Управление ресурсом узлов металлоконструкций рабочего оборудования карьерных фронтальных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат наук Долгих, Евгений Сергеевич

• Долгих, Евгений Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Долгих, Евгений Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние проблемы. Цели и задачи исследования.

Состояние проблемы

Цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. Изучение причин разрушения металлоконструкций фронтального погрузчика 100.

2.1. Надёжность металлоконструкций фронтальных погрузчиков в условиях суточных колебаний отрицательных температур воздуха

2.2. Корреляционно-регрессионный анализ причин разрушения металлоконструкций ковша

2.3. Анализ причин разрушения металлоконструкции ковша фронтальных погрузчиков 1-1100 при колебаниях термических напряжений

Выводы

ГЛАВА 3. Анализ процесса возникновения термических напряжений в металлоконструкции ковша при суточных колебаниях отрицательной температуры.

3.1. Конечно-элементное моделирование для решения тепло-прочностных задач

3.2. Конечно-элементная модель ковша фронтального погрузчика для расчёта термических напряжений при суточных колебаниях температур воздуха

3.3. Анализ полученных результатов конечно-элементного моделирования и их

сходимости

Выводы

ГЛАВА 4. Анализ и разработка метода формирования сигнала ограничения предельно допустимой нагрузки на металлоконструкции рабочего оборудования фронтальных погрузчиков.

4.1. Методы ограничения предельно допустимой нагрузки, учитывающие влияние погодно-климатических факторов

4.2. Разработка структурной схемы блока формирования сигнала ограничения предельно допустимой нагрузки. Определение рационального параметра для

контроля влияния суточных колебаний температуры

4.3. Ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого решения

Выводы

Заключение

Библиографический список

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление ресурсом узлов металлоконструкций рабочего оборудования карьерных фронтальных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Горнодобывающая промышленность занимает одно из ключевых мест в экономике Российской Федерации. В Республике Саха (Якутия) на Удачшшском горно-обогатительном комбинате АК «АЛРОСА» (Удачнинскип ГОК) при добыче алмазов используются фрошальные погрузчики ЬеТоигпеаи Ь-1100. Специфичность добычи полезного ископаемого в условиях сурового климата этой части страны заключается в интенсивном снижении установленной прочности металлоконструкций горнодобывающей техники в связи с разрушениями, возникающими вследствие влияния отрицательных температур, которые могут достигать в зимние месяцы отметки -60 °С, а также больших суточных перепадов температуры в зимние и весенние месяцы года, составляющих 25-30 градусов. Данные факторы значительно понижают уровень надежности фронтальных погрузчиков, что ведет к снижению производительности. В связи с этим исследования неблагоприятного воздействия названных погодно-климатических факторов на надежность металлоконструкций горных машин, а также разработка решений по снижению вероятности отказов вследствие их совместного влияния являются актуальными.

Цель работы - повышение надежности и эффективности использования карьерных фронтальных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации за счет увеличения ресурса металлоконструкций рабочего оборудования.

Идея работы - увеличение ресурса металлоконструкции рабочего оборудования карьерных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации обеспечивается регулированием уровня предельно допустимой нагрузки в зависимости от температуры металлоконструкции и ее суточного перепада.

Гипотеза состоит в следующем: ресурс узлов металлоконструкций фронтальных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации зависит от уровня отрицательной температуры и величины ее суточного перепада как факторов, приводящих к термической усталости металла.

Задачи исследования:

1. Получение характеристики, описывающей изменение степени надежности ковша погрузчика Ь-1100 в зависимости от величины отрицательной температуры и её суточного перепада.

2. Выявление причин, по которым происходят разрушения металлоконструкции ковша фронтальных погрузчиков в период увеличения суточных перепадов отрицательных температур воздуха.

3. Разработка и экономическое обоснование алгоритма регулирования предельно допустимой нагрузки на рабочее оборудование фронтальных погрузчиков, учитывающего одновременное влияние отрицательной температуры и ее суточного перепада.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Относительная частота отказов ковшей фронтальных погрузчиков описывается экспериментальной зависимостью, учитывающей величину температуры окружающей среды и ее суточного перепада.

2. При суточных колебаниях отрицательных температур воздуха ковш фронтального погрузчика подвержен разрушениям вследствие возникающих термических напряжений, вызванных неравномерным распределением свойств материала (в виде сварных швов или мест наплавки металла).

3. В экстремальных условиях эксплуатации предельно допустимая нагрузка на металлоконструкции с неравномерным распределением свойств материала должна устанавливаться через контроль величины температуры металлоконструкции и модуля ускорения ее изменения согласно полученной аналитической зависимости.

