. Теоретично вибрано основні залежності, що розкривають механізм протидії тепловому навантаженню на металургів. Вперше теоретично обґрунтовано доцільність вико-ристання тканей з нерівномірною поверхневою текстурою для виготовлення захисного одягу людей що працюють в умовах нагрівного мікроклімату.
Вплив узгодженості характеристики сировини та сепаратора при створенні блоків розділення мінеральної сировини
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Младецький, І. К.; Левченко, К. А.; Mladetskyi, I. K.; Levchenko, K. A.
У статті наведено аналітичні дослідження щодо впливу узгодженості сепараційної характеристики кожного сепаратора, що входить до блока розділення, з характеристикою мінеральної сировини, яка є його живленням і підлягає розділенню, а саме функцією розподілу зростків. Наведено методику розрахунку кількісно-якісних показників розділення. Показано, що за використання симетричного блока розділення, який складається з декількох сепараторів, та за узгодження сепараційної характеристики кожного апарата з його характеристикою живлення неможливо отримати ефективні показники розділення за виконання бінарного розділення. Наведені сепараційні характеристики кінцевих потоків розділення та викона-но їх аналіз, який показує, що перші потоки складаються практично з відкритих рудних зерен і багатих зростків для концентрату, відповідно для відходів із породних зерен і бідних зростків. Другий і наступні потоки, які отримують із перечистки проміжних продуктів, складаються в основному зі зростків. Ці потоки підвищують вміст зростків відповідно в концентраті та відходах, що призводить до зниження їхніх якісних показників. Для ефективного розділення мінеральної сировини з узгодженням характеристик необхідно виділяти мінімум три потоки, а саме: концентрат, проміжний продукт і відходи. Налаштування блока сепараторів, що мають різні сепараційні характеристики, на виділення одного продукту, багатого (концентрату) чи бідного (відходів), дозволяє підвищити ефективність розділення. Кращі результати отримують коли сепаратори мають одинакові сепараційні характеристики та налаштовані на виділення одного продукту. Водночас спостерігається суттєве збільшення похідних в околицях точок перегину сепараційних кривих блока розділення порівняно з тим, якщо блок містить різні сепаратори. Відомо, що одним з істотних чинників, який впливає на формування сепараційної характеристики блока, є його структура. Наведений приклад застосування несиметричної структури блока розділення сепараторів і показано, що спільний вплив несиметрії структури блока та сепараційної характеристики сепараторів дозволяє отримати найкращі показники за бінарного розділення.
Досвід застосування геофізичних методів для оцінки технічного стану огороджувальної дамби хвостосховища
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Пікареня, Д. С.; Орлінська, О. В.; Рудаков, Л. М.; Гапіч, Г. В.; Pikarenia, D. S.; Orlinska, O. V.; Rudakov, L. M.; Hapich, H. V.
В результаті застосування комплексу геофізичних методів на огороджуючих дамбах хвостосховища «Дніпровське» у складі методу природного імпульсного електромагнітного поля Землі та вертикального електричного зондування встановлені ділянки підвищеного зволоження грунтів, які складають тіло дамбі, визначено їх просторове положення та глибіні від поверхні. Показано, що положення цих ділянок протягом шості років не змінилося, що свідчить про надійну їх фіксацію за допомогою комплексу застосованих методів. Контрольне буріння показало наявність зволожених грунтів у цих зонах. В якості рекомендацій щодо недопущення подальшого розвитку небезпечних інженерно-геологічних процесів у тілі дамби запропоно-вана низка заходів щодо моніторингу за технічним станом та розробки проєкту відновлення технічного стану до нормативних показників.
Дослідження впливу динамічних навантажень на роботу гірничих машин
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Налобіна, О. О.; Голотюк, М. В.; Бундза, О. З.; Nalobina, O. O.; Holotiuk, M. V.; Bundza, O. Z.
Динамічні навантаження, що виникають під час роботи гірничих машин, є важливим аспектом безпеки та ефективності видобутку корисних копалин. Вони можуть бути спричинені різними факторами, такими як нерівності поверхні, зміни швидкості та напрямку руху, розриви матеріалів під час вибухових робіт. Вони здатні призводити до прискореного зносу деталей машин, підвищення витрат палива, збільшення технічних зупинок та аварійних ситуацій, що загрожують безпеці працівників та знижують продуктивність видобутку.Метою дослідження є вивчення динамічних навантажень на гірничі машини та встановлення оптимальних способів зменшення цих навантажень. Дослідження проводилося за допомогою математичного моделювання процесів. Основні параметри, які впливають на динамічні навантаження, включають швидкість руху машини, габаритні розміри її колісної бази, ступінь наповнення ковша.Отримані результати дослідження дали змогу визначити оптимальні способи зменшення динамічних навантажень на гірничі машини. Наприклад, встановлено, що використання адаптивних систем управління ходовою частиною дає змогу зменшити вплив нерівностей поверхні на машину та знизити ризик її перекидання.Отримані результати можуть бути використані для підвищення безпеки та ефективності роботи гірничих машин, що сприятиме підвищенню продуктивності гірничого виробництва та зниженню його впливу на довкілля.Запропоновано навантаження пружної системи робочого органу під час зміни зовнішнього опору у функції швидкості, що дає змогу зменшити динамічні навантаження і знизити енергозатрати робочого процесу.
