Классификация и устройство полувагонов

Содержание  к работе:

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОЙ ЭКСП Л У АТАЦИIJ КАРЬЕРНОГО ГОРИ О-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

1. Условия эксплуатации карьерного горпо-трапепортного оборудования на разрезах и карьерах Севера
2. Структура парка карьерного горно-транспортного оборудования, работающего на угольных разрезах Севера...
3. Показатели использования карьерного горно-транспортного оборудования
4. Декомпозиция процесса эксплуатации горно-транспортного оборудования
5. Ремонтная технологичность горно-транспортного оборудования
6. Анализ систем технического обслуживания и ремонта горного оборудования
7. Задачи исследований

1.8 Основные итоги и  выводы

ГЛАВА 2 ОЦЕНКА РЕМОНТНОЙ  ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

КАРЬЕРНОГО ГОРНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

8. Функциональный критерий ремонтной технологичное горно-транспортных комплексов
9. Выбор номенклатуры показателей для оценки ремонтной технологичности горно-транспортного оборудования
10. Методика сбора и обработки статистической информации...
11. Математическая обработка экспериментальных данных
12. Выбор базовых показателей для оценки уровня ремонтной технологичности
13. Определение комплексного показателя ремонтной

технологичности

2.7 Основные итоги и  выводы

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

НА РЕМОНТНУЮ  ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ГОРИО-ТРАНСИОРТНЫХ КОМПЛЕКСОВ

14. Влияние горно-гсологпчеекмх условии на ремонтную технологичность горно-транспортного оборудования 88
15. Влияние квалификации машинистов на ремонтную технологичность экскаватора 91
16. Влияние окружающей среды на ремонтную технологичност!, горно-транспортного оборудования і 101
17. Влияние возраста оборудования на ремонтную технологичность горно-трапепортного оборудования 104

3.5 Основные итоги и  выводы 107

ГЛАВА 4 ОРГАНИЗАЦИЯ  ПЕРИОДИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ 
ГОРНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 108

18. Организационные формы системы технического обслуживания основного технологического оборудования... 108
19. Организация системы технического обслуживания предприятия 113
20. Оценка состояния оборудования по общему уровню

вибрации 123

4. Оценка состояния по значениям параметра в частотных полосах (опорным маскам) 129
5. Методология построения спектральных опорных масок 132
6. Распознавание дефектов подшипников качения 139
7. Методика вибродиагностики карьерных экскаваторов 155

4.8 Основные итоги и  выводы 168

ГЛАВА 5 ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ

МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ  КАРЬЕРНЫХ 
МЕХАНИЧЕСКИХ ЛОПАТ, РАБОТАЮЩИХ В 
УСЛОВИЯХ СЕВЕРА 169

1. Особенности работы металоконструкций карьерных механических лопат в условиях низких отрицательных температур 169
2. Отказы и основные виды хрупких разрушений узлов металлоконструкций экскаваторов ЭКГ-20 181
3. Особенности ремонта металлоконструкций экскаваторов в условиях низких отрицательных температур 194
4. Неразрушающие методы колнтроля металлоконструкций экскаваторов 205

5.5 Основные итоги и  выводы

ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА И ОПЫТПО-ПРОМЫШЛЕПМЛЯ

АПРОБАЦИЯ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ  ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАРЬЕРНОГО ГОРНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

5. Разработка структур ремонтного цикла для комплекса машин, реализующих цикличную технологию добычи угля на Севере
6. Организация системы технического обслуживания горнотранспортного оборудования на разрезах Якутии
7. Совершенствование технологии ремонта металлоконструкций и зубчатых передач горнотранспортных машин в условиях низких температур
8. Материалы для металлоконструкций и зубчатых передач горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в суровых климатических условиях
9. Конструктивно-технологические мероприятия по повышению ремонтной технологичности горнотранспортного оборудования
10. Сие гема нормативно-технической документации по управлению ремонтной технологичностью карьерного горно-транспортного оборудования
7. Совершенствование системы подготовки рабочих кадров на производстве
8. Совершенствование системы управления техническим обслуживанием и ремонтом карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур
9. Экономическая эффективность от внедрения мероприятий и рекомендаций по повышению эффективности эксплуатации карьерного оборудования

6.10 Основные итоги и  выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение  к работе:

Развитие  открытого способа  добычи полезных ископаемых в настоящее время  идет по пути роста  производственной мощности предприятии, увеличения коэффициента вскрыши, объемов работ  по экскавации, продвижения  открытых разработок в отдаленные районы с суровым климатом. Удельный вес добычи угля открытым способом в стране сейчас составляет около 42% и, в дальнейшем, должен расти. Все  это создаст благоприятные  условия для использования высокопроизводительного оборудования.

