Главная
Коллекция "Otherreferats"
Геология, гидрология и геодезия
Обоснование рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в различных условиях эксплуатации на угледобывающих предприятиях
Обоснование рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в различных условиях эксплуатации на угледобывающих предприятиях
Техническое перевооружение экскаваторного парка, осуществляемое на большинстве отечественных угледобывающих предприятий. Регулированиt времени работы машин в режиме выемки-погрузки горной массы в зависимости от различных условий эксплуатации мехлопат.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.08.2018 |
| Размер файла | 852,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
На правах рукописи
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
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)
Хажиев Вадим Аслямович
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 заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» в зале заседаний ученого совета по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».
Автореферат разослан «06» сентября 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета М.Л. Хазин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Техническое перевооружение экскаваторного парка, осуществляемое на большинстве отечественных угледобывающих предприятий, не приводит к ожидаемому повышению уровня эффективности использования экскаваторов. Установлено, что существующая система эксплуатации характеризуется следующими соотношениями: 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 показателей свидетельствуют о низкой эффективности как системы производственной эксплуатации, так и системы технического обслуживания 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 рациональной производительности, при которой достигается максимально возможная наработка между отказами элементов машин в конкретных условиях эксплуатации с приемлемыми затратами на ремонт, является актуальной научно-практической задачей.
Объект исследования - экскаваторы цикличного действия-мехлопаты, эксплуатируемые на угольных разрезах.
Предмет исследования - надежность и эффективность использования экскаваторов цикличного действия-мехлопат в различных условиях эксплуатации.
Цель работы - повышение эффективности работы экскаваторов посредством обеспечения их рациональной производительности в различных условиях эксплуатации.
Идея работы - повышение эффективности работы экскаваторов достигается путем регулирования времени работы этих машин в режиме выемки-погрузки горной массы в зависимости от различных условий эксплуатации.
Основные задачи исследования:
1. Обосновать критерий эффективности использования экскаваторов-мехлопат в различных условиях эксплуатации.
2. Выявить условия эксплуатации, существенно влияющие на надежность экскаваторов-мехлопат.
3. Исследовать влияние условий эксплуатации на надежность экскаваторов-мехлопат.
4. Разработать методику определения рациональной производительности экскаваторов-мехлопат при работе в различных условиях эксплуатации.
5. Разработать и обосновать методические положения по улучшению условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. В качестве критерия эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат предложен коэффициент технического использования, учитывающий функциональное время нахождения этого оборудования как в системе производственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта (п. 3 Паспорта специальности ВАК 05.05.06 - «Горные машины»).
2. Постоянный оперативный учет влияния не только технологических, но и организационных условий эксплуатации при определении длительности межремонтного периода и объема ремонтных воздействий обеспечивает 85%-ную вероятность восстановления работоспособности 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 производительности, 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 (п. 3 Паспорта специальности ВАК 05.05.06 - «Горные машины», п. 7 Паспорта специальности ВАК 05.02.22 - «Организация производства (горная промышленность)»).
Научная новизна:
· обоснован критерий эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат - коэффициент технического использования, учитывающий функциональное время нахождения этих машин как в системе производственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта;
· установлено влияние технологических и организационных условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат на надежность этих машин;
· предложены показатели для определения рациональной производительности 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 методов, включающий хронометражные наблюдения, аналитические расчеты, обобщение результатов выполненных исследований, статистические методы, экономико-математическое моделирование.
Научная и практическая значимость результатов исследования. Установленные зависимости, показывающие влияние технологических и организационных условий на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат; методики оценки этого влияния, расчета функционального времени в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта оборудования; выводы, содержащиеся в работе, расширяют научные представления о методах повышения эффективности эксплуатации горных машин. Практическая значимость состоит в разработке методики определения рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в различных условиях эксплуатации, при использовании которой обеспечиваются максимально возможная в конкретных условиях наработка между отказами этих машин и приемлемые затраты на ремонт.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов подтверждаются корректным использованием положений 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 которых не превышает 10-15%.
