Совершенствование технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок Ярмович Ярослав Владимирович

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ состояния вопроса . 10

1.1. Особенности эксплуатации конусных дробилок 12

1.2 Проблемы обеспечения надежности элементов конусных дробилок.. 24

1.3 Пути повышения эффективности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок 32

Выводы по главе 45

2. Исследование факторов, влияющих на фактическое состояние опорных узлов конусных дробилок 46

2.1. Анализ нагрузок, действующих в опорных узлах конусных дробилок 46

2.2 Оценка и анализ изменения физико-химических свойств смазочного материала во время эксплуатации конусных дробилок 55

2.3 Экспериментальные исследование изменения параметров фактического состояния опорных узлов конусных дробилок 62

2.3.1 Методика проведения экспериментальных исследований 65

2.3.2 Проведение эксперимента 67

2.3.3 Обработка результатов эксперимента 69

2.3.4 Анализ результатов эксперимента 73

2.4 Определение зависимости содержания механических примесей в смазочном материале опорных узлов конусных дробилок от крепости обрабатываемого сырья по шкале профессора М. М. Протодьяконова 79

Выводы по главе 83

3. Комплекс мероприятий повышения ресурса опорных узлов конусных дробилок 84

3.1 Методика оценки фактического состояния опорных узлов конусных дробилок 85

3.2 Методика обоснования периодичности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок ... 87

3.3 Разработка методики обоснования конструктивных параметров бака-отстойника системы смазки конусных дробилок 99

Выводы по главе 115

4. Внедрение результатов и обоснование эффективности проведенных диссертационных исследований 117

4.1 Результаты использования методики обоснования периодичности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок 117

4.2 Результаты установки переливной перегородки в баке-отстойнике системы смазки конусных дробилок и их анализ 120

4.3 Расчет экономической эффективности результатов исследований 123

Выводы по главе 128

Заключение 129

Список литературы

• Пути повышения эффективности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок
• Оценка и анализ изменения физико-химических свойств смазочного материала во время эксплуатации конусных дробилок
• Методика обоснования периодичности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок
• Результаты установки переливной перегородки в баке-отстойнике системы смазки конусных дробилок и их анализ

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Концепция долгосрочного социально-экономического развития и транспортная стратегия Российской Федерации предусматривает увеличение объемов дорожных и строительных работ промышленной и гражданской направленности в Российской Федерации, в том числе на Дальнем Востоке и Крымском полуострове, что потребуют обеспечения их строительными сыпучими и каменными материалами, к которым относится щебень, получаемый путем механического дробления. В России потребность в щебне только для нужд дорожного строительства из года в год неуклонно возрастает: если в 2002 году она составляла 9,6 млн. м³, то к 2020 г. ее значение достигнет 37,0 млн. м³.

Переработка каменных материалов осуществляется на камнедробильных предприятиях и в притрассовых карьерах с помощью строительных машин для дробления - конусных дробилок различного вида. При этом элементы конусных дробилок испытывают большие динамические нагрузки. Особенно характерно это проявляется в опорных узлах рабочих органов оборудования: на них приходится воздействие от веса как рабочих органов, так и обрабатываемого сырья, а также реакции от динамического воздействия на обрабатываемый каменный материал. Ресурс этих узлов редко превышает 9000 ч. В результате необходимым является проведение сервисных работ с длительной остановкой оборудования, что отрицательно сказывается на объеме и сроках выпуска продукции. В случае несвоевременного устранения последствий отказов и связанных с ними простоев предприятия несет колоссальные потери.

На поддержание показателей надежности и эффективности эксплуатации конусных дробилок направлены работы по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту. ТО является составляющей частью технической эксплуатации, поэтому управление надежностью машин и оборудования возможно только при своевременном и достоверном определении их фактического состояния, использованием научно обоснованных технических требований, допускаемых износов элементов оборудования, порядка, вида и периодичности проведения ТО и ремонта, что необходимо осуществлять применением обоснованных зависимостей между показателями надежности машин и оборудования и их фактическим состоянием. На фактическое состояние опорных узлов конусных дробилок большое влияние оказывает целый ряд факторов: нагрузки, действующие в элементах конусных дробилок, условия эксплуатации и режимы дробления, изменение параметров опорных узлов и свойств смазочного материала.

