Одним из таких продуктов является MATLAB, который представляет собой одноименный язык программирования и интегрированную программную среду. MATLAB состоит из базовой программы и дополнительных пакетов расширения, которые, в свою очередь, имеют большой потенциал при решении различных технических задач. Благодаря большим возможностям и работе на многих операционных системах среда MATLAB имеет высокую популярность в мире [1].

Fuzzy Logic Toolbox является пакетом расширения для MATLAB. Пакет позволяет создавать модели на основе теории нечеткой логики, обладает возможностью визуализировать и выводить графические результаты разработанных проектов [2].

В горной промышленности имеется возможность использование MATLAB для решения различных задач. Например, в статье “Разработка нечеткой модели в среде MATLAB Fuzzy Logic Toolbox для оценки условий труда на рабочих местах работников горной промышленности” с помощью программы MATLAB Fuzzy Logic Toolbox была разработана система нечеткого вывода для определения уровня обитаемости в кабине оператора экскаватора [3].

В данной статье рассматривается применение программы MATLAB Fuzzy Logic Toolbox при оценивании профессиональной компетентности операторов горнотранспортных машин, с дальнейшим определения соотношения весового коэффициента с уровнями профессионализма. Основная проблема при подборе и оценки персонала это субъективность и неопределенность. Люди, занимающиеся оценкой и подбором персонала, выбирают и оценивают лучше тех, кто им больше симпатичен и предпочтительней, иногда такой выбор может идти в разрез с целями компании, это выражается в субъективности. Неопределённость заключается в неточно изложенных требованиях типа: «уверенное управление», «опытный оператор», «умение работать в команде».

В отдельных случаях информация по оценке и подборе персонала является неточной, неполной, неколичественной, а формальные модели исследуемой системы слишком сложны или отсутствуют, тогда для решения задач привлекаются знания экспертов [4].

При оценивании профессиональной компетентности операторов горнотранспортных машин, используется коэффициент эффективности деятельности (k_эф). Данный коэффициент предложен автором монографии «Реализация подходов по совершенствованию эргономических показателей карьерных экскаваторов» (2011 г.), он (коэффициент) характеризует уровень теоретических знаний и профессиональных навыков операторов горных машин [5].

Учитывая, что многие из показателей, характеризующих уровень профессиональной компетентности операторов и подлежащих экспертному описанию, могут быть отнесены к слабоформализуемым. В монографии «Комплексный подход в эргономическом обеспечении карьерных экскаваторов» (2011 г.) обоснована возможность математической формализации информации в терминах нечетких множеств, позволяющий адаптировать математический аппарат теории нечеткой логики для оценки профессиональной компетентности операторов горнотранспортных машин [6].

Нами реализована возможность реализации системы нечеткого вывода для оценки профессиональной компетентности операторов горнотранспортных машин.

На рисунке 1 представлен пример создания системы нечеткого вывода. Нечеткая модель содержит две входные лингвистические переменные (теоретические знания и практические навыки машиниста), базу логических правил управления (рис. 2) и одну выходную лингвистическую переменную – k_эф [7].

Рис. 1. Вид функций принадлежности входной переменной «теоретические знания»

Рис. 2. База логических правил

На начальном этапе разработки, весовые коэффициенты соответствующих правил были приняты по умолчанию равными 1. В среде MATLAB имеется возможность анализа результатов нечеткого вывода и адекватности созданной модели с возможностью изменения существующих правил или добавления новых, изменения вида и параметров функций принадлежности и задание коэффициентов определенности правил нечетких продукций.

Накопленный опыт создания нечетких моделей позволил обосновать подход в задании коэффициента определенности для каждого из подзаключений при создании базы правил, учитывающий степень влияния каждого из показателей в формировании комплексной оценки персонала (табл.1) [8].

Таблица 1. Соответствие степени влияния факторов в задании коэффициента определенности [6 1]

Применение нечеткого вывода предоставило точный числовой диапазон лингвистической оценки степени влияния (табл.1.), что дает более легкое принятие решения при оценивании и подборе персонала.

В работе [9] предложена градация по уровням профессионализма в соответствии с коэффициентом эффективности, посредством лингвистической оценки степени влияния и уровнями профессионализма, с помощью диапазона на шкале определенности можно определить коэффициент эффективности и уровень профессионализма оператора экскаватора (табл.2).