Личный вклад автора состоит в организации и проведении комплекса экспериментальных исследований, анализе их результатов; разработке методических положений по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат, которые основаны на методике расчета функционального времени, методике оценки влияния технологических и организационных условий на эффективность работы экскаваторов в системе эксплуатации и методике определения рациональной производительности этих машин в различных условиях эксплуатации.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные научные положения и рекомендации диссертации использованы при определении рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в ОАО УК «Южный Кузбасс» («Разрез Сибиргинский»), ОАО «Белон», ОАО «Приморскуголь». Результатом реализации предложенных решений является повышение эффективности работы экскаваторов в 1,15 раза.
Область исследования. Диссертационная работа выполнена в рамках п. 3. - «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы машин и оборудования и их элементов», п.6. - «Разработка и совершенствование технологических процессов с целью обеспечения высокого качества горных машин на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации с учетом специфики работы на горных предприятиях» паспорта специальности ВАК 05.05.06 - «Горные машины» и п.7. - «Анализ и синтез организационно-технических решений. Стандартизация, унификация и типизация производственных процессов и их элементов. Организация ресурсосберегающих и экологических производственных систем» паспорта специальности ВАК 05.02.22 - «Организация производства (горная промышленность)».
Апробация работы. Результаты и основные положения диссертационной работы докладывались на международном симпозиуме «Неделя горняка» МГГУ (Москва, 2007); на научных семинарах и конференциях УГГУ, ИГД УрО РАН (Екатеринбург, 2007-2010), КузГТУ (Кемерово, 2008-2009), ежегодных научно-технических конференциях МГТУ (Магнитогорск, 2006-2009); на научных семинарах и конференциях НТЦ-НИИОГР (Челябинск, 2006-2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 34 рисунка, список использованной литературы из 125 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, раскрыты научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе - «Современное состояние вопроса и формулирование задач исследования» - представлена научно-методическая база по исследованию влияния условий эксплуатации экскаваторов на эффективность их использования, произведен анализ существующих критериев и показателей системы эксплуатации.
Во второй главе - «Оценка влияния условий эксплуатации на эффективность использования экскаваторов-мехлопат» - обоснованы предлагаемые критерий и показатели эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат. Оценено влияние условий использования экскаваторов в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта на эффективность эксплуатации этих машин.
В третьей главе - «Разработка методических положений по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат» - представлены методика расчета рациональной производительности экскаваторов-мехлопат, а также методические положения по повышению эффективности использования этих машин в системах производственной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
В четвертой главе - «Реализация методических положений по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат» - показано применение разработанных методических положений и экономические результаты, обусловленные повышением эффективности работы 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 экскаваторов-мехлопат предложен коэффициент технического использования, 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, выявленной 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 резервы повышения производительности оборудования.
Под функциональным временем производственной эксплуатации экскаватора () автором понимается время, в течение которого оборудование выполняет свою функцию с рациональными параметрами; под функциональным временем технического обслуживания и ремонта экскаватора () - время, в течение которого эти процессы осуществляются с рациональными параметрами.
Функциональное время производственной эксплуатации и функциональное время технического обслуживания и ремонта определяются следующим образом:
1. Функциональное время производственной эксплуатации
экскаватора
, ч, (1)
где V - фактически выполненные объемы экскавации, м3; - техническая производительность экскаваторов-мехлопат при рациональных параметрах технологических процессов в системе производственной эксплуатации, м3/ч.
, м3/ч,(2)
где - продолжительность цикла, с; - коэффициент, учитывающий технологическое время обмена транспорта; - емкость ковша экскаватора, м3; - коэффициент экскавации горной массы; - коэффициент, учитывающий рациональное время перегона экскаватора, зачистки рабочей площадки, взрывания горной массы.