Развитие  разработки полезных ископаемых в районах  Сибири и Крайнего Севера (ГУЛ «Якутуголь», АК «Алмазы России-Саха» и др.) ставит задачу дальнейшего повышения надежности и качества эксплуатации карьерного оборудования [126]. Это диктуется постоянным ростом его мощности, усложнением конструкции машин и эксплуатацией в суровых условиях при длительном воздействии низких отрицательных температур. При этом жесткость погодно-климатических условий эксплуатации предъявляет особые требования как к конструкции машин, так и к конструкционным и эксплуатационным материалам.

Вместе  с тем, поддержание  высоких темпов развития открытых горных работ  на угольных разрезах сдерживается низкой эффективностью использования  горно-транспортного  оборудования, которое  под влиянием многочисленных факторов простаивает  от 40 до 50% календарного времени, в том  числе потери времени  по техническим причинам составляют 14...27%. Фактические  простои в ремонте  более чем в 3 раза превышают нормативные, что объясняется  недостаточной надежностью  и низкой эффективностью системы технического обслуживания и ремонта машин. Снижение уровня надежности приводит к сокращению ремонтного цикла и удорожанию ремонтов. Так, расходы на содержание и ремонт оборудования в северных

Острота проблемы повышения  надежности горно-транспортного оборудования обуславливается также:

поточпо-цпклическим характером производства, где одноковшовые

экскаваторы в большинстве  случаев являются ведущими-машинами всего

технологического  комплекса;

опережающим усложнением конструкций  горного оборудования

(механических, электрических, гидравлических  систем) по сравнению  с

внедрением  современных методов  повышения надежности сложных

систем  управления;

увеличением количества горного  оборудования, работающего  в районах с

низкими температурами (районы Заполярья, Якутии, Сибири, Дальнего

Востока);

низкой  надежностью и  малыми сроками службы деталей и узлов

значительной  части горного  оборудования, что  вызывает неоправданно

большие трудовые и материальные затраты на ремонты.

Приоритетным  направлением решения  этой проблемы является более эффективное  использование горно-транспортного оборудования по назначению за счет [8]:

улучшения его ремонтопригодности; прогнозирования  отказов; повышения  качества его ремонта  и ТО;

повышения квалификации обслуживающего персонала, а также  совершенствования  системы технического обслуживания и ремонта. Важное значение в  современных условиях приобретает проблема обеспечения высокой  технологичности  горного оборудования при ремонтах, т.е. совокупности свойств, позволяющих добиться оптимальных затрат времени, труда и  средств при ремонтах, исходя из показателей качества, объема выпуска и условий выполняемых работ. Значимость данной проблемы вызвана еще и тем, что на горных предприятиях Севера в ремонтной службе ощущается недостаток поставки заводами-изготовителями ремонтной документации, оснастки, приспособлений и специального оборудования, запчастей для выполнения ремонтных работ.

Необходим также анализ и  обобщение информации о хладостойкое^-] и конструкционных материалов, используемых при изготовлении металлоконструкций горно-транспортного оборудования и элементов зубчатых передач, определяющих их хрупкое разрушение, что является важным фактором создания надежного горного оборудования для условий

Севера. Следует отмстить, что исследования по установлению уровня ремонтной технологичности  горпо-транспортпых комплексов па предприятиях Севера до настоящего времени не производились, методика сбора и обработки статистической информации и экспериментальной оценки ремонтной технологичности горно-транспортных комплексов отсутствует. В связи с этим можно утверждать, что разработка методов л средств, повышающих ремонтную технологичность основного технологического оборудования на горных предприятиях Севера, является актуальной научной проблемой.

