Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Технологические задачи повышения эффективности работы и технического обслуживания дробильно-измельчительного оборудования. цель и задачи исследования 10
1.1 Служебное назначение и типы применяемого дробильно-измельчительного оборудования обогатительной фабрики 10
1.2 Технологические задачи повышения эффективности работы и качества ремонта дробильно-измельчительного оборудования 19
1.3 Обоснование цели и задачи исследования 27
ГЛАВА 2. Исследование и разработка технологических методов восстановления работоспособности дробильно измельчительного оборудования ГОКа 33
2.1 Исследование причин отказа и потери работоспособности дробильно-измельчительного оборудования 33
2.2 Разработка и исследование технологии ремонтных монтажно сборочных работ для восстановления работоспособности дробилок крупного дробления 41
2.3 Разработка и исследование технологии монтажно- сборочных работ для ремонта и восстановления работоспособности дробилок мелкого и среднего дробления 49
2.4 Технологические методы повышения эксплуатационной надежности привода дробилок 64
2.5 Выводы 73
ГЛАВА 3. Разработка и исследование технологий изготовления броней дробилок для повышения их долговечности 75
3.1 Исследование технологических способов повышения качества стали для увеличения долговечности броней дробилок з
3.2 Повышение работоспособности броней дробилок и шаровых мельниц путем обоснованного применения новой стали 84
3.3 Разработка технологического модуля для плазменно- механической обработки броней дробилок 93
3.4 Разработка и исследование технологии изготовления броней дробилок с использованием плазменно-механической обработки 98
3.5 Выводы 108
ГЛАВА 4. Повышение эффективности эксплуатации агрегатов путем своевременного восстановления работоспособности узлов на основе диагностики их состояния 111
4.1 Мониторинг состояния дробильно-измельчительного оборудования в процессе эксплуатации средствами вибродиагностики 111
4.2 Оценка состояния типовых элементов конструкции агрегатов средствами вибродиагностики 123
4.3 Текущая оценка состояния узлов оборудования средствами эндоскопической диагностики 129
4.4 Повышение производительности и работоспособности дробилок путем установления оптимальных конструкторско технологических параметров и режимов эксплуатации 136
4.5 Выводы 145
ГЛАВА 5. Исследование и разработка технологических способов восстановления точности крупногабаритных деталей дробильных агрегатов 148
5.1 Технологические способы замены футеровки броней дробилок 148
5.2 Восстановление точности базовых поверхностей дробящих конусов на технологическом модуле 152
5.3 Разработка и исследование технологии восстановления торцевых отверстий дробящего конуса с использованием фрезерно-расточного станочного модуля 159
5.4 Разработка технологий восстановления работоспособности базовых поверхностей эксцентриковых стаканов и сферических опор 169
5.5Выводы 176
ГЛАВА 6. Разработка технологических методов восстановления работоспособности привода дробилок и измельчительных мельниц. экономическая эффективность и внедрение результатов исследований 179
6.1 Восстановление требуемой точности зацепления крупно
модульных конических колес привода эксцентрика 179
6.2 Ремонтное восстановление точности отверстий крупногабаритной
венцовой шестерни 189
6.3 Технологические методы восстановления точности базовых поверхностей крупногабаритного вала ротора электродвигателя привода мельницы 193
6.4 Внедрение результатов исследований и их экономическая эффективность 197
6.5 Выводы 208
Заключение и общие выводы 209
Список литературы
- Технологические задачи повышения эффективности работы и качества ремонта дробильно-измельчительного оборудования
- Разработка и исследование технологии ремонтных монтажно сборочных работ для восстановления работоспособности дробилок крупного дробления
- Повышение работоспособности броней дробилок и шаровых мельниц путем обоснованного применения новой стали
- Оценка состояния типовых элементов конструкции агрегатов средствами вибродиагностики
Введение к работе
Актуальность темы. Для современного машиностроения и народного хозяйства характерным является все возрастающий спрос на черные металлы - стали, чугуны, которые являются основным конструкционным материалом машиностроительного производства. Железо и его сплавы составляют свыше 90% общемирового производства металлов. Снижение производственных затраты на изготовление черных металлов обеспечивает также и снижение себестоимости изделий машиностроительного производства.