2. Функциональное время технического обслуживания и ремонта экскаватора
, ч,(3)
где , , - время нахождения машины, соответственно, в техническом обслуживании, плановых ремонтах, аварийных ремонтах, ч; , , - коэффициенты, учитывающие эффективность использования времени при техническом обслуживании, плановых и аварийных 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 результате 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 технического обслуживания и ремонта. Это соотношение характерно для большинства отечественных угольных разрезов. Между тем значение показателя использования времени в системе производственной эксплуатации экскаваторов-мехлопат существенно меньше, чем на предприятиях экономически развитых стран, что свидетельствует о наличии значительных резервов его повышения на российских угледобывающих предприятиях.
Расчет функционального времени производственной эксплуатации, а также технического обслуживания и ремонта экскаваторов позволяет оценить не только эффективность работы этих систем в отдельности, но и эффективность эксплуатации машин в целом. Зная функциональное время экскаваторов в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта, можно рассчитать достигнутое () и максимально возможное в конкретных условиях () значения коэффициента технического использования, соотношение которых и будет характеризовать эффективность эксплуатации оборудования.
Достигнутое значение коэффициента технического использования экскаваторов целесообразно рассчитывать по формуле:
,(4)
где - среднее функциональное время наработки между отказами, ч; - среднее календарное время наработки между отказами, ч; - среднее календарное время нахождения машины в системе технического обслуживания и ремонта, ч.
Максимально возможное значение коэффициента технического использования экскаваторов в конкретных условиях следует рассчитывать по формуле:
,(5)
где - среднее функциональное время нахождения машины в системе технического обслуживания и ремонта, ч.
Сравнение достигнутого и максимально возможного в конкретных условиях значений коэффициента технического использования экскаваторов-мехлопат показывает, что эффективность эксплуатации экскаваторов составляет 0,24 от возможной (табл. 1).
Таблица 1
Сравнение методик расчета коэффициентов технического использования (на примере экскаваторов-мехлопат РН-2300, разрез «Сибиргинский», 2006 г.)
|
Показатель |
Существующая методика |
Предлагаемая методика |
||
Коэффициент технического использования |
Достигнутый коэффициент технического использования |
Максимально возможный коэффициент технического использования в конкретных условиях |
||
|
Исходные данные |
Общее время производственной эксплуатации (из отчетности предприятия).Общее время нахождения экскаватора в системе технического обслуживания и ремонта (из отчетности предприятия).Количество отказов (из отчетности предприятия) |
Функциональное время производственной эксплуатации (рассчитывается).Общее время производственной эксплуатации (из отчетности предприятия).Общее время нахождения экскаватора в системе технического обслуживания и ремонта (из отчетности предприятия).Количество отказов (из отчетности предприятия) |
Функциональное время производственной эксплуатации (рассчитывается).Функциональное время нахождения экскаватора в системе технического обслуживания и ремонта (рассчитывается).Количество отказов (из отчетности предприятия) |
|
|
Значение коэффициента |
0,62 |
0,19 |
0,79 |
Это свидетельствует о наличии существенного резерва повышения надежности экскаваторов-мехлопат в процессе их эксплуатации - более 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 свидетельствует о возможности повышения эффективности только в 1,45 раза (в сравнении с передовыми зарубежными предприятиями, где значение коэффициента технического использования достигает 0,9).
Таким образом, применение показателя «функциональное время использования экскаваторов-мехлопат» позволяет более точно оценивать эффективность их эксплуатации, а также определять резервы в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта этих машин.
2. Постоянный оперативный учет влияния не только технологических, но и организационных условий эксплуатации при определении длительности межремонтного периода и объема ремонтных воздействий обеспечивает 85%-ную вероятность восстановления работоспособности машин до наступления отказа.
Имеющаяся научно-методическая база, а также проведенное автором исследование эксплуатации экскаваторов позволили охарактеризовать и сгруппировать технологические и организационные условия системы эксплуатации по степени их влияния на эффективность использования экскаваторов-мехлопат (табл. 2, 3). Исследовались экскаваторы, используемые на горных породах III и IV категории по трудности экскавации со средней плотностью горной массы при естественной влажности в целике, равной 2,3 т/м3.
