Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Актуальные проблемы эффективной эксп л у атациij карьерного гори о-транспортного оборудования в условиях низких температур
1.1 Условия эксплуатации карьерного горпо-трапепортного оборудования на разрезах и карьерах Севера
1.2 Структура парка карьерного горно-транспортного оборудования, работающего на угольных разрезах Севера ...
1.3 Показатели использования карьерного горно-транспортного оборудования
1.4 Декомпозиция процесса эксплуатации горно-транспортного оборудования
1.5 Ремонтная технологичность горно-транспортного оборудования
1.6 Анализ систем технического обслуживания и ремонта горного оборудования
1.7 Задачи исследований
1.8 Основные итоги и выводы
ГЛАВА 2 Оценка ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования
2.1 Функциональный критерий ремонтной технологичное горно-транспортных комплексов
2.2 Выбор номенклатуры показателей для оценки ремонтной технологичности горно-транспортного оборудования
2.3 Методика сбора и обработки статистической информации...
2.4 Математическая обработка экспериментальных данных
2.5 Выбор базовых показателей для оценки уровня ремонтной технологичности
2.6 Определение комплексного показателя ремонтной технологичности
2.7 Основные итоги и выводы
ГЛАВА 3 Исследование влияния внешних факторов на ремонтную технологичность горио-трансиортных комплексов
3.1 Влияние горно-гсологпчеекмх условии на ремонтную технологичность горно-транспортного оборудования 88
3.2 Влияние квалификации машинистов на ремонтную технологичность экскаватора 91
3.3 Влияние окружающей среды на ремонтную технологичност!, горно-транспортного оборудования 101
3.4 Влияние возраста оборудования на ремонтную технологичность горно-трапепортного оборудования 104
3.5 Основные итоги и выводы 107
ГЛАВА 4 Организация периодического мониторинга технического состояния горно-транспортного оборудования 108
4.1 Организационные формы системы технического обслуживания основного технологического оборудования... 108
4.2 Организация системы технического обслуживания предприятия 113
4.3 Оценка состояния оборудования по общему уровню вибрации 123
4.4 Оценка состояния по значениям параметра в частотных полосах (опорным маскам) 129
4.5 Методология построения спектральных опорных масок 132
4.6 Распознавание дефектов подшипников качения 139
4.7 Методика вибродиагностики карьерных экскаваторов 155
4.8 Основные итоги и выводы 168
ГЛАВА 5 Эксплуатация и ремонт металлоконструкций карьерных механических лопат, работающих в условиях севера 169
5.1 Особенности работы металоконструкций карьерных механических лопат в условиях низких отрицательных температур 169
5.2 Отказы и основные виды хрупких разрушений узлов металлоконструкций экскаваторов ЭКГ-20 181
5.3 Особенности ремонта металлоконструкций экскаваторов в условиях низких отрицательных температур 194
5.4 Неразрушающие методы колнтроля металлоконструкций экскаваторов 205
5.5 Основные итоги и выводы
ГЛАВА 6 Разработка и опытпо-промышлепмля апробация рекомендаций по повышению эффективности эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования
6.1 Разработка структур ремонтного цикла для комплекса машин, реализующих цикличную технологию добычи угля на Севере
6.2 Организация системы технического обслуживания горнотранспортного оборудования на разрезах Якутии
6.3 Совершенствование технологии ремонта металлоконструкций и зубчатых передач горнотранспортных машин в условиях низких температур
6.4 Материалы для металлоконструкций и зубчатых передач горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в суровых климатических условиях
6.5 Конструктивно-технологические мероприятия по повышению ремонтной технологичности горнотранспортного оборудования
6.6 Сие гема нормативно-технической документации по управлению ремонтной технологичностью карьерного горно-транспортного оборудования
6.7 Совершенствование системы подготовки рабочих кадров на производстве
6.8 Совершенствование системы управления техническим обслуживанием и ремонтом карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур
6.9 Экономическая эффективность от внедрения мероприятий и рекомендаций по повышению эффективности эксплуатации карьерного оборудования
6.10 Основные итоги и выводы
Заключение
Библиографический список
- Структура парка карьерного горно-транспортного оборудования, работающего на угольных разрезах Севера
- Выбор номенклатуры показателей для оценки ремонтной технологичности горно-транспортного оборудования
- Влияние окружающей среды на ремонтную технологичност!, горно-транспортного оборудования
- Организация системы технического обслуживания предприятия
Введение к работе
Развитие открытого способа добычи полезных ископаемых в настоящее время идет по пути роста производственной мощности предприятии, увеличения коэффициента вскрыши, объемов работ по экскавации, продвижения открытых разработок в отдаленные районы с суровым климатом. Удельный вес добычи угля открытым способом в стране сейчас составляет около 42% и, в дальнейшем, должен расти. Все это создаст благоприятные условия для использования высокопроизводительного оборудования.