У данного вида оборудования встречаются системы смазки мкостью до 60 м³. По словам проф. В.А. Зорина, смазку необходимо рассматривать, как самостоятельный конструктивный элемент. В перечень необходимых работ по ТО конусных дробилок входит периодическая замена смазочного материала системы смазки, которая обеспечивает работоспособность опорных узлов, загрязнение которых в результате негерметичности системы, приводит резкой потери работоспособности, возникновению внезапных отказов и к увеличению простоев дробилок. Поддержание оптимально низкого уровня загрязнений и создание таких систем очистки, в которых процесс удаления механических примесей происходил бы постоянно, позволит эксплуатировать

опорные узлы в исправном и работоспособном состоянии, и в результате значительно увеличить их ресурс. Следовательно, необходимо создание методики обоснования периодичности ТО и ресурса опорных узлов конусных дробилок, которая бы учитывала изменение их технического состояния с учетом характеристик обрабатываемого сырья.

В связи с вышеизложенным, исследование, направленное на снижение простоев и затрат при выполнении работ по ТО опорных узлов конусных дробилок на основе учета их фактического состояния, изменяемого в результате воздействия научно обоснованных в диссертации факторов, является актуальным.

Степень разработанности темы исследования. Теория и практика ТО машин и
оборудования рассмотрены в работах В.А. Зорина, А.В. Каракулева, С.В. Корнеева,
А.Н. Максименко, В. М. Михлина, А.С. Проникова, А.К. Рейша, А.М. Шейнина и др.
Теория развития и совершенствования дорожных, строительных машин изложена в работах
К.А. Артемьева, Т.В. Алексеевой, В. И. Баловнева, Ю.А. Веригина и др. Теоретическими вопросами
процессов потери долговечности занимались Н. А. Буше, И.А. Буяновский, И.В. Крагельский,
Ю.К. Машков, М.М. Тененбаум, М.М. Хрущев, А.В. Чичинадзе и др.

Вопросами совершенствования конструкций дробилок и повышением эффективности их эксплуатации занимались С.Е. Андреев, В.А. Арсентьев, В.А. Бауман, И.И. Блехман, А.И. Зимин, В.Р. Кубачек, Ю.А. Муйземнек, С.А. Панкратов, В.Д. Руднев, А.Д. Табарин и др.

Диссертация соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины»: п. 2. (методы моделирования, прогнозирования, исследований, расчета технологических параметров, проектирования, испытаний машин, комплектов и систем, исходя из условий их применения), п. 5. (методы повышения долговечности, надежности и безопасности эксплуатации машин, машинных комплексов и систем).

Объект исследования – процесс ТО опорных узлов конусных дробилок.

Предмет исследования – закономерности процесса ТО опорных узлов конусных дробилок.

Цель работы – повышение эффективности процесса эксплуатации конусных дробилок за счет совершенствования ТО опорных узлов и конструкции конусных дробилок.

Задачи исследования:

1. Проведение комплексной оценки и анализа факторов, влияющих на фактическое состояние и периодичность проведения ТО опорных узлов конусных дробилок.

2. Исследование влияния крепости обрабатываемого сырья и предельной концентрации механических примесей на фактическое состояния опорных узлов конусных дробилок.

3. Разработка методики оценки фактического состояния опорных узлов конусных дробилок.

4. Совершенствование методики обоснования периодичности ТО и ресурса опорных узлов конусных дробилок с учетом фактического состояния.

5. Разработка методики обоснования конструктивных параметров бака-отстойника

системы смазки для увеличения ресурса опорных узлов конусных дробилок.

Научная новизна диссертационной работы заключается:

5. Определены и обоснованы факторы, влияющие на техническое состояние опорных узлов конусных дробилок.

6. Установлена зависимость предельной концентрации механических примесей в опорных узлах конусных дробилок от крепости обрабатываемого сырья.

