Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса исследования 7
1.1. Применение гидропривода в горных машинах 8
1.2. Техническое обслуживание и методы диагностирования гидросистем горных машин 11
1.3. Установление силовых параметров резания на исполнительном органе проходческих комбайнов 20
1.4. Выводы 27
Глава 2. Зависимость усилия подачи исполнительного органа проходческого комбайна от угла поворота стрелы 29
2.1. Предпосылки установления зависимости усилия подачи исполнительного проходческого комбайна от угла поворота стрелы. 29
2.2. Установление зависимости максимального усилия подачи исполнительного органа проходческого комбайна от угла положения стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях 33
2.3. Влияние конструктивных параметров проходческих комбайнов на усилие подачи исполнительного органа 44
2.4. Выводы 49
Глава 3. Математическая модель взаимосвязи параметров гидропривода исполнительного органа и производительности проходческих комбайнов 50
3.1. Влияние параметров гидропривода на производительность проходческого комбайна 50
3.2. Математическая модель взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна 54
3.3. Анализ модели взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна 63
3.4. Выводы 70
Глава 4. Установление рациональных периодов диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов 71
4.1. Предпосылки создания математической модели диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов 71
4.2. Математическая модель диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов избирательного действия 77
4.3. Анализ модели диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов избирательного действия и оценка экономического эффекта от применения результатов исследований 86
4.4. Выводы 96
Заключение 97
Список используемой литературы 100
Приложение 1. Методика расчета производительности проходческого комбайна избирательного действия в зависимости от технического состояния гидропривода и прочности разрушаемой породы. 107
- Техническое обслуживание и методы диагностирования гидросистем горных машин
- Установление зависимости максимального усилия подачи исполнительного органа проходческого комбайна от угла положения стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях
- Анализ модели взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна
- Предпосылки создания математической модели диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время более половины подготовительных выработок на шахтах России проводится комбайновым способом. Общее количество эксплуатируемых проходческих комбайнов составляет около 280 машин, половина из которых отечественного производства, а оставшаяся часть производства Украины и стран дальнего зарубежья. Значительная часть этих машин давно работает за пределами своего ресурса. Основы этого парка составляют отечественные проходческие комбайны производства Копейского машиностроительного завода 1ПЖС и КП-21 (50%), а также проходческие комбайны производства Украины - КСП 32 и П110 (35%) и стран дальнего зарубежья (15%)
Комбайновый способ проходки является более прогрессивным по сравнению с буровзрывным, так как позволяет совместить во времени операции, связанные непосредственно с разрушением и погрузкой горной массы. Однако эффективность применения проходческих комбайнов во многом определяется надежностью оборудования горных машин.
Исследования в области эксплуатации проходческих комбайнов избирательного действия показали, что среди всех систем горных машин гидросистема является одной из наименее надежных и что значительное количество простоев горной техники происходит по причине отказов элементов гидропривода. Также установлено, что за весь срок эксплуатации проходческого комбайна гидросистема как минимум один раз подвергается капитальному ремонту или замене. Ранее периодичность подобных работ регламентировалась системой планово-предупредительных ремонтов (ППР), долгое время являвшейся основной для технического обслуживания гидроприводов. В настоящее время на смену системе ППР приходит система технического обслуживания по фактическому техническому состоянию, которая является более прогрессивной. Основная идея системы технического обслуживания по фактическому состоянию заключается в том, что в процессе эксплуатации осуществляется диагностика элементов гидропривода и на основе полученных данных определяется их текущее техническое состояние и возможность дальнейшей эксплуатации. Таким образом, применение системы технического обслуживания по фактическому состоянию позволяет обеспечить минимум ремонтных воздействий в процессе эксплуатации гидроприводов при максимальном использовании ресурсов их элементов.
Однако для более эффективного применения системы технического обслуживания гидроприводов по фактическому состоянию не решена проблема установления взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна. Существующие методы определения рационального срока службы систем и элементов машин учитывают в основном затраты на приобретение и последующее обслуживание техники и никак не учитывают работу, произведенную машиной за расчетный период. Установление взаимосвязи параметров
гидропривода и производительности проходческого комбайна позволит прогнозировать изменение производительности горной машины в конкретных условиях ее работы и оценивать эффективность дальнейшей эксплуатации элементов гидросистемы, подверженных износу.