Таблица 2
Характеристики и группы условий производственной эксплуатации экскаваторов
|
Категория условий |
Условия |
||||
|
технологические |
организационные |
||||
|
I |
1. Средний диаметр куска породы 0,2-0,3 м. Определено для экскаваторов ЭКГ-8И.2. Наклон рабочей площадки 1°.3. Рабочая площадка с 2 подъездами |
0,35-0,89 |
1. Эталонный уровень квалификации машинистов**** Квалификация определяется в зависимости от среднемесячного объема погрузки горной массы, количества заявок на ремонт, наработки между отказами и времени ремонта экскаватора в конкретных условиях эксплуатации..2. График ТОиР соблюдается.3. Отсутствие простоев из-за ожидания автотранспорта, зачистка площадки бульдозером |
0,44-0,89 |
|
|
II |
1. Средний диаметр куска породы 0,3-0,45 м.2. Наклон рабочей площадки 1-3°.3. Рабочая площадка с односторонним подъездом |
0,30-0,76 |
1. Высокий уровень квалификации машинистов.2. График ТОиР периодически нарушается.3. Простой из-за ожидания автотранспорта ~ 10% сменного времени, зачистка площадки бульдозером |
0,41-0,83 |
|
|
III |
1. Средний диаметр куска породы 0,45-0,6 м.2. Наклон рабочей площадки ~ 3°.3. Рабочая площадка с односторонним подъездом |
0,23-0,60 |
1. Средний уровень квалификации машинистов.2. График ТО нарушается периодически, плановых ремонтов - постоянно.3. Простой из-за ожидания автотранспорта ~ 15% сменного времени, зачистка площадки экскаватором |
0,29-0,60 |
|
|
IV |
1. Средний диаметр куска породы >0,6 м.2. Наклон рабочей площадки > 3°.3. Рабочая площадка с односторонним подъездом |
0,18-0,49 |
1. Низкий уровень квалификации машинистов.2. График ТОиР постоянно нарушается.3. Простой из-за ожидания автотранспорта ~ 20% сменного времени, зачистка площадки экскаватором |
0,18-0,40 |
Таблица 3
Характеристики и группы условий технического обслуживания и ремонта экскаваторов
|
Категория условий |
Условия |
||||
|
технологические |
организационные |
||||
|
I |
1. Техническое состояние экскаваторов контролируется техническими средствами.2. ППР по техническому состоянию экскаваторов.3. Контроль качества ремонта на стендах заводского изготовления |
0,20-0,83 |
1. Работа подготовлена и ведется круглосуточно.2. Работа по стандарту на все операции.3. Эталонная ответственность за техническое состояние экскаваторов |
0,31-0,83 |
|
|
II |
1. Техническое состояние экскаваторов контролируется по факту наработки;2. ППР по нормативу наработки с обезличиванием агрегатов, узлов, деталей.3. Контроль качества ремонта на стендах заводского и собственного изготовления |
0,18-0,75 |
1. Работа в основном подготовлена и ведется круглосуточно.2. Работа по стандарту на основные операции.3. Высокая ответственность за техническое состояние экскаваторов |
0,24-0,66 |
|
|
III |
1. Техническое состояние экскаваторов контролируется на основе личного опыта.2. ППР по нормативу наработки с частичным обезличиванием агрегатов, узлов, деталей.3. Контроль качества ремонта на машине |
0,12-0,46 |
1. Работа частично подготовлена и ведется в одну смену.2. Работа по нормированному наряд-заданию.3. Средняя ответственность за техническое состояние экскаваторов |
0,16-0,45 |
|
|
IV |
1. Техническое состояние экскаваторов контролируется не регулярно.2. Аварийно-восстановительный ремонт без обезличивания агрегатов, узлов, деталей.3. Отсутствует контроль качества ремонта |
0,08-0,36 |
1. Работа не подготовлена и ведется в одну смену.2. Работа по ненормированному наряд-заданию.3. Низкая ответственность за техническое состояние экскаваторов |
0,08-0,25 |
Степень влияния рассматриваемых условий на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат определялась с помощью коэффициента эффективности использования времени этих машин.
