Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ существующих автоматизированных систем управления работой карьерных автосамосвалов 9
1.1. Тенденции развития карьерного автотранспорта 9
1.2. Ключевая роль БелАЗ в обеспечении открытых работ в России 10
1.3. Современный этап развития карьерного автотранспорта 12
1.4. Развитие систем организации производства и управления карьерным автотранспортом в России 14
1.5. Развитие систем организации и управления карьерным транспортом за рубежом 33
1.6. Цель, задачи и методы исследований 42
Глава 2. Повышение эффективности эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта за счет управления расходом горюче смазочных материалов 45
2.1. Динамика потребления горюче-смазочных материалов на разрезе «Черниговский» автосамосвалами БелАЗ 45
2.2. Эксплуатационные затраты на горюче-смазочные материалы по карьерным автосамосвалам 47
2.3. Структура расхода топлива для автосамосвала БелАЗ в условиях разреза «Черниговский» 49
2.4. Система нормирования расходом топлива - основа организационного решения задачи сокращения эксплуатационных расходов на автосамосвалы 50
Выводы по главе 56
Глава 3. Совершенствование организации технического обслуживания и ремонта автосамосвалов 58
3.1. Анализ эксплуатационных затрат на техническое обслуживание и ремонт карьерных автосамосвалов 58
3.2. Обоснование прогнозной величины внутрисменного отказа двигателя автосамосвалов 59
3.3. Прогноз величины внутрисменного отказа автосамосвалов 61
3.4. Пути и направления совершенствования системы ТО и Р на разрезе "Черниговский" 64
Выводы по главе 69
Глава 4. Оценка уровня повышения эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта за счет сокращения расходов на шины 71
4.1. Опыт эксплуатации крупногабаритных шин автосамосвалов 71
4.2. Прямые затраты на крупногабаритные шины автосамосвалов 74
4.3. Параметры, определяющие затраты на эксплуатацию шин автосамосвалов 76
Выводы по главе 90
Глава 5. Разработка информационного компьютерного модуля управления эксплуатационными затратами на карьерные автосамосвалы и его апробация на разрезе «Черниговский» 92
5.1. Роль и место информационного компьютерного модуля управления эксплуатационными затратами в системе совершенствования организации работ карьерного автотранспорта на основе компьютерных технологий... 92
5.2. Структура автоматизированного модуля «Диспетчеризация мобильного оборудования» 96
5.3. Структура информационного компьютерного модуля «Эксплуатационные затраты» (ИКМЭЗ) 102
5.4. Подпрограммы «Контроль и управление расходом горюче-смазочными материалами», «Проведение технического обслуживания и ремонта автосамосвалов», «Учет расхода шин», «Подготовка отчетов об эксплуатационных расходах» 103
5.5. Технико-экономические показатели эффективности эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта 110
Выводы по главе 115
Заключение 116
Литература 118
- Ключевая роль БелАЗ в обеспечении открытых работ в России
- Эксплуатационные затраты на горюче-смазочные материалы по карьерным автосамосвалам
- Обоснование прогнозной величины внутрисменного отказа двигателя автосамосвалов
- Прямые затраты на крупногабаритные шины автосамосвалов
Введение к работе
Современные предприятия горной промышленности представляют собой сложные природно-хозяйственные и социально-экономические комплексы, характеризующиеся, помимо всего прочего, и наличием значительного парка добывающего, автотранспортного и другого мобильного оборудования.
В настоящее время более чем на 1000 крупных карьерах мира добывается 1.5 млрд. тонн угля, 80 % медной руды, две трети золота, более 50 % бокситов, фосфатов, свинца, цинка и других металлов и минералов, при этом основным видом транспорта на карьерах является автотранспорт.
Отмечена общая тенденция в развитии и распространении в мире карьерного автотранспорта - увеличение суммарной грузоподъёмности карьерного парка самосвалов, при одновременном сокращении общего парка эксплуатируемых машин.
Затраты на транспорт горной массы составляет 50-70% от общих затрат на горные работы. При этом, как показал анализ себестоимости автоперевозок на карьерах Кузбасса, затраты непосредственно на эксплуатацию автосамосвалов составляют 29,3-33,5 %.