7. Усовершенствована методика обоснования периодичности ТО и ресурса опорных узлов конусных дробилок на основе технико-экономического метода.

Теоретическая и практическая значимость работы:

8. Разработана методика оценки фактического состояния опорных узлов конусных дробилок.

9. Установлена зависимость периодичности проведения ТО опорных узлов конусных дробилок от крепости обрабатываемого сырья.

10. Разработана методика обоснования параметров и усовершенствована конструкция бака-отстойника системы смазки конусных дробилок.

11. Результаты исследований приняты для внедрения в производство на АК «АЛРОСА» (ОАО), г. Мирный; ТОО «Стадия», г. Петропавловск; используются в учебном процессе ФГБОУ ВО ОмГТУ.

Методология и методы исследования носят комплексный характер, предусматривают
проведение экспериментальных и теоретических исследований процессов потери

работоспособности и долговечности опорных узлов конусных дробилок в процессе эксплуатации; лабораторных, стендовых и эксплуатационных испытаний. При проведении исследований использовался аппарат системного анализа, математического моделирования и инженерного анализа, а также стандартное методическое обеспечение определения показателей качества и надежности. При проведении экспериментальных исследований использованы современное оборудование, контрольно-измерительные приборы и статистическая обработка результатов.

Положения, выносимые на защиту.

Автор защищает совокупность научных положений, на базе которых разработана методика оценки фактического состояния опорных узлов конусных дробилок в зависимости от крепости обрабатываемого сырья; анализ результатов лабораторных и эксплуатационных испытаний; методика обоснования конструктивных параметров бака-отстойника конусных дробилок; методика определения периодичности проведения ТО и ресурса опорных узлов конусных дробилок.

Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается методологической базой исследования, основанной на фундаментальных теоретических положениях с соблюдением основных принципов математического моделирования; достаточной

аргументированностью принятых допущений; адекватностью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на IV международном конгресс «Цветные металлы – 2012» (г. Красноярск, 2012 г.); на техническом совещании АК «АЛРОСА» (ОАО) (г. Мирный, 2012 г.); восьмом международном конгрессе «Цветные металлы и минералы 2016» (г. Красноярск, 2016 г.); всероссийской научно-практической конференции «Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплекс: проблемы, перспективы, новации» (с международным участием) (г. Омск, 2016 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; получены два свидетельства о регистрации электронных ресурсов РФ. Подана заявка на полезную модель конструкции бака-отстойника конусных дробилок.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований приняты для внедрения в производство на АК «АЛРОСА» (ОАО), г. Мирный; ТОО «Стадия», г. Петропавловск. Результаты диссертационных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВО ОмГТУ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 151 наименования, 8 приложений; всего на 162 страницах машинописного текста, рисунков - 63, таблиц - 34.

Пути повышения эффективности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок

Одним из основных видов оборудования, применяемого на предприятиях по производству строительного щебня, обогатительных фабриках и заводах, являются конусные дробилки. Щебень по праву является одним из самых распространенных и незаменимых строительных материалов. Технология его изготовления проста: его получают с помощью дробления различных каменных пород (гальки и гравия, доменных и асбестовых шлаков). Производится также вторичный щебень, являющийся продуктом переработки асфальта, кирпича, бетона или другого строительного мусора. Один из важных показателей качества данного строительного материала – плотность щебня. Главное его преимущество состоит в том, что за счет шероховатой поверхности он обеспечивает отличное сцепление с раствором.

Требуемая степень дробления исходного материала при производстве высококачественного щебня в общем случае достигается последовательно в несколько стадий дробления на отдельных дробильных установках. В каждой стадии дробления обеспечивается получение продукта определенной (максимальной) степени кусковатости. Число стадий дробления определяется прежде всего характером полезного ископаемого, поступающего на первичное дробление, и требованиями к конечному продукту переработки. От правильно выбранного числа стадий дробления зависят количество и размер фракций производимого щебня.

