Влияние условий эксплуатации на температурный режим редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов
На правах рукописи
СТЕНИНА Наталья Александровна ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ РЕДУКТОРОВ МОТОР-КОЛЕС КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ 05.05.06 – «Горные машины»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Кемерово – 2013 2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева»
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Хорешок Алексей Алексеевич
Официальные оппоненты: Аксенов Владимир Валерьевич, доктор технических наук, профессор, Институт Угля СО РАН Кудреватых Андрей Валерьевич, кандидат технических наук, Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева
Ведущая организация: Новационная фирма «КУЗБАСС-НИИОГР»
Защита состоится «27» июня 2013 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Федеральном государственном бюджетном образователь ном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государ ственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, Факс (384-2) 58-33-80, e-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственно го бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального обра зования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф.
Горбачева»
Автореферат разослан «23» мая 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета А. Г. Захарова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В реализации технологии открытого способа добы чи угля и других полезных ископаемых карьерный автотранспорт является одним из главных звеньев в создании систем экскаваторно-автомобильного комплекса (ЭАК).
В настоящее время наибольшее распространение получили автосамосвалы грузоподъемностью 130–220 т.
Тяжелые условия работы карьерных автосамосвалов предъявляют повы шенные требования к используемым при эксплуатации горюче-смазочным мате риалам. Физико-химические свойства масел изменяются значительно быстрее, чем наступает отказ техники. В условиях развития предотказного состояния тех ники резко увеличивается содержание продуктов износа и температура масла ре дуктора мотор-колес (РМК) карьерных автосамосвалов. Простои автосамосвалов из-за отказов и неисправностей несущей части составили 28 % от общих просто ев, а из распределения этих простоев на долю отказов по причине неисправности РМК приходится 37 %. Температурный режим РМК взаимосвязан с параметрами его технического состояния от работоспособного до предельного или аварийного.
Изменение технического состояния РМК, как и других агрегатов карьерных авто самосвалов, зависит от режимов их работы, характеризующихся условиями экс плуатации.
Одной из причин изменения технического состояния РМК и автосамосвала в целом является перегрев его элементов и масла в нем. Исследования по опреде лению зависимости условий эксплуатации от температурного режима РМК карь ерных автосамосвалов ранее не проводились. Таким образом, тема диссертацион ной работы является актуальной.
Цель работы – определение влияния условий эксплуатации на температур ный режим редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов.
Идея работы в использовании температуры масла редукторов мотор-колес для определения показателей их надежности и выбора рациональных условий эксплуатации карьерных автосамосвалов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– провести экспериментальные исследования по определению влияния ус ловий эксплуатации на температурный режим редукторов мотор-колес и на тех ническое состояние карьерных автосамосвалов;
– разработать модель регрессии температуры масла редукторов мотор-колес от коэффициента использования грузоподъемности, длины ездки с грузом, темпе ратуры окружающей среды и продольного уклона;
– установить зависимость температурного режима редукторов мотор-колес от коэффициента использования грузоподъемности и создать модель определения рациональной загрузки карьерных автосамосвалов в конкретных условиях экс плуатации.
Научная новизна работы заключается:
– в определении влияния на температуру масла РМК эксплуатационных по казателей, основным из которых является коэффициент использования грузо подъемности;
– в разработке модели регрессии, позволяющей определить влияние основ ных эксплуатационных показателей на температурный режим РМК;
– в установлении зависимостей показателей надежности редуктора от тем пературы масла и от коэффициента использования грузоподъемности;
– в создании модели определения рациональной загрузки карьерных авто самосвалов в конкретных условиях эксплуатации.
Практическая значимость работы состоит в разработке:
– алгоритмического и программного обеспечения расчетов для определения рационального коэффициента использования грузоподъемности при различных сочетаниях ЭАК;
– методики определения рационального коэффициента использования гру зоподъемности с учетом температурного режима РМК карьерных автосамосвалов.
