Введение к работе
Актуальность темы. На открытых горных работах автомобильным транспортом при различных схемах транспортирования перевозится свыше 60 % добытой горной массы, при этом затраты на транспортирование составляют до 50% всех затрат на добычу полезного ископаемого.
При современной технологии ведения открытых горных работ и увеличении глубины карьеров до 300-400 м существенным фактором является снижение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта, вызванное повышенной интенсивностью износа узлов и агрегатов автомобиля, ростом вероятности внезапных отказов и, соответственно, ростом величины параметра потока отказов. Вероятность возникновения внезапных отказов возрастает и с увеличением общего пробега: так в первый год эксплуатации машин она составляет в среднем 10%, а к четвертому году достигает 22%.
При транспортировании скальных руд и пород велика вероятность перегруза автосамосвалов, что приводит к увеличению нагрузок на дизель, трансмиссию и опорные конструкции машины и приводит к росту числа отказов.
Существенное влияние на эксплуатационные показатели оказывает коэффициент технической готовности автосамосвалов, равный примерно 0,7, чего явно недостаточно в связи с существенным удорожанием автосамосвалов в последние годы: стоимость наиболее распространённых в Северо-Западном регионе России автосамосвалов БелАЗ, грузоподъёмностью более 110 т достигает 20 млн. рублей
Естественно, одним из основных резервов повышения
эффективности автотранспорта является повышение
коэффициента технической готовности путём
совершенствования применяемой системы технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р), которая построена по
директивному принципу согласно планам-графикам ППР и не полностью соответствует реальной потребности в проведении ремонтных работ.
Отсутствие учёта эксплуатационных и надёжностных показателей, недостаточный уровень организации работ по ТО и Р, отсутствие адаптивности ремонтных нормативов к конкретным условиям эксплуатации создают ситуации, когда автомобили поступают в зону ТО и Р с недосипользованным ресурсом агрегатов (порядка 25%) или, напротив, в неремонтопригодном состоянии агрегатов (порядка 15%).
Реализация более совершенного подхода к организации
ремонтно-профилактических мероприятий может
осуществляться за счёт оперативного определения показателей надёжности автосамосвалов в заданных условиях эксплуатации с целью корректировки ремонтных нормативов с использованием методов технической диагностики.
Таким образом, проблема повышения эффективности эксплуатации самосвалов особо большой грузоподъёмности (100-200 т) за счёт совершенствования системы ТО и Р является актуальной и экономически значимой.
Цель работы - повышение эффективности карьерного автотранспорта за счёт совершенствования системы ТО и Р, основанной на оценке надёжности агрегатов автосамосвала и создании стратегии безразборного диагностирования наиболее ответственных агрегатов и узлов.
Идея работы заключается в том, что определять наработку агрегатов на отказ с учётом их старения возможно за счёт применения вероятностной математической модели динамики потери работоспособности объектов исследования, базирующейся на анализе статистического материала по отказам в рассматриваемых условиях эксплуатации.
Задачи исследования Выполнить анализ применяемых систем ТО и Р на горнодобывающих предприятиях Северо - Запада России.
Определить основные параметры надёжности агрегатов трансмиссии.
Установить влияние условий эксплуатации на надёжность агрегатов автомобиля.
Разработать математическую модель динамики потери работоспособности агрегатами автосамосвала.
» Разработать стратегию диагностирования по косвенным
параметрам технического состояния. » Обосновать рекомендации по совершенствованию системы
ТО и Р карьерных автосамосвалов особо большой
грузоподъёмности.
Методика исследований. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы, включающие использование математической статистики, теорию надёжности технических систем, основы теории технической диагностики, методы имитационного моделирования и методы моделирования сложных систем.
Основные научные результаты, полученные лично соискателем
Методами теории надёжности с помощью предложенного алгоритма установлены основные показатели надёжности агрегатов трансмиссии автосамосвалов в рассматриваемых условиях эксплуатации.
Разработана математическая модель динамики потери работоспособности агрегатами трансмиссии автосамосвалов.
Обоснованы наиболее приемлемые методы диагностирования агрегатов автосамосвалов и их параметры.
« Предложены рекомендации по организации системы ТО и Р по адаптивному принципу.
Научная новизна работы состоит в комплексном подходе к совершенствованию системы ТО и Р карьерных автосамосвалов, который базируется на методах теории
надёжности горных машин и технической диагностики, при этом:
по данным, полученным на ОАО «Олкон», установлены законы распределения основных показателей надёжности агрегатов трансмиссии автосамосвалов грузоподъёмностью 120 т, определены зависимости влияния условий эксплуатации на эти показатели;
предложена математическая модель динамики потери работоспособности агрегатов автосамосвала по расчётным данным надёжности этих агрегатов при заданной системе ТО и Р, что даёт возможность формировать систему ТО и Р по данным этой модели;
предложена стратегия диагностирования электромеханической трансмиссии автосамосвалов, что позволяет систематизировать процесс диагностирования, определены диагностические параметры и ряд критериев, приемлемых для агрегатов трансмиссии.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется большим объёмом экспериментальных исследований, и хорошей сходимостью результатов математического моделирования с практическими данными.
Практическая значимость работы. Оценена
эксплуатационная надёжность агрегатов автосамосвала в рассматриваемых условиях эксплуатации. Разработана математическая модель динамики потери работоспособности агрегатами трансмиссии, позволяющая формировать систему ТО и Р по результатам моделирования. Определена оптимальная периодичность диагностирования агрегатов трансмиссии в заданных условиях эксплуатации.
Основные результаты исследований заключаются в обоснованном объеме исходных данных необходимых и достаточных для математического описания динамики потери работоспособности агрегатами трансмиссии. Определены
основные показатели надёжности агрегатов трансмиссии автосамосвалов. Установлены зависимости между показателями надёжности и условиями эксплуатации автосамосвалов. Определены диагностические параметры для определения технического состояния агрегатов трансмиссии. Предложен метод и средства диагностирования силовых агрегатов автосамосвала. Предложен граф поиска дефектов в агрегатах трансмиссии. Определена оптимальная периодичность диагностирования агрегатов трансмиссии автосамосвалов БелАЗ-7512. Разработан ряд рекомендаций по совершенствованию системы ТО и Р на базе результатов использования математической модели с применением технической диагностики. Разработана прикладная вычислительная программа для определения методом имитационного моделирования оптимального количества ремонтных бригад для задаваемых параметров поступления автосамосвалов в ремонт. Предложен метод определения потребного количества запасных частей на основе теории надежности горных машин и комплексов и методов математической статистики.
Апробация работы
Диссертационная работа и её основные разделы докладывались на ежегодных научных конференциях молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение» ( С-Пб., СПІТИ (ТУ), 1998-2000 г.г.); на научно-техническом семинаре «Научные и практические вопросы совершенствования эксплуатации мобильных машин в современных условиях» ( С-Пб., ВИТУ, 2000 г); на XVI международной межвузовской школе-семинаре «Методы и средства технической диагностики» (Украина, Иваново-Франковск, 1999 г.); на научно-практическом семинаре (М., МГТУ, 1999 г.); на XVII международной межвузовской школе-семинаре «Методы и средства технической диагностики» (Йошкар-Ола, 1999 г.); на
семинарах кафедры «Горных транспортных машин» СПГГИ (ТУ).
Публикации
Основные положения диссертации изложены в 9 печатных работах в журналах и сборниках научных трудов.
Объём и структура работы
Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, двух приложений и списка использованной литературы из 87 наименований, содержит 140 страниц машинописного текста, 45 рисунков, 25 таблиц.