Таким образом, установление взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна избирательного действия является актуальной научной задачей.
Цель работы заключается в установлении взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческих комбайнов избирательного действия для повышения эффективности проектирования и технического обслуживания гидроприводов проходческих комбайнов.
Идея работы заключается в необходимости учета при проектировании и применении проходческих комбайнов уменьшения их производительности вследствие изменения параметров гидропривода в зависимости от особенностей конструкции и условий эксплуатации.
Научные положения, разработанные лично автором, и их новизна:
Зависимости усилия подачи исполнительного органа от угла положения стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, отличающиеся тем, что для расчета используют непосредственно углы поворота (подъема) исполнительного органа и механических КПД гадрощшщцров;
Математическая модель взаимозависимости параметров гидропривода и производительности проходческих комбайнов, которая впервые учитывает влияние изменения параметров гидропривода на уменьшение производительности, конструктивные параметры исполнительных органов проходческих комбайнов, а также горно-технические условия их эксплуатации;
Зависимость рациональных интервалов диагностирования гидропривода от скорости изменения усилия подачи исполнительного органа, отличающаяся тем, что позволяет учитывать изменение технического состояния гидропривода в процессе эксплуатации.
Обоснованность н достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на использовании фундаментальных положений теоретической механики твердого тела и жидкостей, гидравлики и гидропривода, математического моделирования и системного анализа процесса разрушения горных пород проходческими комбайнами избирательного действия. Сходимость результатов, полученных в процессе математического моделирования, составляет 92%.
Научное значение работы заключается в разработке математической модели взаимосвязи производительности проходческих комбайнов избирательного действия и параметров гидропривода и в обосновании рациональных интервалов диагностирования с учетом конструктивных особенностей исполнительных органов проходческих комбайнов и горнотехнических условий их эксплуатации.
Практическое значение работы состоит в разработке «Методики расчета производительности проходческих комбайнов избирательного действия в зависимости от технического состояния гидропривода и прочности разрушаемой породы» для повышения эффективности проектирования и технического обслуживания гидроприводов проходческих комбайнов.
Реализация результатов работы заключается в том, что предлагаемая методика установления производительности проходческих комбайнов избирательного действия в зависимости от параметров гидропривода принята к использованию ОАО «ЦНИИПодземмаш».
Апробация работы: Основное содержание работы, отдельные ее положения были доложены на семинаре «Неделя студенческой науки» в 2004 и 2005 гг., на семинаре, проходившем в рамках «Недели горняка» в 2007, 2008,2010 гг; а также на семинарах кафедры ГМО МГТУ в 2006,2008 гг.
Публикации: по теме диссертации имеются 4 научные публикации.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 74 наименований и одного приложения; включает 12 таблиц и 30 рисунков.
Техническое обслуживание и методы диагностирования гидросистем горных машин
Основной задачей технической эксплуатации гидросистем горных машин является поддержание технического состояния гидроэлементов на экономически обоснованном уровне для обеспечения необходимой эффективности применения и безопасной эксплуатации машин и оборудования [29].
Существуют следующие системы технической эксплуатации, применяемые в различных отраслях промышленности: до выработки ресурса (срока службы), до отказа, до предельного состояния [14].
Система технического обслуживания и ремонта является составной частью технической эксплуатации и разделяется на техническое обслуживание по наработке (система ППР — планово-предупредительных ремонтов) и техническое обслуживание по фактическому состоянию.
Система ППР долгое время являлась основной системы технического обслуживания для гидросистем горных машин. Согласно стратегии ППР, работы по техническому обслуживанию и ремонту проводили в строго определенные сроки, как правило, через равные промежутки времени. На время проведения работ предусматривалась остановка машин и, зачастую, их доставка на ремонтные базы.
Нормативы на ремонт и техническое обслуживание системы ППР устанавливались на основе анализа статистических данных отказов и вывяленных закономерностей наступления предельных состояний узлов и агрегатов гидросистем. Первоначально нормативы назначались едиными для различных отраслей промышленности и климатических зон эксплуатации машин и оборудования.