Методы исследования. При выполнении работы использовались методы статистической обработки данных и построения регрессионных моделей, анализа и синтеза, математическое моделирование и аппарат линейного программирова ния.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Температурный режим редукторов мотор-колес объективно оценивает их техническое состояние через показатели надежности: количество отказов, ко эффициент готовности и коэффициент стоимости эксплуатации. При отклонении температуры масла от критического значения 120° до минимального 95°, количе ство отказов снижается на 25 %, при увеличении до максимального значения 161° – увеличивается в 9 раз.
2. Температура масла редукторов мотор-колес определяется показателями условий эксплуатации: коэффициент использования грузоподъемности, длина ездки с грузом, температура окружающей среды и продольный уклон. Зависимо сти температуры масла от данных показателей носят линейный характер. Наи большее влияние на температуру масла оказывают температура окружающей среды и коэффициент использования грузоподъемности.
3. Зависимость удельных затрат от коэффициента использования грузо подъемности с учетом температурного режима редукторов мотор-колес является параболической и имеет экстремум, при котором удельные затраты минимальны, а коэффициент использования грузоподъемности рациональный.
Степень достоверности научных результатов подтверждена корректным выбором критериев эффективности, результатами эксперимента, сопоставлением результатов моделирования с фактическими показателями эксплуатации карьер ных автосамосвалов.
Личный вклад автора заключается: в постановке задач исследований и разработке методов их решения;
в выполнении аналитических и эксперименталь ных исследований;
в разработке методики определения рационального коэффици ента использования грузоподъемности для конкретных условий эксплуатации по минимуму удельных затрат с учетом температурного режима работы РМК карь ерных автосамосвалов;
в установлении закономерностей и создании модели рег рессии между температурой масла РМК и эксплуатационными показателями карьерных автосамосвалов: коэффициентом использования грузоподъемности, длиной ездки с грузом, температурой окружающей среды и продольным уклоном, имеющей линейный характер;
зависимости количества отказов РМК, продолжи тельности простоя в ремонте и затрат на их ремонт от температурного режима ра боты, носящей экспоненциальный характер и зависимость удельных затрат от ко эффициента использования грузоподъемности с учетом температурного режима РМК являющейся параболической.
Объектом исследований являются температурный режим РМК карьерных автосамосвалов, а также характер его влияния на техническое состояние и эффек тивность эксплуатации карьерных автосамосвалов.
Реализация результатов работы. Основные результаты, разработанная ме тодика и модель используются в учебном процессе при обучении студентов бака лавров направлений: 190601.62 «Эксплуатация транспортно-технологических ма шин и комплексов», 190701.62 «Технология транспортных процессов», 130409. «Горные машины и оборудование» Кузбасского государственного технического университета имени Т. Ф. Горбачева и на предприятиях, эксплуатирующих гор нотранспортное оборудование.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доло жены и одобрены на: XII, XIII, IХ Международных научно-практических конфе ренциях «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Кемерово, 2008, 2010, 2012);
V Международной научной конференции «Инновации в технологиях и образовании» (г. Белово, 2012);
II Международной научно-практической конфе ренции «Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса» (г.
Новокузнецк, 2012).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК России, – 4, монография – 1, свиде тельств о государственной регистрации программ для ЭВМ – 3.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 152 страницах ма шинописного текста, включает в себя введение, 4 главы, заключение, список ис пользованной литературы из 154 наименований, 53 рисунка, 29 таблиц, 6 прило жений.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследова ния, сформулирована цель и задачи работы, научная новизна и практическая цен ность, а также научные положения, выносимые на защиту.
В первой главе приводится обзор исследований, целью которых является повышение производительности и технического состояния карьерных автосамо свалов.
Большая роль в повышении уровня технико-экономических показателей при добыче угля открытым способом, а также решении вопросов эффективного ис пользования карьерных автосамосвалов и в целом ЭАК принадлежит следующим ученым: М. В. Васильеву, К. Е. Винницкому, В. И. Галкину, А. А. Кулешову, Н. В. Мельникову, В. В. Ржевскому, Б. В. Гордиенко, В. С. Хохрякову, Ю. П. Ас тафьеву и многим другим исследователям.
Обобщенный анализ этих исследований показал, что, несмотря на большую значимость полученных результатов, современное производство ставит задачи дальнейшего поиска путей, повышающих эффективность использования горного оборудования и особенно большегрузного карьерного автотранспорта. В резуль тате были сформулированы цель и задачи диссертационной работы.
Кроме того, проведен анализ состояния современного карьерного авто транспорта, который позволил выявить большое количество простоев карьерных автосамосвалов и связанных с ними потерь при добыче полезных ископаемых.
Основная часть простоев происходит по техническим причинам и вызвана отка зами и неисправностями различных систем автосамосвалов. Одной из распро страненных причин является отказ РМК (37 %).
Во второй главе исследовано влияние на температурный режим РМК экс плуатационных показателей.
Для оценки температурного режима РМК были выбраны следующие пока затели: коэффициент использования грузоподъемности (гр), расстояние транс портирования груза (Lег), продольный уклон дороги (i) и температура окружаю щей среды (tос).
Экспериментальные исследования по определению влияния условий экс плуатации на температурный режим редукторов мотор-колес карьерных автоса мосвалов проводились в условиях ОАО «Талдинский угольный разрез» филиала «УК «Кузбассразрезуголь».
Замеры осуществлялись на протяжении двух лет в разное время года. В ито ге сделано более 4 000 замеров температуры масла РМК.
Объект исследования – редуктор мотор-колес карьерных автосамосвалов особо большой грузоподъемности. При исследованиях в РМК использовалось российское масло ТАП-15В.
Температура масла РМК (tм) является наиболее информативным показате лем его технического состояния. При повышенных температурах масло теряет свои смазывающие свойства, происходит повышенный износ шестерен и под шипников редукторов. В данной работе под температурным режимом понимается режим изменения температуры масла РМК во времени в различных условиях экс плуатации карьерных автосамосвалов. Изменение технического состояния РМК карьерных автосамосвалов зависит от режимов их работы, характеризующихся условиями эксплуатации.
Для исследований были выбраны автосамосвалы с электромеханической трансмиссией следующих марок: БелАЗ-75131, -302, -306, как наиболее распро страненные на разрезах «УК «Кузбассразрезуголь».
Наибольший интерес представляет наиболее нагруженный режим работы карьерных автосамосвалов – движение в груженом состоянии на подъем, поэтому замеры проводились в пунктах их разгрузки. При этом, помимо температуры мас ла редукторов, фиксировались следующие показатели: температура окружающей среды, объем ковша экскаватора, длина маршрута, продольный уклон дороги и номер шасси автосамосвала.
Температурный режим работы РМК оценивался двумя способами и двумя приборами, имеющими высокую точность и малую погрешность: первый способ – фиксировалась температура масла РМК через заливную пробку с помощью циф рового прибора – мультиметр цифровой CMM-40;
второй способ – фиксировалась температура непосредственно корпуса редуктора с помощью инфракрасного при бора – инфракрасный неконтактный пирометр Center-350. В ходе эксперимен тальных исследований установлено, что разность при измерении температуры между этими двумя способами и приборами составила значение – 16 °С. Чтобы не создавать дополнительных простоев автосамосвалов, измерения температуры проводились вторым способом.
Результаты замеров температуры масла РМК для исследуемых марок авто самосвалов представлены на рис. 1.
t м,°C tм критич.,°C 137, 140 126, 121, 97 97 БелАЗ-75131 БелАЗ-75302 БелАЗ- Марка а/с tм мин. tм макс.
tм cpед.
Рисунок 1 – Величина минимальной, средней и максимальной температуры масла РМК (tм) для различных марок автосамосвалов Несмотря на хорошие условия охлаждения, средняя и максимальная темпе ратура масла в РМК превышает критическое значение tм = 120 °С. Максимальная температура масла в РМК достигает значений 161 °С (БелАЗ-75302), а при таких температурах ухудшаются свойства трансмиссионных масел, ухудшаются усло вия работы всех элементов редуктора. Надежность любых узлов и агрегатов су щественно зависит от их температурного режима работы. Поэтому прогнозирова ние и поддержание температуры масла в допускаемых пределах является акту альной задачей, решение которой позволит поддерживать в технически исправ ном состоянии РМК и автосамосвал в целом.
Для оценки значимости исследуемых показателей рассчитаны коэффициен ты корреляции, значения которых представлены в табл. 1, рассматриваемые как для каждой группы автосамосвалов отдельно, так и для обобщенной совокупности ав тосамосвалов БелАЗ.
Таблица 1 – Значения линейного коэффициента корреляции для выборки «Все Бе лАЗы» Параметры Lег, км i, ‰ tос, °C ГР tм, °C Lег, км – -0,0511 -0,159 0,012 -0, i, ‰ – -0,0511 0,0826 0,0157 0, tос, °C – -0,159 0,0826 0,043 0, ГР – 0,012 0,0157 0,043 0, tм, °C – -0,068 0,162 0,774 0, При анализе графика, изображенного на рис. 2, видно, что наиболее тесная связь наблюдается между температурой масла РМК и температурой окружающей среды (линейный коэффициент корреляции 0,774), а также между температурой масла РМК и коэффициентом использования грузоподъемности (линейный ко эффициент корреляции 0,433).
Leг, км 0, 0, 0, 0, 0 -0, гр 0,433 -0,2 i, % 0, 0, tос, °С Рисунок 2 – Значения линейного коэффициента корреляции для выборки «Все БелАЗы» Так как температура окружающей среды – это показатель, на который по влиять нельзя, то основным показателем для дальнейших исследований считается коэффициент использования грузоподъемности. Оперативное управление этим показателем позволит для любых условий эксплуатации разработать такие реко мендации, при которых ресурс РМК и эффективность использования карьерных автосамосвалов будут максимальными. Однако оставшиеся три показателя также оказывают влияние на температуру масла РМК, хоть и незначительное. Поэтому наиболее достоверным будет рассмотрение влияния всей совокупности показате лей, для чего необходимо создание модели регрессии.
Созданы модели регрессии для каждой группы автосамосвалов и для обобщен ной совокупности автосамосвалов БелАЗ.
Определение выборочных коэффициентов корреляции для данных моделей осуществлялось методом наименьших квадратов для всех исследуемых групп: Бе лАЗ-75131, -75302, -75306 и группы «Все БелАЗы». Неизвестные значения подоб раны из условия минимизации суммы квадратов отклонений.
В результате расчетов и обработки данных получены следующие эмпириче ские зависимости для определения температуры масла РМК при эксплуатации ав тосамосвалов в различных условиях, представленные в табл. 2.
Таблица 2 – Уравнения регрессии для выборок автосамосвалов «БелАЗ» по группам и обобщенной совокупности.
№ Группа выборки Уравнения регрессии БелАЗ- БелАЗ- БелАЗ- Обобщенная «Все БелАЗы» Для оценки значимости уравнений регрессии использован критерий Фише ра. Анализ расчетов показал: с вероятностью 0,95 можно утверждать, что уравне ния регрессии статистически значимо.
Для дальнейших расчетов используется общая формула, которая описывает температурный режим работы РМК для всех марок автосамосвалов особо боль шой грузоподъемности:
(1) Зная зависимость продолжительности простоя автосамосвалов в ремонте ( рем ) (по причине отказа редукторов) от температуры масла в РМК ( ), с помо щью представленных уравнений можно получить зависимость рем.
В третьей главе определены зависимости основных показателей надежно сти и технического состояния карьерных автосамосвалов от коэффициента ис пользования грузоподъемности (КИГ).
Проблема повышения надежности РМК автосамосвалов имеет большое зна чение.
Основные работы в области повышения надежности и эффективности карь ерного автотранспорта выполнили следующие ученые: М. В. Васильев, А. А. Ку лешов, М. Г. Потапов, В. П. Смирнов, В. Ю. Коптев. Наработки выполнены А. К.
Вернацким, Е. К. Почтенным, А. А. Ракитским и на заводе–изготовителе карьер ных автосамосвалов « БелАЗ» А. Н. Казарезом, П. А. Мариевым, В. И. Мелешем.
Основным показателем качества работы автомобильного транспорта и ЭАК большинство авторов считают производительность транспортного процесса. Ос новными показателями надежности восстанавливаемых изделий являются коэф фициенты готовности использования парка и стоимости эксплуатации.
В результате обработки экспериментальных данных установлено соотноше ние затрат на ремонт РМК и средней температуры масла в редукторе (рис. 3).
tм ср, 350 322, °С Зрем, 275, тыс.руб 200 161, 137,2 126, 150 121, БелАЗ-75131 БелАЗ-75302 БелАЗ- Марка а/с Средняя температура масла Затраты на ремонт Рисунок 3 – Величина средней температуры масла и затрат на ремонт, при ходящихся на один автосамосвал Установлено, что зависимости затрат на ремонт, количества отказов и числа дней нахождения автосамосвала в ремонте от температуры масла РМК носят экс поненциальный характер (рис. 4–6).
Зрем, тыс. руб.
Зрем= 967,29·e0,043·tм, °С tм 100 110 120 130 140 150 Рисунок 4 – Зависимость затрат на ремонт РМК (Зрем) от температуры масла (tм) nотк nотк= 0,0034·е0,055·tм,° tм170С 100 110 120 130 140 150 Рисунок 5 – Зависимость количества отказов РМК (nотк) от температуры масла в редукторе (tм) Д рем Дрем = 0,0093·е0,0555·tм °С tм, 100 110 120 130 140 150 Рисунок 6 – Зависимость количества дней простоя автосамосвалов в ремон те (Дрем) от температуры масла РМК (tм) В каждом конкретном случае решается, что важнее на данном этапе для горного предприятия – минимальные удельные затраты или производительность по комплексу. Повышение производительности на погрузочно-транспортных ра ботах может привести в отдельных случаях к увеличению удельных затрат и себе стоимости продукции из-за большой стоимости оборудования.
Определение влияния коэффициента использования грузоподъемности на показатели эффективности эксплуатации карьерных автосамосвалов осуществля лось по следующей методике:
Удельные затраты определяются по формуле, руб./т, (2) где – затраты на ремонт РМК, руб.;
– годовая производительность, т/год.
Затраты на ремонт РМК определяются по формуле, руб., (3) Среднее число отказов РМК, приходящихся на один автомобиль за год:
, (4) где – температура масла в РМК (формула 1).
Коэффициент использования грузоподъемности определяется по формуле, (5) где – фактическая грузоподъемность, т;
– номинальная грузоподъемность, т.
, (6) где – количество загружаемых ковшей;
– вместимость ковша экскаватора;
э – плотность горной массы, т/м3;
– коэффициент наполнения ковша;
– коэффициент разрыхления горной массы.
Годовая производительность ( ) зависит от режимов и продолжительности работы автосамосвалов за год и определяется по формуле, (7) где – часовая производительность автосамосвала, т/ч;
– время работы в год, ч.
, (8) где – дни работы в год;
время работы в сутки, ч.
. (9) Часовая производительность ( ) определяется по формуле, т/ч (10) е где – грузоподъемность автосамосвала, т;
– коэффициент использования грузо подъемности;
– техническая скорость, км/ч;
– длина ездки с грузом, км;
– время простоя автосамосвала за один рейс, ч;
– коэффициент использования пробега (для маятниковых маршрутов =0,5).
,ч (11) где – время погрузки автосамосвала, ч;
– время разгрузки автосамосвала, ч;
– время ожидания погрузки и разгрузки, ч;
– время других простоев, ч.
Коэффициент готовности определяется по формуле. (12) Коэффициент стоимости эксплуатации kс.э определяется по формуле Зрем. (13) СРМК где СРМК – стоимость РМК.
Результаты о еделения рационального коэффициента использования гру зоподъемности для маршрута на ОАО «Талдинский угольный разрез» представ лены в табл. 3.
