На правах рукописи

КУДРЕВАТЫХ

Андрей Валерьевич

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И ПАРАМЕТРОВ

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЕДУКТОРОВ

ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.05.06 – «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово – 2010 1

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Хорешок Алексей Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Насонов Михаил Юрьевич кандидат технических наук Журавлев Ростислав Петрович

Ведущая организация: ОАО «Угольная компания «Кузбассразрезуголь»

Защита состоится «09» декабря 2010 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

е-mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Автореферат разослан «29» октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А. Г. Захарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Актуальность исследований. Ведущее место в горнодобывающей промышленности занимает открытый способ добычи полезных ископаемых как наиболее производительный, экономичный и безопасный, причем в ближайшей перспективе он сохранит свое доминирующее положение.

Резервы снижения себестоимости добычи, повышения производительности работы экскаваторно-автомобильных комплексов заключаются в сокращении простоев горных машин и оборудования.

Из-за недостаточной надежности оборудования на его ремонт ежегодно расходуются значительные средства, а затраты на ремонт за весь срок службы в несколько раз превышают первоначальную стоимость. Следовательно, возникает необходимость повышения качества горных машин, одним из важнейших элементов которого является их надежность.

Наиболее полное использование индивидуальных возможностей горных машин и оборудования и обеспечение на этой основе повышения их надежности может быть осуществлено за счет внедрения в технологический процесс технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) дополнительной технологической операции – диагностирования технического состояния редукторов экскаваторно-автомобильных комплексов по фактическому состоянию.

Диагностирование фактического состояния редуктора может быть осуществлено с помощью различных методов, в том числе: тепловых, проверки плотности рабочих объемов, виброакустических, физико-химический анализ отработавших эксплуатационных материалов и др.

Выбор того или иного метода диагностирования технического состояния агрегата обусловлен следующими условиями: контролепригодностью оборудования;

наличием необходимой приборной базы; наличием методики определения технического состояния по тем или иным диагностическим параметрам и прогнозирования его изменения; наличием обученного и аттестованного персонала; экономической целесообразностью.

Надежность и долговечность редукторов горного оборудования закладывается при проектировании, обеспечивается в процессе производства и поддерживается в процессе эксплуатации. В условиях эксплуатации, по причине отказа работы редуктора мотор-колеса разрезами ОАО «УК Кузбассразрезуголь», в 2008 г. потеряно около 80700 моточасов или 23,0% общего времени простоев; по причине отказа работы редукторов экскаваторов – 2870 моточасов или 15,3% общего времени простоев.

Трение и износ в машинах и механизмах – это сложный процесс механического и физико-химического взаимодействия контактирующих поверхностей твердых тел и среды. Взаимодействие масла с трущимися поверхностями влечет за собой изменение свойств и состояния работающего масла.

Исследования показывают, что снижение надежности агрегатов горного оборудования с замкнутой системой смазки происходит из-за ухудшения технического состояния самих агрегатов в результате износа, изменения свойств работающего масла, а также несвоевременности взятия проб на анализ, что приводит к внезапным отказам. Таким образом, наиболее эффективно задача создания систем комплексного контроля, позволяющего диагностировать и прогнозировать техническое состояние машин и механизмов, а также управлять их надежностью, может быть решена на базе физико-химического анализа отработанного масла. Работающее масло несет комплексную информацию, позволяющую не только диагностировать и прогнозировать техническое состояние объекта, но и описывать различные процессы, протекающие в нем, что дает возможность выявлять причины снижения надежности и оценивать их количественно.

Однако другим, не менее важным параметром, характеризующим состояние смазываемого материала, является его температура, превышение критических величин которой свидетельствует о начале необратимых изменений в системе «трущаяся пара – смазочный материал».

В связи с этим целесообразным является использование температуры в качестве индикатора состояния системы.

Цель работы – повышение эксплуатационной надежности редукторов экскаваторно-автомобильных комплексов за счет введения в систему технического обслуживания и ремонта дополнительной технологической операции – диагностики их фактического технического состояния.

Идея работы заключается в использовании комплексного подхода к диагностике состояния редукторов на основе непрерывного контроля температуры и углубленной диагностики на основе эмиссионного спектрального анализа масла.