Таблица 2. Соответствие уровня профессионализма с диапазоном на шкале определенности  и коэффициентом эффективности

Используя таблицу 2, возможно соотнести навыки оператора экскаватора с уровнем профессионализма и принять решение дальнейшей работе или о переподготовке.

Разработанный методический инструментарий для проведения оценки компетентности персонала горнодобывающих предприятий позволил осуществить практическую реализацию на базе горных предприятий Южного Урала. Рекомендации по результатам исследований могут быть использованы для разработки траектории дальнейшего внутрифирменного обучения с учетом существующего рынка труда и специфики горного производства.

Алгоритмизация  является процессом разработки (проектирования) алгоритма решения задачи с помощью ЭВМ на основе ее условия и требований к конечному результату. При разработке алгоритма описывают исходные данные, формируют правила начала и окончания решения задач, выбирают метод решения задач, основанных на математических условиях [1].

Применение алгоритмизации при установлении показателей горных машин по критерию эргономичности на основе экспертных суждений предоставляет точную схему проводимого исследования и условия, по которым исследования могут являться выполнимыми.

Эргономика – это техническая наука, занимающаяся изучением системных закономерностей взаимодействия человека с технической системой. Эргономическое обеспечение заключается в установлении и реализации эргономических требований и формировании эргономических свойств объектов. Оно реализуется в виде совокупности взаимосвязанных организационных мероприятий, научно-исследовательских и проектных работ, что повышает эффективность системы и качество труда, удобство и безопасность эксплуатации и обслуживания. Основным объектом исследования эргономики является — система «человек – машина – среда» [2].

При эргономической экспертизе устанавливаются частные и общие  эргономические качества всей системы в соответствии с требованиями. Качество и субъективность результатов экспертизы зависит от профессионального опыта и знаний человека, привлекавшегося в качестве эксперта.

Суть экспертизы состоит в использование методов, знаний и опыта, для определений объективной истины на основе субъективных суждений. Для упрощения перевода субъективных суждений в объективную истину используются различные методы, например, метод парного сравнения, метод ранжирования. Применение метода анализа иерархии, к которому относятся выше перечисленные методы, является математическим инструментом, который, в свою очередь, позволяет системно подходить к проблемам принятия решений.  Метод не предписывает лицу принимать выбор какого-либо «правильного» решения, а позволяет ему в интерактивном режиме найти такой вариант (альтернативу), который наилучшим образом согласуется с его пониманием сути проблемы и требованиями к ее решению [3].

В статье разработан алгоритм (рис.1) установления показателей горных машин и комплексов по критерию эргономичности, на основе проводимых работ автором статьи «Возможности метода парных сравнений в установлении значимости показателей горных машин и комплексов по критерию эргономичности» [4].

Основой алгоритма послужила работа [5], где приведены особенности и возможности применения экспертных оценок.

Для сравнения были выбраны российские карьерные экскаваторы, так как  исследованиями [6,7] установлено, что выпускаемые отечественные карьерные экскаваторы продолжают уступать в эргономическом обеспечении зарубежным аналогам.

Рис.1. Алгоритм установления показателей горных машин и комплексов по критерию эргономичности

Началом алгоритма является формирование группы экспертов, в которую включены люди, имеющие опыт и знания в данной сфере и люди, которых данная проблема актуальна.

Формирование иерархической структуры (рис.2) дает представление о том, какие альтернативы сравниваются, по каким критериям и какова цель работы экспертной группы. Оценка альтернатив реализуется на основе выбранных критериев. При эргономической экспертизе были выбраны следующее критерии: управляемость, обитаемость, обслуживаемость, осваиваемость, технологичность.  Выбор критериев основывается на результатах проводимых работ [7,8,9,10,11,12].