Исходные данные:
марка а/с – БелАЗ-75302;
средняя техническая скорость – 14 км/ч;
длина груженой ездки – 11 км;
средний продольный уклон дороги – 5 %;
температура окружающей среды – +30 °С.
Результаты расчета представлены в табл. 3.
Результаты расчетов, приведенные в табл. 3, показывают, что с одной сто роны, увеличение КИГ влечет за собой рост производительности. С другой сто роны, вызывает увеличение температуры масла в редукторах, и, как следствие, снижение их надежности, рост числа отказов, а значит повышение простоев в ре монте, затрат на ремонт и уменьшение коэффициента готовности (табл. 3).
Таблица 3 – Результаты определения рационального КИГ k с.э,,,,,, т/ч °С дн. дн. ч т руб. руб./т 0,5 62,1 126,9 10,6 332,3 7976,4 495309,9 226707,3 0,458 0,97 0, 0,6 74,5 129,6 12,4 330,6 7934,9 591282 254715,4 0,4308 0,966 0, 0,7 86,9 132,3 14,4 328,6 7886,8 685639,3 286183,6 0,4174 0,960 0, 99,3 135,0 16,7 326,3 7830,7 778022,7 321539,6 0,954 0, 0,8 0, 0,9 111,7 137,7 19,4 323,6 7765,6 867999,2 361263,5 0,418 0,947 0, 1 124,2 140,4 22,6 320,5 7689,9 955046,9 405895,1 0,427 0,938 0, 1,1 136,6 143,2 26,2 316,7 7602,0 1038538 456040,5 0,441 0,928 0, 1,2 149,0 145,9 30,5 312,5 7499,8 1117719 512381,1 0,459 0,916 0, Таким образом, чем меньше КИГ, тем лучше перечисленные показатели эффективности использования автосамосвалов. Но при недогрузе автосамосвалов значительно снижается их производительность.
Следовательно, при определенном значении коэффициента использования грузоподъемности соотношение затрат на ремонт редуктора и производительно сти автосамосвала будет таковым, что зависимость удельных затрат от КИГ при мет вид параболы, а значит будет иметь минимум, при котором коэффициент ис пользования грузоподъемности является рациональным (рис. 7).
Зуд, 0, руб./т 0, Зуд=0,0036гр2-0,0317гр+0, 0, 0, 0, 3,21% 0, 0, 0, 0, гр 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1, Рисунок 7 – Зависимость удельных затрат (Зуд ) от коэффициента использо вания грузоподъемности ( Таким образом, при эксплуатации автосамосвалов в данных условиях ра циональным, с точки зрения минимальных удельных затрат, является коэффици ент использования грузоподъемности, равный 0,8.
Необходимо отметить, что в каждом конкретном случае значение рацио нального коэффициента использования грузоподъемности свое и зависит от усло вий эксплуатации.
Следовательно, критерий выбора рационального коэффициента использо вания грузоподъемности выглядит следующим образом:
, (16) В четвертой главе разработана модель определения рационального коэф фициента использования грузоподъемности карьерных автосамосвалов с учетом температурного режима РМК.
Вопросам экономико-математического моделирования работы горно транспортного оборудования посвящены работы М. В. Васильева, З. Л. Сиротки на, В. П. Смирнова, Ю. И. Белякова, А. А. Кулешова, А. Г. Шапарь, А. М. Эрперт, Л. М. Римм, В. Т. Лашко, К. К. Кузнецова, К. Е. Винницкого и др.
В работе с о ощью объек но-о иен и ованно о языка о а и ования Visual Basic 6.0 была создана модель определения рационального коэффициента использования грузоподъемности, обеспечивающего наилучший температурный режим редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов с учетом влияния на него изменений условий эксплуатации.
Входные данные: Va – вместимость кузова автосамосвала;
Kэ – коэффициент экскавации;
Kp – коэффициент разрыхления горной массы, q – грузоподъемность автосамосвала, т;
Vэ – объем ковша экскаватора;
– плотность горной массы;
т/м ;
toc – температура окружающей среды;
Lег – длина ездки с грузом;
i – про дольный уклон дороги;
т – техническая скорость;
Tпр – время простоя автосамо свала за один рейс;
вых – выходные дни в году;
сут – время работы в сутки, ч;
СРМК – стоимость РМК.