Задачи исследования:

1. Анализ состояния надежности и эффективности эксплуатации экскаваторно-автомобильных комплексов (ЭАК) эксплуатируемых в условиях ОАО УК «Кузбассразрезуголь».

2. Анализ современных методов и средств функциональной диагностики, пригодных для оценки технического состояния ЭАК.

3. Обоснование целесообразности учета температуры масла при отборе проб для эмиссионного спектрального анализа.

4. Выявление зависимостей между температурой масла и накоплением механических примесей.

5. Промышленная апробация выводов и рекомендаций по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта.

Методы исследования. В работе использован комплекс методов исследования, включающий: анализ и обобщение данных научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам; статистический анализ отказов экскаваторноавтомобильных комплексов; математический анализ; экспериментальные исследования на реальных действующих механизмах.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Фактическое техническое состояние редукторов ЭАК объективно оценивается по температуре работающего масла и его спектральному составу.

2. Использование установленных закономерностей изменения суммарного содержания механических примесей в работающем масле обеспечивает создание системы мониторинга технического состояния редукторов Обоснованность и достоверность результатов и выводов, сформулированных в работе, подтверждается:

- корректной постановкой задач исследования;

- использованием измерительно-регистрирующей аппаратуры, позволяющей измерять температуру от -70 до 1370°С, прошедшей поверку;

- сходимостью до 95% результатов исследования, полученных на основе математического моделирования, с экспериментальными данными;

- правомерностью принятых критериев эффективности и допущений.

Личный вклад автора заключается в следующем:

1. Выявлены зависимости температуры масла и наработки, механических примесей и наработки и температуры и механических примесей.

2. Установлена необходимость корректировки периодичности замены масла в редукторах ЭАК по фактическому состоянию.

3. Обоснована необходимость применения системы комплексного диагностирования редукторов ЭАК по фактическому состоянию.

Научная новизна. Предложен комплексный способ диагностирования поворотных и подъемных редукторов экскаваторов, редукторов мотор-колес автосамосвалов по изменению свойств работающего масла с учетом его температуры.

Предметом исследований являются отказы подъемного и поворотного редукторов экскаватора, редуктор мотор-колеса автосамосвала.

Практическое значение работы. Разработан метод комплексного диагностирования поворотных и подъемных редукторов экскаваторов, редукторов моторколес автосамосвалов по параметрам работающего масла на основе изменения температуры, позволяющий диагностировать фактическое техническое состояние агрегатов, осуществлять контроль за состоянием масла, что позволит своевременно предупреждать отказы.

Реализация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы, результаты проведенных исследований, предложенная методика эксперимента могут быть использованы в различных научно-исследовательских и учебных учреждениях и предприятиях, занимающихся вопросами эксплуатации горного оборудования.

Апробация работы. Результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на: X Международной научно-практической конференции «Проблемы карьерного транспорта» (Екатеринбург, 2009); VIII Международной научно-технической конференции Чтения памяти В.Р. Кубачека, посвященной 80-тилетию со дня рождения Скобелева Льва Сергеевича «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» (Екатеринбург, 2010); VI Международной научнотехнической конференции «Проблемы качества и эксплуатации транспортных средств» (Пенза, 2010); XI Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности» (г. Кемерово, 2009); II Международной научно-практической конференции «Инновации – основа комплексного развития угольной отрасли в регионах России и странах СНГ» (г. Прокопьевск, 2009); IV Всероссийской научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (Омск, 2009); I Всероссийской 54 научнопрактической конференции «Россия молодая» (г. Кемерово, 2009); I Всероссийской научно-технической конференции «Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса» (г. Кемерово, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Образование, наука, инновации» (г. Новокузнецк, 2010); региональной научно-практической конференции «Новые технологии в угольной отрасли и экономике Кузбасса» (г. Белово, 2010); I региональной научно-практической конференции «Образование, наука, инновации» (г. Междуреченск, 2010); III межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Перспективные направления в науке, обществе, образовании, экономике и праве» (г. Новокузнецк, 2009); ежегодной апрельской научно-практической конференции «Промышленность и экологическая безопасность – основа развития Кузбасса» (г. Прокопьевск, 2007);

53-й научно-практической конференции студентов и аспирантов КузГТУ (г. Кемерово, 2008); на заседаниях кафедры горных машин и комплексов ГУ КузГТУ (Кемерово, 2010).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 17 научных трудах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК – 1.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 168 страницах машинописного текста, включает в себя введение, 4 главы, заключение, список использованной литературы из 145 наименований, 3 приложения. Диссертация содержит рисунка и 57 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулирована цель работы, идея, задачи исследования, научная новизна, практическая ценность, научные положения, выносимые на защиту, достоверность научных результатов, предмет исследований, а также реализация результатов исследований.