Современный этап развития карьерного автотранспорта характеризуется внедрением и освоением комплексной, системной автоматизации, осуществляющей контроль, учёт, планирование, управление и анализ работы этого оборудования с целью добиться предельно высоких эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта.
Внедрение современных автоматизированных систем управления автотранспортом, которые осуществляют мониторинг и диспетчерское управление мобильным оборудованием, позволило поднять культуру горного производства, снизить простои экскаваторов и транспортного оборудования, увеличить производительность труда.
Вместе с тем возможности современных компьютерных систем управления автотранспортом используются далеко не полностью, в
основном, решаются традиционные для прежних систем управления задачи. При этом в организации эксплуатации автосамосвалов наблюдаются нарушения технологического режима (скорости движения, уровня загрузки автосамосвала, несанкционированный слив и недозаправка топлива, отклонение от заданного маршрута, несоблюдение сроков технического обслуживания и замены отдельных агрегатов и др.), что ведет к существенному росту эксплуатационных затрат и снижению производительности автотранспорта.
Расширение возможностей использования современных компьютерных технологий для совершенствования организации горного производства является актуальной научной и практической задачей.
Целью диссертационной работы является разработка методических подходов совершенствования организации работы карьерного транспорта на основе современных информационных технологий.
Основная идея работы заключается в достижении оптимальных значений параметров технологического цикла, обеспечивающих эффективную работу автотранспортного оборудования за счет получения и использования информации об его состоянии и положении на всех этапах транспортного цикла в реальном масштабе времени.
Методы исследований: обобщение опыта работы отечественных и зарубежных карьеров, математическая статистика, системный анализ и имитационное моделирование с использованием информационных компьютерных технологий; технико-экономические расчеты для обоснования эффективных технических и организационных решений, эксперименты в производственных условиях.
Основные положения, представленные к защите:
1. Установлены зависимости затрат на горюче-смазочные материалы от
горно-технических условий эксплуатации карьерного автотранспорта, на
основе которых предложена система мониторинга за работой
автосамосвалов, позволяющая обеспечить работу автосамосвалов с
оптимальными динамическими параметрами эксплуатации оборудования на всех стадиях погрузочно-транспортного цикла.
Показано, что эффективная организация технического обслуживания и ремонта карьерного автомобильного транспорта и повышение надёжности его эксплуатации достигается мониторингом за всеми основными элементами конструкции автосамосвала и контролем за своевременным прохождением ремонтных работ и установленным сроком службы отдельных узлов автотранспорта в режиме реального времени.
Выявлено, что снижение расхода шин и простоев автосамосвалов достигается за счет минимизации времени рассогласования между прогнозируемой датой достижения рекомендованного значения пробега шин и датой принятия решения о выполнении ремонтных работ.
Для реализации выявленных направлений повышения эффективности эксплуатации карьерных автосамосвалов предложено использовать разработанные специализированные подпрограммы информационной диспетчерской системы контроля за эксплуатацией в режиме реального времени.
Достоверность основных положений, представленных к защите, подтверждается:
использованием значительного объема статистической информации о производственных и эксплуатационных характеристиках автотранспортного оборудования, в том числе оперативной информации, получаемой с помощью информационной компьютерной системы, работающей в режиме реального времени;
высокой степенью сходимости установленных статистических зависимостей с данными практики;
применением общепринятых методов и критериев оценки эффективности организационных решений, широко используемых в мировой практике; і
полным соответствием отечественному и мировому опыту и тенденциям использования автоматизированных систем диспетчеризации автотранспортного оборудования для сбора, обработки и анализа информации о грузопотоках карьерного транспорта;
положительными результатами промышленного внедрения на разрезе "Черниговский" методики управления затратами на эксплуатацию карьерных автосамосвалов при использовании информационной компьютерной системы.