Развитие разработки полезных ископаемых в районах Сибири и Крайнего Севера (ГУЛ «Якутуголь», АК «Алмазы России-Саха» и др.) ставит задачу дальнейшего повышения надежности и качества эксплуатации карьерного оборудования [126]. Это диктуется постоянным ростом его мощности, усложнением конструкции машин и эксплуатацией в суровых условиях при длительном воздействии низких отрицательных температур. При этом жесткость погодно-климатических условий эксплуатации предъявляет особые требования как к конструкции машин, так и к конструкционным и эксплуатационным материалам.
Вместе с тем, поддержание высоких темпов развития открытых горных работ на угольных разрезах сдерживается низкой эффективностью использования горно-транспортного оборудования, которое под влиянием многочисленных факторов простаивает от 40 до 50% календарного времени, в том числе потери времени по техническим причинам составляют 14...27%. Фактические простои в ремонте более чем в 3 раза превышают нормативные, что объясняется недостаточной надежностью и низкой эффективностью системы технического обслуживания и ремонта машин. Снижение уровня надежности приводит к сокращению ремонтного цикла и удорожанию ремонтов. Так, расходы на содержание и ремонт оборудования в северных
Острота проблемы повышения надежности горно-транспортного оборудования обуславливается также:
поточпо-цпклическим характером производства, где одноковшовые
экскаваторы в большинстве случаев являются ведущими-машинами всего
технологического комплекса;
опережающим усложнением конструкций горного оборудования
(механических, электрических, гидравлических систем) по сравнению с
внедрением современных методов повышения надежности сложных
систем управления;
увеличением количества горного оборудования, работающего в районах с
низкими температурами (районы Заполярья, Якутии, Сибири, Дальнего
Востока);
низкой надежностью и малыми сроками службы деталей и узлов
значительной части горного оборудования, что вызывает неоправданно
большие трудовые и материальные затраты на ремонты.
Приоритетным направлением решения этой проблемы является более эффективное использование горно-транспортного оборудования по назначению за счет [8]:
улучшения его ремонтопригодности; прогнозирования отказов; повышения качества его ремонта и ТО;
повышения квалификации обслуживающего персонала, а также совершенствования системы технического обслуживания и ремонта. Важное значение в современных условиях приобретает проблема обеспечения высокой технологичности горного оборудования при ремонтах, т.е. совокупности свойств, позволяющих добиться оптимальных затрат времени, труда и средств при ремонтах, исходя из показателей качества, объема выпуска и условий выполняемых работ. Значимость данной проблемы вызвана еще и тем, что на горных предприятиях Севера в ремонтной службе ощущается недостаток поставки заводами-изготовителями ремонтной документации, оснастки, приспособлений и специального оборудования, запчастей для выполнения ремонтных работ.
Необходим также анализ и обобщение информации о хладостойкое-] и конструкционных материалов, используемых при изготовлении металлоконструкций горно-транспортного оборудования и элементов зубчатых передач, определяющих их хрупкое разрушение, что является важным фактором создания надежного горного оборудования для условий
Севера. Следует отмстить, что исследования по установлению уровня ремонтной технологичности горпо-транспортпых комплексов па предприятиях Севера до настоящего времени не производились, методика сбора и обработки статистической информации и экспериментальной оценки ремонтной технологичности горно-транспортных комплексов отсутствует. В связи с этим можно утверждать, что разработка методов л средств, повышающих ремонтную технологичность основного технологического оборудования на горных предприятиях Севера, является актуальной научной проблемой.
Связь темы диссертации с государственными научными программами. Важность данной работы подтверждается тем, что она выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ по проблеме «Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных карьеров» и в рамках программы СО РАН 2.3.3 «Механика, научные основы машиностроения и надежности машин».
Целью работы является разработка методов и средств диагностики, технического обслуживания и ремонта карьерного горно-транспортного оборудования при его эксплуатации в условиях низких температур, обеспечивающих повышение эффективности его использования.
Идея работ ы заключается в выявлении и использовании закономерностей функционирования карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур для разработки методов и средств их диагностики, технического обслуживания и ремонта, обеспечивающих эффективность эксплуатации оборудования.
Задачи исследовании:
анализ состояния надежности и эффективности эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур;
оценка ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур;
исследование и выявление влияния природной, техногенной и социальной среды на надежность и эффективность эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур;
разработка средств и способов текущего диагностирования
конструкций карьерного горно-трапспортпого оборудования в процессе их эксплуатации в условиях низких температур;
разработка средств и способов нагрева металлоконструкции карьерного горно-транспортного оборудования при проведении ремонтной сварки в условиях низких температур;
разработка организационно-технических мероприятий по
совершенствованию технического обслуживания и ремонта карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур.
Методы исследовании, использованные в работе:
методы безэкспертной оценки ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования и выявления путей её повышения;
методы статистической теплофизики при исследовании как самих многокомпонентных высокодисперсных связных пород, так и процессов фазовых переходов связной поровой влаги и их деформирования, определяющих прочность адгезионной связи породы с контактирующей с ней поверхностью;
лабораторные методы исследований физико-механических свойств
многокомпонентных высокодисперсных связных пород и
конструкционных материалов;
пассивные и активные методы экспериментальных исследований при промышленной апробации разработанного комплекса мероприятий по повышению ремонтной технологичности;
методы анализа результатов наблюдений с использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики.