Технологический процесс дробления камня может быть запроектирован по одностадийной, двухстадийной, трехстадийной, а иногда и четырехстадийной схемам. В одностадийной схеме дробление производится на одной или нескольких параллельно работающих дробилках, от которых раздробленный материал поступает на сортировку. Такая схема дробления применяется для камнедробильных установок (заводов) с небольшой производительностью, а также в тех случаях, когда перерабатывается камень небольших размеров, который можно раздробить одной малой дробилкой сразу до требуемых размеров. Камень подается в дробилку, а раздробленный материал - на грохот и направляется затем потребителю.

На камнедробильных заводах применяют двухстадийную схему дробления. Вместо нескольких параллельно работающих небольших дробилок выгоднее установить одну первичную мощную дробилку с крупным дроблением материала, а затем направить его на последующую стадию дробления. Для первой стадии дробления устанавливают дробилки конусные с крутым конусом. Для второй и третьей стадий дробления применяют конусные дробилки с пологим конусом.

При двухстадийной схеме (рисунок 1.3) продукт первичного дробления направляется в дробилки вторичного дробления. Данная схема используется в основном на карьерах производственной мощностью до 200 - 400 тыс. м3 щебня в год, она обеспечивает производство щебня до четырех, преимущественно крупных фракций.

Существуют следующие этапы работы конусных дробилок.

Пуск дробилки вхолостую, т. е. при отсутствии материала в дробящем пространстве. Сопротивление разгону дробилки оказывают силы трения в опорах и маховые массы деталей. В процессе разгона происходит выбирание зазоров в кинематической цепи и поэтому математическое описание динамических процессов в электромеханической системе дробилки может иметь несколько этапов.

Пуск дробилки под завалом. В отличие от первого режима в дробящем пространстве находится дробимый материал, который дополнительно оказывает сопротивление при разгоне дробилки. Могут быть удавшиеся и неудавшиеся пуски. В первом случае завал будет преодолен и произойдет полный разгон дробилки; во втором случае завал не будет преодолен и дробилка остается застопоренной. В зависимости от условий создания завала дробящего пространства сопротивление дробимого материала при разгоне может быть существенно или нет. По опытным данным наиболее тяжелым оказывается пуск дробилки, остановленной перед этим при дроблении. Этот режим работы характерен для дробилок крупного дробления.

Дробление. Дробящее пространство при дроблении заполнено неравномерно; непостоянны также и физико-механические свойства дробимого материала. Хотя процесс дробления в конусных дробилках идет непрерывно, усилия дробления и сопротивления движению деталям непрерывно изменяются. Поэтому дробление в конусных дробилках является нестационарным процессом, при котором происходит накапливание и разрядка кинетической и потенциальной энергии деталей дробилки.

Стопорение подвижного конуса. В практике имеют место случаи, когда вместе с дробимым материалом в дробящее пространство попадают недробимые тела - металлические части различных деталей (зубья ковшей экскаваторов, коронки буров, звенья транспортеров) и т. п. При этом происходит резкое соударение дробящих конусов, торможение их движения и в некоторых случаях стопорение конусов. В этом режиме возникают максимальные динамические нагрузки в деталях дробилки.

Перечисленные режимы имеют различную важность с точки зрения работы дробилок. Пуск вхолостую осуществляется обыкновенно легко и поэтому не является расчетным. Нагрузки при пуске под завалом несколько большие. Стремление форсировать пусковые нагрузки в целях преодоления завалов делает пуск дробилки под завалом одним из расчетных режимов.

Дробление является расчетным режимом для приводных электродвигателей по тепловой нагрузке, а также по преодолению максимальных стопорных моментов. Наиболее напряженным является режим прохождения через дробящее пространство недробимых тел. Как у дробилок с амортизационными средствами, так без амортизационных средств, аварии деталей дробилок происходят наиболее часто именно в этом режиме.

Эксплуатация конусных дробилок сопровождается воздействием

неблагоприятных факторов: удары, вибрация, воздействие агрессивной и абразивной среды. Это приводит к преждевременным отказам, на ремонт и восстановление элементов оборудования тратятся большие материальные и финансовые средства, что наносит ущерб предприятиям.