Научная новизна заключается в развитии методических принципов организации работы карьерного автотранспорта, обеспечивающих снижение затрат на транспорт горной массы за счет принятия решений, базирующихся на данных информационной компьютерной системы, работающей в режиме непрерывного мониторинга состояния автосамосвалов в реальном масштабе времени, в том числе:
впервые выявлено, что стратегия сокращения эксплуатационных затрат на карьерные автосамосвалы определяется, главным образом, эффективностью организационных решений, направленных на снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт автосамосвалов, замену шин и расход горюче-смазочных материалов;
впервые доказано, что интеграция различных путей сокращения эксплуатационных затрат на карьерные автосамосвалы возможна на основе специализированного компьютерного модуля информационной диспетчерской системы о работе автомобильного транспорта в режиме реального времени, позволяющего моделировать и снизить уровень эксплуатационных затрат;
показано, что в отличие от распространенных статистических подходов предложенные методы сокращения затрат на эксплуатацию карьерных автосамосвалов учитывают изменение производственных и эксплуатационных параметров оборудования в режиме реального времени
Практическая ценность работы заключается в том, что использование разработанных методических принципов организации работы карьерного автотранспорта и реализующих их модуля «Управление затратами» позволяет за счет мониторинга в режиме реального времени уменьшить расход на горюче-смазочные материалы, сократить затраты на техническое обслуживание и ремонт автотранспорта на 9-11%, снизить эксплуатационные расходы за счет предотвращения преждевременного износа шин, деталей и частей самосвалов на 4-6%, а также повысить среднюю производительность самосвала в смену на 12-15 %.
Реализация результатов работы. Основные результаты работы внедрены на угольном разрезе "Черниговский", что позволило снизить годовые эксплуатационные затраты на перевозку горной массы на 7 - 10 млн. руб. в год.
Разработанные в диссертационной работе организационные и технические решения, базирующиеся на данных информационной компьютерной системы, работающей в режиме непрерывного мониторинга состояния автосамосвалов в реальном масштабе времени, приняты институтом "ГИПРОРУДА" для использования при проектировании горнодобывающих предприятий.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации докладывались на научном семинаре ИУ СО РАН (2003 г.), научном симпозиуме МГГУ и ИПКОН РАН "Неделя горняка" (2003 и 2004 гг.), VI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (МГГА, 2003 г.), на технических советах ОАО «Черниговец» (2001-2004 гг.).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 28 таблиц и 43 рисунка, список использованной литературы из 78 наименований.
Ключевая роль БелАЗ в обеспечении открытых работ в России
Ключевую роль в обеспечении открытых горных работ России и республик бывшего СССР карьерными автосамосвалами играл и продолжает играть ПО "БелАЗ", которое после распада СССР не только сохранилось как самостоятельный хозяйствующий объект Беларуси, но и сумело поднять собственный научно-технический и производственный потенциал до уровня современных требований, предъявляемых мировым рынком карьерного автотранспорта.
Первая самостоятельно разработанная им модель - 27-тонный БелАЗ-540 - появилась в 1961 году. Всего Белорусским автозаводом разработано более 400 модификаций карьерных самосвалов грузоподъемностью от 27 до 280 тонн, выпущено свыше 120 тыс. единиц карьерной техники (табл. 1.2) [1].
К 1986 году завод мог выпускать до 6000 таких машин в год, что составляло половину их мирового производства.
Основные экспортные поставки карьерной техники осуществляются в Россию, Украину, другие страны СНГ, а также Китай, Турцию, Ливию, Гвинею, Вьетнам и т.д. Поставки в дальнее зарубежье в 1997 году возросли по сравнению с 1996-м на 12%. БелАЗы работают почти в 50 странах мира [1].
Помимо самосвалов грузоподъемностью от 30 до 200 тонн, БелАЗ выпускает погрузчики, колесные бульдозеры, аэродромные тягачи, транспорт для металлургии, развозные грузовики "Люблин-БелАЗ" и другие машины.
Сегодняшние масштабы и география распространения автосамосвалов БелАЗ подтверждают, что ПО "БелАЗ" является признанным членом клуба мировых производителей карьерных автосамосвалов большой и особо большой грузоподъемности, в который входят концерны Komatsu-Haulpak, Euclid-Hitachi, Caterpillar, Liebherr, Terex, Kress.