Связь темы диссертации  с государственными научными программами. Важность данной работы подтверждается тем, что она выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ по проблеме «Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных карьеров» и в рамках программы СО РАН 2.3.3 «Механика, научные основы машиностроения и надежности машин».

Целью работы является разработка методов и средств диагностики, технического обслуживания и ремонта карьерного горно-транспортного оборудования при его эксплуатации в условиях низких температур, обеспечивающих повышение эффективности его использования.

Идея  работ ы заключается в выявлении и использовании закономерностей функционирования карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур для разработки методов и средств их диагностики, технического обслуживания и ремонта, обеспечивающих эффективность эксплуатации оборудования.

Задачи  исследовании:

анализ состояния надежности и эффективности эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования вусловиях низких температур;

оценка  ремонтной технологичности  карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур;

исследование  и выявление влияния  природной, техногенной  и социальной среды  на надежность и эффективность  эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур;

разработка  средств и способов текущего диагностирования

конструкций карьерного горно-трапспортпого оборудования в процессе их эксплуатации в условиях низких температур;

разработка  средств и способов нагрева металлоконструкции карьерного горно-транспортного оборудования при проведении ремонтной сварки в условиях низких температур;

разработка  организационно-технических  мероприятий по

совершенствованию технического обслуживания и ремонта карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур.

Методы  исследовании, использованные в работе:

методы  безэкспертной оценки ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования и выявления путей её повышения;

методы  статистической теплофизики  при исследовании как самих многокомпонентных высокодисперсных связных пород, так и процессов фазовых переходов связной поровой влаги и их деформирования, определяющих прочность адгезионной связи породы с контактирующей с ней поверхностью;

лабораторные  методы исследований физико-механических свойств 
многокомпонентных высокодисперсных связных пород и

конструкционных материалов;

пассивные и активные методы экспериментальных  исследований при  промышленной апробации  разработанного комплекса  мероприятий по повышению  ремонтной технологичности;

методы  анализа результатов  наблюдений с использованием математического  аппарата теории вероятностей и математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту:

низкая надежность карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, обусловлена следующими основными причинами и их распределением: несовершенство конструкции горно-транспортного оборудования (ПО) (27%), непри-способленность к жестким климатическим условиям эксплуатации (20%), несовершенство системы технического

обслуживания  и ремонта (18%), низкая квалификация обслуживающего и ремонтного персонала (16%);

комплексный показатель ремонтной  технологичности  карьерного горпо-трапепортиого оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, находится в линейной зависимости от единичных показателей (трудоемкости, стоимости и продолжительности ремонта);

надежность  и эффективность  работы карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, снижается с повышением класса экскавируемых пород и глубины карьера на 30%, при обслуживании персонала с невысокой квалификацией на 20%, при понижении температуры ниже -15С на 20% и с увеличением срока службы более ремонтного цикла на 20%;

при ведении  профилактических обслуживании карьерного гориотрапепортного оборудования методом вибродиагностики обнаруживается, что с увеличением износа поверхностей качения и локальных дефектов количествои уровень гармонических составляющих вибрации возрастают на боковых и разностных частотах;

при ремонтной  сварке металлоконструкций карьерного горно-транспортного оборудования долговечность конструкции зависит от температуры предварительного подогрева до 150-200С и содержания в электродах 3% никеля;

с введением  предлагаемого варианта поэтапной системы  ремонта карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, исключаются средние ремонты, сокращается количество аварий на 15%, а технология ремонта с использованием нагревателей повышает качество ремонтных работ и сокращает их продолжительность до 12%).

Обоснованность  и достоверность  научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

представительным объемом статистической выборки (около 100 единиц оборудования па протяжении 10 лет) хрономегражных наблюдений;

корректным использованием модели нестационарной

теплопроводности  и теплообмена  при описании теплового  режима ремонтной  сварки металлоконструкций, что позволило  получить хорошую

сходимость  результатов теоретического моделирования п лабораторных 
исследовании (погрешность не превышает 5% при 95% доверительной 
вероятности); '

высокой сходимостью (относительная  погрешность не превышает 20% при 80% доверительной  вероятности) результатов  теоретических и  экспериментальных  исследований ремонтной  технологичности  карьерного горио-транспортного оборудования;

положительными  результатами внедрения  разработанного комплекса  мероприятий по повышению  долговечности и  ремонтопригодности горнотранспортного оборудования на ГУЛ  «Якутуголь», СП «Эрэл» и др.