К шестидесятым годам прошлого столетия с развитием технологии горного производства происходило совершенствование и системы ППР. Нормативы на ремонт и техническое обслуживание постепенно адаптировались к особенностям условий эксплуатации горного оборудования. Однако, несмотря на расширение централизации и спецификации ремонта, он все еще продолжать носить отраслевой характер, а его структура и управление препятствовали дальнейшему повышению качества технической эксплуатации горных машин. Кроме того, в силу отсутствия достоверной информации о наработке машин и отдельных ее узлов и агрегатов установленные нормативы были слабо обоснованными, а сама система ІШР - низкоэффективной.
Система ППР имеет ряд существенных недостатков, среди которых следует особо выделить такие, как значительное недоиспользование индивидуальных возможностей узлов и агрегатов, заменяемых после выработки установленного ресурса, длительные простои машин и оборудования, большие трудозатраты, связанные с заменой выработавших свой ресурс агрегатов, а также полной или частичной разборкой при капитальном и среднем ремонтах, значительные материальные затраты на создание и поддержание обменного фонда запасных частей.
Низкая экономическая эффективность системы ПНР связана с тем, что в ее основу заложен принцип безопасного срока службы. Согласно данному принципу, на стадии проектирования углов и агрегатов закладывался такой запас прочности, который способен обеспечить их безопасную работу на время выработки установленного ресурса. Однако, в связи с тем, что ресурс каждого агрегата зависит от большого числа факторов, запасы прочности были значительными, чтобы учесть наихудшие условия эксплуатации.
Общий технический и технологический прогресс, совершенствование систем технического обслуживания и методов диагностирования, внедрение автоматизированного контроля параметров агрегатов машин, а также необходимость повышения экономической эффективности эксплуатации горной техники создали предпосылки для появления более эффективных и экономически оправданных систем технического обслуживания гидросистем.
В настоящее время стратегия ремонта по наработке, долгое время служившая основой системы ППР, постепенно сменяется стратегией ремонта по фактическому состоянию на базе агрегатно-узлового метода. С 60-х годов прошлого столетия такая стратегия начала применять зарубежными фирмами в авиации при ремонте гидроприводов.
По мнению специалистов, применение системы технического обслуживания и ремонта по предельному состоянию позволяет в 1.5 раза снизить затраты на ремонт, на 25% уменьшить время пребывания машин в ремонте, а также частично или полностью отказаться от капитального ремонта, что в конечном итоге способствует достижению минимума ремонтных воздействий в процессе эксплуатации гидросистемы при максимальном использовании ресурса входящих в нее элементов [73].
В основе стратегии ремонта по фактическому состоянию лежит индивидуальная оценка технического состояния агрегатов с целью определения физической возможности и экономической целесообразности их дальнейшей эксплуатации. Данная стратегия ремонта позволяет максимально использовать физический запас работоспособности узлов и агрегатов с учетом неизбежного изменения конструктивных и рабочих параметров в процессе эксплуатации.
Существуют два вида технического обслуживания и ремонта по предельному состоянию: с контролем уровня надежности, с контролем параметров (предусматривает эксплуатацию гидропривода до предотказового состояния) [29].
Система технического обслуживания и ремонта по предельному состоянию с контролем уровня надежности предполагает эксплуатацию гидросистемы до отказа, так как основывается на принципе безопасного отказа, возникновение которого не приводит к повреждению всего гидропривода.
Основу системы технического обслуживания по контролю надежности составляет оперативная оценка надежности агрегатов гидропривода для всего парка однотипных изделий, на основании которой назначаются объем и периодичность профилактического технического обслуживания. В большинстве случаев за основной контролируемый показатель надежности принимается параметр потока отказов. Кроме этого, для оценки надежности используют показатели, определяющие уровень досрочного съема агрегатов в процессе эксплуатации, уровень отказов в работе, влияние отказов на простои техники, затраты на эксплуатацию. Проводится также инженерный анализ данных о дефектах и неисправностях, выявленных в процессе эксплуатации, результатов дефектации агрегатов и контрольных переборок.
Система технического обслуживания и ремонта по предельному состоянию с контролем параметров предполагает диагностику технического состояния элементов гидросистем в процессе эксплуатации или при поступлении на ремонтное предприятие. Критериями предотказового состояния могут быть конструктивные или эксплуатационные параметры агрегатов. При достижении критериями предотказового уровня несправный агрегат подвергается восстановлению, либо замене.