Дослідження ефективності використання виймально-навантажувального обладнання в умовах ТОВ «Єристівський ГЗК»
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Григор’єв, І. Є.; Григор’єв, Ю. І.; Швець, Є. М.; Луценко, С. О.; Лукін, А. Ю.; Hryhoriev, I. Ye.; Hryhoriev, Yu. I.; Shvets, E. M.; Lutsenko, S. O.; Lukin, A. Yu.
Метою роботи є підвищення ефективності використання виймально-навантажувального обладнання на Єристівському кар’єрі за рахунок впровадження інформаційних технологій. Для вирішення поставлених задач у статті були використанні такі методи: аналіз і синтез наукових джерел інформації для дослідження наукових основ використання виймально-навантажувального обладнання, аналіз світового досвіду ефективного використання виймально-навантажувального обладнання, аналіз досвіду впливу автоматизованих систем управління гірничим транспортом на виймально-навантажувальне обладнання; методи регресійного аналізу, економіко-математичного моделювання і техніко-економічної оцінки. Наукова новизна результатів дослідження полягає у встановленні факторів, які впливають на продуктивність виймально-навантажувального обладнання. Практична значимість полягає у можливості використання результатів досліджень гірничими підприємствами та проєктними організаціями під час планування гірничих робіт. Таким чином, у роботі виконано порівняння продуктивності виймально-навантажувального обладнання, що використовується в умовах Єристівського кар’єра, в результаті чого було встановлено, що очікувана та фактична продуктивність має певні відмінності через показник часу циклу навантаження. В результаті досліджень було встановлено, що час циклу за куту повороту від 20 ̊ до 30 ̊ буде мінімальним та збільшить продуктивність драглайну. Крім того, в конкретних гірничотехнічних умовах встановлено, що впровадження автоматизованої системи управління “WENCO” дало змогу збільшити продуктивність гірничотранспортного комплексу та загалом покращити техні-ко-економічні показники роботи кар’єру.
Дослідження мехатронних систем контролюзавантаження екскаватора
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Налобіна, О. О.; Голотюк, М. В.; Бундза, О. З.; Nalobina, O. O.; Holotiuk, M. V.; Bundza, O. Z.
Виконання земляних робіт одноківшевим екскаватором зазвичай складається із трьох основних операцій: відокремлення ґрунту від масиву та захоплення, його переміщення та подальше вкладення. Розрахунки продуктивності та встановлення робочих розмірів екскаваторів під час їх проєктування безпосередньо пов’язані з поняттям екскаваторного забою й об’ємом розробленого ґрунту. Для вирішення цього завдання було запропоновано впровадити систему контролю стану екскаваторних зубів і оповіщення в реальному часі. Ця система дозволить працівникам своєчасно оцінити стан зубів і вжити заходів для їх заміни, що запобігатиме простоям обладнання, сприятиме економії грошей і часу.Одним із варіантів реалізації цієї системи є встановлення на екскаватори обладнання на кшталт Shovel Metrics. Це обладнання дозволяє отримувати інформацію про стан екскаваторних зубів за допомогою датчиків, установлених на ковші екскаватора. Іншим варіантом є встановлення на стрілу екскаватора камери-датчика, розроблення програмного коду зчитування з картинки та системи оповіщення.Упровадження системи контролю стану екскаваторних зубів й оповіщення в реальному часі дозволить вирішити проблему позапланової заміни екскаваторних зубів і їх потрапляння до дробильної фабрики. Це приведе до значних економічних вигод для підприємства, як-от: зменшення кількості простоїв обладнання; зменшення витрат на непланову заміну екскаваторних зубів; зменшення ймовірності потрапляння зазна-чених зубів до дробильної фабрики.У роботі представлено рішення контролю ковша екскаватора зі штучним інтелектом на основі глибоких нейронних мереж для отримання точних і практично застосовних даних, що забезпечує оновлення інформації про стан у режимі реального часу. Нейронна мережа діє як класифікатор пікселів і надає мітку кожному пікселю на зображенні ковша екскаватора. Даний класифікатор у поєднанні з подальшим обробленням забезпечує комплексне рішення для контролю, що дозволяє виявляти відсутність зубів, відстежувати їх зношування та визначати фраґментацію.Ця нова архітектура глибокої нейронної мережі замінює колишній алгоритм, який використовував традиційні методи комп’ютерного зору для отримання інформації із вхідних відеокадрів для забезпечення зазначених функцій виробу. Як і всі рішення для глибокого навчання, Shovel Metrics™ удосконалюватиметься лише за наявності великих наборів навчальних даних.