Коэффициент эффективности использования времени экскаваторов в системе их производственной эксплуатации рассчитывается по следующей формуле:
, (6)
где - календарное время производственной эксплуатации
экскаватора.
Коэффициент эффективности использования времени в системе технического обслуживания и ремонта экскаваторов:
, (7)
где - календарное время технического обслуживания и ремонта экскаватора.
Анализ возможностей повышения эффективности использования времени экскаваторов посредством улучшения условий в системе их производственной эксплуатации показал, что улучшение технологических условий с IV категории до I позволяет повысить уровень использования 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 2,3-2,5 раза, а соответствующее улучшение организационных условий в этой системе - более чем в 3 раза.
Сравнение возможностей повышения эффективности использования времени экскаваторов, обеспечиваемых путем технологических либо организационных улучшений в системе эксплуатации этих машин, позволяет определять приоритетные направления улучшения категории условий эксплуатации, что актуально при планировании ресурсов. Установлено, что улучшение организационных условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат в 1,2-1,6 раза эффективнее, чем улучшение технологических условий.
В ходе исследований установлено, что посредством улучшения условий 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 экскаваторов-мехлопат более чем в 3 раза (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость коэффициента технического использования
экскаваторов-мехлопат от эффективности использования времени
Хронометражные наблюдения за проведением ремонта ТР2 экскаватора ЭКГ-8И показали, что из 18 ремонтных операций по регламенту фактически было выполнено 8. Вместе с тем осуществлено 6 ремонтных операций вне регламента (рис. 2).
выемка погрузка экскаваторный
Рис. 2. Плановые и фактически выполненные операции и трудозатраты при проведении ремонта экскаватора ЭКГ-8И (ТР2, 5 дней) на разрезе «Сибиргинский»
Сравнение плановых и фактически выполненных операций показывает, что на 1 выполненную по регламенту ремонтную операцию приходится 0,75 операций вне регламента. При сравнении трудоемкости выявлено, что на 1 чел.-ч ремонтных операций, выполненных по регламенту, приходится 0,4 чел.-ч ремонтных операций вне регламента. Плановая и фактическая трудоемкости выполнения одной и той же ремонтной 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 технического обслуживания и ремонта экскаваторов-мехлопат на отечественных угледобывающих предприятиях. Это во многом обусловлено недос-
таточной информированностью персонала, планирующего и осуществляющего ремонт оборудования.
Отсутствие системы учета необходимых данных о работе оборудования затрудняет поддержание работоспособности машин для обеспечения плановых производственных показателей.
В результате исследования выявлено, что различия в значениях показателей эксплуатации машин одной марки могут составлять более чем 5 раз, что в значительной степени предопределяется технологическими и организационными условиями эксплуатации. Отсутствие вероятностных показателей технического состояния машин при различных условиях эксплуатации приводит к работе с недоиспользованием рабочего ресурса деталей и в аварийно-восстановительном режиме. Это обусловливает значительные производственные затраты.
Имеющаяся научно-методическая база в области надежности горных машин и оборудования, выявленные технологические и организационные условия, значительно влияющие на работоспособность экскаваторов, позволяют с достаточной вероятностью прогнозировать изменение количественных показателей в течение времени эксплуатации.
В качестве примера определения надежности экскаваторов ЭКГ-8И на рисунке 3 представлен результат расчета вероятности их безотказной работы при изменении технологических условий в системе производственной эксплуатации на разрезе «Сибиргинский». При этом организационные условия системы производственной эксплуатации и системы технического обслуживания и ремонта, а также технологические условия системы технического обслуживания и ремонта соответствуют IV категории.