Научная новизна результатов  исследования заключается в следующем:

впервые произведено описание и объяснение основных причин низкой эксплуатационной надежности карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур;

установлена и выражена в аналитической  форме зависимость  комплексного показателя ремонтной технологичности  карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, от единичных показателей (трудоемкости, стоимости и продолжительности ремонта);

установлена статистическая зависимость  надежности и эффективности  работы карьерного горно-транспортного оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, от класса экскавируемых пород, глубины карьера, квалификации обслуживающего персонала, температуры воздуха и срока службы оборудования;

впервые установлена зависимость  между общим количеством  тепла, поглощаемого в процессе нагрева  до температуры 150-200 С и удельным тепловым потоком нагревателя при ремонтной сварке металлоконструкций карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур;

установлена зависимость уровня гармонических составляющих, боковых и разностных частот от износа поверхностей качения и количества локальных дефектов узлов карьерного горнотранспортного оборудования при  проведении вибродиагностики;

установлена -эффективность разработанного варианта поэтапной системы ремонта горнотранспортного оборудования, -эксплуатируемого в

условиях низких температур» ^а также технологии ремонта металлоконструкций с использованием нагревателей.

Научное значение работы состоит в новом решении актуальной научной проблемы повышения надежности карьерного горпо-транспортпого оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, позволившей:

разработать метод расчета  полезной работы карьерного горнотранспортного оборудования, как  системы технологически взаимосвязанных  машин, затраченной  на добычу полезного  ископаемого в  конкретных условиях и за установленное  время;

разработать метод оценки уровня ремонтной технологичности  карьерного горно-транспортного  оборудования по единичным  и комплексному показателям, учитывающим использованные ресурсы по каждому  процессу стадии эксплуатации, и полезную работу, выполненную этим оборудованием в конкретных услоЕ.иях и за установленное время;

установить  зависимость между  уровнями качества по единичным и комплексным  показателям для  системы машин  и каждой машины в  отдельности, которые  реализуют технологический  процесс добычи полезного  ископаемого;

разработать методику декомпозиции структуры процесса эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования, позволяющей выявлять лимитирующие показатели ремонтной технологичности.

Практическая  ценность работы заключается в разработке и использовании:

методики  оценки уровня ремонтной технологичности карьерного горно-транспортного оборудования, как системы машин, увязанных в едином технологическом процессе добычи полезного ископаемого;

мероприятий, снижающих отрицательное . воздействие низких температур на качество сварных соединений при проведении ремонтных сварочных работ на металлоконструкциях карьерного горнотранспортного оборудования;

рекомендаций  по переходу к системе  профилактического  технического обслуживания карьерного горно-транспортного оборудования на базе

вибродпапюстики фактического технического состояния их машинных

агрегатов;

і конструктивно-технологических¹ мероприятий и рекомендаций но

восстановлению  металлоконструкций и крупномодульных зубчатых

передач карьерных экскаваторов при разработанной  поэтапной системе

ремонта на основании выявленных зависимостей между  химическим

составом  конструкционных  материалов и тепловым режимом сварки

(наплавки) при ремонте карьерного  горно-транспортного  оборудования в

полевых условиях;

системы нормативно-технической  документации по

совершенствованию технологии ремонта  карьерного горно-транспортного оборудования на горнодобывающих предприятиях Севера;

схемы совершенствования  технологии ремонта  карьерного горно-транспортного оборудования, отличающейся тем, что она предусматривает воздействие на процессы и операции, лимитирующие эффективность использования этого оборудования. При этом затраты используемых ресурсов, отнесенные к единице конечного результата функционирования горно-транспортного оборудования в конкретных условиях применения за установленное время всегда будут минимальны.