Дослідження структурних факторів, які визначають рівень міцності та пластичності високоміцного чавуну
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Пашинський, В. В.; Пашинська, О. Г.; Бойко, І. О.; Pashynskyi, V. V.; Pashynska, O. H.; Boyko, I. O.
Роботу присвячено дослідженню впливу структурних параметрів на міцність та пластичність високо-міцного чавуну для подальшого удосконалення технологічного процесу. Як матеріал для досліджень вико-ристовували високоміцний чавун, який відповідає вимогам стандарту EN 1563:2018. Виплавку чавуну про-водили в індукційній печі ємністю 5 тонн. Отримання високоміцного чавуну проводили шляхом оброблення металу в ковші. Також проводилось вторинне модифікування під час випуску металу з печі та третин-не – в ливарній формі. Механічні випробування проводили на універсальній випробувальній машині згідно з вимогами стандарту ДСТУ EN ISO 6892-1, твердість по Бринелю – згідно з вимогами стандарту ДСТУ EN ISO 6892-1. Параметри графітної фази та мікроструктуру чавуну досліджували методом оптичної металографії згідно з вимогами стандарту ISO 945-1:2019. В ході роботи визначено особливості впливу характеристик графітної фази на механічні властивості високоміцного чавуну. Визначено особливості впливу структурного складу металевої матриці високоміцного чавуну на його механічні властивості. Уза-гальнюючи наведені дані, дійшли висновку, що комплекс механічних характеристик залежить від таких параметрів мікроструктури, як ступінь сфероідизації графітних часток та їх дисперсність. Вплив ступе-ня сфероідизації має порогових характер, і її значення нижче 50% не дає можливості отримати значення відносного подовження вище 6–8%. Основним параметром є цільність графітних часток. В дослідженому діапазоні від 50 мм-2 до 200 мм-2 зменшення розміру часток приводить до одночасного зростання міцності та пластичності. Зростання міцності за збільшення частки перліту спостерігається тільки за умови отримання сприятливих параметрів графітної фази, причому зростання міцності приводить до деякого зниження пластичності матеріалу. Подальші дослідження необхідно спрямувати на дослідження методів керування дисперсністю графітної фази. Також для досягнення прогресу в підвищенні міцності чавуну слід продовжувати дослідження щодо керування структурним складом металевої матриці.
Застосування технології DRI для виробництва композитних окатишів при утилізації відходів металургійного виробництва
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Нізяєв, К. Г.; Бойко, М. М.; Ковальов, Д. Ю.; Синегін, Є. В.; Журавльова, С. В.; Niziaev, K. H.; Boiko, M. M.; Kovalov, D. Yu.; Synehin, Ye. V.; Zhuravlova, S. V.
У статті розглянуті можливі напрями утилізації залізовмісних відходів металургійних виробництв. Натепер утилізація залізовмісних і вуглецевмісних відходів металургійного виробництва є дуже складною й актуальною проблемою для більшості металургійних підприємств. Встановлено, що основними проблемами на шляху утилізації металовмісних відходів є підвищений вміст вологи у шламах, що призводить до труднощів під час спікання агломерату і зниження продуктивності агломераційної стрічки за частки шламів у суміші відходів на рівні 60–70%, а також зниження вмісту заліза в агломераті, яке неминуче впливає на втрати продуктивності та підвищення витрати коксового еквівалента доменного цеху. В умовах поступового переходу на нові технологічні схеми виробництва сталі, з метою більш економічної й екологічно чистої роботи підприємств, у яких частково або цілком не буде агломераційного, а в перспективі доменного та коксохімічного виробництв. Установлено, що, окрім агломераційного виробництва, перспективним може бути виготовлення з даних матеріалів продуктів прямого відновлення заліза, як-от високоміцні, низькометалізовані окатиші для доменного виробництва і високометалізовані окатиші для сталеплавильного виробництва з відносно невисокою міцністю. Установлено, у виробництві низькометалізованих окатишів для доменного процесу гематитова зв’язка руйнується під час відновлення та частково замінюється металевою зв’язкою. Для підвищення властивостей міцності окатишів можна використовувати бентоніт у підвищеній кількості, 4–5% від маси шихти, підвищення температури спікання, підвищення часу спікання.Визначено, що однією із проблем утилізації залізовмісних відходів є підвищений вміст вологи в них. Тому перед спіканням металізованих окатишів вміст вологи має бути на мінімально можливому рівні, для досягнення хоча б 90% придатного, уміст вологи в окатишах перед спіканням має бути не більше 2%.