В первой главе проведен анализ состояния экскаваторно-автомобильных комплексов, эксплуатируемых на разрезах ОАО УК «Кузбассразрезуголь», приводится обзор литературных исследований, целью которых является повышение надежности экскаваторно-автомобильных комплексов.

Анализ состояния экскаваторно-автомобильных комплексов, эксплуатируемых на разрезах ОАО УК «Кузбассразрезуголь» показал, что в компании в течение 2006-2008 гг. произошло значительное увеличение карьерных автосамосвалов (на ед. или на 6,8%), что обусловлено увеличением объема перевозок (на 169588 тыс.

тонн или на 26,0%). В то же время число экскаваторов сократилось на 11 ед. или на 3,9%. В структуре марочного состава экскаваторов наибольший удельный вес приходится на электрические карьерные мехлопаты (65,3%). Далее следуют драглайны (23,1%) и гидравлические обратные лопаты (11,6%). Следует отметить, что экскаваторы разрезов ОАО УК «Кузбассразрезуголь» имеют достаточно высокий уровень износа – 49 ед. (18,0%) техники превысило срок эксплуатации. Наибольшая доля устаревшей техники представлена на разрезах Бачатский (38,0%), Моховский (32,0%) и Вахрушевский (27,0%). Средний срок эксплуатации экскаваторов составляет почти 18 лет. Это сказывается на увеличении времени простоев техники в связи с ремонтом узлов и агрегатов и снижении их надежности.

Обзор опубликованных работ, посвященных повышению долговечности и надежности экскаваторно-автомобильных комплексов, показал наличие достаточно широкого круга исследований в данном направлении. Теоретические аспекты надежности и долговечности техники рассмотрены в работах Б. И. Костецкого, И. Г. Носовского, Л. И. Бершадского и А. К. Караулова, В. Н. Гетопанова и В. М. Рачек, Т. А. Киселевой и Т. И. Фроловой, В. В. Курчаткина, Н. Ф. Тельнова и К. А. Ачкасова и др. Комплексно надежностью горных машин и оборудования занимаются такие ученые как Б. Л. Герике, М. Г. Крапивин, Н. И. Сысоев, А. А. Хорешок, Г. Д. Буялич, М. Ю. Блащук, В. И. Солод, В. Н. Гетопанов, И. Л. Шпильберг, В. Р. Кубачек, Л. Г. Куклин и др.

Вопросами надежности и долговечности основы экскаваторноавтомобильного комплекса – экскаватора занимались такие ученые как П. И. Кох, А. В. Докукин и др. Исследование причинно-следственных связей формирования отказов автомобилей, их анализ, а так же показатели надежности и долговечности даны в работах Ф. Н. Авдонькина, В. А. Сафонова, В. П. Боголюбова, А. М. Казначеева, Н. С. Захарова, М. В. Корогодского, Р. В. Кугеля, Е. С. Кузнецова, В. С. Лукинского, Е. И. Зайцева, Д. Н. Решетова, А. С. Иванова, В. З. Фадеева, Г. В. Крамаренко и др. Система технического обслуживания и ремонта, а так же ее воздействие на работоспособность автомобиля достаточно полно изучена Е. С. Кузнецовым.

Исследованием моторного масла занимались такие ученые, как А. С. Азаров, В. А. Аметов, Б. Г. Бердик, А. В. Брызгалов, В. Ю. Иванщиков и др.

А. И. Соколов и Н. Т. Тищенко разработали методику применения эмиссионного спектрального анализа масла для оценки износа и свойств работающего масла.

В результате анализа работ этих и многих других авторов установлен достаточно широкий диапазон проведенных исследований в области повышения надежности горного оборудования. Но, несмотря на то, что одной из веских причин простоев экскаваторов и карьерных автосамосвалов является отказ редукторов, данная проблема в литературе освещена незначительно.