Рис.2.Иерархическая структура эргономический показателей

После разработки иерархической структуры оценивается значимость каждого показателя с точки зрения членов экспертной группы. Каждый эксперт должен провести парное сравнение важности используемых показателей оценки на основе словесных суждений. Затем эксперты переводят словесные суждений в численные с помощью шкалы относительной важности, где каждому словесному суждению соответствует определенное число. Далее проводится расстановка числовых значений в анкете парного сравнения, при соблюдении некоторых требований, например, чтобы сумма всех значимостей была равна единице либо 100%, хотя может быть выбрана и любая другая константа, если это окажется более удобным для дальнейших расчетов. Затем результаты анкет усредняются, и формируется коллективное мнение членов экспертной группы (по формуле средней арифметическое простой).

Аналогичным образом заполняются анкеты парного сравнения альтернатив по каждому критерию и определения значимостей альтернатив при условии, что количество анкет должно быть равно произведению количество критериев на численность экспертной группы.

Применение метода парного сравнения позволяет оценить качества работы эксперта с помощью встроенного критерия – индекса согласованности.  Данный индекс информирует о степени нарушения численной (кардинальной) и транзитивной (порядковой) согласованности экспертных суждений. Проверка на кардинальность заключается в контроле над определенными числовыми характеристиками, отклонение от которых свидетельствует о наличии ошибок при формализации экспертных суждений. Транзитивность позволяет проверить логику мышления эксперта.

Если согласованность экспертных оценок ниже 20%, то результаты возможно использовать в дальнейшем, если согласованность выше 20%, требуется увеличение количество экспертов и проведении экспертизы заново [13].

Заключением алгоритма является установление рангов (определение глобальных приоритетов), которые производятся формированием всех значений каждого критерия (альтернатив) по всем показателям с учетом их значимости. На рисунке 3 изображены ранги каждой альтернативы на основании полученных значимостей [4].

Рис.3. Итоговая ранжировка представленных моделей экскаваторов по критерию эргономичности

Впоследствии, полученные результаты эргономической экспертизы могут быть использованы в дальнейших научно-исследовательских работах.

Разработанный алгоритм демонстрирует весь ход эргономической экспертизы, основанный на методе парных сравнений.

Внедрение нового информационно-диагностического оборудования в систему “человек–горная машина–среда” современных экскаваторов позволяет улучшить качество управления и повысить уровень контроля над основными механизмами, такими как: напорный, подъема ковша, торможения, и др. Экскаваторы, эксплуатируемые на карьерах и разрезах, обладают электромеханическими системами большой единичной мощности и значительными габаритами, поэтому с внедрением нового оборудования, происходит повышение и требований к машинистам экскаваторов. Современный машинист, взаимодействуя с техническими системами должен, кроме управления в сложных горнотехнических условиях, также контролировать систему показателей внутренних систем и визуально контролировать рабочий цикл экскавации и погрузки горной массы в транспортное средство [1, 2, 3, 4, 5].

Для адаптации  машинистов (операторов) с малым опытом работы, во время обучения используются  современные тренажеры и программы, которые имитируют на экране рабочий цикл по экскавации горной массы. Современные учебно-тренировочные устройства способствуют закреплению теоретических знаний и повышению навыков управления  экскаватором [6].

После прохождения обучения, машинист (оператор) в соответствии с требованиями по эксплуатации должен пройти стажировку под руководством опытного машиниста экскаватора (продолжительностью от 2 до 5 смен) [7].

Основанием данной работы послужило сопоставление результатов приводимых исследований представленных в работах [1, 8, 9]  (табл. 1) с оценками уровня подготовки операторов после обучения, рассчитанные в работах [10, 11] (табл. 2), где P_глоб. – оценки уровня подготовки,

Результаты работ (табл.1, табл.2) соотнесены на рисунке.

Таблица 1. Значения коэффициентов определяющих  эффективность эксплуатации  и управления карьерных экскаваторов

Таблица 2. Результаты  оценок деятельности операторов

Рисунок. Соотношение уровней подготовки со значениями коэффициентов деятельности операторов

На основе анализа (табл.1), уровня подготовки (табл.2) и их сопоставления на рис., можно сделать вывод, что достаточный уровень подготовки соответствует стажу машиниста меньше года и допустим только к решению типовых задач. Тогда как высокий уровень подготовки соответствует стажу 5-10 лет. Такие специалисты могут выполнять различные технические задачи и нести ответственность за их выполнение. Данный уровень достигается при условии, что работник имеет большой наработанный опыт при выполнении типовых задач, а также имеет опыт работы на технических системах меньшей мощности.