Моделювання мехатронної системи керуваннятехнологічним комплексом
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Голотюк, М. В.; Налобіна, О. О.; Голотюк, В. М.; Holotiuk, M. V.; Nalobina, O. O.; Holotiuk, V. M.
У роботі розглянуті дослідження в галузі мехатроніки, спрямовані на створення засобів робототехніки, що базуються на технічних системах і комплексах. Основним напрямом застосування таких систем залишається промисловість, зокрема машинобудування та приладобудування. У роботі був проведений аналіз і розроблена класифікація технологічних комплексів із використанням роботів. Також було проаналізовано склад алгоритмічного етапу розроблення для визначення алгоритмів функціонування всього комплексу та його складників, а також вимог до пристроїв керування, каналів зв’язку та допоміжного обладнання.Визначено, що в алгоритмічному розробленні технологічних комплексів актуальним є забезпечення дотримання вимог до їхньої надійності. У роботі розроблено функціональну схему організації управління технологічним комплексом, завершальним етапом процесу проєктування технологічного комплексу є його технічна реалізація. Цей етап включає, зокрема, розроблення або вибір промислових роботів, пристроїв їх керування, технологічного обладнання, транспортних шляхів і видів транспорту, каналів зв’язку, засобів захисту інформації на основі вимог, визначених на попередніх етапах проєктування. За результатами роботизації технологічних комплексів у виробництві, що діє, установлено, що завдання комплексної автоматизації наявного виробництва мають суттєві особливості, які ускладнюють їх вирішення, порівняно зі створенням нових технологічних комплексів. Для вирішенні завдання керування всіма комплексами принципове значення має вантажопідйомність промислових роботів та іншого робототехнічного обладнання, оскільки вона в основному визначає їхні розміри, отже, можливість розміщення на робочих місцях замість вивільнюваних працівників. Установлено, що поруч із промисловими роботами для зазначених вище цілей можливе широке застосування збалансованих маніпуляторів із ручним керуванням, які дозволяють суттєво полегшити умови праці, підвищити продуктивність праці, тим самим зменшити чисельність працівників.
Модернізація АСКТП-дозування й огрудкування на випалювальних машинах з урахуванням вологості концентрату і шихти та гранулометрії сирих окатишів
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Стебелько, І. Є.; Койфман, О. О.; Бондар, О. В.; Король, В. М.; Stebelko, I. Ye.; Koifman, O. O.; Bondar, O. V.; Korol, V. M.
У статті розглянуті основні аспекти автоматизації відділення шихтопідготовки та відділення огрудкування, які входять до основного процесу виготовлення випалених окатишів на випалювальних машинах типу Lurgi й ОК. Після ознайомлення з основними аспектами було визначено проблематику автоматизації даних технологічних процесів. Пропонується в наявну систему автоматизації інтегрувати вимір вологості в залізорудному концентраті та шихті, які необхідні для виготовлення окатишів, та замінити візуальний контроль за процесом огрудкування, який здійснює машиніст огрудковувача, на застосування засобів інтелектуального бачення з подальшою обробкою і передачею аналітичної інформації поточного гранулометричного складу на HMI екран SCADA. Поточний контроль вологості матеріалу для виготовлення окатишів і крупність гранулометричного складу окатиша надає можливість реагувати та впливати на якість виготовлення окатишів з урахуванням динаміки зміни параметрів шихтового матеріалу та сирих окатишів.
Налаштування системи автоматичного регулювання рівня води у промисловому резервуарі
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Вінковський, М. С.; Койфман, О. О.; Ливада, В. В.; Узлов, Ю. В.; Vinkovskyi, M. S.; Koyfman, O. O.; Lyvada, V. V.; Uzlov, Yu. V.
У статті розглядається важливість точного та надійного контролю та регулювання рівня рідини в баках для різних промислових сфер, як-от металургія, водопостачання та хімічні процеси. Проведено аналіз різних методів автоматичного регулювання рівня рідини, як-от релейний регулятор, П-регулятор, ПІ-регулятори та ПІД-контролери, кожен із яких має свої переваги та недоліки. Розроблено цифрового близнюка бака-накопичувача для симуляції й аналізу перехідних процесів у регулюванні рівня, що дозволяє досліджувати реакцію системи на різні вхідні збурення та налаштовувати регулятори ефективніше. Після порівняння різних типів регуляторів рівня й аналізу їхніх результатів були зроблені висновки щодо найбільш ефективного регулятора для конкретного застосування.