Учитывая то, что износ редукторов, как экскаватора, так и карьерного автосамосвала имеет единую природу, нам представляется целесообразным использование общего подхода к решению задачи повышения надежности. Этим и обусловлена цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе исследованы методы технического обслуживания горного оборудования; рассмотрены задачи, принципы, методы и средства диагностирования; дана характеристика диагностирования экскаваторно - автомобильных комплексов на разрезах ОАО УК «Кузбассразрезуголь»; проанализированы причины простоев данных комплексов.

Продолжительная и надежная работа горных машин возможна только при условии систематического и качественного проведения мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Существуют различные подходы к классификации методов технического обслуживания машин и механизмов. Несмотря на видимые различия они достаточно схожи. Методы технического обслуживания имеют характерные особенности влияния на производственный процесс и межремонтные интервалы (Табл.1).

Таблица 1 – Особенности влияния подходов к техническому обслуживанию на производственный процесс и межремонтные интервалы Обслуживание Реактивное (реа- Повышенная вероятность значительных оборудования гирующее) тех- внеплановых остановок оборудования и его из строя живание Обслуживание Планово- Система плано- Всеобъемлющее обслуживание оборудопо регламенту предупредитель-во- предупреди- вания для профилактики внеплановых Обслуживание Профилактиче- Профилактиче- Обслуживание оборудования производитпо фактическо- ское обслужива- ское (упреждаю- ся «по необходимости», то есть по фактиму техническо- ние по фактиче- щее) обслужива- ческому состоянию объекта му состоянию скому техниче- ние по фактическому состоянию скому состоянию Обзор литературы показал, что значительная часть предприятий, в том числе и горнодобывающих, используют планово-предупредительную систему обслуживания. Но в целях обеспечения стабильной работы горных машин и оборудования наиболее целесообразно перестраивать тактику технического обслуживания: от ремонта вышедшего из строя оборудования к недопущению выхода его из строя (отказа). При этом уменьшаются эксплуатационные затраты и внеплановые остановки производства.

Исследования и опыт работы в промышленности показали, что успешная программа ППР позволяет обеспечить снижение эксплуатационных затрат относительно расходов при реактивном обслуживании. В то же время планово – предупредительные ремонты не учитывают индивидуальных особенностей работы горных машин и оборудования (условия эксплуатации, квалификация рабочих и др.). Поэтому нам представляется целесообразным применять метод обслуживания горных машин и оборудования по фактическому техническому состоянию.

Основная идея обслуживания по фактическому техническому состоянию состоит в устранении отказов горных машин и оборудования, обнаруживаемых методами распознавания технического состояния с применением диагностических параметров (например, температуры). Техническая база профилактического обслуживания основана на том, что существует взаимосвязь между возможными техническими неисправностями агрегата и диагностическими параметрами, которые можно контролировать.

Для перехода с обслуживания и ремонта по регламенту на ремонт и обслуживание по фактическому состоянию необходима тщательная диагностика горных машин и оборудования, причем желательно обнаруживать все дефекты, влияющие на ресурс, задолго до отказа, чтобы подготовиться к ремонту.

В данном случае с помощью средств технической диагностики проводят непрерывный контроль параметров состояния объекта. Прогнозирование выполняют при непрерывном контроле для определения времени, в течение которого сохранится работоспособное состояние объекта. Результаты диагностирования и контроля являются основой для принятия решения о необходимости ТО, времени его проведения и объеме, а также о времени проведения очередного контроля технического состояния.

ОАО «УК Кузбассразрезуголь» уделяет достаточно большое внимание диагностированию технического состояния горных машин и оборудования. На разрезах компании применяется различное диагностическое оборудование, используются разнообразные методы диагностирования, созданы специальные лаборатории.

Достаточно продуктивным способом диагностирования экскаваторноавтомобильных комплексов является анализ содержания металла в масле.

Для этих целей на разрезах ОАО «УК Кузбассразрезуголь» применяется многоканальная фотометрическая система МФС-7. Установка при помощи спектрального анализа механических примесей масла осуществляет определение концентраций металлических частиц в нем – продуктов изнашивания деталей (содержание щелочных металлов, Са и Ва – основы моюще-диспергирующих и других присадок к маслам, а также кремния, как основы абразивных, самых опасных загрязнений масла). При анализе масла определяются следующие параметры: вязкость, температура вспышки, капельная проба, содержание воды, механические примеси, содержание металлов.

