В диссертации дано новое решение актуальной научной проблемы – повышения долговечности и надежности горно-транспортного оборудования, работающего в жестких климатических условиях, путем разработки и совершенствования системы технологических процессов ТО и Р, повышающих качество их эксплуатации на горных предприятиях Северо-Востока России, имеющей существенное значение для экономики страны.
Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований работы горно-транспортного оборудования на разрезах Южно-Якутского угольного бассейна позволили разработать комплекс научно-технических мероприятий, обеспечивающий повышение уровня качества его эксплуатации, и сделать следующие выводы:
1. Развитие открытых горных работ на Севере, как указано в перспективах развития Сибири, должно идти по пути увеличения мощности карьеров, их глубины, коэффициента вскрыши, что создает благоприятные условия для использования высокопроизводительного карьерного горно-транспортного оборудования. Однако, как показывает опыт эксплуатации горно-транспортного оборудования на горных предприятиях Якутии, эффективность его использования ниже ожидаемой. Коэффициент использования календарного фонда времени горно-транспортных машин находится в пределах 0,25…0,70, а простои в плановых и неплановых ремонтах достигают 30% от общего фонда рабочего времени. Объясняется это, в первую очередь, низким уровнем надежности и технологичности машин, сложными горно-геологическими и жесткими погодно-климатическими условиями его эксплуатации, несовершенством действующей системы технического обслуживания и ремонта оборудования при отсутствии научно-обоснованных нормативов на ремонт, а также завышенными сроками службы оборудования.
2. Из всех причин внеплановых простоев наиболее значимыми (по количеству отказов, трудоемкости восстановления работоспособности, затратам материальных и трудовых ресурсов) являются отказы механической системы, связанные с поломками металлоконструкций. Низкие показатели надежности и долговечности горно-транспортных машин связываются, в первую очередь, с низким уровнем их ремонтной технологичности в условиях Южно-Якутского угольного бассейна.
3. Применяемые экспертные методы оценки уровня качества эксплуатации горно-транспортного оборудования сложны и отличаются субъективностью, поэтому предпочтение следует отдавать объективным безэкспертным методам, базирующимся на функциональном критерии, представляющем собой наибольшее достижимое значение интенсивности выполнения комплексом своей функции в конкретных горно-геологических и погодно-климатических условиях эксплуатации. При этом уровень качества эксплуатации определяется относительно качества эксплуатации базового горно-транспортного комплекса, представляющего собой гипотетическую модель с наиболее высокими показателями, достигнутыми на разрезе.
4. Как показали результаты исследований комплексного показателя качества эксплуатации горно-транспортных комплексов, выполненных по предложенной методике, наилучшими оценками обладают следующие комплексы карьерного оборудования:
— буровой станок DM—H, экскаватор М-301 и автосамосвал Dresser-830E;
— буровой станок DM—H, экскаватор ЭКГ-15 и автосамосвал HD-1200.
5. С увеличением сроков службы горно-транспортного оборудования уменьшается его годовая производительность (в 1,2…1,8 раза), что обусловлено снижением надежности отдельных его элементов, возрастанием продолжительности аварийных простоев, ростом затрат времени на ремонт и обслуживание, и, как следствие, снижением коэффициента его готовности на 10…15%. Уменьшение температуры воздуха ниже -15°С также влечет за собой снижение показателей качества эксплуатации горно-транспортного оборудования. При этом следует отметить, что если профессиональная подготовленность обслуживающего персонала является управляемым фактором, то жесткость погодно-климатических условий эксплуатации требует разработки специальных мероприятий, способных снизить негативные последствия воздействия на конструкционные материалы низких отрицательных температур.
6. Горная масса, намерзающая на рабочие органы горно-транспортного оборудования, имеют, как правило, массивную изотропную текстуру, характеризуемую в 5…10 раз большей, по сравнению со сталью, величиной коэффициента объемной температурной деформации (расхождение данных теоретического моделирования с результатами лабораторных исследований не превышает 5% при 95% доверительной вероятности). Поэтому наиболее эффективным, с энергетической точки зрения, способом очистки рабочего оборудования от намерзшей горной массы должно оказаться разупрочнение ее адгезионного контакта с металлическим основанием.
7. Разработанная модель процесса нагрева двухкомпонентной среды «мерзлая горная порода – металлическое основание» позволяет получать не только рациональные параметры процесса термоконтактного нагрева для конкретных горно-технических и погодно-климатических условий эксплуатации горно-транспортного оборудования, но и проектировать, исходя из потребных параметров процесса нагрева, инфракрасные контактные нагреватели с рациональными теплофизическими параметрами.
8. Наиболее приемлемым видом технического обслуживания карьерного горно-транспортного оборудования является профилактическое, поскольку при этом удается существенно (до 20%) сократить затраты трудовых и эксплуатационных ресурсов за счет использования методов функциональной диагностики работающего оборудования. В качестве базового метода технического диагностирования карьерного горно-транспортного оборудования может быть использован метод вибродиагностики, поскольку все работающее оборудование генерирует случайные колебательные процессы, содержащие полный информационный базис о его техническом состоянии. Введенные критерии предельного технического состояния механического оборудования карьерных экскаваторов позволяют с высокой степенью достоверности (до 95% доверительной вероятности) обнаруживать зарождающие дефекты и прогнозировать их развитие.
9. Переход на синтезированную систему технических обслуживаний и ремонтов, учитывающую жесткие погодно-климатические условия Южно-Якутского угольного бассейна, позволяет, за счет обоснованного сокращения межремонтных сроков при поэтапной системе ремонта горно-транспортного оборудования, значительно (на 12%) сократить сроки пребывания во внеплановых ремонтах за счет предупреждения аварийных отказов. Предложенный алгоритм управления качеством эксплуатации карьерного горно-транспортного оборудования позволяет обеспечивать постоянную готовность оборудования выполнять свои функции, обеспечивая при этом минимальные затраты времени, трудовых и материальных ресурсов.
10. Совершенствование технологии ремонта металлоконструкций и зубчатых передач горно-транспортного оборудования позволяет уменьшить влияние низких отрицательных температур на качество ремонтных работ и сократить их продолжительность до 12%. Для изготовления несущих металлоконструкций горно-транспортного оборудования должна быть использована высокопрочная хладостойкая сталь с пределом текучести sт ³ 785 Н/мм2 (80кгс/мм2), а для крупногабаритных зубчатых передач – высокопрочная легированная сталь с пределом текучести sт ³ 1270 Н/мм2 (130 кгс/мм2).
11. Разработанный и внедренный на ГУП «Якутуголь» комплекс организационно-технических мероприятий по повышению качества эксплуатации горно-транспортных машин (учет суровых погодно-климатических и сложных горно-геологических условий эксплуатации, переход на поэтапную систему ремонта с элементами диагностики технического состояния, внедрение более совершенной технологии ремонта металлоконструкции и зубчатых передач и т.п.) позволил получить в 2001 году реальный экономический эффект в размере ~ 19,5 млн. рублей.
Загрузка...