Для реализации системы технического обслуживания и ремонта по предельному состоянию с контролем параметров необходимо на стадии проектирования предусмотреть возможность диагностики узлов и агрегатов гидросистем на предмет неисправностей, которые до определенной степени развития не оказывают влияние на их работоспособность.
Методы оценки технического состояния проходческих комбайнов избирательного действия можно разделить на две группы [1]:
- органолептические методы - субъективные, позволяющие оценивать техническое состояние гидросистемы или входящих в нее элементов лишь по качественным признакам без измерения каких-либо параметров;
- инструментальные - объективные, предполагающие измерение диагностических параметров.
Основными параметрами гидросистемы, характеризующими в разной степени ее техническое состояние, являются следующие: развиваемое гидродвигателями усилие, полезная мощность, скоростные характеристики гидродвигателей, объемный КПД, загрязненность рабочей жидкости, давление в гидросистеме, интенсивность нагрева элементов гидросистемы и установившаяся температура рабочей жидкости.
Установление зависимости максимального усилия подачи исполнительного органа проходческого комбайна от угла положения стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях
Рассмотрим вывод формул для расчета усилия подачи исполнительного органа в горизонтальной и вертикальной плоскостях на примере проходческого комбайна КП21.
Расчетные схемы гидрофицированного рычажного механизма подачи представлена на рис. 2.4. и рис. 2.5.
На схемах приняты следующие обозначения: R$- длина рычага поворота стрелы; Lcmp - длина (вылет) стрелы;
Ьц.т. - расстояние от точки крепления стрелы до ее центра тяжести; Gcmp - вес стрелы исполнительного органа; р - угол подъема стрелы в вертикальной плоскости; D - диаметр поршня гидродомкрата; d - диаметр штока гидродомкрата; 1о- расстояние между опорами стрелы и гидродомкрата;
k - расстояние между точками опоры стрелы и крепления штока гидроцилиндра;
а - текущее значение угла поворота (поъема) стрелы; С- угол между рычагами поворота;
/ - угол между линиями ACi и АСг и продольной осью стрелы в ее среднем положении.
Данная задача является геометрической, и ее решение сводится к определению угла у/ при увеличении угаа со/ на величину а, т.е. упга поворота стрелы.
Рассмотрим сумму моментов сил Pi, Р2 и гж относительно точки поворота стрелы А.
Отрицательные значения угла поворота а соответствуют движению стрелы в направлении против часовой стрелки, положительные — по часовой стрелке. Максимальное значение усилия подачи достигается при положении стрелы близком к среднему, а минимальные значения — в крайних положениях стрелы.
Теперь рассмотрим вывод формулы для расчета усилия подачи исполнительного органа в вертикальной плоскости.
Расчетная схема гидрофицированного рычажного механизма подачи представлена на рис. 2.5.
Рассмотрим сумму моментов сил Р, Gcmp и Гв.„. относительно точки поворота С при подъеме (2.8) и опускании стрелы (2.9).
Графики функций (2.13) и (2.14) представлены на рис. 2.10 и рис. 2.11 соответственно.
Отрицательные значения угла положения стрелы соответствуют опусканию, положительные — подъему. Максимальное значение усилия подачи в вертикальной плоскости достигается при положении стрелы исполнительного органа близком к горизонтальному.
Сравнение результатов расчета усилий горизонтальной и вертикальной подачи комбайна КП21 с помощью существующих и вновь полученных формул показало следующее:
1. Значения усилий горизонтальной и вертикальной подачи исполнительного органа, определенные с помощью существующих и вновь полученных формул имеют различия в пределах 5%;
2. График вновь полученной функции усилия горизонтальной подачи исполнительного органа симметричен относительно оси ординат и более наглядно отражает картину изменения усилия подачи в зависимости от угла поворота стрелы, что делает его более удобным для применения.
3. Значения функций горизонтальной и вертикальной подачи при угле поворота (подъема) стрелы 0 соответствуют среднему положению исполнительного органа в случае горизонтальной подачи и горизонтальному — в случае вертикальной подачи.
Анализ модели взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна
Разработанная математическая модель влияния параметров гидропривода на производительность проходческого комбайна позволяет определять производительность горных машин в зависимости от изменения усилия подачи с учетом особенностей их конструкции и условий эксплуатации.