Рис. 3. Вероятность безотказной работы экскаваторов ЭКГ-8И
со сроком службы 19 лет на разрезе «Сибиргинский»
Из рисунка видно, что вероятность безотказной работы характеризуется экспоненциальной зависимостью. Расчет гамма-процентного ресурса показал, что суммарная наработка между отказами составляет, в зависимости от категории условий производственной эксплуатации, 2-10 дней выполнения выемочно-погрузочных операций с 85%-ной вероятностью. Это позволяет с достаточной точностью осуществлять восстановление работоспособности в плановом режиме при диапазоне возможных отказов в течение 8 дней выполнения выемочно-погрузочных операций.
Экскаватор имеет широкую номенклатуру агрегатов, узлов, деталей, процессы изменения физико-механических свойств которых развиваются по-разному. В связи с этим необходимо определять критичность состояния экскаваторов для корректировки решений, направленных на совершенствование условий эксплуатации, а также выявлять элементы экскаватора, долговечность и ремонтопригодность которых при изготовлении целесообразно повышать. По причине недостаточности эксплуатационных данных о работе экскаваторов признаками отнесения его элементов к критичным могут служить значения интенсивности отказов и времени восстановления. В качестве примера в таблице 4 представлены значения интенсивности отказов и времени восстановления работоспособности элементов экскаваторов ЭКГ-8И, которые наиболее подвержены износу в зависимости от условий эксплуатации.
Таблица 4
Интенсивность отказов и среднее время восстановления
элементов экскаваторов ЭКГ-8И в зависимости от технологических условий
производственной эксплуатации
|
Системы и |
Интенсивность отказов (), 1/ч |
Среднее время |
||
|
I категория |
IV категория |
|||
|
Рабочее оборудование |
0,002 |
0,012 |
18,5 |
|
|
Ходовое оборудование |
0,001 |
0,011 |
14,5 |
|
|
Механизм поворота |
0,001 |
0,005 |
7,5 |
|
|
Механизм подъема |
0,004 |
0,014 |
25,5 |
|
|
Механизм напора |
0,001 |
0,003 |
22,5 |
|
|
Электрооборудование |
0,011 |
0,055 |
3 |
|
|
Пневматическая система управления |
0,003 |
0,006 |
13 |
|
|
Итого в среднем |
0,003 |
0,015 |
15 |
Результаты расчетов показали, что интенсивность отказов элементов 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 предприятиях расширяют научные представления об изменении технического состояния экскаваторов при возникновении отказов в период
старения.
3. Для различных условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат существуют определенные значения рациональной производительности, 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 характеризуются значительным рассеянием фактического времени рабочих циклов по сравнению с регламентированным. При работе даже новых дорогостоящих экскаваторов в условиях IV категории коэффициент вариации времени рабочих циклов () достигает значения >0,5 (рис. 4).
Рис. 4. Фактическое время и вариация рабочих циклов экскаватора РН-2800 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 нерациональным использованием экскаватора. Время простоев достигает более 50% сменного времени. Простои экскаваторов связаны с ожиданием автосамосвалов, бульдозеров, подготовкой рабочей площадки; нерациональное 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 сокращать время рабочего цикла: осуществлять поворот ковша одновременно с его подъемом, выгрузку породы без остановки вращения платформы, боковые движения ковша и др. Наличие негабаритов и их относительно большой диаметр предопределяют увеличение числа зачерпывания ковша и, соответственно, продолжительности напора, приходящихся на один цикл выгрузки горной массы из ковша в автосамосвал. Создаваемые усилия обусловливают появление дополнительных динамических нагрузок на экскаватор, что негативно влияет на его техническое состояние.
Экспериментально установлены диапазоны вариации времени рабочих циклов и соответствующие им диапазоны интенсивности отказов элементов экскаваторов при погрузке одинакового объема горной массы в различных условиях системы производственной эксплуатации (табл. 5).