Это подтверждает требование руководства по эксплуатации карьерных экскаваторов большой единичной мощности (более 15 м³), что машинист должен иметь опыт работы на подобном оборудовании с вместимостью ковша более 4 м³ не менее 5 лет, перед управлением экскаватором большой единичной мощности [12, 13].

Таким образом, сопоставление коэффициентов квалификации машиниста с уровнем подготовки позволяет соотнести уровень подготовки специалиста с его эффективностью, стажем, умением управлять экскаватором, но и определить его место в производственном процессе.

Горное дело претерпело значительные изменения с доисторических времен, когда человек занимался добычей и обработкой природных ископаемых почти вручную, теперь горные инженеры используют множество различной специфической техники, такие как: буровые станки, манипуляторы бурильных установок, экскаваторы, автосамосвалы, дробилки, мельницы, сепараторы, флотационные машины и другие [1].

Предприятия изготовители своевременно модернизируют свою технику для повышения уровня безопасности и производительности.

Новые технологии позволяют повысить уровень безопасности и производительности, а также разрабатываются современные учебные тренажеры и системы для обучения персонала горному оборудованию.

Рассмотрим современные системы и учебно-тренировочные комплексы, используемые как в экскаваторах, так и для обучения оператора экскаватора, а также программные продукты, которые способны подобрать экскаваторно-автомобильные комплексы на основе различных заданных параметров.

Современные экскаваторы оснащаются такими системами как:

– информационно-диагностическая система. Предоставляет оператору экскаватора основные контрольные параметры, которые выводятся на сенсорный дисплей, установленный в кабине. Технология заключается в том, что датчики ведут контроль над: технологическим циклом работы, параметрами электроприводов (значения напряжений и токов главных приводов), работой фильтровентиляционной системы, температурой масла в редукторах главных механизмов, давлением фильтровентиляционной системы, а также сообщает о нарушениях нормальных режимов работы оборудования и т.д. Она получила популярность за счет предупреждения поломок узлов и механизмов, возможности диагностирования и определения причин наступления аварийной ситуации, визуальный контроль машинным отделением и недоступных для обзора зон, визуальный контроль состояния зубьев ковша и другие [2, 3].

– система онлайн-мониторинга вибрации экскаватора. Датчики этой системы могут быть установлены в местах расположения подшипников, коробки передач и на двигателях. Благодаря анализу сигналов, полученных с датчиков, можно определить недостаток смазки, развитие дефектов подшипников, редукторов, выявить проблемы с центровкой, конструкцией, производственный брак и другое. С помощью системы можно определить назревающие проблемы, спланировать техническое обслуживание с минимальной остановкой в работе.  Если анализ покажет, что основной элемент вскоре выйдет из строя, то его можно вовремя заменить. Первыми производителями, которые применили данную систему совместно с инфакрасным анализом, анализом смазки и ультразвуковым контролем, являются P&H Mining Equipment. Примененная система позволила сократить время на техническое обслуживание [4].

– автоматическая централизованная система смазки деталей. Служит для своевременного дозирования смазки деталей механизмов. Может работать как в автоматическом режиме, где не требуется участие человека, и в полуавтоматическом, где частично задействован человек. Система работает на экскаваторах ЭШ 20.90, ЭШ 15.70 компании «Вост-сибуголь»  С помощью системы была уменьшена время смазочных работ с 1.6 час до 0.3 час, также увеличился срок службы и повысился коэффициент технической готовности машины [5].

– геопозиционирование горной техники. С помощью геопозиционирования горной техники, технический и управляющий отделы могут узнать состояние машины или отдельного оборудования, вероятность столкновения с препятствием или другой техникой, а также система имеет связь с оператором горной техники, который может сообщить в любое время о неполадках или препятствиях. Опросы руководителей горнодобывающих компаний, проведенные «Economist Intelligence Unit» (EIU)  показали, что 70% руководителей уверены в эффективности данной системы, 56% отметили, что они применяют данную технологию с помощью портативных компьютеров или смартфонов [6].