Анализ причин простоев экскаваторно-автомобильных комплексов на разрезах ОАО «УК Кузбассразрезуголь» выявил, что в структуре внезапных отказов экскаваторов 51,0% приходится на отказы механической части.

Наибольшее время простоев экскаваторов приходится на отказы ковша ( моточасов или 16,3% рабочего времени), генераторов(1951 моточасов или 10,4%) и редукторов(2870 моточасов или 15,3%).

Градация причин отказов экскаваторов представлена в таблице 2.

Таблица 2 – Градация поломок экскаваторов разрезов ОАО «УК Кузбассразрезуголь» в 2008 г.

Место Кедровский Моховский Бачатский Краснобродский Талдинский Калтанский Основной причиной простев карьерных автосамосвалов компании является отказ редуктора мотор-колеса. В целом по данной причине потеряно около моточасов или 23,0% от общего времени простоев.

Градация причин простоев автосамосвалов представлена в таблице 3.

Таблица 3 – Градация причин простоев автосамосвалов разрезов ОАО «УК Кузбассразрезуголь» в 2008 г.

Ме- Кедровский Моховский Бачатский Красноброд- Талдинский Калтанский Редуктор мо- Редуктор мо- Редуктор мо- Электропри- Электро- Редуктор тажные рабо- трансмиссии внутреннего внутреннего работы внутреннего внутреннего тажные рабо- тажные рабо- тажные рабо- мотор- работы Таким образом, анализ надежности элементов механической системы экскаваторов и автосамосвалов показал, что наряду с отказами наименее надежных «быстроизнашивающихся» элементов, таких как подъемные канаты и элементы тормоза механизма подъема, значительная часть отказов (около трети общего числа) связана с усталостным и хрупким разрушением элементов несущих конструкций, выходных валов зубчатых передач механизмов привода. Подобные отказы требуют значительного времени восстановления работоспособности машин, снижают коэффициент готовности горного оборудования и снижают его производительность. Этим обусловлена необходимость диагностирования фактического состояния редукторов ЭАК с целью предупреждения их отказов. Температура нагрева масла имеет большое значение при эксплуатации редуктора, так как при повышенных температурах трансмиссионное масло теряет свои смазывающие свойства. Вследствие этого, происходит повышенный износ шестерён и подшипников редукторов. На практике нагрев редуктора определяется на ощупь, что зачастую не даёт достоверной информации. Поэтому целесообразно использование комплексного подхода к диагностике состояния редукторов: непрерывный контроль температуры как индикатора состояния системы «трущаяся пара – смазочный материал», и углубленная спектральноэмиссионная диагностика работающего масла после достижения индикатором состояния критической величины. Выбор данного метода обусловлен наличием приборной базы в ОАО УК «Кузбассразрезуголь», обученностью персонала и экономической целесообразностью. Кроме этого, данные, полученные в ходе эмиссионного спектрального анализа масла, дают достоверные результаты о техническом состоянии объекта исследования.

В третьей главе представлены основы исследования работоспособности узлов и агрегатов по параметрам работающего масла; доказано влияние температуры в системе «механизм - масло» на работоспособность редукторов ЭАК; представлена технология определения технического состояния редуктора по степени нагрева и описан эксперимент; обоснована необходимость учета доливов масла при эксплуатации редукторов ЭАК.

С учетом специфики конструкции и режимов эксплуатации горной техники, свойств применяемых масел и других факторов для каждой системы «механизм – масло» должны быть установлены определяющие параметры и их предельно допустимые значения, порядок, методы и средства их контроля при эксплуатации, а также порядок контроля предотказного состояния техники и, в случае необходимости, остановку ее дальнейшей эксплуатации и принятия соответствующих решений.

Таким образом, наиболее эффективно задача создания систем комплексного контроля, позволяющего диагностировать и прогнозировать техническое состояние машин и механизмов, управлять их надежностью и экономичностью, может быть решена на базе безразборных методов оценки их технического состояния. Для механизмов с замкнутой системой смазки применение традиционных методов контроля зачастую не дает полного представления об их состоянии. Поэтому целесообразно применение комплексной диагностики, включающей следующие этапы:

1. Экспресс-диагностика по температуре масла.