Научные основы решения проблем разработки полезных ископаемых открытым способом на больших глубинах с помощью карьерного транспорта были созданы в трудах А.О.Спиваковского, Н.В. Мельникова, К.Н.Трубецкого, В.В.Ржевского, В.И.Ганицкого, М.Г.Новожилова, М.В.Васильева, М.Г.Потапова, Б.А.Носырева, В.С.Хохрякова, Б.А.Симкина [31], Б.А.Кузнецова, Ю.И.Камынина, Я.С.Зильбермана, А.А.Нечитайло, М.С.Блайваса, А.Г.Зырянова, Ю.С.Пухова, К.К.Мулухова, В.Л.Яковлева и других ученых [2-36].
В этих трудах было убедительно показано, что рост грузооборота горных предприятий, комплексная механизация и автоматизация производства требуют постоянного совершенствования технических средств транспорта и методов эффективной его эксплуатации. Главное направление развития карьерного транспорта характеризуется стремлением добиться предельно высоких эксплуатационных характеристик автотранспорта, свести к минимуму потери энергии, времени, материалов.
Современный этап развития мобильного автотранспорта характеризуется внедрением и освоением комплексной, системной автоматизации, осуществляющей контроль, учет, планирование, управление и анализ работы этого оборудования с целью повышения эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта.
Формой системной автоматизации автотранспорта является автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) карьерных автосамосвалов, предназначенная для выработки и реализации управляющих воздействий на автосамосвалы и устройства сигнализации.
С помощью АСУ ТП решаются четыре базовые задачи горного производства: учет горной массы; учет использования оборудования; контроль хода производства; оптимизация управления автосамосвалами.
Интеллектуальную основу АСУ ТП составляют информационные компьютерные системы (ИКС), которые играют существенную роль в создании автоматизированных систем управления технологическими процессами. ИКС преобразует контролируемые параметры работы технологического процесса в базы информационных данных и направляет информацию о возможных отклонениях от заданных параметров диспетчеру, который предупреждает водителей автосамосвалов и других горных машин.
Важнейшим контрольным параметром является выбор маршрута движения автосамосвала, который непрерывно отслеживается и изменяется в соответствии с изменениями работы в карьере, вызванными поломкой автосамосвала или экскаватора, перемещением автосамосвала, изменением типа руды и породы, времени рейса и скорости погрузки автосамосвала.
Системы АСУ ТП, применяющие ИКС, начиная с 1978 г., во все больших масштабах используются на карьерном автотранспорте. Уже функционирует более 10 типов таких систем - от полуручных до полностью автоматизированных.
Эксплуатационные затраты на горюче-смазочные материалы по карьерным автосамосвалам
Эксплуатационные затраты на горюче-смазочные материалы для карьерных большегрузных автосамосвалов в зависимости от их грузоподъемности составляют от 18 до 32% от общих затрат, связанных с их эксплуатацией [33,36] (табл. 2.2., рис.2.2.).
Анализ данных, приведенных в таблице 2.2. и на рис. 2.2., показывает, что максимум затрат на горюче-смазочные материалы приходится на эксплуатацию автосамосвалов грузоподъемностью 91 тонна, а при увеличении или уменьшении грузоподъемности эти затраты несколько снижаются. Этот факт объясняется в частности тем, что для автосамосвалов грузоподъемностью свыше 91 т резко увеличиваются затраты на шины и техническое обслуживание и ремонт автосамосвалов, что и приводит к относительному уменьшению затрат на горюче-смазочные материалы, тогда как в абсолютных цифрах потребление горюче-смазочных материалов в зависимости от грузоподъемности автосамосвалов возрастает.
В то же время, анализируя технические характеристики карьерных большегрузных автосамосвалов, а также мощности установленных на них двигателей, необходимо отметить, что автосамосвалы грузоподъемностью порядка 90 т обладают наилучшей характеристикой мощности на единицу грузоподъемности, которая равна (6,5 - 7,4) кВт/ т [36] (рис. 2.3.).