Опорные узлы конусных дробилок работают под большими нагрузками, в запыленной атмосфере, что способствует попаданию абразивных частиц в систему смазки, а также в некоторых случаях залповому попаданию воды. В этих условиях узлы подвергаются интенсивному изнашиванию, что приводит к отказам оборудования и длительным простоям.

Повышение срока службы опорных узлов конусных дробилок должно осуществляться с учетом оценки их фактического состояния и создание таких систем смазки, в которых очистка смазочного материала производилась бы постоянно, что увеличит ресурс оборудования и время межремонтных циклов.

Индустриальные масла – это большая группа смазочных материалов, предназначенных для самого различного промышленного оборудования, в том числе и конусных дробилок (таблица 1.3).

В системах смазки конусных дробилок используются индустриальные масла марок И-40 (И-Г-А-68 (ГОСТ 20799-88)) и И-50 (И-ГТ-А-100 (ГОСТ 20799-88)). Индустриальные масла являются маслами общего назначения и в своем составе не содержат присадок [31].

Оценка и анализ изменения физико-химических свойств смазочного материала во время эксплуатации конусных дробилок

Как показывает анализ научной литературы, вопросами технического обслуживания машин и оборудования занимались отечественные ученные В.А. Зорин [47 - 50], А.В. Каракулев [54], С.В. Корнеев [59], Е.С. Кузнецов [70], Михлин В. М. [76], А.С. Проников [89 - 93], А.К. Рейш [103], А.М. Шейнин [124, 125] и др.

В большинстве работ предлагаются методики определения объема технического обслуживания машин и оборудования, которые не имеют обоснованных аналитических выражений. Предполагается разделение воздействий на две группы: на контрольные воздействия и исполнительные воздействия [48, 51, 67]. Первая группа воздействий проводится обязательно, а вторая - по необходимости [70]. Разработаны методы оптимизации режимов эксплуатации машин и оборудования применительно к конкретным условиям и оборудованию. Данные методы делятся на две группы: первая группа методов основывается на учете косвенных факторов, влияющих на техническое состояние машин и оборудования [124], а вторая группа методов учитывает техническое состояние машин и оборудования [59].

Основополагающим методом оптимизации периодичности технического обслуживания машин и оборудования первой группы методов является оценка условий эксплуатации машин и оборудования. При формировании методов этой группы используется общий подход: определяется влияния большого количества факторов на техническое состояние машин и оборудования; формируется степень влияния каждого фактора; выбирается фактор с наибольшим влиянием и разрабатывается соответствующая модель оптимизации [59, 67, 84]. Но достаточно проблематично оценить влияние большого количества факторов, а в особенности совокупность факторов на техническое состояние машин и оборудования в условиях эксплуатации. Чем больше факторов учитывается, тем сложнее процесс оптимизации. Из-за этого данные методы учитывают лишь основные, самые весомые факторы [48]. Методы, которые базируются на учете технического состояния машин и оборудования, являются наиболее перспективными, так как основываются на фактическом состоянии машин и оборудования, что является следствием влияния всей совокупности факторов [48, 59, 67, 84]. Данный метод реализуется при назначении периодичности технического обслуживания по результатам диагностики машин и оборудования.

Использования методов второй группы позволяют назначать периодичность проведения технического обслуживания машин и оборудования более рационально. Так, периодичность назначается в соответствии с техническим состоянием машин и оборудования.

Совершенствование технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок должно предусматривать проведение диагностических операций, по результатам которых можно будет судить о техническом состоянии системы, что обеспечит прогнозирование периодичности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок.

Вопросы повышения надежности машин и оборудования с точки зрения экономики рассмотрены в работах С.Е. Канторера [53]. Такие ученые, как Б.В. Гнеденко [29], А.С. Проникова [90] и др., изучали теорию надежности и долговечности машин и оборудования с математической точки зрения.