Нечітка супервізорна система автоматизованого регулювання тиску пару котлоагрегату
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Разживін, О. В.; Олійник, І. О.; Потоцький, С. В.; Бобов, Г. Р.; Razzhyvin, O. V.; Oleiinyk, I. O.; Pototskyi, S. V.; Bobov, H. R.
У статті розглянуто синтез нечіткого регулятора системи автоматичного керування тиском пару парового котла, проведено порівняльний аналіз перехідних процесів регулювання тиском пари під час застосування класичного ПІД-регулятора та із застосуванням нечіткого регулятора, підключеного паралельно в режимі супервізору. Проведено аналіз наявних систем автоматичного регулювання тиском пару, що відходить з парового котла. На початковому проведено проаналізовані недоліки наявних котельних установок та їх системи управління. На підставі проведеного аналізу окреслені шляхи усунення виявлених недоліків. Реалізовані задачі дослідження особливостей технологічного процесу пароутворення; проведено удосконалення математичної моделі і алгоритму регулювання технологічним процесом пароутворення шляхом впровадження нечіткого регулятора в режимі супервізора, який функціонує паралельно з класичним ПІД-регулятором; запропонована математична модель автоматизованої системи керування тиску подачі газоповітряної суміші на горіння; розроблено структуру та алгоритм функціонування автоматизованої системи керування котельним агрегатом з використання нечіткого регулятору в супервізорному режимі роботи. Запропонована математична модель режиму пароутворення у котлі, яка відрізняється тим, що враховує змінні технологічні параметри, а також алгоритм роботи нечіткого регулятору в супервізорному режимі роботи витратою повітря на горіння, які відрізняються тим, що враховують показник розрідження у топці котла. Запропоновано розроблення автоматизованої системи управління пароутворенням у котлі тину ДЕ, яка містить сучасну контрольно-вимірювальні апаратуру температури, витрати й тиску пара, газу та повітря, яке підводиться до пальників. Модернізація АСУ спрямована на підвищення продуктивності котельної установки і зниження витрат енергоносіїв (газу і повітря на горіння), яке досягає у відносному значені 18%.
Обґрунтування заходів з поліпшення умов праці (на прикладі даних моніторингу запиленості)
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Кружилко, О. Є.; Чеберячко, С. І.; Подкопаєв, С. В.; Володченкова, Н. В.; Бехтер, О. А.; Kruzhilko, O. Ye.; Cheberyachko, S. I.; Podkopaiev, S. V.; Volodchenkova, N. V.; Bekhter, O. A.
У статті проаналізовано проблематику обґрунтування заходів з охорони праці на основі даних системи виробничого моніторингу. Відзначено, що законодавство України покладає на роботодавця відповідальність за створення на робочих місцях підприємства умов праці, що відповідають чинним нормативно-правовим актам, що зумовлює зацікавленість керівників підприємств у поліпшенні умов праці на робочих місцях. Функціонування системи управління охороною праці – це процес підготовки, прийняття та реалізації управлінських рішень щодо забезпечення здорових і безпечних умов праці на підприємствах, а зазначені рішення можуть бути спрямовані на реалізацію організаційних, технічних, санітарно-гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів. Одним з напрямів удосконалення управління охороною праці є раціональне використання даних про фактичні рівні виробничих факторів, отриманих в результаті моніторингу. Такий підхід спрямований на завчасне виявлення та оцінювання фактичних рівнів шкідливих факторів з подальшим формуванням заходів з попередження впливу цих факторів на працюючих. Запропоновано під-хід до обґрунтування заходів з поліпшення умов праці, особливістю якого є зіставлення очікуваних результатів від вжиття заходів з урахуванням обсягами фінансових коштів, необхідних для їх впровадження. Цей підхід дає змогу кількісно оцінити результати реалізації альтернативних варіантів заходів з охорони праці та обґрунтувати доцільність їх фінансування. Апробацію підходу проведено на прикладі дослідження запиленості на робочому місці колія плит та блоків кар’єру з видобутку граніту. Проаналізовано різні варіанти технологічного процесу, що характеризуються певними режимами роботи витяжної вентиляції. Як перспективний напрям розвитку цього підходу може бути запропоновано використання методів математичного моделювання, експертних оцінок та теорії прийняття рішень.