Научная новизна:

1. Установлена экспериментальная зависимость относительной частоты отказов ковшей фронтальных погрузчиков от комплекса погодно-климатических факторов:

- суточного перепада температуры;

- минимальной температуры.

2. Разработана конечно-элементная модель ковша фронтального погрузчика для расчета термических напряжении при суточных колебаниях температуры воздуха.

3. Проведен сравнительный анализ характера изменения термических напряжений в металлоконструкции ковша, возникающих вследствие неравномерного распределения температурных полей, а также неравномерного распределения свойств материала, которое вызвано сваркой и наплавкой металла.

4. Выявлена связь разрушений ковшей фронтальных погрузчиков, которые возникают в период больших суточных перепадов отрицательных температур воздуха с неравномерностью распределения свойств ма1ериала в виде сварных швов и мест наплавки металла.

5. Получены аналитические зависимости степени ограничения предельно допустимой нагрузки па рабочее оборудование фронтальных погрузчиков от величины температуры металлоконструкции и модуля ускорения ее изменения.

Личный вклад автора заключается в формировании идей работы; проведении литературного обзора; подготовке данных для регрессионного анализа; в разработке модели ковша для расчета термических напряжений при колебаниях температуры воздуха; разработке метода формирования сигнала ограничения предельно допустимой нагрузки на рабочее оборудование; подготовке публикаций по теме исследования.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты позволяют прогнозировать отказы рабочего оборудования и своевременно выполнять обоснованные ограничения предельно допустимой нагрузки в автоматическом режиме управления.

Реализация результатов работы. Выполненные исследования позволили выявить дополнительную опасность возникновения хрупких разрушений конструкции в результате неравномерного распределения температурных полей по объему крупногабаритных узлов металлоконструкций, а также в местах стыковки различных по свойствам материалов. Результаты работы приняты к реализации ОАО «Иркутский завод тяжелого машиностроения» (ОАО «ИЗТМ»)

б

при изготовлении и ремонте наиболее ответственных узлов металлоконструкций горных машин. Разработана методика ограничения предельно допустимых нагрузок в целях снижения вероятности хрупких разрушений конструкций.

Публикации. Опубликовано 7 печатных работ, 2 из них - по теме диссертации в изданиях рекомендованного перечня ВАК.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждаются значительным объемом и качеством выборки статистических данных, использованных при получении уравнений регрессии, а также согласованностью теоретических исследований с результатами моделирования, позволяющими делать выводы с доверительной вероятностью не ниже 90 %.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений, общим объемом 116 страниц машинописного текста, содержит 10 таблиц и 45 рисунков, список литературы из 99 наименований.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Развивающаяся горнодобывающая промышленность в регионах Восточной Сибири и Севера требует использования высоконадежной техники. Для этих районов страны свойственно неблагоприятное воздействие отрицательных температур [15]. Неблагоприятное воздействие этого климатического фактора сказывается на надежности горнодобывающего оборудования увеличением количества хрупких разрушений металлоконструкций машин, нарушением работы электрического, гидравлического и остального оборудования. В условиях отрицательных температур воздуха также возрастают трудоемкость и продолжительность выполнения ремонтных работ [55,56,57,63]. Для обеспечения требуемой производительности горнодобывающего предприятия в суровых ногодпо-климатических условиях выполняются мероприятия по увеличению:

- производственной мощности ремонтных баз;

- количества обслуживающего персонала;

- парка машин.

Выполнение этого впоследствии приводит к дальнейшему снижению эффективности использования горнодобывающего оборудования. Большая продолжительность плановых и неплановых ремонтов есть основная причина снижения производительности горнодобывающих предприятий Севера. Неблагоприятное воздействие отрицательных температур продолжается почти в течение полугодового периода [38].

Решению проблемы повышения надежности горнодобывающего оборудования посвящено огромное количество работ. В развитие данного направления существенный вклад внесли работы Подерни Р.Ю., Коха П.И., Солода В.И., Солода Г.И., Болотина В.В., Когаева В.Г., Махутова H.A., Махно Д.Е., Шадрина А.И., Кулешова A.A., Когана Б.И., Гетопанова E.H., Шпильберга И.Л., Спива-ковского А.О., Хромого М.Р., Насонова М.Ю., Морозова В.И и других.

О том, что па надежность карьерных экскаваторов оказывают неблагоприятное воздействие погодпо-климатические факторы, отмечается в работах [38, 39, 40, 42, 57].

