Введение к работе
Актуальность работы.
В настоящее время в России значительная часть угля добывается открытым способом, при этом более половины добычи энергетических углей осуществляется роторными экскаваторами ЭР - 1250 и его модификациями ЭРП-2500 и ЭРШРД - 5250, SRs (к) - 2000, SRs - 2400. Все эти машины разработаны и изготовлены более 20 лет назад предприятиями Украины и дальнего зарубежья. Из 27 используемых на сегодняшний день в ОАО «Сибирской угольной энергетической компании» роторных экскаваторов 23 исчерпали нормативный срок службы.
Эффективная добыча угля открытым способом достигается главным образом надёжностью оборудования, оптимальным обслуживанием и ремонтом. Для этих машин требуется проведение экспертизы технического состояния и получение соответствующего разрешения на их дальнейшую безопасную эксплуатацию. На большинстве горнодобывающих предприятий, основным показателем, определяющим срок службы экскаваторов, является срок амортизации, соответствующий нормам амортизационных отчислений. Срок амортизации назначается, исходя из имеющихся статистических данных, собранных за многолетний период эксплуатации для группы машин, причём не только роторных экскаваторов, но и машин циклического действия. Нормы амортизационных отчислений были приняты в период плановой экономии и практически не отражали фактического времени использования машины, реальных условий их эксплуатации, режима нагружения и особенностей системы технического обслуживания и ремонта, то есть факторов, которые определяют ресурс и техническое состояние оборудования.
В настоящее время деградация машинного парка достигла такого уровня, когда прежняя статистическая основа, используемая в организации планово-предупредительных работ, оказывается несостоятельной, поэтому требуется принятие решений о возможной безопасной эксплуатации машин непосредственно из наблюдений за фактическим состоянием, используя инструментальные средства диагностики.
В связи с нахождением предприятий-изготовителей роторных экскаваторов за пределами РФ, а также в силу экономических причин, участие их в определении и отслеживании технического состояния поставленной в своё время техники носит нерегулярный, эпизодический характер, либо вообще отсутствует.
Одним из резервов, позволяющих повысить надёжность дорогостоящей техники в процессе её эксплуатации, является моделирование основных узлов и механизмов роторных экскаваторов и существующих приводных систем с учётом определения основных динамических нагрузок на приводах.
Используя методы моделирования и технологии диагностики можно получить достаточно реальную картину взаимодействия основных функциональных узлов и механизмов роторного экскаватора в процессе
эксплуатации и определить факторы, негативно влияющие на нормальную работу. Кроме того, полученная информация позволяет проектировщикам и изготовителям новых видов данного оборудования иметь необходимые данные о функциональном состоянии оборудования.
Цель диссертационной работы - комплексное моделирование основных узлов роторного экскаватора в процессе экскавации и при его перемещении для оценки технического состояния и сведения к минимуму аварийных ситуаций в условиях эксплуатации.
Задачи исследования:
Анализ проблем эксплуатации и надёжности роторных экскаваторов.
Построение блочных модулей системы электроснабжения приводов и автоматизированной системы контроля и управления приводами.
3. Комплексное моделирование процесса экскавации и передвижения
роторного экскаватора.
4. Разработка метода оценки технического состояния основных приводов
на базовом агрегате с учётом комплексного моделирования.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с применением методов прикладной механики, теории механизмов и машин, теории моделирования. Использовались методы для оценки технического состояния роторных комплексов и технологии неразрушающего контроля и технической диагностики.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что впервые предложен комплекс моделей, используемых в процедуре оценки технического состояния приводов роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации.
1. Впервые проведена оценка надёжности основных электроприводов
роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации за пределами срока,
установленного заводом изготовителем.
С использованием статистического материала по эксплуатации роторных экскаваторов проведено комплексное моделирование процесса экскавации и передвижения роторного экскаватора в условиях эксплуатации.
Разработана методика оценки технического состояния базовой машины, впервые позволившая проводить комплексную оценку технического состояния узлов роторного экскаватора с истекшим сроком службы без разборки.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
На основе результатов моделирования проведена оценка технического состояния приводов роторного экскаватора с последующим внедрением результатов в «Программу и методику испытаний для роторных экскаваторов с истекшим сроком службы с целью определения возможной их дальнейшей эксплуатации».
Реализация предложенной методики позволит организациям, эксплуатирующим технику непрерывного действия (роторные экскаваторы), повысить эксплутационную надёжность, увеличить срок службы и межремонтный период. Практическая реализация результатов исследования
позволила разработать и создать руководящие материалы по безопасной эксплуатации роторных комплексов на разрезах «Сибирской угольной энергетической компании», что подтверждается соответствующим актом о внедрении.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на Международной конференции «Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, 2009г.), на Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем» (Красноярск, 2009г.), на научно-практических конференциях «Молодёжь и наука» (Красноярск, 2007г., 2008г., 2010г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, 2010г.), на Байкальской научно-технической конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении» (Иркутск-Байкал, 2010г.), на Евразийском симпозиуме «Проблемы прочности материалов и машин для регионов холодного климата» (Якутск, 2010), на научно-практических конференциях и семинарах Сибирского федерального университета.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 статьях, включая 3 работы в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК. Список основных публикаций приведён в автореферате диссертации.
Объём и структура диссертации. Диссертация содержит 149 страниц, включая 127 страниц машинописного текста, 34 рисунка, 2 таблицы. Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 102 наименований и 4 приложений.