Измельчение руды с помощью дробилок на горнообогатительном комбинате (ГОКе) является одним из начальных этапов производства черных металлов. В процессе эксплуатации брони конусных дробилок работают в напряженном состоянии при циклическом характере действующих нагрузок, которые достигают 100... 190т. В результате возникают отказы и потери работоспособности деталей и узлов, что приводит к достаточно длительным простоям оборудования. Смена простоя одного агрегата крупного дробления означает недопоставку на металлургический комбинат более 20000 м3 массы дробленной руды.
Современный горно-обогатительный комбинат, к которым относится ОАО «Стойленский ГОК», оснащен уникальным оборудованием большой индивидуальной мощности. Работа такого оборудования организована по поточной форме, когда отказ одного из звеньев технологической цепи может привести к остановке всего потока или к нежелательным простоям оборудования на смежных участках. Высокий уровень надежности дробильных агрегатов, малые простои и требуемое качество выпускаемой продукции можно получить путем организации на комбинате эффективной системы технического обслуживания и ремонта оборудования.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ і БИБЛИОТЕКА |
В соответствии с этим была поставлена актуальная научная задача - выявление технологических методов повышения эффективности работы дробильного оборудования на основе разработки новых комплексных технологий его технического обслуживания и ремонта.
Целью данной работы является разработка и исследование новых эффективных комплексных ремонтных технологий и оборудования для восстановления работоспособности крупногабаритных изнашиваемых деталей и узлов дробильно-измельчительного оборудования ГОКа. Достижение поставленной цели позволяет уменьшить простои оборудования и снизить производственные затраты на изготовление черных металлов, необходимых для развития народного хозяйства страны.
Научная новизна работы заключается в новом решении актуальной научной задачи - раскрытие технологических связей, определяющих эффективные пути восстановления работоспособности и достижения требуемой точности восстанавливаемых деталей и узлов дробильно-измельчительного оборудования ГОКа, что имеет важное народно-хозяйственное значение. Основными составляющими научной новизны являются:
1. Создание и исследование новых ремонтных технологических
процессов, связанных с демонтажем и сборкой дробильных агрегатов
при замене броней, с восстановлением работоспособности привода, с
выполнением регулировок и с заменой неработоспособных деталей.
2. Выявление технологических связей, управление которыми
обеспечивает достижение требуемой точности в процессе сборки
агрегатов и на операциях механообработки при восстановлении
геометрической точности изношенных базовых поверхностей деталей.
-
Разработка и исследование технологии обработки броней из высокомарганцовистых сталей с использованием механо-плазменной резки на разработанном технологическом модуле.
-
Разработка и исследование технологий восстановления геометрической точности изношенных дробящих конусов и многоцелевого технологического модуля, обеспечивающего выполнение токарных, шлифовальных и наплавочных работ с одной установки крупногабаритного вала
5. Разработка и исследование способа восстановления разрушенного
торца и двух базовых отверстий вала дробильного конуса с
использованием разработанного сверлильно-расточного
технологического модуля.
6. Разработка и исследование технологических способов
восстановления работоспособности базовых поверхностей
быстроизнашиваемых крупногабаритных деталей - эксцентрика,
сферической опоры дробящего конуса, крупногабаритных валов.
-
Исследование технологических способов повышения качества стали броней дробилок и создание новых сталей для повышения долговечности броней.
-
Исследование и разработка новых методов текущей оценки технического состояния оборудования, основанных на применении вибродиагностики и видеоэндоскопии, позволяющих оптимизировать техническое обслуживание оборудования.
Практическую ценность работы составляют:
-
Новые ремонтные технологии монтажно-сборочных работ, выполняемые при замене броней, неработоспособных деталей и восстановлении привода дробилок.
-
Технология и оборудование для обработки броней дробилок с применением механо-плазменной резки.
-
Технология восстановления изношенных крупногабаритных валов дробящих конусов и разработанный для этого многоцелевой технологический модуль.
-
Технология и оборудование для восстановления базовых отверстий и торца вала дробильного конуса.
-
Новая легированная высокомарганцовистая сталь для изготовления броней.
-
Переносной станок для восстановления группы отверстий секционной венцовой шестерни.
-
Новые методы текущей оценки технического состояния оборудования, основанные на применении вибродиагностики и видеоэндоскопии.