Повышение эффективности использования горнодобывающего оборудования выполняется следующими методами: оценка рациональности срока службы; разработка технологических карт технического обслуживания и ремонта; обоснование потребности в запасных частях для технического обслуживания и ремонта с оптимальным риском их дефицита; автоматическое регулирование предельно допустимой нагрузки приводов и механизмов горных машин в зависимости от температуры окружающего воздуха; использование средств и методов неразрушающего контроля и мониторинг технического состояния машин; разработка технологии восстановления узлов металлоконструкций горных машин с применением программных продуктов конечно-элеметпого анализа и средств технической диагностики; оптимизация структуры и ремонтного производства горных предприятий с учетом территориальности, специализации и кооперации ремонта [56,58,61,96] и т.д.

То, как можно правильно оценить рациональность срока службы горных машин, эксплуатирующихся в регионах с холодным климатом, является очень важным вопросом. Эю отражено в ряде работ [19,36,39,40,59,60,80,98]. В северных регионах стоимость эксплуатации оборудования в несколько раз превышает уровень подобных затрат в средних широтах страны. Время, проведенное в ремонтах, может доходить до одной трети всего календарного времени года. Для поддержания оборудования в работоспособном состоянии в зимний период затраты увеличиваются на 20-50%. Сказывается и то, что горные предприятия удалены от транспортных путей [57].

Вопрос определения эффективного срока службы и обновления горного оборудования дают методики, представленные в работе [5].

Проведенные исследования в этом направлении позволили выявить, что

размер амортизационных отчислений не оказывает влияние на рациональный

срок службы машин, и то, что наибольшее влияние на рациональный срок

9

службы до момента списания техники оказывают расходы на техническое обслуживание и ремонт. Рациональный срок службы оборудования карьеров определяется по минимальному значению динамического критерия суммарных удельных затрат [56, 96].

Изучением того, как низкие температуры оказывают неблагоприятное воздействие, занимался П.И. Кох. Представленная в его труде [40] схема комплексного воздействия основных климатических факторов внешней среды на свойства материалов и виды отказов машин показана на рисунке 1.1.

Также имеется схема воздействия низких температур воздуха на свойства материалов и отказы машин (см. рисунок 1.2).

Хладноломкость металлоконструкций экскаваторов

1 1 1 1

Качество металла - Качество конструкций — Уровень нагрузок Климатические факторы

Структура металла Масштабный фактор Наладка приборов - Температура воздуха

Наличие примесей Концентраторы напряжений Состояние забоя Скорость изменения температуры

Технология термообработки Температуры локальных объёмов Квалификация машиниста Скорость ветра

Старение металла Контроль состояния конструкций Регулирование загрузки приводов Относительная влажность воздуха

Рис. 1.1 - Структурно-логическая схема взаимосвязи хладноломкости конструкций экскаваторов с комплексом влияющих факторов

Низкие температуры

Отвердение и охругтчнвание полимерных материалов

Уменьшение сопротивления электрических проводников

Облединение и попадание снега в механизмы и аппараты

Затруднения с пуском двигателей внутреннего сгорания

Снижение I смазывающих свойств масел и густых смазок

Застывание технических жидкосте й. м ас ел. густых смазок

Замерзание конденсата и охлаждающих жидкостей

Снижение ударной вязкости металлов

Л

Структурные изменения и повреждения

Снижение несушей способности элементов

Снижение качественных показателей материалов

Появление дополнительных нагрузок

Увеличение параметра пусковых

Увеличение параметра рабочих

Пробои изоляции и замыкание обмоток | электрических машин

Снижение сроков службы элементов

Ухудшение ремонтопригодности

Рис. 1.2 - Общая схема воздействия низких температур воздуха на свойства материалов и отказы машин

Представленные схемы характеризуют воздействие климатических факторов па работу горного оборудования.

Отрицательная температура воздуха оказывает действие на технику, снижая ударную вязкость металла [21,46,49,50,53,61,68,75]. При суточных перепадах температуры воздуха в металлоконструкциях возникают термические напряжения [91]. Холодный климат так же воздействует на обслуживающий персонал. Это выражается резким увеличением проведения ремонтных работ [38].

Снижение величины ударной вязкости приводит к повышению вероятности возникновения хрупкого разрушения металлоконструкций [66]. Процесс хрупкого разрушения металлов начинается с образования микротрещины, которая затем переходит в магистральную, разрушая металлоконструкцию [79, 92].