Таблица 5
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 |
||||
|
0,15 |
0,15-0,30 |
0,30-0,50 |
>0,50 |
|
|
Интенсивность отказов относительно интенсивности |
||||
|
1 |
1,3-1,8 |
2,0-2,5 |
3,0-4,7 |
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 рабочего цикла, при котором коэффициент вариации времени рабочих циклов минимален (0,15). Время рабочего цикла установлено для погрузки с углом поворота 90°.
Таблица 6
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
|
Экскаватор |
Категория условий производственной эксплуатации |
||||
|
I |
II |
III |
IV |
||
|
ЭКГ-8И |
26-35 |
35-40 |
40-47 |
47-68 |
|
|
ЭКГ-5А |
23-28 |
28-34 |
34-40 |
40-50 |
Предложена формула для расчета производительности () экскаваторов-мехлопат, в соответствии с которой работа в различных технологических и организационных условиях эксплуатации характеризуется минимальной вариацией рабочих циклов и максимальной наработкой между отказами этих машин:
, м3/мес., (8)
где - календарный фонд времени, ч/мес.; - время простоя экскаватора, обусловленное существующей технологией и организацией работ в системе его производственной эксплуатации, ч; - интенсивность отказов экскаватора при минимальном коэффициенте вариации времени рабочих циклов, 1/ч; - среднее время восстановления экскаватора c учетом организации этих работ, ч; - время рабочего цикла в различных категориях технологических условий производственной эксплуатации, при котором коэффициент вариации времени рабочих циклов минимален, с (см. табл. 6); - емкость ковша экскаватора, м3; - коэффициент экскавации.
На рисунке 5 представлена зависимость количества отказов экскаватора ЭКГ-8И от месячной производительности при работе в различных технологических условиях системы производственной эксплуатации (при этом организационные условия системы производственной эксплуатации и системы технического обслуживания и ремонта, а также технологические условия системы технического обслуживания и ремонта относятся к IV категории).
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 категорий становится возможным определять рациональную производительность этих машин.
Рациональная производительность в конкретной категории условий эксплуатации устанавливается исходя из требований:
- производительность экскаватора не менее производительности, соответствующей времени рабочего цикла и категории условий эксплуатации (коэффициент вариации времени рабочих циклов минимальный) на всем промежутке времени работы (см. формулу 8);
- себестоимость работ при выбранной производительности меньше, чем себестоимость выполнения того же объема работ в более высокой категории условий эксплуатации.
Выполнение второго требования проверяется по формуле:
, (9)
где - производительность, рациональность которой проверяется, тыс.м3/мес.; , - суммарные эксплуатационные затраты при существующей и более высокой категориях условий эксплуатации для достижения выбранной производительности, тыс.руб.
, (10)
где - сумма «условно-переменных» затрат при существующей и более высокой категориях условий эксплуатации для достижения выбранной производительности, тыс.руб.; - сумма «условно-постоянных» затрат при существующей и более высокой категориях условий эксплуатации для достижения выбранной производительности, тыс.руб.; - сумма затрат для ремонта экскаватора при существующей и более высокой категориях условий эксплуатации для достижения выбранной производительности, тыс.руб.
В результате проведенных автором исследований были сформулированы методические положения по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат:
1. Повышение эффективности эксплуатации экскаваторов основано на обеспечении их рациональной производительности в конкретных условиях работы путем регулирования времени в режиме выемки-погрузки горной массы.
2. Повышение эффективности эксплуатации экскаваторов основано 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 экскаваторов-мехлопат на их надежность установлена зависимость коэффициента технического использования от условий эксплуатации, решена задача определения рациональной производительности этих машин и разработаны методические положения по улучшению их работы, что имеет существенное значение для угледобывающих предприятий страны.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ, НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Обосновано, что в качестве критерия эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат целесообразно применять коэффициент технического использования, учитывающий функциональное время нахождения 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 организационных условий эксплуатации экскаваторов. Улучшение технологических условий эксплуатации с IV категории до I позволяет повысить эффективность использования этих машин в 1,5-2,0 раза, а аналогичное 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 технического использования до 1,5 раз. Взаимообусловленное улучшение условий 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 производственной 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 наступления отказа.