2. Уточняющая диагностика по параметрам работающего масла.

3. Прогнозирование ресурса остаточной работоспособности.

В процессе проведения эксперимента было выявлено, что металлы в масле накапливаются равномерно (Рис.1).

Механические примеси (Me), % Кроме этого в ходе эксперимента зафиксировано возникновение экстремума.

Причиной этого стали доливы масла. Даная ситуация возможна и при полной смене масла в результате проведения регламентных работ по ТО.

Таким образом, информация об износе редуктора искажается. Поэтому, в целях диагностики фактического состояния редуктора нам представляется целесообразным введение дополнительного диагностического параметра – температуры.

Выбор температуры в качестве диагностического параметра обусловлен следующим: в процессе работы масло претерпевает целый ряд изменений, некоторые из которых могут способствовать снижению надежности и долговечности механизма.

Для предотвращения этого заводом-изготовителем или положением по техническому обслуживанию регламентируется срок службы масла, что не гарантирует от снижения качества последнего, поскольку старение его в каждом механизме протекает индивидуально. Более того, часто ухудшение качества работающего масла происходит из-за перегрева редуктора и нарушения его технического состояния.

Отсюда возникает необходимость применения контроля за температурным режимом работающего масла в процессе эксплуатации с целью его замены или предупреждения отказа редуктора.

Применение температуры, как диагностического параметра позволяет проводить мониторинг фактического технического состояния редуктора, с помощью которого можно решить такие задачи как:

– защита основных машин (экскаватора, карьерного автосамосвала) от аварий (предаварийная сигнализация);

– оперативный контроль состояния экскаватора или карьерного автосамосвала по заявкам машиниста или водителя (после обнаружения отклонений в температуре масла);

– контроль состояния горных машин после обслуживания (ремонта);

– постоянный (непрерывный) контроль за состоянием редуктора и масла;

– увеличение интервалов между плановым обслуживанием и ремонтом;

– сокращение непредвиденных простоев техники;

– экономия средств на приобретение новых деталей в результате работ планово-предупредительного характера;

– увеличение фактической межремонтной наработки;

– уменьшение затрат на текущий ремонт.

С целью контроля температуры масла нужно установить в редуктор температурный датчик, показания которого выдаются на приборную панель, чтобы машинист экскаватора или водитель автосамосвала могли контролировать работоспособность и состояние редукторов по данному параметру.

Для эксперимента были установлены температурные датчики в редуктора мотор-колес карьерных автосамосвалов БелАЗ-75131, поворотные и подъемные редуктора экскаваторов ЭКГ-5А (Рис.2-3).

В четвертой главе выявлены математические зависимости температуры от наработки, механических примесей от наработки, температуры от механических примесей; экспериментально доказана необходимость корректирования периодичности замены масла в редукторах; разработан алгоритм обеспечения работоспособности редукторов ЭАК по параметрам работающего масла на основе температурных режимов; предложена модель компьютерной программы, позволяющей принять нужное решение о техническом состоянии редукторов в процессе эксплуатации горного оборудования.

Данные проведенных экспериментов позволили выявить зависимости температуры масла от наработки, механических примесей от наработки, температуры масла от механических примесей (Рис.4 - 5). Условные обозначения: tкр – критическая температура масла; t – температура масла; Ме – концентрация механических примесей; Мекр – критическая концентрация механических примесей; L – периодичность смены масла; Lэ – экспериментальная периодичность смены масла.

Температура (t), °С Температура (t), °С Аналогичные графики были построены для осеннего, зимнего и весеннего периода работы группы редукторов мотор-колес автосамосвалов, а так же для группы поворотных и подъемных редукторов экскаваторов ЭКГ-5А. Проведенные исследования позволили выявить зависимости температуры масла от наработки, механических примесей от наработки и температуры масла от механических примесей. Результаты вычислений свидетельствуют о том, что независимо от времени года работы группы редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов БелАЗ-75131, группы поворотных и подъемных редукторов экскаваторов ЭКГ-5А данные зависимости могут быть описаны полиномами второго порядка (при прочих постоянных условиях).