– электрическая система управления Centurion. Система, разработанная компанией Joy Global, может повысить производительность аналогового экскаватора. При сохранении высокого крутящего момента на низкой скорости, обеспечивается повышение скорости перемещения во всех направлениях. Оператор теперь не должен ждать действия системы напора вслед за системой подъема, чтобы пройти уступ, затем поместить ковш над кузовом карьерного самосвала и возвратиться в состояние со сложенной стрелой быстрее обычного. Технология была внедрена в экскаваторы компании P&H. Она позволила сократить на 10-15% времени погрузки транспортного оборудования, повысить на 10-15% скорость выемки, сократить время цикла, повысить эксплуатационную готовность электрооборудования [7].

Для повышения производительности, качества работы и безопасности компании, кроме технологий внедрения разрабатывают также различные учебно-тренировочные комплексы и программы.

–Тренажерный комплекс ИЗ-КАРТЭКС. Российский комплекс, разработанный компанией «Транзас», являющимся одним из ведущих российских производителей тренажерных комплексов. Тренажер симулирует работу экскаватора типа ЭКГ, заимевший высокую популярность в России и СНГ. Тренажер разработан для адаптации машинистов к работе современных экскаваторов [8].

– тренажерный комплекс PRO3 –B. Комплекс был разработан компанией Immersive Technologies, которая имеет в своем альянсе таких производителей как: CATERPILLAR, KOMATSU, HITACHI, LIEBHERR. Тренажеры компании занимают лидирующие место в обучении персонала горной технике. Тренажерный комплекс PRO3-B является мировым стандартом, может симулировать любую наземную технику, обладает высокой эргономичностью, имеет сплошной угол обзора 180^о, также может быть как стационарным, так и транспортируемым [9].

–компьютерные обучающие системы. Позволяют проводить обучение на стационарных ПК без использования специального оборудования. Одна из них является система, разработанная магистром МГТУ им. Г. И. Носова. Система разработана на движке Unity и может быть установлена на любые ПК. Она симулирует работу экскаватора обратной лопаты. Основной задачей системы является разработка сценарий действия пользователей [10].

При выборе оптимального экскаватора в производственных условиях возможно применение таких программных продуктов как:

– TALPAC, которая позволяет моделировать и оптимизировать работу экскаваторно-автомобильных комплексов, может вычислять производительность парка оборудования в долгосрочном и краткосрочном периодах. Система имеет один недостаток –  она не может подобрать оптимальную машину для заданных условий эксплуатации[11].

– Расчет ресурса металлоконструкций ЭКГ. В программном продукте реализована возможность расчета ресурса металлоконструкций экскаваторов типа ЭКГ, который определяется приведенным числом циклов нагружения, с учетом действительных нагрузок, возникающих при экскавации горной массы. Разработанный авторами программный продукт позволяет оценивать техническое состояние металлоконструкций экскаваторов, их долговечность и прогнозировать безопасную работу. В программе  учитываются предельные нагрузки, которые зависят не только от характеристик экскавируемых пород, но и от качества подготовки забоя и горной массы, квалификации операторов, скорости подъема ковша [12].

Перечисленные системы и комплексы – это часть из внедренных технологий, которые используются в современной горной промышленности. С помощью них значительно возрастают производительность, безопасность, надежность горной техники, а тем самым улучшаются показатели предприятия в целом. Они позволяют предприятию экономить средства на техническом обслуживании, на обучении персонала, а также на выборе оптимальной техники.

Теория автоматического управления и ее современные приложения предлагают все новые и новые теоретические возможности совершенствования автоматических систем регулирования и управления, в том числе, использование моделей технологического объекта управления в составе автоматической системы управления технологическим процессом, методов нейро-нечеткого управления и др.[2, 3, 4]

Нечеткая логика позволяет обрабатывать неопределенные условия и ситуации, используя ассоциативные понятия человека – лингвистические термины. Нечеткая логика основывается на ряде правил, в которых условия сформированы терминами нечетких лингвистических переменных, соответствующие численным значениям входной переменной системы нечеткого вывода.[2, 4]

Применение нечетких логических систем в различных отраслях промышленности является высокоэффективным направлением развития современных предприятий, при этом, не заменяя обычной техники управления, а дополняя ее методологией реализации стратегий многосвязного управления.[3, 4, 5, 6]

В процессе обогащения ПИ дробление является трудоемким процессом, который требует большого расхода энергии и способствует быстрым износу деталей машин. Поэтому является целесообразным внедрение нечеткой логики в процесс дробления горной породы для уменьшения расхода энергии, улучшения условий труда и, тем самым, улучшения экономических показателей. [7, 8]

Нами разработана математическая модель на основе теории нечетких множеств (ТНМ) по регулированию скорости вращения двигателя в зависимости от параметров уровня наполненности пасти дробилки и класса крупности кусков руды.

