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

Обоснование рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в различных условиях эксплуатации на угледобывающих предприятиях

На правах рукописи

ХАЖИЕВ Вадим Аслямович ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭКСКАВАТОРОВ-МЕХЛОПАТ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Специальность 05.05.06 – «Горные машины» Специальность 05.02.22 – «Организация производства» (горная промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова.

Научный руководитель – доктор технических наук, доцент Кольга Анатолий Дмитриевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Красников Юрий Дмитриевич доктор технических наук Андреева Людмила Ивановна Ведущая организация – ОАО Институт «УРАЛГИПРОШАХТ»

Защита диссертации состоится «07» октября 2010 г. в 10:00 часов на заседа нии диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государст венный горный университет» в зале заседаний ученого совета по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский го сударственный горный университет».

Автореферат разослан «06» сентября 2010 г.

Ученый секретарь М.Л. Хазин диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Техническое перевооружение экскаваторного парка, осуществляемое на большинстве отечественных угледобываю щих предприятий, не приводит к ожидаемому повышению уровня эф фективности использования экскаваторов. Установлено, что сущест вующая система эксплуатации характеризуется следующими соотно шениями: в среднем на 1 плановую ремонтную остановку приходится 12 отказов экскаватора, на 1 ч его работы в режиме выемки-погрузки горной массы – 1,5-2,0 ч простоя в системе ремонта. Значения этих по казателей свидетельствуют о низкой эффективности как системы про изводственной эксплуатации, так и системы технического обслужива ния и ремонта экскаваторов.

Практика показывает, что в зависимости от условий эксплуатации, оказывающих влияние на время работы машины в режиме выемки погрузки горной массы, значения интенсивности отказов одного и того же элемента экскаватора различаются более чем в 5 раз. Недостаточно изученное влияние условий эксплуатации на надежность экскаваторов приводит к работе в аварийно-восстановительном режиме, перерасходу значительной части производственных ресурсов.

В связи с этим разработка методических положений по повышению эффективности работы экскаваторов-мехлопат путем обеспечения ра циональной производительности, при которой достигается максималь но возможная наработка между отказами элементов машин в конкрет ных условиях эксплуатации с приемлемыми затратами на ремонт, явля ется актуальной научно-практической задачей.

Объект исследования – экскаваторы цикличного действия мехлопаты, эксплуатируемые на угольных разрезах.

Предмет исследования – надежность и эффективность использо вания экскаваторов цикличного действия-мехлопат в различных усло виях эксплуатации.

Цель работы – повышение эффективности работы экскаваторов посредством обеспечения их рациональной производительности в раз личных условиях эксплуатации.

Идея работы – повышение эффективности работы экскаваторов достигается путем регулирования времени работы этих машин в режи ме выемки-погрузки горной массы в зависимости от различных усло вий эксплуатации.

Основные задачи исследования:

1. Обосновать критерий эффективности использования экскавато ров-мехлопат в различных условиях эксплуатации.

2. Выявить условия эксплуатации, существенно влияющие на на дежность экскаваторов-мехлопат.

3. Исследовать влияние условий эксплуатации на надежность экс каваторов-мехлопат.

4. Разработать методику определения рациональной производи тельности экскаваторов-мехлопат при работе в различных условиях эксплуатации.

5. Разработать и обосновать методические положения по улучше нию условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. В качестве критерия эффективности эксплуатации экскаваторов мехлопат предложен коэффициент технического использования, учи тывающий функциональное время нахождения этого оборудования как в системе производственной эксплуатации, так и в системе техническо го обслуживания и ремонта (п. 3 Паспорта специальности ВАК 05.05. – «Горные машины»).

2. Постоянный оперативный учет влияния не только технологиче ских, но и организационных условий эксплуатации при определении длительности межремонтного периода и объема ремонтных воздейст вий обеспечивает 85%-ную вероятность восстановления работоспособ ности машин до наступления отказа (пп. 3, 6 Паспорта специальности ВАК 05.05.06 – «Горные машины»).

3. Для различных условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат существуют определенные значения рациональной производительно сти, при которых коэффициент вариации времени рабочих циклов яв ляется минимальным, а затраты на ремонт не превышают затрат на улучшение и поддержание технологических и организационных усло вий эксплуатации (п. 3 Паспорта специальности ВАК 05.05.06 – «Гор ные машины», п. 7 Паспорта специальности ВАК 05.02.22 – «Органи зация производства (горная промышленность)»).

Научная новизна:

обоснован критерий эффективности эксплуатации экскаваторов мехлопат – коэффициент технического использования, учитывающий функциональное время нахождения этих машин как в системе произ водственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта;



установлено влияние технологических и организационных усло вий эксплуатации экскаваторов-мехлопат на надежность этих машин;

предложены показатели для определения рациональной произ водительности экскаватора: коэффициент вариации времени рабочих циклов;

соотношение затрат на ремонт и на улучшение и поддержание технологических и организационных условий эксплуатации.

Методы исследования. В диссертации использован комплекс ме тодов, включающий хронометражные наблюдения, аналитические рас четы, обобщение результатов выполненных исследований, статистиче ские методы, экономико-математическое моделирование.

Научная и практическая значимость результатов исследова ния. Установленные зависимости, показывающие влияние технологи ческих и организационных условий на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат;

методики оценки этого влияния, расчета функ ционального времени в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта оборудования;

выводы, содер жащиеся в работе, расширяют научные представления о методах по вышения эффективности эксплуатации горных машин. Практическая значимость состоит в разработке методики определения рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в различных условиях экс плуатации, при использовании которой обеспечиваются максимально возможная в конкретных условиях наработка между отказами этих ма шин и приемлемые затраты на ремонт.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов подтверждаются корректным использованием положе ний теории вероятности и математической статистики;

результатами анализа деятельности ремонтных служб угледобывающих предприятий за период 2004-2009 гг.;

достаточным объемом экспериментальных данных, удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, относительное расхождение кото рых не превышает 10-15%.