В процессе эксперимента выявлено, что по регламенту на разрезах ОАО УК «Кузбассразрезуголь» замена масла в редукторах мотор-колес автосамосвалов БелАЗ-75131 проводится через 2500 моточасов, а ее необходимо производить с учетом фактического состояния агрегата. Установлено, что в летний и весенний периоды замену масла необходимо проводить через 1200 моточасов. Аналогично для редукторов экскаваторов ЭКГ-5А замена масла по плану производится через 2500 моточасов, а необходимо через 1600 моточасов для поворотных редукторов в летний и осенний периоды и столько же для подъемных редукторов в летний период.

На основе группировки информации, заключенной в работающем масле и температуре редукторов создан алгоритм, применение которого позволяет своевременно предотвратить отказ агрегата и диагностировать объект по фактическому состоянию с применением встроенных систем диагностики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи повышения надежности редукторов карьерных автосамосвалов и экскаваторов на стадии эксплуатации за счет изменения системы технического обслуживания и ремонта путем перехода от планово-предупредительного ремонта к техническому обслуживанию по фактическому состоянию на основе комплексной оценки работающего масла, позволяющей повысить эффективность и безаварийность эксплуатации, имеющей важное практическое и экономическое значение для предприятий горной промышленности.

В результате выполненных лично автором исследований получены следующие основные результаты:

1. Выявлено, что в ОАО «УК Кузбассразрезуголь» в результате отказа подъемных и поворотных редукторов экскаваторов потеряно около 2870 моточасов или 15,3% общего времени простоев, а в результате отказа редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов потеряно около 80700 моточасов или 23,0% общего времени простоев.

2. Определена критическая температура масла для отбора проб на эмиссионный спектральный анализ, так как взятие плановых проб не позволяет получать достоверные результаты фактического состояния редуктора.

3. Экспериментально доказана целесообразность корректировки периодичности замены масла в редукторах с учетом фактического состояния агрегата: в редукторах мотор-колес автосамосвалов БелАЗ-75131 через 1200 моточасов в летний и весенний периоды; в поворотных редукторах экскаваторов ЭКГ-5А через 1600 моточасов в летний и осенний периоды и столько же для подъемных редукторов в летний период, вместо 2500 моточасов по регламенту.

4. Обоснована целесообразность применения эмиссионного спектрального анализа масла с учетом его долива при прогнозировании ресурса работы редуктора.

5. Определены зависимости между температурой масла и механическими примесями для группы редукторов ЭАК, которые описываются полиномами второй степени с 95% доверительной вероятностью.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

Богданов, С. В. Определение технического состояния редуктора мотор-колеса автосамосвалов методом эмиссионного спектрального анализа масла на основе динамики температуры / С. В. Богданов, А. А. Хорешок, А. В. Кудреватых // Горное оборудование и электромеханика. 2009. – № 5. – С. 50-52.

Хорешок, А. А. О целесообразности диагностики редукторов экскаваторов по фактическому состоянию на основе изменения температуры масла / А. А. Хорешок, А. В. Кудреватых. – Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: Материалы VIII Международной научнотехнической конференции Чтения памяти В.Р. Кубачека, посвященной 80тилетию со дня рождения Скобелева Льва Сергеевича, 14-16 апреля 2010 г. – Екатеринбург – С. 167-170.

Кудреватых, А. В. Определение технического состояния редуктора моторколеса карьерных автосамосвалов на основе динамики температуры масла. – Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: Материалы IV международной научно-технической конференции, 18-20 мая 2010 г. – Пенза. – Кудреватых, А. В. О целесообразности диагностики редуктора мотор-колеса карьерных автосамосвалов по фактическому состоянию на основе изменения температуры масла. – Образование, наука, инновации: Материалы I региональной научно-практической конференции, 28 апреля 2010 г. – г. Междуреченск. – Кудреватых, А. В. Анализ причин аварийных простоев и поиск путей решения задачи по повышению надежности работы экскаваторного парка в ОАО «Угольная компания «Кузбассразрезуголь»» / А. В. Кудреватых, А. Г. Жаворонков. – Образование, наука, инновации: Материалы I региональной научнопрактической конференции, 28 апреля 2010 г. – г. Междуреченск. – С. 75-80.