Полученные данные оформлены в виде форм, представленных на рис. 8.
Рисунок 8 – Пример расчета данных для карьерного автосамосвала БелАЗ 75306 (при температуре окружающей среды tос = +25 C) Программа определения загрузки карьерных автосамосвалов с учетом тем пературного режима редукторов мотор-колес позволяет для конкретных горно технических условий определить рациональную степень загрузки карьерных ав тосамосвалов и разработать рекомендации по эксплуатации автосамосвалов с максимальной эффективностью. Программа предназначена для использования на любых разрезах, эксплуатирующих карьерные автосамосвалы в составе ЭАК.
На программу получено «Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ» № 2012615125, Стенин Д. В., Стенина Н. А., 8 июня 2012 г.
Необходимость разработки методики для определения рациональной за грузки, с учетом температурного режима РМК карьерных автосамосвалов для различных условий эксплуатации, вызвана постоянно усложняющимися горно техническими и горно-геологическими условиями работы карьерных экскаватор но-автомобильных комплексов на разрезах Кузбасса и всей России.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой дано новое решение актуальной научной задачи определения влияния условий экс плуатации на температурный режим редукторов мотор-колес карьерных автоса мосвалов, имеющей существенное значение для повышения надежности и эффек тивности работы экскаваторно-автомобильных комплексов.
Научные и практические результаты выполненных исследований позволяют подвести итоги:
1. Выявлено, что внутрисменные простои карьерных автосамосвалов и свя занные с ними потери в добыче вызваны отказами и неисправностями различных систем автосамосвалов. В 2010 г. простои карьерных автосамосвалов составили 85544,9 мото-часов, а потери в добыче – 12084,2 тыс. м3. Наибольшая доля про стоев организационно-технического характера связана с отказами работы деталей, узлов и агрегатов автосамосвалов. В условиях филиала ОАО «УК «Кузбассраз резуголь» «Талдинский угольный разрез» простои автосамосвалов только в году из-за отказов и неисправностей составили 28 % от общих простоев, на долю отказов по причине неисправности РМК – 37 %.
2. Получены результаты замеров температуры масла РМК для исследуемых марок автосамосвалов: минимальное значение температуры масла РМК tм = 95 °С (БелАЗ-75306), а среднее значение температуры масла tм = 129 °С и максимальное значение tм = 161 °С (БелАЗ-75302) превышают критическое значение в 120 °С.
3. Установлено, что наиболее тесная связь наблюдается между температу рой масла РМК и температурой окружающей среды (линейный коэффициент кор реляции изменяется в пределах 0,705–0,774) и между температурой масла РМК и коэффициентом использования грузоподъемности (линейный коэффициент кор реляции изменяется в пределах 0,361–0,516). Создана модель регрессии темпера туры масла РМК карьерных автосамосвалов от эксплуатационных показателей:
4. Получены зависимости количества отказов РМК, продолжительности простоев автосамосвалов в ремонте и затрат на ремонт РМК от температурного режима РМК, описанные следующими экспоненциальными уравнениями:
Дрем м Зрем.
5. Разработана методика определения рационального коэффициента исполь зования грузоподъемности по минимуму удельных затрат с учетом температурно го режима РМК карьерных автосамосвалов. Получена зависимость удельных за трат на ремонт РМК от коэффициента использования грузоподъемности с учетом температурного режима РМК, описанная уравнением второго порядка:
Зуд а в с.
гр гр 6. Определено, что при различных условиях эксплуатации минимальные удельные затраты достигаются при уменьшении коэффициента использования грузоподъемности. При уменьшении коэффициента использования грузоподъем ности до 0,8 снизились количество отказов на 25,7 %, затраты на ремонт РМК на 20,8 %, температура масла РМК на 3,85 % (от 140,4 °С до 135 °С), а удельные за траты сократились на 3,21 %.
Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы:
– исследовать влияние условий эксплуатации на температурный режим РМК карьерных автосамосвалов при использовании масел зарубежных производите лей;
– разработать устройство, позволяющее охлаждать масло редукторов мотор колес до номинальных значений.
Список работ, опубликованных автором по теме диссертации:
1. Стенин, Д. В. Ресурс несущих систем и производительность карьерных авто самосвалов: монография / Д. В. Стенин, Н. А. Стенина // Издательство «LAM BERT ACADEMIC PUBLISHING». – Deutschland, 2012. – 130 с.
2. Стенин, Д. В. Влияние степени загрузки карьерных автосамосвалов на себе стоимость перевозок / Д. В. Стенин, Н. А. Стенина, А. С. Фурман // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири: Материалы XII Международной научно практической конференции «Сибресурс–2008». – Кемерово, 2008. – С. 190–193.
3. Хорешок, А. А. Загрузка, производительность и ресурс несущей системы карьерного самосвала / А. А. Хорешок, Д. В. Стенин, Н. А. Стенина // Автомо бильная промышленность, 2008. – № 3. – С. 18–19. (ВАК).
4. Хорешок, А. А. Влияние степени загрузки карьерных автосамосвалов на себе стоимость транспортирования / А. А. Хорешок, Д. В. Стенин, С. Г. Костюк, Н. А. Стенина // Горное оборудование и электромеханика, 2009. – № 3, – С. 54–56. (ВАК) 5. Стенин, Д. В. Оценка влияния ресурса мотор-колес на эффективность исполь зования карьерных самосвалов / Д. В. Стенин, Н. А. Стенина // Природные и ин теллектуальные ресурсы Сибири: Материалы XIII Международной научно практической конференции «Сибресурс–2010». – Кемерово, 2010. – С. 109–112.
6. Хорешок, А. А. Влияние условий эксплуатации на тепловое состояние редук торов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ / Хорешок А. А., Стенин Д. В., Стенина Н. А. // Вестн. КузГТУ, 2012. – № 2. – С. 28–30. (ВАК) 7. Стенина, Н. А. К вопросу оценки влияния условий эксплуатации на тепловое состояние редукторов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ / Н. А. Стенина, Д. В.
Стенин, А. С. Фурман // Инновации в технологиях и образовании: Материалы V Международной научной конференции. – Белово, филиал КузГТУ, 2012. – С. 274– 279.
8. Стенин, Д. В. Загруженность карьерных самосвалов и тепловое состояние ре дукторов их мотор-колес / Д. В. Стенин, Н. А. Стенина // Автомобильная про мышленность, 2012. – № 10. – С. 26–28. (ВАК) 9. Стенин, Д. В. Использование корреляционного анализа при оценке теплового состояния редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов БелАЗ / Д. В. Сте нин, Н. А. Стенина // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири: Материа лы IХ Международной научно-практической конференции «Сибресурс –2012». – Кемерово, 2012. – С.133–137.
10. Стенин, Д. В. К вопросу исследования влияния условий эксплуатации на на дежность редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов/ Д. В. Стенин, Н. А.
Стенина // Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса:
Материалы II Международной научно-практической конференции. – Новокуз нецк, 2012. – С. 93–95.
Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ:
1. «Программа определения оптимальной степени загрузки карьерных автосамо свалов с учетом их ресурса» № 2012612459, Стенин Д. В., Стенина Н. А., 6 марта 2012 г.;
2. «Программа определения загрузки карьерных автосамосвалов с учетом тепло нагруженности редукторов мотор-колес» № 2012615125, Стенин Д. В., Стенина Н.
А., 8 июня 2012 г.;
3. «Программа моделирования работы экскаваторно-автомобильных комплексов» № 2012616861, Фурман А. С., Стенин Д. В., Стенина Н. А., 1 августа 2012 г.
Стенина Наталья Александровна ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ РЕДУКТОРОВ МОТОР-КОЛЕС КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ Подписано в печать 22.05.2013 Формат 6084/ Объем 1,2 п.л. Тираж 100 экз. Заказ.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Отпечатано в типографии ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева».
650000, г. Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.