Научные положения, выносимые на защиту:
низкая надежность карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, обусловлена следующими основными причинами и их распределением: несовершенство конструкции горно-транспортного оборудования (ПО) (27%), непри-способленность к жестким климатическим условиям эксплуатации (20%), несовершенство системы технического
обслуживания и ремонта (18%), низкая квалификация обслуживающего и ремонтного персонала (16%);
комплексный показатель ремонтной технологичности карьерного горпо-трапепортиого оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, находится в линейной зависимости от единичных показателей (трудоемкости, стоимости и продолжительности ремонта);
надежность и эффективность работы карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, снижается с повышением класса экскавируемых пород и глубины карьера на 30%, при обслуживании персонала с невысокой квалификацией на 20%, при понижении температуры ниже -15С на 20% и с увеличением срока службы более ремонтного цикла на 20%;
при ведении профилактических обслуживании карьерного гориотрапепортного оборудования методом вибродиагностики обнаруживается, что с увеличением износа поверхностей качения и локальных дефектов количество и уровень гармонических составляющих вибрации возрастают на боковых и разностных частотах;
при ремонтной сварке металлоконструкций карьерного горно-транспортного оборудования долговечность конструкции зависит от температуры предварительного подогрева до 150-200С и содержания в электродах 3% никеля;
с введением предлагаемого варианта поэтапной системы ремонта карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, исключаются средние ремонты, сокращается количество аварий на 15%, а технология ремонта с использованием нагревателей повышает качество ремонтных работ и сокращает их продолжительность до 12%).
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
представительным объемом статистической выборки (около 100 единиц оборудования па протяжении 10 лет) хрономегражных наблюдений;
корректным использованием модели нестационарной
теплопроводности и теплообмена при описании теплового режима ремонтной сварки металлоконструкций, что позволило получить хорошую
сходимость результатов теоретического моделирования п лабораторных
исследовании (погрешность не превышает 5% при 95% доверительной
вероятности); '
высокой сходимостью (относительная погрешность не превышает 20% при 80% доверительной вероятности) результатов теоретических и экспериментальных исследований ремонтной технологичности карьерного горио-транспортного оборудования;
положительными результатами внедрения разработанного комплекса мероприятий по повышению долговечности и ремонтопригодности горнотранспортного оборудования на ГУЛ «Якутуголь», СП «Эрэл» и др.
Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:
впервые произведено описание и объяснение основных причин низкой эксплуатационной надежности карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур;
установлена и выражена в аналитической форме зависимость комплексного показателя ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, от единичных показателей (трудоемкости, стоимости и продолжительности ремонта);
установлена статистическая зависимость надежности и эффективности работы карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, от класса экскавируемых пород, глубины карьера, квалификации обслуживающего персонала, температуры воздуха и срока службы оборудования;
впервые установлена зависимость между общим количеством тепла, поглощаемого в процессе нагрева до температуры 150-200 С и удельным тепловым потоком нагревателя при ремонтной сварке металлоконструкций карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур;
установлена зависимость уровня гармонических составляющих, боковых и разностных частот от износа поверхностей качения и количества локальных дефектов узлов карьерного горнотранспортного оборудования при проведении вибродиагностики;
установлена -эффективность разработанного варианта поэтапной системы ремонта горнотранспортного оборудования, -эксплуатируемого в
условиях низких температур» а также технологии ремонта металлоконструкций с использованием нагревателей.
Научное значение работы состоит в новом решении актуальной научной проблемы повышения надежности карьерного горпо-транспортпого оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, позволившей:
разработать метод расчета полезной работы карьерного горнотранспортного оборудования, как системы технологически взаимосвязанных машин, затраченной на добычу полезного ископаемого в конкретных условиях и за установленное время;
разработать метод оценки уровня ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования по единичным и комплексному показателям, учитывающим использованные ресурсы по каждому процессу стадии эксплуатации, и полезную работу, выполненную этим оборудованием в конкретных услоЕ.иях и за установленное время;
установить зависимость между уровнями качества по единичным и комплексным показателям для системы машин и каждой машины в отдельности, которые реализуют технологический процесс добычи полезного ископаемого;
разработать методику декомпозиции структуры процесса эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования, позволяющей выявлять лимитирующие показатели ремонтной технологичности.