6. Кудреватых, А. В. Анализ состояния современного экскаваторного парка эксплуатируемого на разрезах, входящих в состав ОАО «Угольная компания «Кузбассразрезуголь»» / А. В. Кудреватых, Д. Б. Клюшенков. – Современные проблемы методологии и инновационной деятельности: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, 23-24 апреля 2010 г. – г. Новокузнецк. – С. 142-144.

7. Кудреватых, А. В. Техническая диагностика, как способ повышения надежности экскаваторно-автомобильных комплексов / А. В. Кудреватых, А. Г. Кульпин. – Новые технологии в угольной отрасли и экономике Кузбасса: Материалы региональной научно-практической конференции, 5-7 мая 2010 г. – Белово. – С. 61-65.

8. Хорешок, А. А. Редуктор, как объект диагностики / А. А. Хорешок, А. В. Кудреватых. – Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности: Материалы XI Международной научнопрактической конференции – Кемерово: ННЦ ГП – ИГД им. А. А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь», 2009. – С. 157-159.

9. Кудреватых, А. В. Температура масла как параметр диагностики редуктора мотор-колеса карьерного автосамосвала. – Проблемы карьерного транспорта: Материалы X международной научно-практической конференции, 14-16 октября 2009 г. – Екатеринбург: УрОРАН, 2009. – С. 135-138.

10. Кудреватых, А. В. Анализ причин простоев карьерных автосамосвалов в ОАО «УК Кузбассразрезуголь». – Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 20-21 мая 2009 г. – Омск: изд-во СибАДИ, 2009. – Книга 2. – С. 228-232.

11. Кудреватых, А. В. Анализ простоев карьерных автосамосвалов в ОАО «УК Кузбассразрезуголь» / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Инновации – основа комплексного развития угольной отрасли в регионах России и странах СНГ: Материалы II Международной научно-практической конференции. – Прокопьевск: изд-во филиала ГУ КузГТУ в г. Прокопьевске, 2009. – С. 116-118.

12. Кудреватых, А. В. Тенденции эксплуатации карьерных автосамосвалов на угледобывающих предприятиях ОАО «УК Кузбассразрезуголь» / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Инновации – основа комплексного развития угольной отрасли в регионах России и странах СНГ: Материалы II Международной научно-практической конференции. – Прокопьевск: изд-во филиала ГУ КузГТУ в г. Прокопьевске, 2009. – С. 118-121.

13. Кудреватых, А. В. Диагностика параметров работающего масла как направление повышения экономии материальных средств. – Научные труды магистров и соискателей: Сборник №2 / под ред. В. А. Полетаева. – Кемерово: ГУ КузГТУ, 2008. – С. 45-47.

14. Кудреватых, А. В. Повышение производительности карьерных автосамосвалов путем разработки метода оценки и прогнозирования ресурса редуктора моторколеса по параметрам работающего масла / А. В. Кудреватых, Ю. В. Малышев, М. В. Терещенко. – Сборник докладов студентов и аспирантов КузГТУ. По результатам 53-й научно-практической конференции, 14-18 апреля 2008г.

ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2008. – С.175-181.

15. Кудреватых, А. В. Повышение эффективности работы лабораторий ГСМ за счет учета доливов масла в двигатель автомобиля / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых, А. Г. Кульпин. – Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса: Труды I Всероссийской научно-технической конференция. – Кемерово: ГУ КузГТУ, 2007. – С.460-464.

16. Кудреватых, А. В. Ввод системы учета доливов как способ увеличения эффективности работы лабораторий ГСМ / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Промышленность и экологическая безопасность – Основа развития Кузбасса:

Материалы ежегодной апрельской научно-практической конференции. – Прокопьевск: изд-во филиала ГУ КузГТУ, 2007г. – С. 115-119.

17. Кудреватых, А. В. Диагностирование технического состояния двигателей по параметрам работающего масла как направление повышения экономии материальных средств / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Промышленность и экологическая безопасность – Основа развития Кузбасса: Материалы ежегодной апрельской научно-практической конференции. – Прокопьевск: изд-во филиала ГУ КузГТУ, 2007. – С.119-124.

Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.

ГУ Кузбасский государственный технический университет Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет