авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


Обоснование методов и параметров диагностирования редукторов экскаваторно-автомобильных комплексов

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 консультант: 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 про фессионального образования «Кузбасский государственный технический универси тет» по адресу: 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

е-mail: knv.fk@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образова тельного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский госу дарственный технический университет»

Автореферат разослан «29» октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А. Г. Захарова ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Актуальность исследований. Ведущее место в горнодобывающей промыш ленности 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 про стоев горных машин и оборудования.

Из-за недостаточной надежности оборудования на его ремонт ежегодно рас ходуются значительные средства, а затраты на ремонт за весь срок службы в не сколько 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 ма шин и оборудования и обеспечение на этой основе повышения их надежности мо жет быть осуществлено за счет внедрения в технологический процесс технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) дополнительной технологической операции – ди агностирования технического состояния редукторов экскаваторно-автомобильных комплексов по фактическому состоянию.

Диагностирование фактического состояния редуктора может быть осуществ лено 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 агре гата обусловлен следующими условиями: контролепригодностью оборудования;

наличием необходимой приборной базы;

наличием методики определения техниче ского 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 ре дуктора мотор-колеса разрезами ОАО «УК Кузбассразрезуголь», в 2008 г. потеряно около 80700 моточасов или 23,0% общего времени простоев;

по причине отказа ра боты редукторов экскаваторов – 2870 моточасов или 15,3% общего времени про стоев.

Трение и износ в машинах и механизмах – это сложный процесс механическо го 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 обо рудования 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 комплексно го контроля, позволяющего диагностировать и прогнозировать техническое состоя ние 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 прогнози ровать техническое состояние объекта, но и описывать различные процессы, про текающие 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 ве личин которой свидетельствует о начале необратимых изменений в системе «тру щаяся пара – смазочный материал».

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

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



Идея работы заключается в использовании комплексного подхода к диагно стике 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 экскава торно-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 ме ханических примесей.

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

Методы исследования. В работе использован комплекс методов исследова ния, включающий: анализ и обобщение данных научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам;

статистический анализ отказов экскаваторно автомобильных комплексов;

математический анализ;

экспериментальные исследо вания на реальных действующих механизмах.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Фактическое техническое состояние редукторов ЭАК объективно оце нивается по температуре работающего масла и его спектральному со ставу.

2. Использование установленных закономерностей изменения суммарного содержания механических примесей в работающем масле обеспечивает создание системы мониторинга технического состояния редукторов ЭАК.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов, сформулиро ванных 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 ма тематического 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 диагности рования редукторов ЭАК по фактическому состоянию.

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

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

Практическое значение работы. Разработан метод комплексного диагности рования поворотных и подъемных редукторов экскаваторов, редукторов мотор колес автосамосвалов по параметрам работающего масла на основе изменения тем пературы, позволяющий диагностировать фактическое техническое состояние агре гатов, осуществлять контроль за состоянием масла, что позволит своевременно пре дупреждать отказы.

Реализация результатов исследований. Основные положения диссертаци онной 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 одоб рены на: X Международной научно-практической конференции «Проблемы карь ерного транспорта» (Екатеринбург, 2009);

VIII Международной научно-технической конференции Чтения памяти В.Р. Кубачека, посвященной 80-тилетию со дня рожде ния Скобелева Льва Сергеевича «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» (Екатеринбург, 2010);

VI Международной научно технической конференции «Проблемы качества и эксплуатации транспортных средств» (Пенза, 2010);

XI Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной про мышленности» (г. Кемерово, 2009);

II Международной научно-практической кон ференции «Инновации – основа комплексного развития угольной отрасли в регио нах России и странах СНГ» (г. Прокопьевск, 2009);

IV Всероссийской научно практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие до рожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рацио нального природопользования» (Омск, 2009);

I Всероссийской 54 научно практической 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);

региональ ной научно-практической конференции «Новые технологии в угольной отрасли и экономике Кузбасса» (г. Белово, 2010);

I региональной научно-практической конфе ренции «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. Кеме рово, 2008);

на заседаниях кафедры горных машин и комплексов ГУ КузГТУ (Кеме рово, 2010).

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

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 168 страницах маши нописного текста, включает в себя введение, 4 главы, заключение, список использо ванной 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, практи ческая ценность, научные положения, выносимые на защиту, достоверность науч ных результатов, предмет исследований, а также реализация результатов исследова ний.

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

Анализ состояния экскаваторно-автомобильных комплексов, эксплуатируе мых 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 при ходится на электрические карьерные мехлопаты (65,3%). Далее следуют драглайны (23,1%) и гидравлические обратные лопаты (11,6%). Следует отметить, что экскава торы 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 состав ляет 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 за нимаются такие ученые как Б. Л. Герике, М. Г. Крапивин, Н. И. Сысоев, А. А. Хо решок, 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 экскаваторно автомобильного 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. Казна чеева, Н. С. Захарова, М. В. Корогодского, Р. В. Кугеля, Е. С. Кузнецова, В. С. Лу кинского, Е. И. Зайцева, Д. Н. Решетова, А. С. Иванова, В. З. Фадеева, Г. В. Крама ренко 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 эмиссион ного спектрального анализа масла для оценки износа и свойств работающего масла.

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

Учитывая то, что износ редукторов, как экскаватора, так и карьерного автоса мосвала 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 диагностирова ния;

дана характеристика диагностирования экскаваторно - автомобильных ком плексов 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 техниче скому обслуживанию и ремонту оборудования. Существуют различные подходы к классификации методов технического обслуживания машин и механизмов. Несмот ря на видимые различия они достаточно схожи. Методы технического обслужива ния имеют характерные особенности влияния на производственный процесс и меж ремонтные интервалы (Табл.1).

Таблица 1 – Особенности влияния подходов к техническому обслуживанию на производственный процесс и межремонтные интервалы Вид технического обслуживания Характерные особенности по Брюлю и по А. Консону по Г.И. Солоду и Къеру В. И. Морозову Система после- Проводится регулярно в удобное время.

осмотровых ре- Нельзя заранее определить время останов монтов ки оборудования на ремонт и его продол жительность.

Обслуживание Реактивное (реа- Повышенная вероятность значительных оборудования гирующее) тех- внеплановых остановок оборудования и после выхода ническое обслу- перебоев в работе его из строя живание Обслуживание Планово- Система плано- Всеобъемлющее обслуживание оборудо по регламенту предупредитель-во- предупреди- вания для профилактики внеплановых ное техническоетельных ремон- остановок и сбоев в работе обслуживание тов Система стан- Высокая стоимость ремонта из-за повы дартных ремон- шенного расхода запасных частей и завы тов шенного объема ремонтных работ Система перио- Обслуживание только дефектного обору дических ремон- дования в сочетании с профилактикой тов внеплановых остановок Обслуживание Профилактиче- Профилактиче- Обслуживание оборудования производит по фактическо- ское обслужива- ское (упреждаю- ся «по необходимости», то есть по факти му техническо- ние по фактиче- щее) обслужива- ческому состоянию объекта му состоянию скому техниче- ние по фактиче скому состоянию скому состоянию Активное техни- Продление межремонтного интервала и ческое обслужи- интервала между обследованиями вание Обзор литературы показал, что значительная часть предприятий, в том числе и горнодобывающих, используют планово-предупредительную систему обслужива ния. Но в целях обеспечения стабильной работы горных машин и оборудования наиболее целесообразно перестраивать тактику технического обслуживания: от ре монта вышедшего из строя оборудования к недопущению выхода его из строя (отка за). При этом уменьшаются эксплуатационные затраты и внеплановые остановки производства.

Исследования и опыт работы в промышленности показали, что успешная про грамма ППР позволяет обеспечить снижение эксплуатационных затрат относитель но расходов при реактивном обслуживании. В то же время планово – предупреди тельные ремонты не учитывают индивидуальных особенностей работы горных ма шин 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 со стоит в устранении отказов горных машин и оборудования, обнаруживаемых мето дами распознавания технического состояния с применением диагностических пара метров (например, температуры). Техническая база профилактического обслужива ния основана на том, что существует взаимосвязь между возможными техническими неисправностями агрегата и диагностическими параметрами, которые можно кон тролировать.

Для перехода с обслуживания и ремонта по регламенту на ремонт и обслужи вание по фактическому состоянию необходима тщательная диагностика горных ма шин 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 не прерывный контроль параметров состояния объекта. Прогнозирование выполняют при непрерывном контроле для определения времени, в течение которого сохранит ся работоспособное состояние объекта. Результаты диагностирования и контроля являются основой для принятия решения о необходимости ТО, времени его прове дения и объеме, а также о времени проведения очередного контроля технического состояния.

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

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

Для этих целей на разрезах ОАО «УК Кузбассразрезуголь» применяется мно гоканальная фотометрическая система МФС-7. Установка при помощи спектраль ного анализа механических примесей масла осуществляет определение концентра ций 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, темпера тура вспышки, капельная проба, содержание воды, механические примеси, содержа ние металлов.

Анализ причин простоев экскаваторно-автомобильных комплексов на разре зах ОАО «УК Кузбассразрезуголь» выявил, что в структуре внезапных отказов экс каваторов 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 Кузбассраз резуголь» в 2008 г.

Место Кедровский Моховский Бачатский Краснобродский Талдинский Калтанский Редуктор Ковш Канаты Ковш Тяговый дви- Тяговый гатель двигатель Канаты Редуктор Генератор Генератор Ковш Редуктор Подвижной Генератор Тяговый Редуктор Подвижной Генератор двигатель двигатель двигатель Генератор Сетевой дви- Редуктор Подвижной дви- Поворотный Ковш гатель гатель двигатель Ковш Поворотный Подвижной Цепь управления Редуктор Подвижной двигатель двигатель двигатель 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 сто ский Редуктор мо- Редуктор мо- Редуктор мо- Электропри- Электро- Редуктор тор-колеса тор-колеса тор-колеса вод привод мотор колеса Шиномон- Прочие Двигатель Двигатель Сварочные Двигатель тажные рабо- трансмиссии внутреннего внутреннего работы внутреннего ты сгорания сгорания сгорания Электропри- Двигатель Электропри- Редуктор мо- Рулевое Прочие вод внутреннего вод тор-колеса управление трансмиссии сгорания Двигатель Шиномон- Шиномон- Шиномон- Редуктор Сварочные внутреннего тажные рабо- тажные рабо- тажные рабо- мотор- работы сгорания ты ты ты колеса Прочие Сварочные Сварочные Прочие Двигатель Электро трансмиссии работы работы трансмиссии внутреннего привод сгорания Таким образом, анализ надежности элементов механической системы экскава торов и автосамосвалов показал, что наряду с отказами наименее надежных «быст роизнашивающихся» 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 значи тельного времени восстановления работоспособности машин, снижают коэффици ент готовности горного оборудования и снижают его производительность. Этим обусловлена необходимость диагностирования фактического состояния редукторов ЭАК с целью предупреждения их отказов. Температура нагрева масла имеет боль шое значение при эксплуатации редуктора, так как при повышенных температурах трансмиссионное масло теряет свои смазывающие свойства. Вследствие этого, про исходит повышенный износ шестерён и подшипников редукторов. На практике нагрев редуктора определяется на ощупь, что зачастую не даёт достоверной инфор мации. Поэтому целесообразно использование комплексного подхода к диагностике состояния редукторов: непрерывный контроль температуры как индикатора состоя ния системы «трущаяся пара – смазочный материал», и углубленная спектрально эмиссионная диагностика работающего масла после достижения индикатором со стояния критической величины. Выбор данного метода обусловлен наличием при борной базы в ОАО УК «Кузбассразрезуголь», обученностью персонала и экономи ческой целесообразностью. Кроме этого, данные, полученные в ходе эмиссионного спектрального анализа масла, дают достоверные результаты о техническом состоя нии объекта исследования.

В третьей главе представлены основы исследования работоспособности уз лов 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 эксплуа тации 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 допу стимые значения, порядок, методы и средства их контроля при эксплуатации, а так же 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 меха низмов 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), % 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Наработка (Т), моточасы Железо Хром Никель Кремний Критическая концентрация механических примесей Суммарная концентрация механических примесей Периодичность замены масла согласно регламенту Рисунок 1 – Диаграмма содержания механических примесей в масле от наработки группы редукторов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ – 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 це лях диагностики фактического состояния редуктора нам представляется целесооб разным введение дополнительного диагностического параметра – температуры.

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

Для предотвращения этого заводом-изготовителем или положением по техни ческому обслуживанию регламентируется срок службы масла, что не гарантирует от снижения качества последнего, поскольку старение его в каждом механизме проте кает индивидуально. Более того, часто ухудшение качества работающего масла про исходит 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 пре дупреждения отказа редуктора.

Применение температуры, как диагностического параметра позволяет прово дить мониторинг фактического технического состояния редуктора, с помощью ко торого 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 тем пературе 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 плано во-предупредительного характера;

– увеличение фактической межремонтной наработки;

– уменьшение затрат на текущий ремонт.

С целью контроля температуры масла нужно установить в редуктор темпера турный датчик, показания которого выдаются на приборную панель, чтобы маши нист экскаватора или водитель автосамосвала могли контролировать работоспособ ность и состояние редукторов по данному параметру.

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

Рисунок 2 – Мотор-колесо БелАЗа-75131 с Рисунок 3 – Подъемный редуктор экскавато установленным датчиком температуры ра ЭКГ-5А с установленным датчиком масла: 1 – редуктор мотор-колесо;

2 – температуры масла: 1 – датчик указателя датчик температуры масла;

3 – шина температуры масла редуктора;

2 – подъемный редуктор В четвертой главе выявлены математические зависимости температуры от наработки, механических примесей от наработки, температуры от механических примесей;

экспериментально доказана необходимость корректирования периодич ности замены масла в редукторах;

разработан алгоритм обеспечения работоспособ ности 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 гор ного оборудования.

Данные проведенных экспериментов позволили выявить зависимости темпе ратуры масла от наработки, механических примесей от наработки, температуры масла от механических примесей (Рис.4 - 5). Условные обозначения: tкр – критиче ская температура масла;

t – температура масла;

Ме – концентрация механических примесей;

Мекр – критическая концентрация механических примесей;

L – перио дичность смены масла;

Lэ – экспериментальная периодичность смены масла.

Механические примеси (Me), % 140 1, 120 1, t = -0,05T2 + 0,062T + 61, Температура (t), °С 100 1, 80 Me = -0,08T2 + 0,001T + 0, 60 0, 40 0, 20 0, 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Наработка (Т), моточасы tкр t Мекр Me Полиномиальная (Me) Полиномиальная (t) L Lэ Рисунок 4 – Летний период работы группы редукторов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ- Температура (t), °С t = -127,9Me2 + 222,4Me + 42, 0,1 0,23 0,36 0,49 0,62 0, Механические примеси (Me), % Рисунок 5 – Летний период работы группы редукторов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ- Аналогичные графики были построены для осеннего, зимнего и весеннего пе риода работы группы редукторов мотор-колес автосамосвалов, а так же для группы поворотных и подъемных редукторов экскаваторов ЭКГ-5А. Проведенные исследо вания позволили выявить зависимости температуры масла от наработки, механиче ских примесей от наработки и температуры масла от механических примесей. Ре зультаты вычислений свидетельствуют о том, что независимо от времени года ра боты группы редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов БелАЗ-75131, группы поворотных и подъемных редукторов экскаваторов ЭКГ-5А данные зави симости 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 уче том фактического состояния агрегата. Установлено, что в летний и весенний перио ды замену масла необходимо проводить через 1200 моточасов. Аналогично для ре дукторов экскаваторов ЭКГ-5А замена масла по плану производится через 2500 мо точасов, 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 своевре менно предотвратить отказ агрегата и диагностировать объект по фактическому со стоянию с применением встроенных систем диагностики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи по вышения надежности редукторов карьерных автосамосвалов и экскаваторов на ста дии эксплуатации за счет изменения системы технического обслуживания и ремонта путем перехода от планово-предупредительного ремонта к техническому обслужи ванию 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 следую щие 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 до стоверные результаты фактического состояния редуктора.