Результаты работы внедрены в производство. В ОАО «Стойленский ГОК» по новым технологиям выполняют ремонтные, монтажно-сборочные работы; брони дробилок изготавливают из новых сталей; крупногабаритные детали восстанавливают на месте с помощью разработанных станочных модулей. В результате коэффициент использования оборудования увеличился до 0,949, а суммарный экономический эффект от внедрения новых ремонтных технологий составил 85,1 млн. руб. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, общероссийских и региональных, вузовских научно-технических конференциях:
на VIII научной конференции учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» и ИММ РАН. г. Москва, 2005 г;
на международных научных конференциях «День горняка» в Московском государственном горном университете - МГТУ, г. Москва, 2004г,2005г,
на международных научных конференциях в Ml ТУ «Станкин» «Производство, технология, экология», г. Москва, «Протэк», 2004г,2005г;
на международной научной конференции «Авиация и космонавтика 2005», секция управление качеством, в Московском авиационном институте «МАИ», г. Москва, 2005г.;
на 5-ой международной научно-технической конференции «Техника и технология монтажа машин». Польша, Политехнический университет, г. Жешув, 2004 г.
на международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности...» в Белгородском государственном технологическом университете (БГТУ) им. В.Г. Шухова в 2005г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, включая статьи в ведущих технических журналах издательства «Машиностроение» и зарубежные публикации.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 237страницах машинописного текста и содержит 60 рисунков и 15 таблиц.
Технологические задачи повышения эффективности работы и качества ремонта дробильно-измельчительного оборудования
Механический способ разрушения горной породы в технологическом процессе добычи руды в настоящее время является одним из основных. Этот способ реализуется, в основном, путем применения гирационных конусных дробилок. Неравномерность загружаемой дробильной массы и характер кинематики процесса дробления определяет формирование больших динамических нагрузок. Все это предъявляет особые требования к конструкциям деталей агрегата. Такие конструкции должны воспринимать высокие динамические нагрузки, обеспечивать устойчивое функционирование в течение определенного периода времени; они должны быть прочны и износостойки. Однако большие динамические нагрузки вызывают интенсивный износ и поломки деталей дробильных агрегатов, что приводит к простоям оборудования и потерям его эффективности.
Одним из определяющих факторов сокращения простоя и повышения эффективности работы дробильно-измельчительного оборудования является качественное выполнение ремонтных работ с использованием современных восстановительных технологий и оборудования.
Выполнение восстановительных ремонтных работ дробильных агрегатов предусматривает проведения трудоемких сборочных операций, связанных с выполнением частичного демонтажа, с заменой крупногабаритных узлов и деталей, с выполнением регулировок и последующей сборкой агрегата. Все это требует разработки современных сборочных технологий, в которых центральным моментом является выявление методов достижения точности сборки. Эффективное решение этих задач возможно на основе использования теории баз, теории размерных связей машин и технологических систем, которым посвящены работы Б.С. Балакшина, Ю.М. Соломенцева, А.А. Кутина, В.Г. Митрофанова, В.А. Тимирязева и др. [5, 35, 61, 67].
Для восстановления работоспособности и геометрической точности, крупногабаритных деталей таких, как дробящий конус, подвижная и неподвижная конусная броня, эксцентрикики, валы привода, венцовые шестерни и др. необходима разработка эффективных ремонтных технологий, реализация которых возможна на основе создания специальных технологических модулей и переносных станков. Масса и габаритные параметры указанных деталей не позволяют их транспортировать, что требует выполнения ремонтных работ непосредственно на месте расположения агрегата. Вопросам разработки переносных станков и создания специальных технологических модулей для обработки крупногабаритных деталей посвящены работы А.А. Погонина, Н.А. Пелипенко, А.И. Коренева, Ю.А. Бондаренко [47,52].
Технологические вопросы обеспечения параметров поверхностного слоя деталей при различных методах обработки рассмотрены в работах А.Г. Суслова, Л.Г. Одинцова и др. [66,65].
Для качественного восстановления изношенных базовых поверхностей подшипниковых опор валов привода, эксцентриковых стаканов, дробящих конусов и опорных шеек крупногабаритных валов необходимо использовать современные технологии газотермического напыления и, в частности, газопламенное, плазменное и высокоскоростное напыления антифрикционных покрытий [25,29,3,11,21].