В связи с этим определим влияние учитываемых факторов на производительность проходческих комбайнов,
Влияние условий эксплуатации. Определим зависимость производительности проходческого комбайна от изменения параметров гидропривода для различной прочности разрушаемых пород. На основе расчетных данных построена графическая зависимость, представленная на рис. 3.3.
На рис. 3.3 цифрами обозначены: 1- 6 производительность проходческого комбайна, при прочности породы б 20, 30, 40, 50, 60, 70 МПа соответственно; 7 — результирующая кривая, соединяющая точки начала влияния изменения параметров гидропривода на производительность.
Данная графическая зависимость построена на основе результатов исследований, проведенных совместно с канд. техн. наук. Рахутиным Максимом Григорьевичем.
На рис. 3.3. цифрами 1- -6 обозначены кривые производительности проходческого комбайна, соответствующие прочности породы 6 от 20 МПа до 70 МПа; 7 — результирующая кривая, соединяющая точки начала влияния изменения технического состояния гидросистемы на производительность.
Анализ полученной графической зависимости позволяет сделать вывод о том, что в различных горнотехнических условиях эксплуатации проходческого комбайна начало изменения производительности наступает при различных значениях параметров гидропривода. Угол наклона кривых после прохождения критических точек также различен — с увеличением прочности породы угол наклона кривых к горизонтальной оси уменьшается.
Влияние конструкции проходческих комбайнов. Несмотря на то, что различные модели проходческих комбайнов одного класса проектируются под схожие условия эксплуатации, они все же имеют конструктивные отличия и, как следствие, различные технико-эксплуатационные характеристики.
Рассмотрим влияние конструкции горной машины на продолжительность периода эксплуатации гидросистем на примере проходческих комбайнов КП21, 1ГПКС, КПЗО, П110, как наиболее типичных представителей машин легкого и среднего классов.
Определим зависимость производительности проходческих комбайнов от изменения усилия подачи из условия, что все горные машины эксплуатируются в одинаковых условия с прочностью разрушаемой породы cw = 50МПа.
По результатам расчетов построим графические зависимости производительности проходческих комбайнов КП21, 1ГПКС, КПЗ0 и ППО, представленные нарис. 3.4, 3.5, 3.6 и 3.7 соответственно.
На рис. 3.5 цифрами обозначены: 1 - кривая производительности проходческого комбайна 1ГПКС при прочности породы бсж = 50 МПа; 2 -Результирующая кривая.На рис. 3.6 цифрами обозначены: 1 - кривая производительности проходческого комбайна КПЗО при прочности породы б =50 МПа; 2 -Результирующая кривая
На рис. 3.7 цифрами обозначены: 1 — кривая производительности проходческого комбайна Ш10 при прочности породы бсж - 50 МПа; 2 — Результирующая кривая.
Построим в одной координатной плоскости графики производительности проходческих комбайнов и результирующие кривые, обозначенные на рис. 3.4. - - 3.7. цифрами 1 и 2 соответственно. Данные графические зависимости представлены на рис. 3.8 и рис. 3.9.
На рис. 3.8 цифрами обозначены: 1 — график производительности проходческого комбайна КП21, 2 — график производительности проходческого комбайна 1ГТЖС, 3 — график производительности проходческого комбайна КП30, 4 — график производительности проходческого комбайна Ш10.
Анализ графических зависимостей, представленных на рис. 3.8 и рис. 3.9. позволяет сделать вывод о том, что момент начала влияния технического состояния на производительность разных моделей проходческих комбайнов, работающих в одних и тех же горно-геологических условиях, наступает в разное время.
На рис.3.9 цифрами обозначены: 1 - результирующая кривая проходческого комбайна КП21, 2 — результирующая кривая проходческого комбайна 1ПЖС, 3 - результирующая кривая проходческого комбайна КПЗО, 4 — результирующая кривая проходческого комбайна П110.
Анализ результатов расчета, выполненного с помощью полученной зависимостей производительности от параметров гидропривода для четырех моделей проходческих комбайнов показал, что при эксплуатации проходческого комбайна в периоде влияния изменение усилия подачи на каждый процент приводит к уменьшению производительности в зависимости от прочности разрушаемой породы для комбайна КП21 — от 1.28 до 4.31%, 1ГГЖС - от 1.29 до 4.81%, КПЗО - от 1.29 до 4.62 %, 2П110 - от 1.25 до 3.32%. На основании полученных данных были построены графические зависимости изменения производительности проходческих комбайнов КП21, 11 ИКС, КПЗО, П110 от прочности разрушаемой породы при уменьшении усилия подачи на 1%, которые представлены нарис. 3.10.