5. Разработаны методические положения по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат, суть которых заключается в следующем: повышение эффективности эксплуатации экскаваторов основано на обеспечении их рациональной производительности в конкретных условиях работы путем регулирования времени в режиме выемки-погрузки горной массы, а также на приведении организационных и технологических условий в системах производственной эксплуатации 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 принятия 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 эффективность использования экскаваторов-мехлопат на угольных разрезах // Горное оборудование и электромеханика: научно-аналитический и производственный 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» // Молодежь. 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. Методика оценки использования технологических возможностей экскаваторов // Проблемы управления развитием регионов и муниципалитетов: матер. науч.-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 организационно-технологического обеспечения // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сб. науч. тр. - Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГГУ», 2008. - С. 367-370.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Горно-геологическая характеристика месторождения. Выбор и обоснование способа отделения горной массы от массива. Оборудование для доставки руды. Параметры бурового, погрузочного оборудования. Правила технической эксплуатации погрузочно-транспортных машин.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 24.06.2011Геология и гидрогеология месторождения. Система разработки, особенность буровзрывных работ. Современное состояние карьерного транспорта на горных предприятиях. Технология и направление транспортировки горной массы в условиях ЗАО "Сибирский Антрацит".
дипломная работа [837,1 K], добавлен 31.03.2014Горно-геологическая характеристика месторождения. Номинальный фонд работы оборудования. Выбор и обоснование отделения горной массы от массива. Обоснование расчет рабочего оборудования рудника. Повышение эффективности эксплуатации бурового инструмента.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 17.10.2014Производительность рудника по бурению шпуров. Обоснование способа отделения горной массы от массива. Выбор способа бурения. Требования, предъявляемые к буровому и погрузочно-доставочному оборудованию. Эксплуатация гидросистем самоходных горных машин.
курсовая работа [76,6 K], добавлен 07.04.2011Разновидности воды в горной массе. Гигроскопичность - способность горной массы поглощать пары воды. Условия протекания процессов сушки. Тепло- и массообмен при сушке горной породы. Брикетирование горного сырья, процесс агломерации руды и обжига окатышей.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 04.12.2012Общие сведения о районе месторождения, горно-геометрические расчеты. Вскрытие месторождения, система его разработки. Подготовка горной массы к выемке. Транспорт горной массы. Вспомогательные работы: осушение и водоотлив, ремонт, электроснабжение.
дипломная работа [537,8 K], добавлен 23.07.2012Особенности процесса бурения скважины, шпура или шахтного ствола. Использование бурильных машин и механизмов для выполнения технологических операций, связанных с проводкой скважины. Безопасность условий труда во время эксплуатации буровой установки.
контрольная работа [25,6 K], добавлен 12.02.2013Теоретические основы подъема газожидкостной смесив скважине и основные, принципиальные схемы непрерывного и периодического газлифта. Правила безопасности при газливтной и фонтанной эксплуатации. Определение производительности и мощности компрессора.
дипломная работа [92,6 K], добавлен 27.02.2009Расчет производительности и парка карьерных экскаваторов. Определение параметров буровзрывных работ. Производительность и парк буровых станков. Отвалообразование при автомобильном транспорте вскрыши. Расчет углов откоса нерабочего борта карьера.
курсовая работа [104,3 K], добавлен 07.08.2013Оценка технологической и экономической эффективности основных способов эксплуатации скважин с использованием различных типов насосов. Особенности добычи нефти с применением штанговой глубинно-насосной установки, ее конструкция и выбор варианта компоновки.
презентация [763,1 K], добавлен 04.12.2013