Личный вклад автора состоит в организации и проведении ком плекса экспериментальных исследований, анализе их результатов;

раз работке методических положений по повышению эффективности экс плуатации экскаваторов-мехлопат, которые основаны на методике рас чета функционального времени, методике оценки влияния технологи ческих и организационных условий на эффективность работы экскава торов в системе эксплуатации и методике определения рациональной производительности этих машин в различных условиях эксплуатации.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные науч ные положения и рекомендации диссертации использованы при опре делении рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в ОАО УК «Южный Кузбасс» («Разрез Сибиргинский»), ОАО «Белон», ОАО «Приморскуголь». Результатом реализации предложенных реше ний является повышение эффективности работы экскаваторов в 1, раза.

Область исследования. Диссертационная работа выполнена в рамках п. 3. – «Обоснование и оптимизация параметров и режимов ра боты машин и оборудования и их элементов», п.6. – «Разработка и со вершенствование технологических процессов с целью обеспечения вы сокого качества горных машин на стадии проектирования, изготовле ния и эксплуатации с учетом специфики работы на горных предпри ятиях» паспорта специальности ВАК 05.05.06 – «Горные машины» и п.7. – «Анализ и синтез организационно-технических решений. Стан дартизация, унификация и типизация производственных процессов и их элементов. Организация ресурсосберегающих и экологических про изводственных систем» паспорта специальности ВАК 05.02.22 – «Ор ганизация производства (горная промышленность)».

Апробация работы. Результаты и основные положения диссерта ционной работы докладывались на международном симпозиуме «Не деля горняка» МГГУ (Москва, 2007);

на научных семинарах и конфе ренциях УГГУ, ИГД УрО РАН (Екатеринбург, 2007-2010), КузГТУ (Кемерово, 2008-2009), ежегодных научно-технических конференциях МГТУ (Магнитогорск, 2006-2009);

на научных семинарах и конферен циях НТЦ-НИИОГР (Челябинск, 2006-2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных ра бот, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Мини стерства образования РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, че тырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 34 ри сунка, список использованной литературы из 125 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного ис следования, раскрыты научная новизна и практическая значимость ра боты.

В первой главе – «Современное состояние вопроса и формулиро вание задач исследования» – представлена научно-методическая база по исследованию влияния условий эксплуатации экскаваторов на эф фективность их использования, произведен анализ существующих кри териев и показателей системы эксплуатации.

Во второй главе – «Оценка влияния условий эксплуатации на эф фективность использования экскаваторов-мехлопат» – обоснованы предлагаемые критерий и показатели эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат. Оценено влияние условий использования экс каваторов в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта на эффективность эксплуатации этих машин.

В третьей главе – «Разработка методических положений по повы шению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат» – пред ставлены методика расчета рациональной производительности экскава торов-мехлопат, а также методические положения по повышению эф фективности использования этих машин в системах производственной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

В четвертой главе – «Реализация методических положений по по вышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат» – по казано применение разработанных методических положений и эконо мические результаты, обусловленные повышением эффективности ра боты экскаваторов.

В заключении представлены основные результаты исследования, приведены выводы и рекомендации по их использованию.

Основные научные положения, выносимые на защиту 1. В качестве критерия эффективности эксплуатации экскава торов-мехлопат предложен коэффициент технического использо вания, учитывающий функциональное время нахождения этого оборудования как в системе производственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта.





Сравнительный анализ структуры календарного фонда времени эксплуатации экскаваторов-мехлопат по отчетности предприятий и структуры календарного фонда времени эксплуатации этих машин, вы явленной на основе хронометражных данных, позволил установить, что на этих угольных разрезах не учитывается значительная часть времени простоев горных машин и время технологически не обоснованного их использования как в системе производственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта. Анализ использования экскаваторов-мехлопат в процессах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта позволил уточнить структуру календарного фонда времени их работы и выделить функциональное время использования этих машин. Это дает возможность выявить ре зервы повышения производительности оборудования.

Под функциональным временем производственной эксплуатации экскаватора ( Т ПЭ ) автором понимается время, в течение которого обо ф рудование выполняет свою функцию с рациональными параметрами;

под функциональным временем технического обслуживания и ремонта экскаватора ( Т ТОиР ) – время, в течение которого эти процессы осуществ ф ляются с рациональными параметрами.

Функциональное время производственной эксплуатации и функ циональное время технического обслуживания и ремонта определяются следующим образом:

1. Функциональное время производственной эксплуатации экскаватора V, ч, ф Т ПЭ (1) Т QЧ где V – фактически выполненные объемы экскавации, м3;

Q – техниче Т Ч ская производительность экскаваторов-мехлопат при рациональных параметрах технологических процессов в системе производственной эксплуатации, м3/ч.

3600 К ВСП, м /ч, Т Е К QЧ (2) к э Тц Ко где Т ц – продолжительность цикла, с;

К О – коэффициент, учитываю щий технологическое время обмена транспорта;

Ек – емкость ковша экскаватора, м3;

– коэффициент экскавации горной массы;

– ко К К ВСП э эффициент, учитывающий рациональное время перегона экскаватора, зачистки рабочей площадки, взрывания горной массы.

2. Функциональное время технического обслуживания и ремонта экскаватора Т ТОиР Т ТО К ТО. Т Р К Р. Т авар. Р К авар.Р, ч, ф эф эф эф.

