Разработана математическая модель проходческого комбайна как пространственной многомассовой динамической системы переменной структуры. Модель может быть использована при оптимизации его параметров.

Розроблено математичні моделі визначення параметрів паралельно і послідовно сполучених машин (груп машин) комплексу гірничого обладнання як об'єкта надійності.

Розроблено математичні моделі основних функціонально закінчених елементів комплексу гірських машин як об'єкта надійності. Моделі можуть бути використані для аналізу і синтезу комплексів складної структури з метою підвищення ефективності їхньої роботи.

Обоснован вид регрессионных зависимостей удельных энергозатрат и коэффициента неравномерности момента сопротивления на валу двигателя исполнительного органа от режимных параметров разрушения и алгоритм самообучения интеллектуальной системы управления проходческого комбайна для адаптивной оптимизации цикла обработки при выборе оптимальных параметров режима разрушения забоя.

Разработаны структурная схема и математическая модель рабочих процессов горной машины как мехатронного объекта. Выполнена классификация основных функционально-законченных элементов конструкции горной машины как мехатронного объекта и разработаны их математические модели. Разработанная модель может использоваться для оценки показателей технического уровня горной машины при ее проектировании на базе мехатронного подхода.

Разработан алгоритм определения параметров стружкообразования на резцах аксиальной коронки, учитывающий кинематические изменения толщины стружки и шага резания при пространственном перемещении исполнительного органа, имеющем колебательный характер. Применение алгоритма позволяет повысить на величину до 20 % точность определения нагрузок, формируемых на исполнительном органе мехатронного проходческого комбайна.

Разработана математическая модель рабочего процесса мехатронного проходческого комбайна стреловидного типа. Модель позволяет осуществлять анализ функционирования комбайна с учетом его структуры и параметров, пространственности, многомассовости и технологической схемы работы, формируемой интеллектуальной системой управления. В результате натурного эксперимента установлена адекватность разработанной математической модели.

Получены средние значения и диапазоны возможных значений с доверительной вероятностью 0,95 коэффициентов машинного времени и использования мощности, удельных энергозатрат, теоретической производительности проходческого комбайна КПД в условиях АП "Шахта Белицкая". Установлена недостаточная эффективность использования потенциальных возможностей проходческого комбайна вследствие отклонения от рациональных режимов обработки забоя, недостаточного использования мощности привода и перебора породы по контуру выработки, обусловленных ручным управлением.

Разработана математическая модель, описывающая условие удержания транспортируемого насыпного материала лентой трубчатого, крутонаклонного и вертикального конвейеров, работающих при изменяющейся длине. Показано, что удерживающая способность трубчатой ленты конвейера с изменяющейся длиной существенно зависит от параметров трубчатой ленты и транспортируемого материала. Изменение длины транспортирования и угла установки конвейера влияет на равновесное состояния груза в трубе ленты.

Установлено, что существенное повышение темпов проведения выработок требует реализации проходческим комбайном ряда дополнительных функций и невозможно за счет увеличения только энерговооруженности.

Определены задачи адаптивной оптимизации рабочего процесса проходческого комбайна, решение которых должно осуществляться в процессе его функционирования. Для этих задач обоснованы критерии и параметры оптимизации, выполнена декомпозиция и предложен алгоритм решения системой интеллекта комбайна. Установлено, что адаптивная оптимизация рабочих процессов проходческого комбайна позволяет обеспечить высокие темпы проходки (300 м/мес. и более) при сниженных на 40 - 60 % требованиях к мощности привода исполнительного органа и массе комбайна.

Разработана математическая модель процесса разрушения забоя проходческим комбайном, учитывающая изнашивание и возможность поломки резцов в процессе работы. На основе натурного эксперимента установлена адекватность разработанной модели. Модель использована для разработки средств и методик косвенной диагностики технического состояния режущего инструмента без остановки комбайна и обоснования эффективной стратегии замены изношенного инструмента.