На рис. ЗЛО цифрами обозначены: 1 — график изменения производительности проходческого комбайна КП21; 2 — график изменения производительности проходческого комбайна 1ПЖС;3 — график изменения производительности проходческого комбайна КГОО; 4 — график изменения производительности проходческого комбайна Ш10.
Полученные результаты исследований показывают, что такие факторы, как особенности конструкции и условия эксплуатации проходческих комбайнов оказывают существенное влияние на эксплуатационные характеристики горных машин и эффективность их применения в целом. В связи с этим, сроки диагностирования технического состояния гидроприводов проходческих комбайнов должны назначаться для каждой машины в отдельности с учетом конкретных условий ее эксплуатации.
Предпосылки создания математической модели диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов
Несмотря на то, что в последнее десятилетие надежность и технический уровень горных машин заметно возросли, техническое обслуживание и ремонт остаются все еще актуальными проблемами в области технической эксплуатации проходческих комбайнов.
Техническое обслуживание и ремонт горных машин относятся к числу трудоемких и дорогостоящих вспомогательных операций, однако периодическое их выполнение необходимо с целью поддержания или восстановления работоспособности горных машин.
Ремонт горных машин в процессе работы значительно влияет на их производительность, исследование динамики которой имеет особое значение при определении экономически целесообразных межремонтных сроков эксплуатации.
С точки зрения надежности, предпочтительнее более короткие межремонтные периоды эксплуатации проходческих комбайнов. Однако такая стратегия неминуемо приведет к увеличению расходов на ремонт и техническое обслуживание, что в конечно итоге отрицательно скажется на себестоимости проводимой выработки.
С другой стороны, более продолжительные межремонтные периоды эксплуатации позволят сократить расходы на техническое обслуживание, но одновременно с этим повысят вероятность наступления внезапных отказов и, соответственно, материальные и затраты, с вязанные с их устранением.
В настоящее время значительная часть проходческих комбайнов, эксплуатируемых на шахтах России, находятся за пределами своего ресурса. Каждая из этих машин за весь срок службы от начала эксплуатации до списания хотя бы один раз подвергается замене гидропривода. В связи с этим возникает вопрос, в какой момент времени экономически и технически это было бы удобнее и выгоднее сделать. Зачастую такая проблема возникает, когда неисправность обнаруживается незадолго до проведения капитального ремонта. И вот тогда возникает дилемма — эксплуатировать до капитального ремонта, увеличивая расходы за счет дальнейшего снижения производительности и устранения внезапных отказов, или произвести ремонт гидропривода сейчас и закончить выполнение работ в соответствии с установленными сроками.
Решающую в решении данного вопроса играют стоимость проведения ремонта гидропривода, его значение с точки зрения восстановления производительности проходческого комбайна, а также сумма материальных потерь, неизбежно возникающих в случае отказа от текущего ремонта и продолжения эксплуатации до капитального ремонта.
Ранее сроки службы элементов гидросистем устанавливались согласно системе планово-предупредительных ремонтов (ППР), долгое время являвшейся основной для гидроприводов. В настоящее время все чаще замена или ремонт элементов гидросистемы осуществляются по их фактическому состоянию, которая является более прогрессивной по сравнению с системой ППР.
Основная идея системы технического обслуживания по фактическому состоянию заключается в том, что в процессе эксплуатации осуществляется диагностика элементов гидропривода и на основе полученных данных определяется их текущее техническое состояние и возможность дальнейшей эксплуатации. Таким образом, применение системы технического обслуживания по фактическому состоянию позволяет обеспечить минимум ремонтных воздействий в процессе эксплуатации гидроприводов при максимальном использовании ресурсов их элементов.
Для более эффективного применения системы технического обслуживания гидропривода проходческих комбайнов по фактическому состоянию необходимо установить рациональные периоды диагностирования технического состояния элементов гидропривода.
По окончании каждого из таких периодов осуществляется диагностирование технического состояния гидропривода проходческих комбайнов и принимается решение о дальнейшей эксплуатации или замене элементов гидропривода.