Личный  вклад автора состоит:

в установлении количественных зависимостей ремонтной технологичности  карьерного горно-транспортного оборудования от горнотехнических и климатических условий эксплуатации;

в разработке метода расчета полезной работы карьерного горнотранспортного оборудования, учитывающего работу бурового станка, карьерного экскаватора  и карьерного большегрузного автомобиля;

в представлении  трудоемкости технического обслуживания и ремонта  горно-транспортного оборудования в виде технически обоснованных показателей, учитывающих квалификацию исполнителей и зависящих от грузоподъемности машин, а также горнотехнических и климатических условий;

в разработке теоретической модели нагревания металлоконструкций рабочего оборудования горно-транспортных машин при выполнении ремонтной сварки и в обосновании технологии восстановления металлоконструкций и зубчатых передач;

в разработке математической модели ремонтной технологичности, позволяющей определять рациональные параметры  системы технического обслуживания и ремонта  карьерного горпо-трапепортного оборудования в сложных горно-геологических и жестких климатических условиях;

в обосновании  критериев предельного  состояния машинных агрегатов механического  оборудования карьерных  экскаваторов, положенных в основу системы  профилактического (упреждающего) обслуживания;

в определении  влияния ремонтной  технологичности  на эффективность  эксплуатации карьерного горно-транспортного  оборудования в жестких  климатических условиях Южно-Якутского угольного  бассейна, что дополняет  и уточняет теорию технологичности конструкций средств механизации горных работ.

Реализация  результатов работы. Разработанные в диссертационной работе поэтапная система ремонта и комплекс рекомендаций по повышению качества эксплуатации горно-транспортного оборудования были внедрены на разрезе «Нерюнгринский» ГУП «Якутуголь» с годовым экономическим эффектом около 19,5 млн. руб. (в ценах 2001 г.). Основные разделы диссертации используются в учебном процессе НТИ(ф)ЯГУ при чтении курсов лекций и выполнении контрольных и курсовых работ по дисциплинам «Горные машины и механизмы», «Эксплуатация и ремонт карьерного оборудования», «Эксплуатация и ремонт горного оборудования на Севере», «Технология металлов и сварка».

Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете разреза «Нерюнгринский» ГУП «Якутуголь»; на Международном семинаре «Проблемы и перспективы развития горной техники» (Москва, МГГУ, 1994г.); на совместном заседании кафедр ТХОМ, ТМР и ГМО Московского государственного горного университета; на Ученом совете института физико-технических проблем Севера; на Ученом совете Технического института Якутского государственного университета; в лаборатории ремонта горного оборудования ИГД им. А. А. Скочипского; на Международном симпозиуме «Горная техника на пороге XXI века» (Москва, МГГУ, 1996г.); на Научно-практической конференции «Проблемы и перспективы освоения природных ресурсов Южной Якутии» (Нерюнгри, 1996г.); на Научно-практической конференции «Фитико-іехннческие проблемы освоения и развития Южно-Якутского региона» (Нерюнгри,

1998г.); па  Научно-практической  конференции «Проблемы  и перспективі,! 
угледобывающей отрасли Республики Саха (Якутия)» (Нерюнгри. 1999г.); па 
Научно-практической конференции «Горнодобывающая Якутия па рубеже 
Ш-го тысячелетия» (Нерюнгри, 2000г.); на Научно-практической 
конференции «Пути эффективного использования экономического и 
промышленного потенциала Южно-Якутского региона в XXI веке» 
(Нерюнгри, 2000г.); на Научно-практической конференции

«Горнодобывающая  промышленность Республики Саха (Якутия). Проблемы и перспективы» (Якутск, 2000г.); на Научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых  ученых посвященной 20-летию  профессионального  образования в  Южной Якутии (Нерюнгри, 2001г.); на Научно- практической конференции «Южно-Якутская комплексная экспедиция: 50 лет поисков и открытий» (Нерюнгри, 2001г.); на Научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 2001г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 печатных работ, в том числе 4 монографии, 3 учебных пособия.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем составляет 313 страниц, включая 280 страниц основного текста, 72 рисунка и 56 таблиц, список использованной литературы из 192 наименований и приложения на 14 страницах.

Автор выражает искреннюю благодарность  проф., д-ру техн. наук В. И. Морозову и доц., канд. техн. наук М. Р. Хромому за помощь, оказанную на разных этапах исследований.