Практическая ценность работы заключается в разработке и использовании:
методики оценки уровня ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования, как системы машин, увязанных в едином технологическом процессе добычи полезного ископаемого;
мероприятий, снижающих отрицательное . воздействие низких температур на качество сварных соединений при проведении ремонтных сварочных работ на металлоконструкциях карьерного горнотранспортного оборудования;
рекомендаций по переходу к системе профилактического технического обслуживания карьерного горно-транспортного оборудования на базе
вибродпапюстики фактического технического состояния их машинных
агрегатов;
і конструктивно-технологических1 мероприятий и рекомендаций но
восстановлению металлоконструкций и крупномодульных зубчатых
передач карьерных экскаваторов при разработанной поэтапной системе
ремонта на основании выявленных зависимостей между химическим
составом конструкционных материалов и тепловым режимом сварки
(наплавки) при ремонте карьерного горно-транспортного оборудования в
полевых условиях;
системы нормативно-технической документации по
совершенствованию технологии ремонта карьерного горно-транспортного оборудования на горнодобывающих предприятиях Севера;
схемы совершенствования технологии ремонта карьерного горно-транспортного оборудования, отличающейся тем, что она предусматривает воздействие на процессы и операции, лимитирующие эффективность использования этого оборудования. При этом затраты используемых ресурсов, отнесенные к единице конечного результата функционирования горно-транспортного оборудования в конкретных условиях применения за установленное время всегда будут минимальны.
Личный вклад автора состоит:
в установлении количественных зависимостей ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования от горнотехнических и климатических условий эксплуатации;
в разработке метода расчета полезной работы карьерного горнотранспортного оборудования, учитывающего работу бурового станка, карьерного экскаватора и карьерного большегрузного автомобиля;
в представлении трудоемкости технического обслуживания и ремонта горно-транспортного оборудования в виде технически обоснованных показателей, учитывающих квалификацию исполнителей и зависящих от грузоподъемности машин, а также горнотехнических и климатических условий;
в разработке теоретической модели нагревания металлоконструкций рабочего оборудования горно-транспортных машин при выполнении ремонтной сварки и в обосновании технологии восстановления металлоконструкций и зубчатых передач;
в разработке математической модели ремонтной технологичности, позволяющей определять рациональные параметры системы технического обслуживания и ремонта карьерного горпо-трапепортного оборудования в сложных горно-геологических и жестких климатических условиях;
в обосновании критериев предельного состояния машинных агрегатов механического оборудования карьерных экскаваторов, положенных в основу системы профилактического (упреждающего) обслуживания;
в определении влияния ремонтной технологичности на эффективность эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования в жестких климатических условиях Южно-Якутского угольного бассейна, что дополняет и уточняет теорию технологичности конструкций средств механизации горных работ.
Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе поэтапная система ремонта и комплекс рекомендаций по повышению качества эксплуатации горно-транспортного оборудования были внедрены на разрезе «Нерюнгринский» ГУП «Якутуголь» с годовым экономическим эффектом около 19,5 млн. руб. (в ценах 2001 г.). Основные разделы диссертации используются в учебном процессе НТИ(ф)ЯГУ при чтении курсов лекций и выполнении контрольных и курсовых работ по дисциплинам «Горные машины и механизмы», «Эксплуатация и ремонт карьерного оборудования», «Эксплуатация и ремонт горного оборудования на Севере», «Технология металлов и сварка».
Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете разреза «Нерюнгринский» ГУП «Якутуголь»; на Международном семинаре «Проблемы и перспективы развития горной техники» (Москва, МГГУ, 1994г.); на совместном заседании кафедр ТХОМ, ТМР и ГМО Московского государственного горного университета; на Ученом совете института физико-технических проблем Севера; на Ученом совете Технического института Якутского государственного университета; в лаборатории ремонта горного оборудования ИГД им. А. А. Скочипского; на Международном симпозиуме «Горная техника на пороге XXI века» (Москва, МГГУ, 1996г.); на Научно-практической конференции «Проблемы и перспективы освоения природных ресурсов Южной Якутии» (Нерюнгри, 1996г.); на Научно-практической конференции «Фитико-іехннческие проблемы освоения и развития Южно-Якутского региона» (Нерюнгри,
1998г.); па Научно-практической конференции «Проблемы и перспективі,!
угледобывающей отрасли Республики Саха (Якутия)» (Нерюнгри. 1999г.); па
Научно-практической конференции «Горнодобывающая Якутия па рубеже
Ш-го тысячелетия» (Нерюнгри, 2000г.); на Научно-практической
конференции «Пути эффективного использования экономического и
промышленного потенциала Южно-Якутского региона в XXI веке»
(Нерюнгри, 2000г.); на Научно-практической конференции
«Горнодобывающая промышленность Республики Саха (Якутия). Проблемы и перспективы» (Якутск, 2000г.); на Научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых посвященной 20-летию профессионального образования в Южной Якутии (Нерюнгри, 2001г.); на Научно- практической конференции «Южно-Якутская комплексная экспедиция: 50 лет поисков и открытий» (Нерюнгри, 2001г.); на Научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 2001г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 печатных работ, в том числе 4 монографии, 3 учебных пособия.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем составляет 313 страниц, включая 280 страниц основного текста, 72 рисунка и 56 таблиц, список использованной литературы из 192 наименований и приложения на 14 страницах.
Автор выражает искреннюю благодарность проф., д-ру техн. наук В. И. Морозову и доц., канд. техн. наук М. Р. Хромому за помощь, оказанную на разных этапах исследований.