Основными критериями рациональности дальнейшей эксплуатации одного или нескольких элементов гидропривода, подверженных износу, являются их текущее техническое состояние, а также степень его влияния на производительность горной машины.
Таким образом, оценка эффективности дальнейшей эксплуатации элементов гидропривода с изменяющимися параметрами осуществляется с одной стороны с точки зрения технической возможности дальнейшей эксплуатации, а с другой — с точки зрения экономической эффективности. К примеру, объемный КПД насоса снизился на 5%. Техническая возможность дальнейшей эксплуатации насоса существует, так как при данном снижении объемного КПД насос продолжает оставаться в определенной степени работоспособным. Однако его производительность в определенных условиях может быть недостаточной для обеспечения заданной эффективности применения горной машины в целом. Другими словами, дальнейшая эксплуатация данного элемента гидросистемы экономически не рациональна, хотя технически вполне возможна. При таком условии неисправные элементы гидросистемы выгоднее заменить на новые или отремонтировать, восстановив их номинальные рабочие параметры.
При определении рациональности дальнейшей эксплуатации элементов гидросистемы, подверженных износу, необходимо также учитывать стоимость замены неисправного элемента или восстановления его работоспособности. При условии, что эксплуатация элемента гидросистемы с изменившимися параметрами технически возможна и безопасна с точки зрения внезапных отказов, замена или ремонт неисправного элемента будет целесообразна в случае, если экономический ущерб от снижения производительности проходческого комбайна превышает стоимость ремонта.
К настоящему времени разработано несколько методик установления периодов диагностирования технического состояния машин и их элементов. Необходимость разработки настоящей модели диагностирования технического состояния элементов гидросистем проходческих комбайнов возникла в связи с тем, что большинство вышеупомянутых методик учитывают в основном затраты на приобретение и последующее обслуживание техники и никак не учитывают работу, произведенную машиной за расчетный период. Последнее обстоятельство очень важно, так как производительность является одной из важнейших технико-экономических характеристик, позволяющих оценить эффективность применения горных машин. Динамика изменения производительности в процессе эксплуатации позволяет косвенно судить об изменении технического состояния горной машины или отдельных ее систем и агрегатов. Развитие постепенных отказов характеризуется снижением общего КПД горной машины при относительном постоянстве потребляемой энергии. В связи с этим происходит увеличение себестоимости проводимой выработки и увеличение сроков проходки. Таким образом, в определенный момент времени возникает необходимость оценки целесообразности дальнейшей эксплуатации неисправных элементов или их замены (ремонта) новыми запчастями.
В процессе эксплуатации проходческих комбайнов происходят отказы оборудования, которые приводят к уменьшению времени работы машин и снижают их производительность. Однако следует отметить, что простои комбайнов могут быть также вызваны, например, поломкой конвейера, отсутствием порожних вагонеток, нарушением технологии проходческих работ и другими причинами. Поэтому при установлении рациональной периодичности диагностики гидросистем необходимо четко разделять нагрузку на забой и производительность проходческих комбайнов.
Следует отметить, что на продолжительность интервалов между проведением диагностического контроля технического состояния оказывают влияние горно-технические условия эксплуатации проходческих комбайнов. В силу особенностей условий работы горные машины подвержены агрессивному воздействию шахтных вод, пыли и температур. Шахтная вода, содержащая в своем составе кислоты и щелочи, способствует быстрому изнашиванию трущихся пар элементов, а также возникновению коррозии. Угольная и породная пыль, находящаяся в рудничном воздухе, при попадании в смазку ускоряет процесс изнашивания трущихся поверхностей. Высокая абразивность и твердость горной породы ускоряют износ деталей и узлов проходческих комбайнов. При обрушении породы и попадании крупных кусков возможно возникновение внезапных перегрузок, иногда заклинивание рабочего органа, что может привести к преждевременному выходу из строя деталей и механизмов. Неблагоприятное воздействие на детали из пластмасс, изоляцию электрических обмоток оказывают высокие температуры, вызывая тепловое старение, а также, уменьшая вязкость масла, ухудшая состояние пар трения и т.п. В связи с этим очевидно, что по мере ухудшения горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации сроки диагностирования элементов гидросистем будут корректироваться в строну уменьшения.
