Розв'язано актуальне наукове завдання - розроблено науково-теоретичні основи, досліджено та створено принципово нові апарати з демпфуючими опорами розгінних роторів для дроблення руд і будівельних матеріалів. Запропоновано нові теоретичні підходи до процесу дроблення твердих матеріалів вільним ударом у полі відцентрових сил та компенсації вібрацій та дисбалансів робочого органу шляхом застосування демпфуючих опор робочого органу дробарки. Проведено аналітичні й експериментальні дослідження запропонованих нових конструктивних рішень. Встановлено закономірності та залежності між конструктивними та технологічними параметрами роботи обладнання. На основі результатів проведених досліджень і створеної науково-теоретичної бази розроблено принципово нові конструкції високоефективних апаратів для дроблення твердих мінеральних ресурсів - дробарки відцентрово-ударного типу із демфуючим підвісом розгінного ротора, в яких реалізується принцип руйнування твердих матеріалів вільним ударом у полі відцентрових сил. Виготовлено експериментальні та промислові зразки дробарок відцентрового типу, які успішно пройшли випробування, підтвердили свою високу ефективність і впроваджені у виробництво.

Установлено залежності виходу продуктів дроблення, здрібнювання, класифікації, магнітної й електричної сепарації мідевмісної складової базальтової сировини від їх фізико-механічних властивостей і параметрів технологічного устаткування. Уперше коректно поставлені і вирішені пряме й зворотне завдання оптимального керування процесом класифікації мінеральної сировини шляхом вибору режимних і конструктивних параметрів вібраційного грохоту, цільовою функцією яких є добування корисного компонента або продуктивність живлення за відповідних обмежень на технологічні параметри процесу. Уперше доведено доцільність комплексної переробки металовмісного базальту і його промислових відходів у вигляді туфу й лавобрекчії в єдиній технологічній схемі й установлені кондиційні класи крупності промпродуктів після кожної операції рудопідготовки. Уперше одержано залежності функції розподілу виходу магнітного промпродукту від крупності часток живлення сепаратора й магнітної індукції поля. За електросепарації відходів магнітної сепарації базальту, туфу, лавобрекчії вперше визначено залежності виходу провідникового продукту для різних класів крупності живлення й напруги на електродах. Розроблено схеми рудопідготовки базальтової сировини і на основі одержаних регресійних залежностей продуктивності дроблення й здрібнювання, ефективності вібраційної класифікації, електричної та магнітної сепарації визначено раціональні параметри устаткування схеми рудопідготовки для керування якісно-кількісними характеристиками промпродуктів на кожному етапі переробки.

Дисертаційна робота присвячена розробці циклічно-поточної технології виробництва щебеню на гранітних кар'єрах із застосуванням дробарно-навантажувального пункту в зоні інтенсивного ведення гірничих робіт на базі крутопохилого конвеєра. Встановлено кореляційні залежності виходу негабариту від параметрів розташування свердловинних зарядів, які забезпечують фракційний склад гірської маси, що відповідає технологічним можливостям високопродуктивного дробарного обладнання первинного подрібнення. Визначено залежність продуктивності гіраційного дробарного обладнання від геометричної форми шматка гірської маси. Встановлено залежності напружено-деформованого стану стрічки крутопохилого конвеєра від завантаження стрічки з метою підтримання стабільної продуктивності обладнання.

Вирішено проблему підвищення ефективності автоматизованого керування процесами крупного дроблення та самоподрібнювання руд за умов зміни їх динамічних режимів роботи та збуреного середовища. Визначено закономірності підвищення ефективності керування технологічними процесами шляхом синтезу та реалізації оптимального керування за умов функціонування систем керування на основі ідентифікації та прогнозування стану керованих процесів з контролем основних збурень. Запропоновано способи контролю основних збурень (якості руди) та методи ідентифікації нелінійних керованих процесів. Розроблено адаптивні системи оптимального керування, що забезпечують підвищення його якості.

Изложены общие сведения о полезных ископаемых, используемых для производства нерудных строительных материалов, приведены характеристики этих материалов, а также сведения по механизации и автоматизации. Рассмотрены основы технологии производства строительных материалов, описаны устройства технологического оборудования (дробилок, грохотов, машин для обогащения нерудных материалов), такелажное и монтажное оборудование, а также средства малой механизации. Внимание уделено технологии монтажа, проведению испытаний и вопросам наладки монтируемого оборудования. Акцентировано на вопросах охраны труда и противопожарной безопасности на предприятиях по переработке каменных материалов, на строительных площадках и т.д.

Мета дослідження - виділення структур, в яких за різних умов роботи підприємства слід у першу чергу провести організаційні та управлінські заходи з підвищення рівня мотивації праці персоналу та зростання ефективності роботи підрозділів на базі закономірностей формування собівартості продукції дробарної фабрики за різних умов роботи підприємства з урахуванням багатозонального тарифу на електроенергію. На підставі результатів дослідження процесу формування собівартості продукції дробарних фабрик і на базі структури підприємства визначено низку організаційних та управлінських заходів і напрями стимулювання праці персоналу з метою зниження собівартості продукції дробарної фабрики, з урахуванням уже існуючої системи мотивації праці та умов роботи підприємства за різними критеріями та за умов багатозонального тарифу на електроенергію. Результатами дослідження є план заходів організаційного та економічного характеру для створення на підприємстві умов, що дозволять, згідно з закономірностями формування собівартості продукції дробарних фабрик, знизити собівартість продукції дробарної фабрики за умов багатозональних тарифів на електроенергію.

Розроблено методи підвищення ефективності усереднення гранулометричного складу руд у нагромаджувальних бункерах збагачувальних фабрик. Розроблено математичні моделі масоперенесення руди у бункерах. Досліджено усереднювальні властивості типових нагромаджувальних бункерів з самоподрібнюванням. Визначено закономірності зміни ефективності усереднення руди за гранулометричним складом у бункерах ящикового та силосного типів залежно від зміни середньоквадратичного відхилення вмісту розрахункового класу крупності +100 мм у потоці руди, що завантажується, і ступеня розкриття площі днища бункера. На підставі одержаних залежностей технологічно обгрунтовано параметри й конструктивно-компоновочні схеми нагромаджувальних бункерів. Теоретично доведено можливість зниження середньоквадратичного відхиленння вмісту класу +100 мм у вихідному живленні млинів до 1 % завдяки усередненню руди в нагромаджувальних бункерах.

Досліджено особливості окустичної взаємодії дробарки та її приводного двигуна. Визначено кількісні залежності рівнів звукового тиску над зоною дроблення й біля коміра дробарки від частоти звукових коливань і діаметра рухливого конуса дробарки, що дозволяють об'єктивно оцінити дробарку як джерело шуму та якість її виготовлення чи ремонту. Встановлено залежність для визначення частотної характеристики випромінювання ударного шуму сталевих пластин, що відрізняється додатковим обліком характеру ударної взаємодії сталевих куль з пластиною, товщини пластини та кута її установки, а також коефіцієнта випромінювання згинних коливань пластин. Ця залежність дозволяє прогнозувати рівні ударного шуму та визначити умови розташування засобів для ефективного зниження шуму дробарок.

Для асинхронних керованих за ротором електроприводів дробарок вперше показано можливість використання релейної системи векторного керування з метою зниження низькочастотних пульсацій амплітуд струмів статора та ротора. Розроблено методику побудови ситеми регулювання швидкості з релейним модальним керуванням, що має оптимальні фільтрувальні властивості за критерієм мінімуму площі амплітудно-частотної характеристики каналу струм навантаження - струм ротора, за рахунок побудови внутрішнього контуру струму за принципом компенсації. Запропоновано новий спосіб формування системи векторного керування, орієнтованої за узагальненим вектором напруги статора, з стабілізацією індуктивної складової струму намагнічування. Розроблено методику синтезу алгоритмів релейного модального керування у даній системі.

Розв'язано завдання розробки принципів, моделі, структури та системи адаптивного керування дробильним комплексом гірничо-збагачувального комбінату на базі моделі з розподіленими параметрами процесу скорочення крупності руди. Це забезпечує з мінімальними енерговитратами формування та підтримку оптимальної продуктивності та гранулометричного складу вихідних продуктів взаємопов'язаних дробильних агрегатів за умов неповної інформації про характеристики об'єкта керування, що істотно змінюються в часі, за рахунок формування узгодженого керування багатостадійним процесом скорочення крупності руди дробильним комплексом, яке враховує швидкість формування певних фракцій крупності руди, продуктивність і питомі витрати на виробництво одиниці вихідного продукту кожної стадії. Представлення моделі дробильного комплексу гірничо-збагачувального комбінату у вигляді структури з розподіленими параметрами процесу скорочення крупності перероблюваної руди дозволяє покращити якість математичного опису об'єкта керування та за рахунок цього оптимізувати технологічний процес і зменшити питомі енерговитрати на виробництво кінцевого продукту.

Мета дослідження - підвищення якості вибухової підготовки гірської маси для виробництва кубовидного щебеню на основі керування структурою просторово-часового поля напружень під час зустрічно-спрямованого ініціювання шляхом застосування комбінованих зарядів з двох та більше типів ВР, які мають різні детонаційні характеристики. Запропоновано ефективний метод відбивання гірських порід, що забезпечує їх вибухову підготовку та відповідає вимогам подрібнювально-сортувального переділу для одержання високоякісного кубовидного щебеню. Розроблено спосіб підривання, що створює у висаджуваному масиві просторово-часову структуру з переважанням розтягуючої та зсувної складової поля напружень та забезпечує не лише якісне подрібнення на стадії масового вибуху, але і зниження майже на 25 % міцності підірваної гірської маси, створюючи умови для підвищення продуктивності механічного обладнання та кубовидності щебеню. Запропоновано спосіб зустрічно-спрямованого ініціювання у поєднанні з застосуванням комбінованих подовжених зарядів, який реалізується шляхом використання сучасних неелектричних засобів ініціювання типу "Нонель", що мають діапазон часу уповільнення від 1мс до 1с, у поєднанні з більш екологічно чистими новими емульсійними вибуховими речовинами типу україніт та анемікс, які за своїми енергетичними показниками повністю відповідають властивостям руйнованих порід.

Проаналізовано системи керування процесами дроблення і здрібнювання. Обгрунтовано принципи оптимального керування нелінійними процесами дроблення та керування. Досліджено питання контролю та прогнозування процесів крупного дроблення та самоздрібнювання руд. Здійснено ідентифікацію нелінійних процесів дроблення і здрібнювання у класі інтелектуальних прогнозуючих моделей. Розроблено адаптивні системи оптимального керування з інтелектуальним прогнозуванням. Приділено увагу реалізації адаптивних систем оптимального керування процесами крупного дроблення та самоздрібнювання руд, а також способів контролю крупності та міцності вихідної руди та гранулометричного складу руди в потоці.

Увагу приділено аналізу й обгрунтуванню передумов створення й особливостям проектування інформаційних систем управління великими об'єктами. Розглянуто процеси управління великими об'єктами з використанням геоінформаційних технологій. Висвітлено проблеми та завдання організаційного управління великими об'єктами. Розглянуто питання автоматизації процесів дробильної фабрики. Викладено методи автоматизації керування переробкою залізорудної сировини. Увагу приділено завданням оптимального керування металургійним виробництвом.

Проанализированы методы решения задач идентификации в автоматизированной системе управления технологическим процессом рудоподготовки. Исследован комплексный метод идентификации нелинейных динамических процессов рудоподготовки. Разработаны интеллектуальные прогнозирующие модели нелинейных динамических процессов крупного дробления и самоизмельчения руд. Рассмотрена техническая реализация результатов исследований.