Топливная экономичность автосамосвала зависит от массы самого автосамосвала и ее отношения к полезной грузоподъемности, а также от стадии транспортного цикла и расстояния транспортирования полезного груза. Увеличение дальности транспортирования приводит к уменьшению расхода топлива на 25-36% [25].
Теми же исследованиями установлена структура расхода топлива автосамосвалами БелАЗ 7812 за цикл транспортирования. При этом общий расход топлива (QT) состоит из расхода топлива за время ожидания, погрузки, разгрузки ()д = Q05K + Qn + Qp), расхода топлива при движении порожнего автосамосвала (Q п), расхода топлива на движение груженного автосамосвала (Qrp), который в свою очередь состоит из расхода на подъем собственной массы автосамосвала (Qc) и транспортирование горной массы (Qr), т.е. QT = Qfl + Q;n+ Qrp (2.1).
Эти данные вполне однозначно показывают, что с увеличением транспортирования структура расхода топлива резко изменяется относительно расхода топлива за время ожидания, погрузки и разгрузки, приводя к ее уменьшению в относительных величинах почти в три раза. При этом доля топлива, затрачиваемого во время движения автосамосвала с грузом составляет 76-84% общего расхода за рейс, и в это время мощность двигателя используется фактически полностью. Экономия топлива на этом участке транспортной схемы возможна за счет учета и использования технологических факторов, а, именно, за счет выбора и формирования оптимальной во всех отношениях трассы транспортирования.
В свою очередь остальная часть общего расхода топлива приходится на движение порожняком, погрузку, разгрузку, и не превышает 16-24%, при этом мощность двигателя используется всего на 30-35%. Именно здесь и таятся немалые резервы экономии топлива при работе карьерных автосамосвалов.
Таким образом, теоретически расход топлива представляет собой сумму двух величин, первая из которых определяет топливо, затрачиваемое во время движения автосамосвала с грузом, а вторая - топливо, затрачиваемое во время движения порожняком, а также на погрузку и разгрузку автосамосвала. Однако, практически в этом соотношении необходимо учесть и топливо, которое непродуктивно расходуется в результате отклонения автосамосвала от заданного маршрута, вследствие непредсказуемых задержек с выездом на трассу и преждевременным возвращением в гараж, а также несанкционированным сливом топлива из топливного бака и его неполной заправкой.
Обоснование прогнозной величины внутрисменного отказа двигателя автосамосвалов
Опыт эксплуатации дизелей, устанавливаемых на автосамосвалы показывает, что нарушение нормативных значений, при которых возможна их нормальная эксплуатация, приводит, как правило, к различного рода поломкам двигателя.
При этом, как показывают данные по определению внутрисменной надежности работы двигателей автосамосвалов типа БелАЗ, выражаемой вероятностью внутрисменного отказа из-за различных неисправностей, связанных с дизелем, которые получены на Соколовско-Сарбайском и Ингулецком комбинатах при транспортировании руды плотностью порядка 3,5 т/м3, эта величина во многом определяется расстоянием транспортирования и величиной средневзвешенного уклона трассы транспортирования руды [72].
Анализ этих данных показывает, что между величиной вероятности внутрисменного отказа двигателя и расстоянием транспортирования руды не существует какой-либо устойчивой корреляции. Однако, общая тенденция увеличения внутрисменного отказа двигателя наблюдается при увеличении расстояния транспортирования.
Анализ этих данных показывает, что внутрисменный отказ двигателя резко возрастает (в 1,4 - 1,5 раза) с ростом средневзвешенного уклона трассы. Таким образом, наличие такой причинной связи между величиной средневзвешенного уклона трассы и значением внутрисменного отказа двигателя характеризует как работу самого автотранспорта, так и те реальные условия, в которых он работает, и позволяет использовать эту связь в качестве обоснования прогнозной величины внутрисменного отказа двигателя автосамосвалов, не проводя сложных статистических исследований.