Структура парка карьерного горно-транспортного оборудования, работающего на угольных разрезах Севера
Горно-транспортное оборудование, применяемое на угольных разрезах Севера, включающее в себя буровые станки, экскаваторы, большегрузные автосамосвалы, остается ведущей группой оборудования, независимо от принятой генеральной транспортной схемы. Развитие горно-транспортного оборудования на Севере вступило в новую фазу, отличительными признаками которой являются: интенсивный рост единичной мощности и стоимости машин, их габаритов и массы; изменение условий эксплуатации с увеличением глубины разработки, масштабов и концентраций производства; повышение требований к уровню организации и управления буровзрывным и погрузочно-транспортным процессом на разрезах.
Налицо явно выраженная тенденция - эксплуатировать самую мощную горную технику там, где она может дать наибольший народнохозяйственный эффект. Кроме того, испытания новых машин вначале на Севере целесообразны с точки зрения наиболее объективной оценки совершенства их конструкции: положительные результаты этих испытаний гарантируют нормальную работу машин практически во всех климатических зонах России.
Для бурения взрывных скважин в горнодобывающей промышленности России используются [131, 137, 179] буровые станки трех типов:
1. СБШ - станки вращательного бурения шарошечными долотами с очисткой скважины воздухом (шарошечного бурения) - пяти типоразмеров с условными диаметрами буримой скважины от 160 до 400мм при крепости пород / = 6...18.
2. СБУ - станки ударно-вращательного бурения с погружными пневмоударниками и очисткой скважины воздухом (пиевмоударного бурсния) - трех типоразмеров с условными диаметрами скважины - 100, 125, 160 мм при /=10...20.
3. СБР - станки вращательного бурения резцовыми коронками с очисткой скважины шнеком (шнекового бурения) - двух типоразмеров с условными диаметрами буримой скважины 160 и 200 мм при /= 1 ...6.
Буровая мелочь из скважины при всех способах бурения удаляется, как правило, продувкой ее сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью. При вращательном способе бурения резанием для удаления породы из скважины часто используют витые штанги - шнеки (шнековое бурение). Наряду со шнеком иногда применяют и одновременную продувку скважины сжатым воздухом (шнеко-пневматическое бурение).
Переход на использование высокопроизводительных буровых станков с большим диаметром бурения взрывных скважин до 269...320 мм был обусловлен применением на разрезе «Нерюнгринский» экскаваторов с емкостью ковшей от 15 до 40 м\ Кроме того, при обмерзании: скважины большого диаметра остаются пригодными для заряжания в течение 3...7 дней.
В настоящее время буровой парк разреза представлен буровыми станками: СБШ-250МНА-32 - 3 единицы, 60R - 3 единицы, СБШ-320В - 3 единицы и DM-H - 5 единиц.
Буровые станки СБШ-250МНА-32 применяются как при ; бурении вскрышных пород, так и для бурения верхних пачек углей. Относительно небольшие размеры бурового станка позволяют использовать его при бурении скважин на ограниченных площадках. В зимний период производительность данного типа станка резко уменьшается при снижении температуры окружающей среды ниже -30С.
С 1983 года на разрезе «Нерюнгринский» эксплуатируются буровые станки 60-R фирмы «Bucyrus Erie». На протяжении 14 лет данный тип станков был ведущим в бурении скважин. В 1986 году была достигнута максимальная наработка на 9 буровых станков 60R - 930185 погонных метров взрывных скважин. В настоящее время в работе находится 3 буровых станка 60-R.
В 1992 году Воронежским заводом горно-обогатительного оборудования была выпущена опытная партия буровых станков СБШ-320В для разреза «Нерюнгринский».
Летом 1997 года началось перевооружение бурового парка разреза «Нерюнгринский». Часть станков 60-R заменена буровыми станками DM-11 фирмы «lngersoll-rand». Отличительной особенностью буровых станком DM-11 является применение гидравлического привода на основных операциях: ход, вращение, подача. На станке DM-11 № 201 установлена система контроля за бурением AQU1LA, позволяющая производить бурение в автоматическом режиме.
1. ЭКГ - экскаватор электрический, на гусеничном ходу. Цифры, стоящие после дефиса, обозначают вместимость основного ковша в кубических метрах. Прямая карьерная лопата используется на мягких, плотных и разрыхленных (полускальных и скальных) породах, при погрузке пород в отвал и транспортные сосуды, установленные на уровне стояния экскаватора или на вышележащем уступе, а также при проходке траншеи и на отвальных работах.
2. ЭШ - экскаватор шагающий. Цифры, стоящие до точки, номинальная вместимость основного ковша в кубических метрах. Цифры, стоящие после точки, - длина стрелы в метрах. Драглайн применяется на легких, средней крепости или взорванных крепких породах, как с нижним, так и с верхним черпанием при бестранспортной системе разработки, при работе на отвалах, при переэкскавации горной массы, при погрузке в транспортные сосуды или бункер, при строительстве карьеров и проходке траншей.