3. Экспериментально доказана целесообразность корректировки периодичности замены масла в редукторах с учетом фактического состояния агрегата: в редук торах 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 ре дукторов в летний период, вместо 2500 моточасов по регламенту.

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

5. Определены зависимости между температурой масла и механическими приме сями 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 1.

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 2.

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

Кудреватых, А. В. Определение технического состояния редуктора мотор 3.

колеса 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. – Том 2. – С. 41-46.

Кудреватых, А. В. О целесообразности диагностики редуктора мотор-колеса 4.

карьерных автосамосвалов по фактическому состоянию на основе изменения температуры масла. – Образование, наука, инновации: Материалы I региональ ной научно-практической конференции, 28 апреля 2010 г. – г. Междуреченск. – С. 80-85.

Кудреватых, А. В. Анализ причин аварийных простоев и поиск путей решения 5.

задачи по повышению надежности работы экскаваторного парка в ОАО «Угольная компания «Кузбассразрезуголь»» / А. В. Кудреватых, А. Г. Жаво ронков. – Образование, наука, инновации: Материалы I региональной научно практической конференции, 28 апреля 2010 г. – г. Междуреченск. – С. 75-80.

6. Кудреватых, А. В. Анализ состояния современного экскаваторного парка экс плуатируемого на разрезах, входящих в состав ОАО «Угольная компания «Куз бассразрезуголь»» / А. В. Кудреватых, Д. Б. Клюшенков. – Современные про блемы 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 надежно сти экскаваторно-автомобильных комплексов / А. В. Кудреватых, А. Г. Куль пин. – 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. Куд реватых. – Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности: Материалы XI Международной научно практической конференции – Кемерово: ННЦ ГП – ИГД им. А. А. Скочинско го, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь», 2009. – С. 157-159.

9. Кудреватых, А. В. Температура масла как параметр диагностики редуктора мо тор-колеса карьерного автосамосвала. – Проблемы карьерного транспорта: Ма териалы 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 природопользова ния: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции студен тов, 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 – ос нова 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 угле добывающих предприятиях ОАО «УК Кузбассразрезуголь» / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Инновации – основа комплексного развития угольной от расли в регионах России и странах СНГ: Материалы II Международной науч но-практической конференции. – Прокопьевск: изд-во филиала ГУ КузГТУ в г. Прокопьевске, 2009. – С. 118-121.

13. Кудреватых, А. В. Диагностика параметров работающего масла как направле ние 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 мотор колеса по параметрам работающего масла / А. В. Кудреватых, Ю. В. Малышев, М. В. Терещенко. – Сборник докладов студентов и аспирантов КузГТУ. По ре зультатам 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 машинострое ния 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 эффек тивности работы лабораторий ГСМ / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Промышленность и экологическая безопасность – Основа развития Кузбасса:

Материалы ежегодной апрельской научно-практической конференции. – Про копьевск: 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 матери альных средств / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Промышленность и экологическая безопасность – Основа развития Кузбасса: Материалы ежегод ной апрельской научно-практической конференции. – Прокопьевск: изд-во фи лиала ГУ КузГТУ, 2007. – С.119-124.

Подписано в печать 19.10.2010 г.

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

Объем 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 883.

ГУ Кузбасский государственный технический университет 650000, Кемерово, ул. Весенняя, Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет 650000, Кемерово, ул.Д. Бедного, 4А

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.