Исследованиями установлено [73], что расходы на ТО и Р возрастают по мере увеличения срока службы автосамосвала, при этом они определяются расходами на ТО и Р в начале эксплуатации автосамосвала, а также коэффициентом интенсивности роста расходов на ТО и Р по мере увеличения пробега автомобиля до его списания. Практика показывает, что износ большегрузных автосамосвалов в процессе эксплуатации различен на разных карьерах и зависит как от горнотехнических (глубина карьера, объемный вес, образивность горных пород и пр.), так и от дорожно-климатических условий. При этом частота отказов по отдельным узлам и агрегатам автосамосвала резко различаются, что обуславливает разную периодичность их обслуживания. Критерием для определения периодичности обслуживания принято считать не часы работы автосамосвала, а его пробег в километрах. Так, например, на карьере «Черниговский» продолжительность безотказной работы самого ненадежного узла автосамосвала (карданной передачи) составляет всего 900-1000 км, а самого надежного (передние тормозные колодки) - 7000-9000 км (табл.3.3).
Анализ этих данных показывает, что между величиной вероятности внутрисменного отказа автосамосвала и расстоянием транспортирования, а также средневзвешенным уклоном трассы не существует какой-либо устойчивой взаимосвязи, которую можно было бы аппроксимировать аналитической зависимостью.
С другой стороны внутрисменная надежность автосамосвала в целом во многом определяется отношением расстояния транспортирования (L) и величины средневзвешенного уклона трассы (а). При этом вероятность отказа в работе автосамосвала можно описать формулой (3.1): W =0,017+ 0,003/(L/a) (1) При величинах 0,6 L/a l (км/%) вероятность внутрисменного отказа(\)стремится к практически постоянной величине, равной 0,02 (таблица 3.5 и рис. 3.3). Таблица 3.5 W 0,0194 0,0186 0,034 0,0229 0,0225 0,0243 0,0305 0,0322 0,0326 L/a 1 0,65 0,56 0,48 0,41 0,38 0,31 0,26 0,2 Таким образом, наличие устойчивой причинной связи между рассмотренными величинами, характеризующими как работу самого автотранспорта, так и те реальные условия, в которых он работает, позволяет использовать эту зависимость в качестве обоснования прогнозной величины внутрисменного отказа автосамосвалов, не проводя сложных статистических исследований.
Для повышения эксплуатационных характеристик автосамосвала на разрезе «Черниговский» было проведено совершенствование системы ТО и Р. Во-первых, при проведении ремонта и технического обслуживания автосамосвалов в качестве основного нормативного документа использовалось «Положение о техническом обслуживании, диагностировании и ремонте карьерных автосамосвалов БелАЗ грузоподъемностью 75 т и более» [74]. Во-вторых, за основу ТО и Р принят так называемый регламентируемый ремонт, а не неплановый текущий ремонт по потребности, когда ремонт осуществляется только при отказе узла или агрегата, т.е. с «колес». Эта мера принята для сокращения материальных затрат по устранению такого вида поломок, а также к уменьшению простоев автосамосвалов. В- третьих, система ТО и Р опирается на данные диагностирования, что позволяет ремонтировать только автосамосвалы с почти полностью использованным техническим ресурсом. Конкретно совершенствование системы ТО и Р реализовалось в следующих трех направлениях: - широкое применение методов диагностики технического состояния автосамосвала в режиме реального времени; - организация мобильной диагностической лаборатории; - совершенствование системы учета, обработки и анализа данных по эксплуатации карьерного автотранспорта и прогнозирование времени наступления отказов.
Прямые затраты на крупногабаритные шины автосамосвалов
В свою очередь причиной больших простоев автосамосвалов является также низкое качество шин. По данным наблюдений за 1999-2001 гг. простои, связанные с выходом из строя шин на разрезе «Черниговский», составили не менее 7- 9% всего времени простоев (рис. 4.2). В общем списке различных групп простоев аварийные случаи по причине выхода из строя шин занимают шестое место, а лидируют простои, связанные с поломками двигателей.
Прямые затраты на шины подвижного автотранспорта стоят на втором месте после затрат на топливо, при этом их доля от эксплуатационных расходов составляет 15-35% и зависит от грузоподъемности автосамосвалов [33, 36] (таблицы 4.4, 4.5 и рис. 4.2, 4.3).