Вопросам повышения эффективности работы дробильных агрегатов посвящены работы Титиевского Е.М., Масленникова В.А., Зимакоса Г.Н., Саймонсона Б.Э. и других авторов [30,29,69]. Проведенные исследования показывают, что экономические затраты на поддержание в работоспособном состоянии оборудования ГОКа, обеспечивающего все четыре стадии дробления породы составляет порядка 10... 15 % от общих затрат на технологическое оборудование комбината. При этом доминирующее влияние имеют расходы, связанные с заменой изнашиваемых броней дробилок. В соответствии с этим важной актуальной задачей является повышение качества стали, применяемой для изготовления броней, а также разработка новых сталей, обладающих большей износостойкостью [36,37,38].
Подвижную и неподвижную брони дробилок обычно изготавливают из твердой, высокомарганцовистой, труднообрабатываемой стали марки 1 ЮГ 13 Л. Трудность механообработки подобных сталей обусловливает необходимость постановки важной задачи - изыскания новых технологических методов более эффективной обработки таких деталей. Этим вопросам посвящены работы В.Ф. Безьязычного, Г.И. Грановского, С.А. Васина и др. [8,17,20,27]. Применение специальных методов обработки с плазменным нагревом обрабатываемых материалов рассмотрено в работах [41,48,53].
Существенное влияние на эффективность работы конусных дробилок и на износ их деталей оказывает характер поступления исходной породы, а также размеры и профиль загрузочных и разгрузочных щелей. В случае одностороннего поступления породы в дробильную камеру происходит неравномерное распределение кусков породы в зоне дробящего пространства как по высоте, так и по длине. Профиль и размеры входных и выходных щелей оказывают существенное влияние на качественные показателей процесса дробления по принятому классу готового продукта и на производительность работы агрегата. В соответствии с этим ставится задача повышения эффективности работы дробилок путем установления оптимальных конструкторско - технологических параметров и режимов их эксплуатации.
Разработка и исследование технологии ремонтных монтажно сборочных работ для восстановления работоспособности дробилок крупного дробления
Конусные дробилки среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления обеспечивают соответственно вторую и третью стадии дробления руды при трехстадийной схеме дробления или третью и четвертую стадии дробления при четырехстадиной схеме дробления руд с указанным выше пределом прочности. Временное сопротивление сжатию дробимого материала не должно превышать 300 МПа.
Размер конусных дробилок среднего и мелкого дробления характеризуется диаметром основания подвижного (дробящего) конуса, который у рассматриваемых дробилок составляет 3000мм.
Дробилки КСД и КМД различают по профилю дробящей зоны и по размерам загрузочного отверстия в разгрузочной щели. В отличии от конусных дробилок крупного дробления, паспортное значение разгрузочной щели в дробилках среднего и мелкого дробления определяется как минимальное расстояние между футеровками подвижного и неподвижного конусов.
Дробилки КСД по сравнению с КМД имеют меньшую длину образующей подвижного конуса и значительно большую (в 1,5...2 раза) длину параллельной зоны, поэтому дробилки КМД называют короткоконусными.
У дробилок КСД и КМД подвижный конус совершает качание, при этом угол отклонения подвижного конуса от вертикальной оси дробилки колеблется в пределах 2...2,5.
На рис. 2.6 показана дробилка типа КСД. Корпус подвижного конуса 3 жестко закреплен на верхней части вала 11, нижний конец вала свободно входит в отверстие эксцентрикового стакана 12, вращающегося от конической шестерни. На опорной чаше 14 неподвижно закреплен бронзовый или биметаллический сферический подшипник 13, воспринимающий массу конуса и вертикальную составляющую дробящего усилия. Горизонтальная составляющая воспринимается эксцентриком. Регулировочное кольцо 21 является неподвижным конусом дробилки и защищено футеровкой из высокомарганцовистой стали. Подвижный конус также защищен футеровкой из высокомарганцовистой стали. Свободное пространство над футеровкой подвижного и неподвижного конусов заливается цинком (или цинковым сплавом). Регулировочное кольцо соединяется с упорно-трапецеидальной резьбой с опорным кольцом 10. Резьба предназначена для регулирования разгрузочной щели подъемом или опусканием регулировочного кольца с помощью поворотного устройства.
Поворотное устройства закрепляется на опорном кольце и соединяется с регулировочным кольцом через защитный кожух 24 и пальцы 20. Регулировочное кольцо подтягивается клином к защитному кожуху для устранения осевого зазора в опорной резьбе.
Механизм привода и сферический подпятник надежно защищены от попадания пыли гидравлическим уплотнением 27.
Подпятник 18 эксцентрика состоит из четырех дисков: первый (верхний)-стальной вращается вместе с эксцентриком; второй - бронзовый и третий стальной (плавающий); четвертый — стальной, прикреплен к крышке.
На дробилках среднего дробления представляется возможным осуществлять дистанционное управление разгрузочной щелью, а на дробилках мелкого дробления дополнительно имеется возможность управления распределителем питания.
Камера дробления в агрегате спроектирована с использованием принципа разрушения материала «кусок о броню». В этом варианте наибольшая крупность дробленого продукта по толщине практически определяется
Конусная дробилка типа КСД-3000 (КМД-3000) для среднего и мелкого дробления рабочей шириной разгрузочной щели. В двух других измерениях (ширина, длина) исходный продукт может иметь большие размеры, что существенно влияет на производительность процесса и эффективность использования оборудования.
Дробленый материал свободно проваливается под дробилку и удаляется конвейером. Загрузка, дробление и разгрузка производятся непрерывно. Материал в камеру дробления поступает из приемной коробки 4 загрузочного устройства 5, установленного на трех стойках в верхней части дробилки. Для обеспечения равномерной загрузки по окружности камеры в конструкции агрегата предусмотрен принудительный распределитель питания. Основным элементом его является вращающийся питатель 6, который обеспечивает стабильное и равномерное распределение руды.
Привод дробилки осуществляется от асинхронного электродвигателя с фазовым ротором 28, непосредственно соединенного с приводным валом 7 с помощью эластичной муфты 8. От приводного вала через зубчатую передачу 9 вращение передается эксцентрику 10, сообщающему гирационное движение дробящему конусу 3, который установлен на валу 11. В свою очередь, вал 11 базируется бочкообразной шейкой в отверстии стакана - эксцентрика 12 и опирается на сферический подпятник 13 опорной чаши 14.
Стакан 12 зафиксирован от вращения относительно вала 11с помощью двух поводков 15. Эксцентрик 12 вращается в цилиндрической втулке 16, запрессованной в центральный стакан станины 17, и опирается на подпятник 18, состоящий из биметаллического и двух стальных дисков.
Повышение работоспособности броней дробилок и шаровых мельниц путем обоснованного применения новой стали
В дробилках изменение качества поверхности брони происходит под действием ударов, возникающих при дроблении пород, что является характерной особенностью данного агрегата. При этом энергия удара может быть определена по формуле [29] Ь Ї-ІЇ-У (3.1) где V- скорость дробилки; g — ускорение силы тяжести; у- удельный вес; D - диаметр дробилки. В поверхностном слое стали образуется большое количество дефектов кристаллического строения (дислокаций, дефектов упаковки). В результате твердость поверхности повышается до 600НВ (60 HRC), и сталь становится износостойкой [36,37]. При небольших ударных нагрузках в сочетании с абразивным изнашиванием, либо при чистовом абразивном изнашивании мартенситное превращение не протекает, и износостойкость стали 110Г13Л невысокая. Для выявления путей повышения долговечности броней дробилок из стали 1 ЮГ 13Л в работе проведены исследования методов упрочнения этой стали. Одним из методов упрочнения стали является дробеструйная обработка с целью создание наклепа поверхностного слоя. Глубина наклепа при дробеструйной обработки брони рассчитывается по формуле: . D-V -Since , «ч И = к ==— (3.2) где D - диаметр дробики; V— скорость потока; а - угол атаки; Нд — динамическая твердость металла (выявляемая при динамических испытаниях на твердость); к - коэффициент пропорциональности. Из формулы видно, что с увеличением твердости материала глубина наклепа уменьшается. Исследования показывают, что при дробеструйной обработке глубина наклепа может составлять 1,5 - 1,7 мм. В упрочненном слое возникают сжимающие напряжения, величина которых составляет 400 - 800 МПа. В результате поверхностная твердость возрастает с 180 — 200 НВ до 350-420 НВ.
Стойкость броней дробилок типа КМД , упрочненных методом дробеструйного наклепа составляет порядка 600 - 648 часов, по сравнению с 576-ю часами, которые имеют место при обычной, не упрочненной броне. Это показывает, что дробеструйное упрочнение не обеспечивает заметного повышения стойкости дробилок. Очевидной причиной этого является тот факт, что на броне дробилки в процессе ее работы формируется естественный наклеп, поэтому предварительный наклеп ощутимого повышения стойкости брони не показывает.
Одним из возможных путей упрочнения поверхностей броней дробилок является их упрочнение на этапе обработки резанием с применением специального резца ( см. рис. 3.2). Сущность этого метода дана в приложении П.5. Проведенные исследования показали, что средняя стойкость броней, упрочненных такой технологией составляет 519 - 535 часов [30], что практически не привело к существенному повышению стойкости брони. Это объясняется тем, что упрочненный резанием поверхностный слой со структурой мелкозернистого мартенсита имеет малую толщину и быстро разрушается в условиях значительных удельных давлений и интенсивного абразивного износа.
Одним из путей упрочнения материала броней дробилок является применение механо-термической (термо-механической) обработки отливок из стали 1 ЮГ 13Л. Сущность этого метода заключается в том, что полученная отливка подвергается объемной деформации в горячем состоянии. В результате этого происходит уплотнение металла с устранением дефектов литья в виде газовых раковин и других микрополостей. Структура металла уплотняется и, соответственно, улучшаются его физико-механические свойства (см. приложение П.5).
На рис. 3.3 показано влияние плотности материала брони на относительный износ поверхности, а на рис. 3.4 представлена зависимость относительного износа от степени деформации. Эта технология позволяет увеличить стойкость деталей из стали 110Г13Л в 1,5 раза [30]. Однако при существующем сегодня оборудовании и технологии получить футеровочные брони дробилок КСД и КМД, упрочненные механо-термическим методом практически невозможно.
Одним из направлений повышения износостойкости материала броней дробилок является технология упрочнения поверхностей броней взрывом. Процесс упрочнения осуществляется на специальной установке, в которой в качестве демпфирующей среды используется закачиваемая вода (см. приложение П.5). Проведенные исследования показывают, что скорость износа брони, упрочненной взрывом, в 1.6 раза ниже, чем у обычной серийной. Однако имеет место неравномерный износ брони и наличия на поверхности микротрещин, которые затем превращаются в макротрещины.
Одним из направлений повышения износостойкости броней дробилок является улучшение физико-механических свойств стали 110Г13Л за счет ее модифицирования. Модифицирование и легирование является одним из важнейших факторов повышения надежности и долговечности литейных сталей. При модифицировании происходит процесс регулирования первичной кристаллизации стали, изменение степени дисперсности кристаллизующихся фаз путем введения в расплав малых добавок отдельных элементов или их соединений.
Для высокомарганцовистой стали наиболее эффективным элементом-модификатором является титан [36,38]. У стали, модифицированной 0,07 - 0,15 % титана, уменьшение зерна аустенита происходит в 2 раза, одновременно снижается дендритность структуры и склонность отливки к трещинам, что на 10 - 15 % повышает механические свойства. Испытания броней дробилок мелкого и среднего дробления, модифицированных 0,07 - 0,15 % Ті, показали увеличение их ресурса на 30 %.
Оценка состояния типовых элементов конструкции агрегатов средствами вибродиагностики
Мониторинг состояния дробильно-измельчительного оборудования в процессе эксплуатации средствами вибродиагностики Вибродиагностика является одним из основных методов оценки технического состояния сложных и дорогостоящих машин, какими являются дробильно-измельчительные агрегаты горного оборудования.
Определение технического состояния агрегата может производиться в процессе его эксплуатации без его разборки. Это открывает широкие возможности прогнозирования состояния оборудования в течение всего периода его эксплуатации. В связи с тем, что параметры состояния узла или агрегата такие, как величина износа, зазоры в соединениях деталей, изменение их геометрической формы и размеров, обычно бывают недоступны прямому измерению, которое возможно при выполнении демонтажа, определение технического состояния осуществляется по косвенным признакам - вибрационным сигналам, которые могут быть измерены непосредственно.
Принято считать, что вибродиагностические методы позволяют получить достоверность диагноза, определяемую как отношение числа верных диагнозов к общему их числу, до 90%. [33,45].
Традиционно, спектры измерения амплитуды виброскорости V(f) в определенном диапазоне частоты принято представлять в виде суммы детерминированной и случайной составляющих: У(Л = в(Л+Є(Л (4.1) где вф - функция, описывающая изменение амплитуды виброскорости от частоты в ВЧ диапазоне. 112 (/)- шумовая составляющая сигнала, имеющая в общем случае произвольное распределение. Функцию 0(f) можно представить в виде ряда Фурье: в(Л = 0, ("О = 2 AtSmimS + г,) ( 4.2) ;=0
Широкие частотный и динамический диапазоны колебательных процессов, малая инерционность, большая скорость распространения упругих волн по конструкции машины обусловливают быструю реакцию вибросигнала на изменение технического состояния. Эти особенности являются определяющими в аварийных ситуациях для принятия превентивных мер предотвращения катастрофических ситуаций. Для реализации такого контроля необходимо отклонения параметров технического состояния машины поставить в соответствие с изменением параметров вибраций.
Схема вибрационного контроля состояния дробильно-измельчительного оборудования представлена на рис. 4. - [ri;hit- r/tj Объект управления Y представляет собой конкретную машину или агрегат, предназначенный для выполнения определенного технологического процесса (например, дробления руды). Техническое состояние этого агрегата будет характеризовать многомерный вектор Y(pl,p2,...,pn), где р1,р2,...,рп структурные параметры его основных элементов, определяющие точность их изготовления и монтажа, включая качество поверхностей, состояния износа, характер трения и другое.
Многомерный вектор Х0(а,,а2,...,ссп) учитывает количество и свойства поступающего на вход машины исходного сырья. Например, для дробилок это размеры и комковатость, поступающей в дробилку руды, ее твердость, и др.). Вектор Х(Рх,р2,...,рп) характеризует количество и свойства выходного продукта - величину измельчения, производительность. Многомерный вектор Z(a1,a2,...,an) отражает состояние технологического оборудования. Здесь а{,аг,...,ап- параметры вибраций, замеренные в различных характерных точках на основных узлах агрегата.
Влияние вибраций, на изменение технического состояния машины, показано контуром обратной связи (1). В том случае, если производится измерение вибраций, для чего служит измерительный прибор ИП, и выполняется анализ вибраций (АУ), автоматически или вручную осуществляется управляющее воздействие на машину с целью поддержания динамического качества на заданном уровне. При этом реализуется контур обратной связи (2). В реализации этого контура связи и состоит задача системы вибромониторинга.
На рис. 4.2 приведен алгоритм вибромониторинга для оценки состояния горного оборудования. В соответствии с теоретическими разработками [44,46], в работе используется трехуровневый алгоритм вибромониторинга.
Алгоритм вибромониторинга агрегата На первом уровне производится предварительная, сравнительно грубая оценка состояния оборудования по результатам измерения среднеквадратического значению виброскорости в широком диапазоне частот от 10 до 1000 Гц. Это выполняется согласно рекомендациям стандарта ISO 2373 (допусковый предварительный контроль).
Если в результате измерения ухудшение динамического состояния машины не наблюдается, то система дает разрешение на ее дальнейшую эксплуатацию и задает временные сроки проведения очередного контроля.
В случае обнаружения на первом уровне признаков ухудшения состояния объекта осуществляется переход на второй уровень контроля. При этом осуществляется частотный анализ вибросигнала с помощью БПФ. Далее весь частотный диапазон разбивается на т частотных зон, в каждой из которых находится обобщенное значение спектральной характеристики.
Третий (уточняющий) этап виброконтроля выполняется на основании узкополосных спектральных характеристик, полученных с наибольшей разрешающей способностью, позволяемой прибором (1200 линий), статистическими методами распознавания образов. Задачей этого этапа является точная локализация источников возникновения вибраций.
Система вибромониторинга включает виброизмерительную аппаратуру, предназначенную для сбора информации о параметрах вибросигнала отдельных узлов машины, компьютер типа IBM PC AT/XT с программным обеспечением для обработки и хранения информации о состоянии парка эксплуатируемых машин.