Разработка системы производилась в математической системе MATLAB с использованием Fuzzy Logic Toolbox (пакет нечеткой логики). Модель (рисунок 1) содержит 2 входных лингвистических переменных: уровень наполненности пасти дробилки и класс крупности кусков руды, базу логических правил и одну выходную лингвистическую переменную – скорость вращения двигателя пластинчатого питателя.

Данные входные переменные выбраны для реализации всего потенциала дробильной установки и экономии электроэнергии. Регулирование скорости вращения двигателя пластинчатого питателя позволяет поддерживать необходимый уровень наполненности пасти дробильной установки. Это, в свою очередь, позволяет выгодно использовать дробильную установку.

Рисунок 1 – Модель нечеткой логики управления щековой дробилки

Для поддержания уровня наполненности пасти дробилки были написаны правила нечеткой логики (табл.1), где наполненность подразделяется на 3 уровня: высокий, средний, низкий. Крупность на 3 класса: первый, второй, третий. Скорость вращения двигателя на 5 различных позиций: низкая, ниже средней, средняя, выше средней, высокая. Правила были сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Правила для создания нечеткой логики

Таблица 2 – Параметры входных переменных

В результате была получена система (рис. 2) нечеткого управления щековой дробилки ЩДП-15×21

Рисунок 2 – Система нечеткого управления

Смоделирован вариант (рис.2), при котором класс крупности куска породы – 575мм и уровень наполненности пасти –2350мм. В этом случае, принадлежности термов на основе обычных исходных данных для первой входной лингвистической переменной приводит к значению 506мм для терма «средняя», а второй лингвистической переменной приводит к значению истинности 2460мм для терма «2й». Выходная переменная в этом случае будет равна терму «средняя» 950 об/мин.

В результате был получен трехмерный график, на котором видна зависимость скорости вращения двигателя пластинчатого питателя от класса крупности породы и уровня наполненности пасти дробилки (рис.3)

Рисунок 3- Трехмерная модель нечеткого управления дробильной установкой

На основе полученных результатов проанализированы режимы работы дробильной установки и выбраны оптимальные режимы, которые способствуют экономии электроэнергии, повышению эффективности дробления и улучшению условий труда.

Рисунок 1-Ленточный конвейер

Важной характеристикой работы конвейера является его непрерывность и способность выдерживать большие нагрузки. Кроме того, конвейерный транспорт характеризуется благоприятными условиями для автоматизации и централизованного управления, повышением безопасности и улучшением условий труда. Но, как и любое другое устройство, конвейер имеет свои недостатки, такие как износ рабочих элементов конвейера, высокая энергоёмкость и ограниченная область применения. К наиболее существенным недостаткам можно отнести износ роликов и ленты конвейера. Замена ленты и роликов несет большие затраты. Например, цех подготовки аглошихты ОАО «ММК» расходует 1,656 млн. руб. на замену ленты и 154 тыс. руб. на замену роликов, то есть всего 1,81 млн. руб. в год.

Причиной износа может выступать образование налипшего железорудного материала на ленту, который впоследствии собирается на поддерживающих роликах и тем самым препятствует их вращению. Из-за остановки роликов может произойти сход ленты. В то же время лента конвейера «стачивает» поддерживающие ролики, которые, в свою очередь, срезают рабочий слой ленты. Также налипший материал образует просыпи и тем самым засоряет рабочую зону. Зачастую недооценивается степень влияния неэффективной очистки ленты на увеличение эксплуатационных затрат. [3]

Для предотвращения этих проблем и возврата в основной поток материала, необходима своевременная очистка ленты конвейера, что позволит сократить издержки производства.