Представленные данные показывают, что эксплуатационные затраты на шины в целом непрерывно возрастают при увеличении грузоподъемности автосамосвалов от 32 до 204 т, однако, следует отметить, что наибольший темп роста в 0,17 %/тонну наблюдается для автосамосвалов грузоподъемностью от 68 до 181 тонн.
Наиболее крупные из созданных шин имеют размер 44.5.00 - 45, а вес каждой шины достигает 1450 кг. За период работы каждый самосвал до списания расходует 120-150 шин [77]. В результате общие расходы на шины за амортизационный период превышает первоначальную стоимость машины на 45-50%, поэтому крупногабаритные шины относятся к наиболее дорогим и дефицитным эксплуатационным материалам. При этом доля шин в себестоимости технологических перевозок автотранспортом достигает 30% .
Поэтому задача повышения эффективности использования автомобильных шин путем автоматизированного контроля за их состоянием в процессе транспортировки угля с целью продления срока службы и увеличения пробега шин является первоочередной задачей реализации технологического процесса.
Так как условия эксплуатации крупногабаритных шин карьерных автосамосвалов резко отличаются от эксплуатации обычных шин, то среди характеристик, оказывающих влияние на продолжительность работы шин, следует выделить следующие [78]: - состояние дорог в карьере; - конструктивно-технологическое качество шины; - степень загрузки и правильность расположения груза в кузове автосамосвала, определяющие величину нагрузки на шину; - величину внутреннего давления воздуха в шине; - состояние ремонтной базы, качество обслуживания и ремонта шин.
Процесс качения шин сопровождается значительным тепловыделением, при этом теплостойкость шин принимается как основной критерий их работоспособности. Предельные температуры равновесного состояния теплообменного процесса составляют примерно 124С для шин с тканевым каркасом, 93С для шин с каркасом из стальных канатов и 107С для нейлоновых шин [36].
Как было показано в работе [78], зависимость срока службы шины от величины внутреннего давления воздуха в ней является линейной. Поэтому контролю давления в шинах на разрезе «Черниговский» уделяется первостепенное внимание.
В этом направлении ежедневно после окончания смены проводится контроль этого давления в каждой шине, а также замеряется ее температура соответственно манометрами и термометрами, прошедшими метрологическую проверку.
При этом предельное давление в шинах поддерживается на уровне 0, 55 ±0,025 МПа. Давление в нагретой шине при этом не должно превышать нормы для холодного состояния более чем на 0,11 МПа. При установлении давления в холодной шине к номинальному давлению следует учесть поправку в зависимости от разности температуры окружающей среды и помещения (таблица 4.6) [76].
При пользовании таблицы 4.6 следует учитывать, что если температура окружающей среды выше температуры помещения, то поправка вычитается из величины номинального давления, а если ниже - прибавляется.
Для корректировки давления воздуха в шинах непосредственно в карьере устанавливается линия с ресиверами, обеспечивающая потребителей сжатым воздухом, что позволяет водителям автосамосвалов в любое время в течение смены произвести подкачку воздуха в шинах.
Контроль за поддержанием номинального значения давления в шинах с записью в специальном журнале и с составлением акта осуществляют механик в карьере или мастер при проведении технического обслуживания автосамосвала. При этом особую важность приобретает выявление причины превышения давления в шине по сравнению с номинальным. Из них самыми основными являются перегруз, превышение скорости, эксплуатация на большом плече или повышение температуры от возникших дефектов в шине.
Таким образом, только одновременный замер давления в шине и ее температуры является объективным средством диагностики технического состояния шин. Такая система позволяет увеличить срок службы шин на 15% и снизить за счет этого мероприятия эксплуатационные затраты на 3%.
На стадии проработки находится идея снабжения автосамосвалов датчиками температуры и давления, которые включаются в систему регулирования, что позволит при превышении давления на 25% по сравнению с давлением в холодной шине вырабатывать управленческое решение на снижение скорости движения или на уменьшение груза в автосамосвале, или сделать то и другое.
Универсальной характеристикой эксплуатационных свойств крупногабаритных шин, определяющей эффективность их использования, является показатель эксплуатационной производительности ТКВЧ (тонно-километры в час).