(3) где Т ТО, Т Р, Т авар.Р – время нахождения машины, соответственно, в тех ническом обслуживании, плановых ремонтах, аварийных ремонтах, ч;

– коэффициенты, учитывающие эффективность ис эф.

эф эф К ТО., К Р., К авар. Р пользования времени при техническом обслуживании, плановых и ава рийных ремонтах.

Анализ структуры календарного фонда времени экскаваторов мехлопат показывает, что эффективность его использования в системе производственной эксплуатации находится в интервале 0,30-0,34, а в системе технического обслуживания и ремонта – 0,12-0,15. В резуль тате сравнения этих значений видно, что в системе производственной эксплуатации экскаваторов-мехлопат эффективность использования времени значительно (в 2,5-2,7 раза) выше, чем в системе техническо го обслуживания и ремонта. Это соотношение характерно для боль шинства отечественных угольных разрезов. Между тем значение пока зателя использования времени в системе производственной эксплуа тации экскаваторов-мехлопат существенно меньше, чем на предпри ятиях экономически развитых стран, что свидетельствует о наличии значительных резервов его повышения на российских угледобываю щих предприятиях.

Расчет функционального времени производственной эксплуата ции, а также технического обслуживания и ремонта экскаваторов по зволяет оценить не только эффективность работы этих систем в от дельности, но и эффективность эксплуатации машин в целом. Зная функциональное время экскаваторов в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта, можно рассчи тать достигнутое ( К ТИ ) и максимально возможное в конкретных усло Д виях ( К ТИ ) значения коэффициента технического использования, соот М ношение которых и будет характеризовать эффективность эксплуата ции оборудования.

Достигнутое значение коэффициента технического использования экскаваторов целесообразно рассчитывать по формуле:

ф Т но Д К ТИ, (4) Т но Т ТОиР где – среднее функциональное время наработки между отказами, ч;

ф Т но Т но – среднее календарное время наработки между отказами, ч;

Т ТОиР – среднее календарное время нахождения машины в системе технического обслуживания и ремонта, ч.

Максимально возможное значение коэффициента технического ис пользования экскаваторов в конкретных условиях следует рассчитывать по формуле:

ф Т но М К ТИ, (5) ф ф Т но Т ТОиР где Т ТОиР – среднее функциональное время нахождения машины в сис ф теме технического обслуживания и ремонта, ч.

Сравнение достигнутого и максимально возможного в конкретных условиях значений коэффициента технического использования экска ваторов-мехлопат показывает, что эффективность эксплуатации экс каваторов составляет 0,24 от возможной (табл. 1).

Таблица Сравнение методик расчета коэффициентов технического использования (на примере экскаваторов-мехлопат РН-2300, разрез «Сибиргинский», 2006 г.) Существующая Предлагаемая методика методика Максимально возмож Достигнутый коэффи Коэффициент техниче- ный коэффициент тех Показатель циент технического ис ского использования нического использова пользования ния в конкретных усло К ТИ Д К ТИ М виях К ТИ Общее время производ- Функциональное время Функциональное время ственной эксплуатации производственной экс- производственной экс (из отчетности пред- плуатации (рассчитыва- плуатации (рассчитыва приятия). ется). ется).

Общее время нахожде- Общее время производ- Функциональное время ния экскаватора в сис- ственной эксплуатации нахождения экскаватора теме технического об- (из отчетности пред- в системе технического служивания и ремонта приятия). обслуживания и ремонта Исходные (из отчетности пред- Общее время нахожде- (рассчитывается).

данные приятия). ния экскаватора в сис- Количество отказов (из Количество отказов (из теме технического об- отчетности предприятия) отчетности предпри- служивания и ремонта ятия) (из отчетности пред приятия).

Количество отказов (из отчетности предпри ятия) Значение ко 0,62 0,19 0, эффициента Это свидетельствует о наличии существенного резерва повышения надежности экскаваторов-мехлопат в процессе их эксплуатации – бо лее чем в 4 раза. Между тем результат расчета значения коэффициента технического использования по существующей методике указывает на наличие гораздо меньшего резерва: значение коэффициента 0,62 свиде тельствует о возможности повышения эффективности только в 1, раза (в сравнении с передовыми зарубежными предприятиями, где зна чение коэффициента технического использования достигает 0,9).

Таким образом, применение показателя «функциональное время использования экскаваторов-мехлопат» позволяет более точно оцени вать эффективность их эксплуатации, а также определять резервы в системах производственной эксплуатации и технического обслужива ния и ремонта этих машин.

2. Постоянный оперативный учет влияния не только техноло гических, но и организационных условий эксплуатации при опре делении длительности межремонтного периода и объема ремонт ных воздействий обеспечивает 85%-ную вероятность восстановле ния работоспособности машин до наступления отказа.

Имеющаяся научно-методическая база, а также проведенное авто ром исследование эксплуатации экскаваторов позволили охарактеризо вать и сгруппировать технологические и организационные условия системы эксплуатации по степени их влияния на эффективность ис пользования экскаваторов-мехлопат (табл. 2, 3). Исследовались экска ваторы, используемые на горных породах III и IV категории по трудно сти экскавации со средней плотностью горной массы при естественной влажности в целике, равной 2,3 т/м3.

Таблица Характеристики и группы условий производственной эксплуатации экскаваторов Условия Категория условий ПЭ технологические организационные ПЭ К ЭИВ К ЭИВ 1. Эталонный уровень квалификации машини 1. Средний диаметр куска породы стов**.

0,2-0,3 м.* 0,35- 0,44 2. График ТОиР соблюдается.

I 2. Наклон рабочей площадки 1°. 0,89 0, 3. Отсутствие простоев из-за ожидания авто 3. Рабочая площадка с 2 подъездами транспорта, зачистка площадки бульдозером 1. Средний диаметр куска породы 1. Высокий уровень квалификации машинистов.

0,3-0,45 м. 2. График ТОиР периодически нарушается.

0,30- 0,41 II 2. Наклон рабочей площадки 1-3°. 3. Простой из-за ожидания автотранспорта ~ 0,76 0, 3. Рабочая площадка с односторон- 10% сменного времени, зачистка площадки ним подъездом бульдозером 1. Средний уровень квалификации машинистов.

1. Средний диаметр куска породы 2. График ТО нарушается периодически, плано 0,45-0,6 м.

0,23- вых ремонтов – постоянно. 0,29 III 2. Наклон рабочей площадки ~ 3°.

0,60 3. Простой из-за ожидания автотранспорта ~ 0, 3. Рабочая площадка с односторон 15% сменного времени, зачистка площадки ним подъездом экскаватором 1. Средний диаметр куска породы 1. Низкий уровень квалификации машинистов.

0,18- 0,18 IV 0,6 м. 2. График ТОиР постоянно нарушается.

0,49 0, 2. Наклон рабочей площадки 3°. 3. Простой из-за ожидания автотранспорта ~ * Определено для экскаваторов ЭКГ-8И.

** Квалификация определяется в зависимости от среднемесячного объема погрузки горной массы, количества зая вок на ремонт, наработки между отказами и времени ремонта экскаватора в конкретных условиях эксплуатации.

3. Рабочая площадка с односторон- 20% сменного времени, зачистка площадки ним подъездом экскаватором Таблица Характеристики и группы условий технического обслуживания и ремонта экскаваторов Категория Условия условий технологические организационные ТОиР ТОиР К ЭИВ К ЭИВ 1. Техническое состояние экскавато 1. Работа подготовлена и ведется круглосу ров контролируется техническими точно.

средствами.

0,20- 2. Работа по стандарту на все операции. 0,31 I 2. ППР по техническому состоянию 0,83 3. Эталонная ответственность за техническое 0, экскаваторов.

состояние экскаваторов 3. Контроль качества ремонта на стендах заводского изготовления 1. Техническое состояние экскавато ров контролируется по факту нара 1. Работа в основном подготовлена и ведется ботки;

круглосуточно.

2. ППР по нормативу наработки с 0,18- 2. Работа по стандарту на основные операции. 0,24 II обезличиванием агрегатов, узлов, де 0,75 3. Высокая ответственность за техническое 0, талей.

состояние экскаваторов 3. Контроль качества ремонта на стендах заводского и собственного изготовления 1. Техническое состояние экскавато ров контролируется на основе лично- 1. Работа частично подготовлена и ведется в го опыта. одну смену.

2. ППР по нормативу наработки с 0,12- 2. Работа по нормированному наряд-заданию. 0,16 III частичным обезличиванием агрега- 0,46 3. Средняя ответственность за техническое 0, тов, узлов, деталей. состояние экскаваторов 3. Контроль качества ремонта на ма шине 1. Техническое состояние экскавато- 1. Работа не подготовлена и ведется в одну ров контролируется не регулярно. смену.

2. Аварийно-восстановительный ре- 2. Работа по ненормированному наряд 0,08- 0,08 IV монт без обезличивания агрегатов, заданию.

0,36 0, узлов, деталей. 3. Низкая ответственность за техническое со 3. Отсутствует контроль качества ре- стояние экскаваторов монта Степень влияния рассматриваемых условий на эффективность экс плуатации экскаваторов-мехлопат определялась с помощью коэффици ента эффективности использования времени этих машин.

Коэффициент эффективности использования времени экскаваторов в системе их производственной эксплуатации рассчитывается по сле дующей формуле:

ф Т ПЭ ПЭ (6), К ЭИВ общ Т ПЭ где Т ПЭ – календарное время производственной эксплуатации общ экскаватора.

Коэффициент эффективности использования времени в системе технического обслуживания и ремонта экскаваторов:

ф Т ТОиР ТОиР, (7) К ЭИВ общ Т ТОиР где Т ТОиР – календарное время технического обслуживания и ремонта общ экскаватора.

Анализ возможностей повышения эффективности использования времени экскаваторов посредством улучшения условий в системе их производственной эксплуатации показал, что улучшение технологи ческих условий с IV категории до I позволяет повысить уровень ис пользования времени этих машин в 1,8-1,9 раза, а соответствующее улучшение организационных условий – в 2,2-2,4 раза. Улучшение технологических условий обслуживания и ремонта с IV категории до I позволяет повысить уровень использования этих машин в 2,3-2, раза, а соответствующее улучшение организационных условий в этой системе – более чем в 3 раза.

Сравнение возможностей повышения эффективности использова ния времени экскаваторов, обеспечиваемых путем технологических либо организационных улучшений в системе эксплуатации этих ма шин, позволяет определять приоритетные направления улучшения ка тегории условий эксплуатации, что актуально при планировании ре сурсов. Установлено, что улучшение организационных условий экс плуатации экскаваторов-мехлопат в 1,2-1,6 раза эффективнее, чем улучшение технологических условий.

В ходе исследований установлено, что посредством улучшения ус ловий только в одной из систем – производственной эксплуатации либо технического обслуживания и ремонта – обеспечивается повышение надежности экскаваторов-мехлопат, характеризуемое ростом значения коэффициента технического использования не более чем в 1,5 раза.

Взаимообусловленное улучшение условий в обеих системах позволяет повысить значение коэффициента технического использования экска ваторов-мехлопат более чем в 3 раза (рис. 1).

Кти При повышении эффективности использования времени только в системе 0,65 производственной эксплуатации При повышении эффективности 0,55 использования времени только в системе технического обслуживания и ремонта 0,45 При комплексном повышении эффективности использования времени в системе производственной эксплуатации и 0, в системе технического обслуживания и ремонта 0, 0,15 КЭИВ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0, Эффективность использования времени, % При пов ышении эффектив ности использов ания в ремени только в системе технического использов ания экскав аторов -мехлопат.

При пов ышении эффектив ности использов ания в ремени только в системе технического обслужив ания и ремонта экскав аторов -мехлопат.

При комплексном пов ышении эффектив ности использов ания в ремени в системе технического использов ания и в системе технического обслужив ания и ремонта экскав аторов -мехлопат Рис. 1. Зависимость коэффициента технического использования экскаваторов-мехлопат от эффективности использования времени Трудозатраты, чел. Операция ч 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Хронометражные группы (завершение) Ревизия генераторной наблюдения за проведением ремонта ТР2 экска- 0,9 12, ватора ЭКГ-8И показали, что из 18 ремонтных операций по регламенту Фактически выполненные операции по регламенту Доливка масла в колпаки 4, фактически было выполнено 8. Вместе с тем осуществлено 6 ремонт- 12, Ревизия электродвигателей главных приводов 4, ных операций вне регламента (рис. 2).

Проверка уровней смазки 0, Протяжка крепления двигателей главных приводов 6,3 Трудозатраты, чел.-ч Операция Ревизия панелей постоянного и переменного тока 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5, 12,5 ЗаменаРевизия генераторной группы Ревизия генераторной группы 0, канатов напор-возврат 41, 2, Доливка масла масла в колпаки Доливка в колпаки 4,2 33, выполненные операции Ремонт редуктора хода 44, Ревизия электродвигателей главных приводов 12, Ревизия электродвигателей главных приводов 4, по регламенту Фактически 6, ПроверкаПроверка уровней смазки уровней смазки 1, 9, Протяжка крепления двигателей двигателей главных приводов Протяжка крепления главных приводов Проверка крепления оборудования на поворотной платформе 6, Не выполненные операции 10, Ревизия панелей Ревизия панелей постоянного и переменного тока постоянного и переменного4тока 5, Ревизия компрессора 29, Замена канатов напор-возврат Замена канатов напор-возврат 41, 22, Изготовление и замена входной лестницы 33, по регламенту Ремонт редуктора хода Ремонт редуктора хода 44, Замена вкладышей на напорном валу Подтяжка оборудования на поворотной платформе 8, 9, Проверка крепления Устранение осевого люфта напорного вала 4, Не выполненные операции РевизияРевизия компрессора компрессора Замена пальцев и втулок на ковше 22, Изготовление и замена входной лестницы Изготовление и замена входной лестницы по регламенту 21, Изготовление и замена колпаков на напорном валу Замена вкладышейвкладышей Замена на напорном валу 12, 9, Устранение осевого люфта напорного вала Протяжка крепления Устранение осевого люфта напорного вала венцевой шестерни Замена пальцев ипальцев и втулокковше Замена втулок на на ковше 16, 12, Ремонт тормоза ОДК Изготовление и замена колпаков 21, Изготовление и замена колпаков Ревизия тормозов главных приводов Протяжка крепления венцевой шестерни 8, Протяжка крепления венцевой шестерни 12, Ремонт тормоза ОДК Ремонт тормоза ОДК Выполненные операции Ревизия тормозов главных приводов 4, Ревизия тормозов главных приводов Замена подъемного каната 21, вне регламента Выполненные операции Ревизия кузовной вентиляции 0, Замена подъемного каната Замена подъемного каната 21, вне регламента Ревизиястенки кузова Ремонт кузовной вентиляции 12, Ревизия кузовной вентиляции 0, Ремонт Ремонт кузова стенки 3, Ревизия в/в оборудования стенки кузова 12, Ревизия электрооборудования Ревизия в/в оборудования 3, Уборка экскаватора и ремонтной площадки 4, Уборка экскаватора и ремонтной площадки Уборка экскаватора и ремонтной площадки 4, Смазка машины согласно карте экскаватора Смазка машиныСмазка машиныкарте экскаватора согласно согласно карте1,2 экскаватора 1, операции по регламенту фактически выполненные операции операции по регламенту фактически выполненные операции Рис. 2. Плановые и фактически выполненные операции и трудозатраты при прове дении ремонта экскаватора ЭКГ-8И (ТР2, 5 дней) на разрезе «Сибиргинский» Сравнение плановых и фактически выполненных операций показы вает, что на 1 выполненную по регламенту ремонтную операцию при ходится 0,75 операций вне регламента. При сравнении трудоемкости выявлено, что на 1 чел.-ч ремонтных операций, выполненных по рег ламенту, приходится 0,4 чел.-ч ремонтных операций вне регламента.

Плановая и фактическая трудоемкости выполнения одной и той же ре монтной операции различаются в 1,5-14,0 раз. Время на выполнение операций, связанных с обеспечением работоспособности экскаватора, в среднем составляет 50% от календарного фонда времени нахождения этих машин в системе технического обслуживания и ремонта.

Столь значительные различия между планируемыми и фактически выполненными операциями характерны для большинства систем техни ческого обслуживания и ремонта экскаваторов-мехлопат на отечествен ных угледобывающих предприятиях. Это во многом обусловлено недос таточной информированностью персонала, планирующего и осуществ ляющего ремонт оборудования.

Отсутствие системы учета необходимых данных о работе оборудова ния затрудняет поддержание работоспособности машин для обеспечения плановых производственных показателей.

В результате исследования выявлено, что различия в значениях по казателей эксплуатации машин одной марки могут составлять более чем 5 раз, что в значительной степени предопределяется технологиче скими и организационными условиями эксплуатации. Отсутствие веро ятностных показателей технического состояния машин при различных условиях эксплуатации приводит к работе с недоиспользованием рабо чего ресурса деталей и в аварийно-восстановительном режиме. Это обусловливает значительные производственные затраты.

Имеющаяся научно-методическая база в области надежности гор ных машин и оборудования, выявленные технологические и организа ционные условия, значительно влияющие на работоспособность экска ваторов, позволяют с достаточной вероятностью прогнозировать изме нение количественных показателей в течение времени эксплуатации.

В качестве примера определения надежности экскаваторов ЭКГ-8И на рисунке 3 представлен результат расчета вероятности их безотказ ной работы при изменении технологических условий в системе произ водственной эксплуатации на разрезе «Сибиргинский». При этом орга низационные условия системы производственной эксплуатации и сис темы технического обслуживания и ремонта, а также технологические условия системы технического обслуживания и ремонта соответствуют IV категории.

Вероятность безотказной работы (Р(t)) 0, 0, 0, 0, 0, 8 дней P(t) = 0,92e-0,01t 0, R2 = 0, 0, 0,2 P(t) = 0,87e-0,02t R2 = 0, 0, 2 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 Время работы (t), дн.

Вероятность безотказной работы:

при работе в I категории технологических услов ий при работе в IV категории технологических услов ий Рис. 3. Вероятность безотказной работы экскаваторов ЭКГ-8И со сроком службы 19 лет на разрезе «Сибиргинский» Из рисунка видно, что вероятность безотказной работы характери зуется экспоненциальной зависимостью. Расчет гамма-процентного ре сурса показал, что суммарная наработка между отказами составляет, в зависимости от категории условий производственной эксплуатации, 2 10 дней выполнения выемочно-погрузочных операций с 85%-ной веро ятностью. Это позволяет с достаточной точностью осуществлять вос становление работоспособности в плановом режиме при диапазоне возможных отказов в течение 8 дней выполнения выемочно погрузочных операций.

Экскаватор имеет широкую номенклатуру агрегатов, узлов, дета лей, процессы изменения физико-механических свойств которых раз виваются по-разному. В связи с этим необходимо определять критич ность состояния экскаваторов для корректировки решений, направлен ных на совершенствование условий эксплуатации, а также выявлять элементы экскаватора, долговечность и ремонтопригодность которых при изготовлении целесообразно повышать. По причине недостаточно сти эксплуатационных данных о работе экскаваторов признаками отне сения его элементов к критичным могут служить значения интенсивно сти отказов и времени восстановления. В качестве примера в таблице представлены значения интенсивности отказов и времени восстановле ния работоспособности элементов экскаваторов ЭКГ-8И, которые наи более подвержены износу в зависимости от условий эксплуатации.

Таблица Интенсивность отказов и среднее время восстановления элементов экскаваторов ЭКГ-8И в зависимости от технологических условий производственной эксплуатации Системы и Среднее время Интенсивность отказов ( ), 1/ч механизмы восстановления, ч I категория IV категория Рабочее оборудование 0,002 0,012 18, Ходовое оборудование 0,001 0,011 14, Механизм поворота 0,001 0,005 7, Механизм подъема 0,004 0,014 25, Механизм напора 0,001 0,003 22, Электрооборудование 0,011 0,055 Пневматическая система 0,003 0,006 управления Итого в среднем 0,003 0,015 Результаты расчетов показали, что интенсивность отказов элемен тов экскаваторов в условиях эксплуатации IV категории в среднем в 5 раза выше, чем I категории, а по некоторым элементам различие достигает 10 раз.

Приведенные результаты исследования влияния технологических и организационных условий эксплуатации на угледобывающих пред приятиях расширяют научные представления об изменении техниче ского состояния экскаваторов при возникновении отказов в период старения.

3. Для различных условий эксплуатации экскаваторов мехлопат существуют определенные значения рациональной про изводительности, при которых коэффициент вариации времени рабочих циклов является минимальным, а затраты на ремонт не превышают затрат на улучшение и поддержание технологических и организационных условий эксплуатации.

Выемочно-погрузочные работы экскаваторов-мехлопат характери зуются значительным рассеянием фактического времени рабочих цик лов по сравнению с регламентированным. При работе даже новых до рогостоящих экскаваторов в условиях IV категории коэффициент ва риации времени рабочих циклов ( ) достигает значения 0,5 (рис. 4).

Время одного рабочего цикла Тц, с Коэффициент вариации V 0, V=0, 0, V=0, V=0,37 V=0,35 V=0, 0, V=0, V=0, V=0,25 0, 0, V=0, V=0,15 V=0, V=0, 0, V=0, 0, 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Номер рабочего цикла Фактическое время рабочего цикла, с Регламентированное (техническое) время рабочего цикла (30 с) Фактическое время рабочего цикла, с Коэффициент вариации время рабочего цикла (30 с) циклов (рассчитано на 30 циклов) Регламентированное фактического времени рабочих Коэффициент вариации фактического времени рабочих циклов (рассчитано на 30 циклов) Рис. 4. Фактическое время и вариация рабочих циклов экскаватора РН- со сроком эксплуатации менее одного года на разрезе «Сибиргинский» Результатом использования экскаватора в условиях эксплуатации IV категории является его нестабильная часовая производительность.

Нестабильная производительность связана с простоями и нерациональ ным использованием экскаватора. Время простоев достигает более 50% сменного времени. Простои экскаваторов связаны с ожиданием авто самосвалов, бульдозеров, подготовкой рабочей площадки;

нерацио нальное применение выражается в использовании этих машин для вспомогательных работ – строительства съездов, зумпфов, дренажных канав.

В условиях отсутствия достаточного времени для обеспечения плановой производительности машинист экскаватора вынужден со кращать время рабочего цикла: осуществлять поворот ковша одновре менно с его подъемом, выгрузку породы без остановки вращения плат формы, боковые движения ковша и др. Наличие негабаритов и их отно сительно большой диаметр предопределяют увеличение числа зачер пывания ковша и, соответственно, продолжительности напора, прихо дящихся на один цикл выгрузки горной массы из ковша в автосамосвал. Создаваемые усилия обусловливают появление дополни тельных динамических нагрузок на экскаватор, что негативно влияет на его техническое состояние.

Экспериментально установлены диапазоны вариации времени ра бочих циклов и соответствующие им диапазоны интенсивности отказов элементов экскаваторов при погрузке одинакового объема горной мас сы в различных условиях системы производственной эксплуатации (табл. 5).

Таблица Вариация времени рабочих циклов и интенсивности отказов элементов экскаваторов ЭКГ-8И, ЭКГ-5А при погрузке горной массы в различных условиях производственной эксплуатации Категория условий производственной эксплуатации I II III IV Коэффициент вариации времени рабочих циклов (по сравнению с регламентированным) 0,15-0,30 0,30-0,50 0, 0, Интенсивность отказов относительно интенсивности при работе в условиях I категории 1 1,3-1,8 2,0-2,5 3,0-4, Полученные данные позволили обосновать время рабочего цикла, при котором наработка между отказами элементов машины является максимальной. Для экскаваторов, в зависимости от категории условий производственной эксплуатации, в таблице 6 представлено время рабо чего цикла, при котором коэффициент вариации времени рабочих цик лов минимален ( 0,15). Время рабочего цикла установлено для по грузки с углом поворота 90°.

Таблица Значения времени рабочего цикла экскаваторов ЭКГ-8И и ЭКГ-5А в различных категориях условий производственной эксплуатации, при которых коэффициент вариации времени рабочих циклов является минимальным, с Экска- Категория условий производственной эксплуатации ватор I II III IV ЭКГ-8И 26-35 35-40 40-47 47- ЭКГ-5А 23-28 28-34 34-40 40- Предложена формула для расчета производительности ( Qнорм(k ) ) экс каваторов-мехлопат, в соответствии с которой работа в различных тех нологических и организационных условиях эксплуатации характеризу ется минимальной вариацией рабочих циклов и максимальной наработ кой между отказами этих машин:

(Tраб. Т прост. ) м3/мес., Ек К э, (8) Qнорм( k ) n Tрем.(i ) ) Т ц ( j ) (1 i i где Т раб. – календарный фонд времени, ч/мес.;

Т прост. – время простоя экс каватора, обусловленное существующей технологией и организацией работ в системе его производственной эксплуатации, ч;

i – интенсив ность отказов экскаватора при минимальном коэффициенте вариации времени рабочих циклов, 1/ч;

Т рем.(i ) – среднее время восстановления экс каватора c учетом организации этих работ, ч;

Т ц ( j ) – время рабочего цик ла в различных категориях технологических условий производственной эксплуатации, при котором коэффициент вариации времени рабочих – емкость ковша экскаватора, м3;

циклов минимален, с (см. табл. 6);

Е к – коэффициент экскавации.

К э На рисунке 5 представлена зависимость количества отказов экска ватора ЭКГ-8И от месячной производительности при работе в различ ных технологических условиях системы производственной эксплуата ции (при этом организационные условия системы производственной эксплуатации и системы технического обслуживания и ремонта, а так же технологические условия системы технического обслуживания и ремонта относятся к IV категории).

18 Общее количество отказов экскаватора, ед.

Границы, производительность в которых обеспечивается с минимальным значением коэффициента вариации времени рабочих циклов для каждой категории условий эксплуатации Qнорм.I Qнорм.II Qнорм.III Qнорм.IV 25 50 75 100 125 150 175 200 При эксплуатации в категориях технологических Производительность, условий системы производственной эксплуатации: I тыс.м 3/мес.

II III IV Рис. 5. Зависимость количества отказов экскаваторов ЭКГ-8И от их месячной производительности на разрезе «Сибиргинский» С использованием зависимости количества отказов экскаваторов мехлопат от объема их работ в условиях эксплуатации различных кате горий становится возможным определять рациональную производи тельность этих машин.

Рациональная производительность в конкретной категории усло вий эксплуатации устанавливается исходя из требований:

- производительность экскаватора не менее производительности, соответствующей времени рабочего цикла и категории условий экс плуатации (коэффициент вариации времени рабочих циклов мини мальный) на всем промежутке времени работы (см. формулу 8);

- себестоимость работ при выбранной производительности мень ше, чем себестоимость выполнения того же объема работ в более высо кой категории условий эксплуатации.

Выполнение второго требования проверяется по формуле:

Зj Зi, (9) Qi Qi где Qi – производительность, рациональность которой проверяется, тыс.м3/мес.;

Зi, З j – суммарные эксплуатационные затраты при суще ствующей и более высокой категориях условий эксплуатации для дос тижения выбранной производительности, тыс.руб.

Qi Зi, j З пост.ти ( i, j ) З рем ( i, j ), (10) Qi З пер.ти ( i, j ) где Зпер.ти (i, j ) – сумма «условно-переменных» затрат при существующей и более высокой категориях условий эксплуатации для достижения вы бранной производительности, тыс.руб.;

Зпост.ти (i, j ) – сумма «условно постоянных» затрат при существующей и более высокой категориях условий эксплуатации для достижения выбранной производительности, тыс.руб.;

З рем (i, j ) – сумма затрат для ремонта экскаватора при сущест вующей и более высокой категориях условий эксплуатации для дости жения выбранной производительности, тыс.руб.

В результате проведенных автором исследований были сформу лированы методические положения по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат:

1. Повышение эффективности эксплуатации экскаваторов основа но на обеспечении их рациональной производительности в конкретных условиях работы путем регулирования времени в режиме выемки погрузки горной массы.

2. Повышение эффективности эксплуатации экскаваторов основа но на одновременном приведении организационных и технологических условий в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта к I категории условий.

Заключение В диссертации на основе выполненного исследования влияния технологических и организационных условий эксплуатации экскавато ров-мехлопат на их надежность установлена зависимость коэффициен та технического использования от условий эксплуатации, решена зада ча определения рациональной производительности этих машин и раз работаны методические положения по улучшению их работы, что име ет существенное значение для угледобывающих предприятий страны.

Основные выводы, научные и практические результаты работы:

1. Обосновано, что в качестве критерия эффективности эксплуа тации экскаваторов-мехлопат целесообразно применять коэффициент технического использования, учитывающий функциональное время на хождения этих машин как в системе производственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта.

2. Выявлено, что эффективность работы экскаваторов-мехлопат зависит как от технологических, так и от организационных условий эксплуатации. Обоснованы четыре категории технологических и орга низационных условий эксплуатации экскаваторов. Улучшение техно логических условий эксплуатации с IV категории до I позволяет повы сить эффективность использования этих машин в 1,5-2,0 раза, а анало гичное улучшение организационных условий – в 2,5-3,0 раза.

3. Обосновано, что улучшение условий только в одной из систем – производственной эксплуатации либо технического обслуживания и ремонта – обеспечивает повышение надежности экскаваторов мехлопат, характеризуемое ростом значения коэффициента техниче ского использования до 1,5 раз. Взаимообусловленное улучшение ус ловий в обеих системах эффективнее в 2 раза, чем в каждой из систем в отдельности.

4. Установлено, что при погрузке одинакового объема горной массы экскаваторами ЭКГ-8И, ЭКГ-5А во II категории условий произ водственной эксплуатации значения интенсивности отказов элементов этих машин в 1,3-1,8 раза выше, чем при работе в I категории, в III – в 2,0-2,5, в IV – в 3,0-4,7. Это позволяет с достаточной вероятностью (85%) планировать восстановление работоспособности машин до на ступления отказа.

5. Разработаны методические положения по повышению эффек тивности эксплуатации экскаваторов-мехлопат, суть которых заключа ется в следующем: повышение эффективности эксплуатации экскава торов основано на обеспечении их рациональной производительности в конкретных условиях работы путем регулирования времени в режиме выемки-погрузки горной массы, а также на приведении организацион ных и технологических условий в системах производственной эксплуа тации и технического обслуживания и ремонта к I категории условий.

С использованием основных положений диссертации разработаны рекомендации по улучшению условий эксплуатации экскаваторов мехлопат, реализация которых в ОАО УК «Южный Кузбасс» («Разрез Сибиргинский»), ОАО «Белон», ОАО «Приморскуголь» обеспечила повышение эффективности этих машин в среднем в 1,15 раза.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих изданиях:

Статьи в научных изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Кольга А.Д., Хажиев В.А. Пооперационное планирование ремонтов горного оборудования // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова, 2008. – №3. – С. 5-7.

2. Довженок А.С., Лапаева О.А., Хажиев В.А. Оценка эффективности системы обеспечения работоспособности горного оборудования для приня тия управленческих решений // Горный информационно-аналитический бюллетень – М.: МГГУ, 2008. – №5. – С. 300-304.

3. Рябков Н.В., Довженок А.С., Хажиев В.А. Влияние регламентации ремонтных процессов на аварийность подземного рельсового транспорта на угольной шахте // Горное оборудование и электромеханика: научно аналитический и производственный журнал, 2008. – №5. – С. 47-48.

4. Хажиев В.А. Оценка влияния эксплуатационных факторов на эффек тивность использования экскаваторов-мехлопат на угольных разрезах // Горное оборудование и электромеханика: научно-аналитический и произ водственный журнал, 2009. – №6. – С. 21-26.

Статьи в сборниках научных трудов:

5. Кольга А.Д., Хажиев В.А. Анализ эффективности функционирования службы ремонта горного оборудования на разрезе «Сибиргинский» // Моло дежь. Наука. Будущее: сб. науч. тр. студентов. – №6. – Магнитогорск, 2006. – С. 328-331.

6. Жуков А.Л., Захаров С.И., Хажиев В.А., Царегородцев Л.Л. Методи ка оценки использования технологических возможностей экскаваторов // Проблемы управления развитием регионов и муниципалитетов: матер. на уч.-практ. конф. (Челябинск, 8 дек. 2006 г.) / Челяб. гос. ун-т. – Челябинск:

Энциклопедия, 2007. – С. 145-151.

7. Довженок А.С., Хажиев В.А., Захаров С.И. Зависимость стоимости технического обслуживания и ремонта горного оборудования от уровня ор ганизационно-технологического обеспечения // Технологическое оборудо вание для горной и нефтегазовой промышленности: сб. науч. тр. – Екате ринбург: ГОУ ВПО «УГГУ», 2008. – С. 367-370.

Подписано в печать 12.07.2010. Формат 60х84х 1/16. Бумага тип.№1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 550.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

 

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.