Существует следующие способы очистки конвейерной ленты:

1)скребки;

2)технические щетки;

3)роликовые и вибрационные очистители. [1]

Самым простым и распространенным способом очистки конвейерной ленты являются скребки (рис.2). Для того чтобы плавно взаимодействовать с поверхностью ленты, огибать неровности и в то же время обеспечивать тщательную очистку транспортерной ленты не повреждая её, скребки прижимаются к ленте с помощью пружинного, торсионного, рычажного или пневматического механизма. Это позволяет не только увеличить срок службы ленты, но и продлить срок эксплуатации самого скребка.

Рисунок 2-Устройство скребка

По способу применению можно выделить три группы скребков: для предварительной (грубой) очистки, тонкой очистки и для внутренней очистки ленты.

Скребки для предварительной очистки прижимаются к тянущему барабану под определенным углом и располагаются непосредственно под зоной выгрузки. Это способствует моментальной выгрузке железорудного материала в основной поток. Скребки чаще всего имеют дугообразную форму, что обеспечивает лучшее удаление налипшего материала. Также встречаются и прямые скребки грубой очистки.

Скребки для тонкой очистки располагаются несколько дальше скребков для предварительной очистки, то есть сразу за натяжным барабаном. Они устанавливаются перпендикулярно к поверхности ленты. Но для повышения эффективности очистки их могут располагать под углом 15 градусов.

Скребок для внутренней очистки устанавливается на не рабочей части ленты. Он имеет небольшие габариты, а также может иметь как прямую, так и v-образную форму.

Конструкция скребков выполняется как цельная, так и состоящая из сегментов. Ножи в сегментах установлены в металлические кассеты, чтобы в дальнейшем производить замену только самих ножей, а не всего скребка. Ширина скребка обычно меньше ширины ленты на 10-15 см, она подбирается в зависимости от ширины транспортируемого материала. [2]

Технические щётки (рис.3) более универсальный тип очистки ленты конвейера. Они, по сути, выполняют функцию скребков тонкой очистки, но щётки более бережно обрабатывают поверхность ленты, не повреждая стыки. Для обеспечения более плотного контакта ворса с поверхностью ленты щетки устанавливают немного позади тянущего барабана. Щетками очищают конвейерные ленты от материалов с различной степенью налипания. Их область применения не ограничивается карьерами или горными комбинатами, они могут также использоваться в химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Это возможно благодаря широкому выбору материала ворса щеток. Как правило, щетка вращается против движения конвейерной ленты. Для этого используются различные приводы. Существуют щетки на валу с собственным барабанным двигателем, но также возможна передача вращения от тянущего барабана. Чем выше скорость вращения щетки, тем лучше будет производиться очистка, но при этом быстрее изнашивается ворс щеток.

Рисунок 3-Технические щетки

Очистители для конвейерных лент роликового типа (рис.4) напоминают щетки. Они также могут иметь собственный привод, но для очистки они оснащены металлическими или резиновыми дисками или спиралью. В зимнее время могут применяться ролики с лопатками. [3]

Рисунок 4-Наборная роликовая щетка для конвейерной ленты.

Вибрационные очистители (рис.5) устанавливаются на возвратной стороне ленты конвейера. Они состоят из набора роликов, которые поочередно касаются поверхности ленты и создают колебания, которые стряхивают материал. Аналогичной, но более упрощенной конструкцией является так называемые «стряхивающие» ролики. Они имеют продольные приваренные планки по всему диаметру. При вращении каждая планка ударяет ленту и тем самым встряхивает её. [2]

Рисунок 5-Вибрационный ролик

На многих предприятиях практикуется введение комбинированных систем очистки конвейерной ленты, в которых различные способы применяются последовательно. Например, после грубой, первичной очистки скребком следует более тщательная очистка щеткой. [1]

В дальнейшем нами будет разработано гидравлическое устройство для очистки конвейерной ленты, которое будет превосходить данные методы по некоторым параметрам.

Так как решение вопроса об очистке ленты конвейера на этапе производства может быть дорогостоящим и менее эффективным, то предусматривать систему очистки лучше на этапе проектирования конвейера. Но, так или иначе, внедрение очистки ленты конвейера помогает снижать износ транспортерной ленты и роликов, тем самым уменьшает потери на производстве. [3]