Розглянуто теоретичні основи роботи та питання удосконалення конструкцій барабанних млинів і відцентрових дезінтеграторів, які базуються на результатах математичного моделювання та промислових випробувань розробленого авторами обладнання. Викладено основи теорії руйнування матеріалу вільним ударом у полі відцентрових сил, які слугують науковою базою для створення таких апаратів. Висвітлено досвід створення та впровадження нових апаратів для переробки мінеральної сировини та нових технологій на їх базі.

Представлены результаты многолетних исследований в области энергосбережения, интенсификации техники и технологии процессов измельчения и дробления руд. Рассмотрены теоретические основы работы и вопросы совершенствования конструкций барабанных и шаровых мельниц, мельниц самоизмельчения, технологических схем и режимов измельчения, основанных на результатах математического моделирования процессов и промышленных испытаний разработанных инноваций. Изложены теоретические аспекты работы центробежных дезинтеграторов, а также итоги испытаний и рекомендации по их конструированию и применению.

Освещены результаты исследования в области создания аппаратов центробежного типа для мелкого дробления горных пород и металлургических шахт в контексте решения проблем обогащения минерального сырья. Раскрыты теоретические основы работы таких дробилок и их рабочих элементов. Описаны конструкции отечественных центробежных дробилок (дезинтеграторов), приведены результаты их технологических испытаний в полупромышленных и промышленных условиях, даны рекомендации по их конструированию и применению.

Дисертацію присвячено обгрунтуванню нового напрямку поліпшення багатокамерних щокових дробарок. Наведено науково обгрунтовані розробки спрямовані на вирішення актуального завдання зниження матеріальних і енергетичних витрат на дрібнення і здрібнення матеріалів шляхом обгрунтування параметрів і розробки ресурсозберігаючих конструкцій багатокамерних щокових дробарок неперервної дії. Досліджено дію такої дробарки блочно-модульної конструкції, яка відрізняється ярусним розміщенням роздільних вібраційних щоково-конусних камер дрібнення із загальними для них вертикальними камерами завантаження і розвантаження, що дозволяє збільшувати продуктивність і ефективність її роботи без збільшення розмірів здрібнюючих органів і займаної нею виробничої площі. Встановлено, що збільшення в її камері завантаження ступеня ущільнення початкового роздрібнюваного матеріалу дозволяє збільшити ефективність її роботи в 1,14 разів і продуктивність в 1,17 разів без змінювання розмірів її здрібнюючих органів. Виявлено, що блочно-модульне компонування трьохкамерної щокової дробарки дозволяє отримати економію конструктивних матеріалів, яка складає 42% від сумарної маси трьох таких же однокамерних дробарок, при одночасному зменшенні займаної ними виробничої площі у три рази. Запропоновано інженерну методику визначення її продуктивності і раціональних конструктивних параметрів. Розроблені рекомендації для практичного використання результатів цієї дробарки впроваджені у проектну практику при розробці на основі її схеми технічних пропозицій

Досліджено закономірності робочого процесу шахтних валкових дробарок, вибору оптимальних структури і параметрів, що забезпечують зниження динамічних навантажень і підвищення технічного рівня дробильних машин. Подано нове рішення актуальної наукової задачі, що полягає у розвитку теорії робочих процесів валкових дробарок на основі створення імітаційної математичної моделі функціонування одновалкової дробарки. Розроблене математичне і програмне забезпечення дозволяє на стадії проектування встановити раціональні структуру і параметри дробарки, виключити виникнення резонансних явищ, прогнозувати енергетичні характеристики процесу дробіння, продуктивність і гранулометричний склад продукту для конкретних умов експлуатації, забезпечити номінальні режими функціонування захисних пристроїв, а також підвищити довговічність дробильної машини.

Проанализировано влияние способа дробления на качественные показатели аглоруды. В ходе проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что способ дробления сырой руды в значительной степени определяет содержание железа в получаемой аглоруде и ее выход (извлечение). Показано, что для дробления руды на завершающей стадии целесообразно использовать центробежно-роторные и специальные валковые дробилки вместо применяемых конусных.