Теория И.В. Крагельского [63, 64, 65] в области трения и изнашивания материалов считается общепринятой. Данная теория основывается на молекулярно-механической природе трения. Существенный вклад в исследование процесса трения и изнашивания, в том числе, с использованием смазки, внесли такие ученые как А.С. Проников [92], М.М. Хрущев [122, 123].

Среди зарубежных ученых данными вопросами занимались К.Д. Бонер [21, 22], Г. Польцер и Ф. Майсснер [86] и др. Основным направлением в изучении процессов трения и изнашивания является их аналитическое описание, основанное на физических и химических законах и законах механики, в результате которого можно будет получить частные зависимости для конкретных условий. Вопросами совершенствования конструкций конусных дробилок и повышением эффективности их эксплуатации занимались С.Е. Андреев [9], Б.В. Клушанцев [56, 57], И.И. Блехман [18], Л.А. Вайсберг [24], Ю.А. Муйземнек [77], В.Р. Кубачек [68] и др.

Существенное значение для развития теории надежности и долговечности машин и оборудования имеют работы Д.П. Волкова [26, 27], В.А. Зорина [47 - 50], С.В. Корнеева [59], Н.И. Коха [61, 62], А.К. Рейша [103], А.М. Шейнина [124, 125] и др.

Значительное влияние в решении задач по техническому обслуживанию машин и оборудования оказали такие ученые, как Б.Н. Безрук и А.М. Шейнин [16]. Но подход к периодичности проведения технического обслуживания, который не учитывает ни фактического состояния, ни предельных показателей смазочного материала, приводит либо к потере долговечности элементов машин и оборудования, либо к чрезмерному расходу смазочного материала.

Основные результаты анализа работ, связанных с исследованием долговечности и надежности машин и оборудования, представлены в таблице 1.7.

Как показывает проведенный анализ, на предприятиях, эксплуатирующих конусные дробилки, режимы технического обслуживания не оптимальны [9, 30, 40, 46, 52, 56, 78]. Это относится к опорным подшипникам скольжения и подпятникам эксцентриков, особенно при использовании различных смазочных материалов. Необходимо уделять особое внимание обоснованию периодичности проведения технического обслуживания, при котором проводится замена смазочного материала и рабочих жидкостей.

Методика обоснования периодичности технического обслуживания опорных узлов конусных дробилок

Обследование эксцентриков дробилок, находившихся в длительной эксплуатации, показало, что наружная рабочая поверхность цилиндрической втулки эксцентрика в верхней части имеет с толстой стороны эксцентрика следы изнашивания, которое может быть следствием сухого, или полусухого трения. Таким образом, создаются предпосылки для нестационарного режима работы за счет нестабильного режима трения в эксцентриковой опоре.

Одной из особенностей эксплуатации конусных дробилок крупного дробления является возможность запуска их под завалом. Натурные испытания и теоретические исследования позволяют утверждать: наиболее сложным является запуск дробилки, остановленной под завалом. В этом случае режим смазки эксцентрикового узла в первый момент пуска по существу является полусухим, и основное сопротивление пуску оказывают силы трения в эксцентриковом узле.

Охлаждение опорных узлов, состоящих из цилиндрической и конической втулки, достигается прокачкой через него необходимого количества смазочного материала. С увеличением зазоров эта проблема упрощается, но с увеличением зазоров уменьшается грузоподъемность самих подшипников. Таким образом, требования к опорным узлам конусных дробилок оказываются противоречивыми.

Экспериментально получены эпюры давления в гидродинамическом слое опорного узла (рисунок 2.4), анализ этих эпюр показывает, что в реальных условиях эксплуатации удельные давления в опорном узле выше теоретических [77].

Режим трения в опорном узле имеет не стационарный характер: наблюдается жидкостное, граничное и полусухое трение. Увеличение зазора в опорном узле приводит к уменьшению грузоподъемности узла, его повышенному колебанию и возникновению биения. Рисунок 2.4 - Эпюры давлений в гидродинамическом слое опорного узла: а и б - экспериментальные; в - теоретические.