Буквы А, И, М, С, добавленные к названию, обозначают модификации экскаваторов; Ус - экскаватор с удлиненным рабочим оборудованием для погрузки транспорта, расположенного на уровне стояния экскаватора; У -экскаватор с удлиненным рабочим оборудованием для верхней погрузки.
На разрезе «Нерюнгринский» эксплуатируются в настоящее время следующие типы экскаваторов: ЭКГ-8И - 7 единиц; ЭКГ-] 5 - 3 единицы; ЭКГ-10 - 1 единица; ЭКГ-12,5 - 1 единица; ЭКГ-20 - 6 единиц; ЭКГ-4,6 - 2 единицы; ЭКГ-5А - 1 единица; М-201 - 6 единиц; М-301 -. 2 единицы; ЭШ 11/80 - 1 единица и ЭШ 15/80 - 1 единица. Их технические характеристики приведены в табл. 1.2 и 1.3.
Автомобильный карьерный транспорт [131, 137, 179] получал широкое распространение на открытых разработках всех горнодобывающих отраслей как в России, так и во многих странах мира. Опыт применения автотранспорта подтвердил его высокие технико-экономические показатели в определенных горнотехнических условиях. Круг этих условий в последние 10...15 лет значительно расширился благодаря созданию новых высокопроизводительных автомобилей и совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта.
Выбор номенклатуры показателей для оценки ремонтной технологичности горно-транспортного оборудования
Ремонтная технологичность горно-транспортного оборудования зависит от целого ряда факторов, которые необходимо учитывать при создании карьерных горно-транспортных комплексов с учетом условии их использования. К конструктивно-технологическим факторам относятся доступность, контролепригодность, легкосъемность, взаимозаменяемость, регулируемость. В эксплуатационную группу факторов входят: организация выполнения ремонта, квалификация и численность обслуживающего и ремонтного персонала, система обеспечения запасными частями и материалами, горно-геологические и пого дно-климатические условия эксплуатации, полнота и качество эксплуатационно-ремонтной документации, техническое оснащение работ, осуществляемых при техническом обслуживании и ремонте, соблюдение правил эксплуатации и режимов использования машин, содержание системы технического обслуживания и ремонта [97, 118].
С ростом сложности горно-транспортного оборудования возрастают объемы работ по ремонту, усложняется процесс обнаружения и устранения отказов; затрудняется контроль из-за многообразия дефектов; увеличивается вероятность появления отказов в связи с проведением ремонтов; требуется обслуживающий персонал более высокой квалификации; требуется большое количество типов приспособлений и инструмента, большие объемы запасных частей.
Опыт отечественных предприятий и зарубежных фирм свидгтсльсівует о том, что только совместная проработка задач безотказности, ремонтопригодности и ремонтной технологичности при создании машин может обеспечить их успешную эксплуатацию [141 ].
Для выполнения исследований ремонтной технологичности карьерных горно-транспортных комплексов оборудования и разработки рекомендации по ее повышению необходим анализ работ, выполненных в этом направлении.
П. II. Волковым и Г. Л. Кучеровым в работе [22] рассматриваются вопросы ремонтной технологичности карьерных экскаваторов. Авторы считают, что на основе систематических материалов, полученных при исследовании экскаваторов, можно решить задачи обеспечения требуемого уровня ремонтной технологичности при проектировании и прогнозировании значении основных показателен ремонтопригодности. При ремонте авторы рекомендуют отождествлять ремонтную технологичность с ремонтопригодностью и учитывать при их оценке конструктивные, организационные и эксплуатационные факторы.
В результате проведенных исследований Кучеровым Г. А. разработаны и получены мпогофакторные модели для трудоемкости (Т), себестоимости (С) и продолжительности капитальных ремонтов (t) одноковшовых строительных экскаваторов: Т = 3908 + 1176 0-38,1 Кпр+228 Ф-510К3; С = 2841 + 152Р-5365К3+459Ф-459У; і = 25,2-16,2Ф + 8,4Ф-25,ЗК3-10,2 , где Р - масса экскаватора, т; & - вместимость ковша, м"; Ф - фондоемкость ремонтного производства; У - уровень специализации производства; Кз - коэффициент использования запасных частей; КПР - коэффициент применяемости стандартизированных деталей и узлов.
В. Л. Семенов [142] рассматривает два пути повышения технологичности машин: при проектировании (путем совершенствования конструкции) и при эксплуатации (путем совершенствования систем технического обслуживания и ремонта). Для оценки технологичности машин он рекомендует пользоваться коэффициентом удельной трудоемкости технического обслуживания и ремонта, определяемым отношением трудозатрат на техническое обслуживание и текущий ремонт (чел-час) к расчетному периоду (маш-час) работы машин. Предлагается также ввести коэффициент ремонтной технологичности (Крт), определяемый из соотношения трудозатрат на выполнение основных и вспомогательных операций.
В. М. Шатуновским [177] рассмотрены общие и производственно-технические требования, предъявляемые к технологичности конструкции элементов сельскохозяйственных машин, исследовано влияние технологичности конструкции на эффективность эксплуатации машин, изложены методы определения трудоемкости и себестоимости машин в процессе проектирования и изготовления.
М. А. Халфпп в своей работе [170] рекомендует использовать в качестве основных количественных показателей ремонтной технологичности машин средние значения удельной трудоемкости и стоимости технического обслуживания и ремонта, определяемые отношением соответствующих абсолютных показателей к суммарной наработке изделия за цикл эксплуатации.
Выполненный им анализ показал что, с увеличением возраста машин резко возрастают затраты на техническое обслуживание и ремонт. Причем, если выработка машин за весь срок службы снижается на 40...50% , то расход на техническое обслуживание и ремонт возрастает в 4... 5 раз.
Особого внимания заслуживают работы Н. Н. Смирнова [151, 152], в которых освещаются вопросы эксплуатационной технологичности и надежности самолетов и предложены пути их решения. В работах приводятся коэффициенты доступности, легкосъемности, взаимозаменяемости и др. показатели технологичности и выражения для их оценки.
Коэффициент доступности (Кд) при техническом обслуживании и ремонте предлагается определять по формуле: где Бдоп - трудоемкость дополнительных работ, чел-час; Socn. - основная трудоемкость выполнения целевой работы при техническом обслуживании и ремонте, чел-час. Коэффициент легкосъемности предлагается определять по формуле: Кл = l-AS;iMS;M, где S;iM - трудоемкость демонтажно-монтажных работ по сборочной единице (машине), чел-час; AS - превышение трудоемкости демонтажно-монтажных работ но сборочной единице (машине) в сравнении с эталонным значением. Коэффициент взаимозаменяемости предлагается определять по формуле: К-н = - \одг( \одг +1 лм) где S - трудоемкость подгоночных работ, чел-час; SlM - трудоемкость основных работ по замене сборочной единицы агрегата, чел-час.
Влияние окружающей среды на ремонтную технологичност!, горно-транспортного оборудования
Коэффициенты корреляции между возрастом машин и коэффициентом готовности, с одной стороны, и удельными затратами времени на ремонт и техническое обслуживание составили, соответственно, 0,7 1 и 0,87. Полученные значения коэффициентов корреляции подтверждают достаточно устойчивую связь между рассматриваемыми параметрами.
Полученные зависимости показывают, что по мере старения, т.е. увеличения срока службы горного оборудования, величина удельных затрат времени на ремонт, отнесенная к одному часу работы существенно возрастает, а коэффициент технического использования оборудования -уменьшается (рис. 3.11).
Анализ был произведен по укрупненному показателю надежности -коэффициенту технического использования машин, учитывающему затраты времени как на плановые, так и неплановые ремонты, и рассчитываемому по среднегодовым показателям. Коэффициент технического использования можно назвать комплексным показателем надежности, учитывающим все виды простоев, связанных как с техническим обслуживанием, так и с ремонтом машин в процессе их эксплуатации. я полученных распределении характерна тенденция к общему снижению коэффициента технического использования К,ш к концу ремонтного цикла, ко при условии его обязательного последующего восстановления. При этом очередной капитальный ремонт повышает уровень надежности машин, по не обеспечивает полного восстановления его первоначальных значений, что наглядно видно из графиков, приведенных на рис. 3.1!. В целом отмечается более стабильное значение Кт„ в первый период ремонтного цикла и разброс его величины к концу ремонтного цикла. а - интервал первого ремонтного цикла; б - интервал второго ремонтного цикла
В целом полученные данные подтверждают однотипный характер зависимости величин коэффициента технического использования от ресурса машии в интервалах одного (или двух) ремонтного цикла для рассматриваемых типов горного оборудования, эксплуатируемого в жестких погодно-климатических условиях угольных разрезов Якутии. Отмечается общая тенденция снижения величины К-„, внутри ремонтных циклов, а также несущественное снижение его значений (-90%) по отношению к первоначальным во втором ремонтном цикле.
Сроки службы машин проявляют себя при изменении значений коэффициента технического использования горного оборудования, учитывающего плановые и неплановые простои машин, связанные с техническим обслуживанием и ремонтом оборудования, объем которых замет но возрастает к концу ремонтных циклов.
Основные итоги и выводы
1. С повышением класса экскавпруемых пород п глубины карьера увеличивается интенсивность износа деталей и узлов горно-трапенортпого оборудования и соответственно растет количество ремонтов и их объемы.
2. Профессиональная подготовленность машинистов-операторов, обслуживающего персонала, ремонтников и их натренированность способствуют более быстрому обнаружению и устранению отказов и влияют соответственно на объемы и продолжительность ремонтов.
3. Изменение температуры воздуха оказывает существенное влияние на трудоемкость и продолжительность ремонтов. Изменение температуры ниже -15С влечет за собой снижение показателей качества эксплуатации горно-транслортного оборудования. При этом следует отметить, что если профессиональная подготовленность обслуживающего персонала является управляемым фактором, то жесткость погодно-климатических условий эксплуатации требует разработки специальных мероприятий, способных снизить негативные последствия воздействия на конструкционные материалы низких отрицательных температур.