В результате расчетов по приведенным выше зависимостям с учетом реальных условий эксплуатации конусных дробилок установлено, что при дроблении материала возникают силы реакции в опоре эксцентрикового узла RЭ = 1106 Н. При этом горизонтальная сила дробления QГ = 1,8106 Н, вертикальная величина силы дробления составит QВ = 1106 Н. В результате, давление, создаваемое в эксцентриковом узле валом на вкладыш эксцентрика, может достигать 6,5 МПа. В условиях значительного износа эксцентрикового узла значения силы реакции в опоре эксцентрикового узла составит RЭ = 0,14106 Н. Соответственно, это приведет к изменению вертикальных и горизонтальных сил дробления: QГ = 0,15106 Н, QВ = 0,08106 Н. Очевидно, что значительный износ эксцентрикового узла приводит к уменьшению величин сил дробления, изменению гранулометрического состава получаемого продукта, что значительно снижает производительность конусных дробилок. 2.2 Оценка и анализ изменения физико-химических свойств смазочного материала во время эксплуатации конусных дробилок

Для анализа факторов, влияющих на работоспособность смазочного материала в системе смазки конусных дробилок, были получены результаты испытаний масел на ПАО «ГМК «Норильский никель», где имеется лаборатория оценки качества горюче-смазочных материалов. В лаборатории на все подконтрольное оборудование заведена картотека, в которой регистрируются результаты анализов масел. Проводятся исследования, предусматривающие определение следующих показателей индустриальных масел: вязкости, кислотного или щелочного числа, содержание механических примесей и воды.

Большинство индустриальных масел, особенно, такие как И-Г-А 68 и И-ГТ-А 100, почти не содержат присадок, являясь, по сути, базовыми маслами, следовательно, оценка этих масел по изменению содержания присадок (в отличие от моторных масел) не проводится [31, 147]. Для определения причин потери работоспособного состояния смазочного материала системы смазки конусных дробилок были отобраны и

проанализированы пробы масел из системы смазки 10 конусных дробилок ККД 900/140 и КСД 2200 с предприятий ПАО «ГМК «Норильский никель» [133]. Результаты динамики изменения физико-химических свойств масел и содержания в них воды и механических примесей представлены в таблицах 2.1 – 2.4.

На рисунках 2.5 - 2.9 показано графическое изменение физико-химических свойств масла И-ГТ-А 100 при использовании в смазочных системах конусных дробилок, которые эксплуатируются с коэффициент использования по времени 0,66. Оборудование работает в три смены с остановками для проведения технического обслуживания и ремонта в соответствии с графиком проведения данных работ. Периодичность отбора проб - 1 месяц [3].

Результаты установки переливной перегородки в баке-отстойнике системы смазки конусных дробилок и их анализ

Для обеспечения работоспособного состояния опорных узлов конусных дробилок необходимо поддерживать содержание механических примесей в смазочном материале на установленном уровне, что в свою очередь можно осуществить заменой или очисткой. При этом периодичность проведения технического обслуживания должна быть обоснована, чтобы не допустить чрезмерных расходов на обслуживание и затраты от простоя оборудования в ремонте [133].

Решение задач обеспечения надежности базируется на закономерностях изнашивания их основных элементов в процессе работы. Явления трения и изнашивания зависят от множества случайных факторов. Существует также большое разнообразие конструктивных вариантов и режимов работы элементов оборудования.

Смазочные материалы и рабочие жидкости, применяемые в сборочных единицах, оказывают исключительно большое влияние на работоспособность машин и оборудования, поэтому их необходимо рассматривать как самостоятельные конструктивные элементы. Результаты исследований физико-механических и эксплуатационных свойств смазочных материалов и рабочих жидкостей, а также закономерности изменения их основных показателей во времени необходимы для расчета ресурсов и периодичности замены смазочных материалов и рабочих жидкостей.

Работоспособность большинства элементов машин и оборудования определяется характером процесса изнашивания и его интенсивностью, поэтому для оценки показателей долговечности деталей и сборочных единиц можно использовать зависимость, которая в общем виде описывает закономерность изнашивания [48]: Иt = a + bta, (3.1) где а, b, — эмпирические коэффициенты.

Для элементов машин и оборудования, отказ которых происходит в результате изнашивания, существует предельный износ Ип, при котором нарушается работоспособность сборочной единицы или машины в целом. Ресурс Р сопряжения в этом случае можно определить по формуле, полученной из выражения (3.1), при условии, что начальный износ, характеризуемый коэффициентом а, отсутствует (т.е. а = 0) [48]: Р = (ИП/)1 . (3.2) По показателям долговечности элементов оборудования определяют необходимость в техническом обслуживании, ремонте, запасных частях, в смазочных материалах. Для того, чтобы поддерживать достаточный уровень долговечности машин и оборудования, необходимо затратить достаточное количество материальных и трудовых средств. В случае низкого качества проведенных мероприятий по поддержанию работоспособности машин и оборудования будет наблюдаться низкая послеремонтная надежность, падение производительности и снижение эффективности использования [48].

Критерием оптимизации при решении научной задачи определения значений предельного износа, периодичности технического обслуживания и ресурса опорных узлов конусных дробилок может служить минимум удельных суммарных затрат на техническое обслуживание и ремонт и возмещения потерь, связанных с падением производительности, увеличения расхода смазочных материалов из-за износа элементов машин и оборудования [48].

На основе проведенного анализа процесса накопления механических примесей в системе смазки конусных дробилок установлено качественное совпадение кривой изнашивания пары трения, в том числе баббит - сталь, и кривой накопления механических примесей (рисунки 2.8, 2.9). Кроме того, изменение массового или линейного износа в процессе эксплуатации опорного узлов конусных дробилок установить бывает практически невозможно, либо данный процесс оказывается значительно трудоемким и требует больших временных и материальных затрат.

В результате проведенных исследований установлено, что на износ опорных узлов конусных дробилок влияет концентрация механических примесей и крепость обрабатываемого сырья U = f (K, f). Автором установлены регрессионные зависимости суммарного износа опорного узла конусной дробилки, полученные в результате проведенного экспериментального исследования и представленные на рисунках 2.14, 2.16, 2.20 диссертации: Для f = 8 U = 0,0542К5 – 0,7693К4 + 3,6063К3 – 5,9412К2 + 2,2992К + 3,1416. (3.3) Для f = 12 U = 0,0579К5 – 0,7712К4 + 3,2355К3 – 4,1415К2 + 0,5843К + 3,4919. (3.4) Для f = 18 U = 0,1151К4 – 1,4554К3 + 5,5423К2 – 5,2031К + 4,319. (3.5) В свою очередь, предельная концентрация механических примесей в смазочном материале системы смазки конусных дробилок зависит от крепости обрабатываемого сырья (зависимость 2.26 диссертации) и представлена на рисунке 2.24.

Ресурс опорных узлов конусных дробилок зависит от условий эксплуатации и периодичности проведения технического обслуживания Р = f (t). При этом периодичность проведения технического обслуживания зависит от предельной концентрации механических примесей t = f (KП).

Поэтому предлагается оценивать состояние опорных узлов конусных дробилок и процесса его изнашивания по показателю предельной концентрации механических примесей КП [134]: = КП1 1. (3.6) Значения 1 и b1 - эмпирических коэффициентов, являющихся параметрами закономерности накопления механических примесей, определены в результате подконтрольной эксплуатации и представлены на рисунке 2.8. Единицы измерения эмпирического коэффициента b1 - % механических примесей за единицу времени эксплуатации оборудования.

В соответствии с установленной регрессионной зависимостью (рисунок 2.8) для конусных дробилок ККД 900/140 и КСД 2200 определено значение коэффициента, характеризующего скорость накопления механических примесей в смазочном материале опорных узлов конусных дробилок и зависящего от условий эксплуатации, b1 = 0,0742. Показатель степени в зависимости 3.6 соответствует 1 = 1,7714. Данный показатель характеризует интенсивность изменения параметра накопления механических примесей во всем диапазоне наработки опорного узла и зависит от его материала и конструкции, условий эксплуатации и режимов работы.