4. С увеличением сроков службы горно-транспортного оборудования снижается годовая их производительность, что обусловлено снижением их надежности, возрастанием аварийных простоев и как следствие, ростом затрат времени на их ремонт и обслуживание, снижением коэффициента готовности.
5. Выявленные закономерности позволяют прогнозировать работу горно-транспортного оборудования во времени с учетом длительности и последовательности выполнения ремонтных циклов. Длительность и последовательность ремонтных циклов могут определяться оптимальной структурой ремонтного цикла и экономически оправданным сроком службы машин.
6. Для повышения надежности горно-транспорнтного оборудования необходим анализ организационных форм технического обслуживания и разработка методики вибродиагностики карьерных экскаваторов.
Организация системы технического обслуживания предприятия
В общем случае оценка состояния агрегата должна проводиться путем совместного учета всех вредных последствий, вызываемых вибрацией. Однако в силу недостаточной изученности многих вопросов динамики машин теоретически строгий вывод общего критерия оценки вибрации и сложность его использования для практического применения делают задачу труднореализуемой. При разработке норм эксплуатационного контроля вибрации в качестве критерия обычно используют один из кинематических параметров (виброускорение, виброскорость или виброперемещенис), по которому оценивают техническое состояние агрегата.
Основная цель эксплуатационных норм вибрации оборудования -контроль его технического состояния в процессе эксплуатации, т.е. решение диагностической задачи: создание таких условий эксплуатации, при которых существовала бы возможность своевременного обнаружения любых, даже незначительных дефектов или отклонений от нормального состояния, па начальной стадии их возникновения (развивающихся дефектов). Решение этой задачи требует обеспечения минимального уровня вибрации агрегата.
Проблема нормирования вибрации включает решение четырех взаимоувязанных задач нормирования вибрации: опор подшипников, роторов, статоров (корпусов) и фундаментов.
Разнообразие методов и критериев оценки состояния оборудования затрудняет сравнение различных отраслевых руководящих документов и стандартов. Весьма характерно, что даже на родственных предприятиях специалисты по вибродиагностике нередко применяют для однотипных агрегатов различные критерии для контроля вибрации. В некоторых случаях это свидетельствует о том, что существующие отраслевые руководящие документы и стандарты не отвечают требованиям специалистов но вибродиагностике промышленных предприятий, и последние вынуждены самостоятельно, исходя из накопленного опыта, устанавливать критерии и нормы, соответствующие требованиям конкретного оборудования, и оптимизировать их по мере накопления опыта.
Успех любой системы вибромониторинга в основном зависит от методов оценки состояния агрегата, т.е. способов определения допустимых значений (норм) вибрации и параметров анализа вибрации, интегрированных в анализирующее программное обеспечение пользователя. Главные алгоритмы оценки состояния оборудования продаваемого на рынке программного обеспечения распознают техническое состояние по общему уровню вибрации при широкополосном измерении (наиболее употребим), по вибрации в сравнительно узкой полосе частот или по огибающей спектра.
Разработанные международные [184...186,190] и российские [47, 53, 54] стандарты и нормативно-методические рекомендации на предельные уровни вибрации основаны на допущении, что подобные по мощности, высоте оси вращения, частоте вращения ротора, способам установки, условиям монтажа и эксплуатации агрегаты имеют примерно одинаковые допустимые значения вибрации при достижении предельного состояния.
При оценке вибрации агрегатов с вращающимся ротором в большинстве случаев устанавливается один из следующих параметров: - среднеквадратическое значение виброскорости, Vc, мм/с; - среднеквадратическое значение виброскорости в октавной полосе частот, включающей в себя частоту вращения ротора, Veo, мм/с; - срсдисквадратичсское значение виброскорости на элементах крепления агрегата к фундаменту на месте установки, Усф, мм/с; - пиковое значение (размах) виброперемещения S (мкм) или виброускорения а.
Так, например, в соответствии с одним из стандартов России оценка интенсивности вибрации при приемо-сдаточных, периодических, квалификационных, типовых и приемочных испытаниях машин злеісгрических с частотой вращения ротора 3000 об/мин и массой ротора до 2000 кг должна соответствовать величинам, указанным в табл.4.2.
Другой стандарт на машины электрические вращающиеся с высотой оси вращения свыше 355 мм (методы измерения и допустимые значения) при приемо-сдаточных, периодических, квалификационных, типовых и приемочных испытаниях регламентирует определять: - для электрических машин с частотой вращения 600 об/мин и выше среднее квадратическое значение виброскорости опор подшипников; - для электрических машин с частотой вращения менее 600 об/мин пиковое значение виброперемещения, допустимые значения которых приведены в табл. 4.3.
По классификации ISO 2372 оценки соответствуют следующему техническому состоянию: хорошо - сборка узлов машинного агрегата оптимальна, вероятность появления дефектов на протяжении длительной эксплуатации минимальна; удовлетворительно - сборка узлов обеспечивает минимальную вероятность появления эксплуатационных дефектов на протяжении межремонтного пробега;