Также нужно учитывать то, что низкие температуры приводят к изменениям горногеологических условий разработки полезных ископаемых при открытом способе. В результате смерзания грунта увеличивается его предел прочности, что приводит к повышению нагрузок на рабочее оборудование экскаваторов и погрузчиков. Также возможно примерзание гусениц экскаватора, что приводит к возникновению дополнительных сопротивлений перемещению при страгивании с места. Это может служить причиной частых отказов ходового оборудования. Смерзание породы в забое приводит к повышению его прочностных характеристик примерно на 30% [52].

В условиях повышения сопротивления разрушению забоя и снижения ударной вязкости увеличивается вероятность разрушения металлоконструкций рабочего оборудования вследствие динамических нагрузок [90]. Решение проблемы повышения надежности горнодобывающей техники в суровых климатических условиях путем снижения динамических нагрузок посредством специально регулируемого электропривода освещено в работах [61,68].

Получение зависимостей, описывающих изменение степени надежности

горнодобывающей техники с учетом комплекса погодпо-климатических факто-

12

ров, является актуальной задачей, поскольку эти зависимости позволяют выполнять прогнозирование неплановых отказов. Кроме того, на их основании можно организовать алгоритм автоматического управления загрузкой приводов. Разработке способов и устройств автоматического регулирования предельно допустимой нагрузки приводов и механизмов горных машин, учитывающих влияние погодно-климатических факторов, посвящены следующие работы [56, 68]. Способы автоматического регулирования загрузки приводов позволяют за счет снижения количества плановых и неплановых ремонтов, а также увеличения фонда времени работы, получить заметный экономический эффект. Например: на предприятии Удачнинский ГОК АК «АЛРОСА» на экскаваторах ЭКГ-12,5 и на угольном разрезе «Нерюнгринский» ПО «Якутуголь» на экскаваторах ЭКГ-20 были проведены промышленные эксперименты, которые позволили подтвердить эффективность и перспективность использования данного метода повышения надежности горнодобывающей техники. На величину получаемого экономического эффекта оказывает влияние тот момент, что при ограничении динамических нагрузок снижается часовая производительность экскаваторов [56].

Совместное неблагоприятное воздействие погодно-климатических факторов на надёжность машин и оборудования называют жесткостью климата. Количественно эту жесткость можно оценить баллами жесткости [39].

П.И. Кохом предложено уравнение, характеризующее влияние факторов холодного климата на надежность технических изделий и машин. Данное уравнение представляет собой модель технической жесткости холодного климата и имеет следующий вид:

N. =(0,075-Г + 0,25-Г . )• (1 + 0,015• ¿>г)• (1 + 0,07■ V.,)

к \ " тт.г/). ' пип аис. / V ' А / V ' А У

• (1 + 0,26 • <рх )х ■ (1 + 0,014 ■ пТЛ1) • (1 + 0,022 • тх), )

где t¡mIl - среднее значение среднего минимума температуры воздуха за три наиболее холодных месяца года, °С;

гтпаос. ~ среднее значение абсолютного минимума температуры воздуха за три наиболее холодных месяца, °С;

6Х - средняя непериодическая амплитуда суточных колебаний температуры воздуха за три наиболее холодных месяца, °С;

ул, - средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца, м/с; (рх - среднее значение относительной влажности воздуха за три наиболее холодных месяца, доли единицы;

пт.и ~ среднее за месяц значение числа дней с туманом, метелью и пыльной бурей за три наиболее холодных месяца;

тх - продолжительность действия в месяцах средней температуры воздуха ниже 0° С.

Также значимость неблагоприятного влияния факторов внешней среды на эффективность использования техники отмечается в исследованиях [12, 38, 39, 40,41,47].

По мнению авторов работы [35], вследствие различной структуры основного металла на границах сварных швов при понижении температуры возникнут термические напряжения. Величина этих напряжений будет определяться значениями коэффициентов теплового сжатия линейных размеров конструкции при понижении температуры. Напряжения обусловлены разницей температур при изготовлении металлоконструкции и температурой ее эксплуатации. Чем больше эта разница, тем больше будут внутренние напряжения в металле, концентрирующиеся в металле шва и зоне термического влияния. Сказанное можно рассмотреть на простом примере модели, имитирующей неравномерное распределение коэффициента теплового расширения. У одной половины параллелепипеда коэффициент теплового расширения 1,2-10_6/С° у другой -

5

1,3 • 10~6 / С°. Температура, при которой отсутствуют термические напряжения, равна 22°С. Параллелепипед подвергается равномерному охлаждению до температуры -40 °С. Напряжения при этом составят 15,78 МПа. Величина этих

напряжений невелика, но при сочетании с влиянием отрицательной температуры, циклически изменяющимися механическими нагрузками, а также ослабле-ностью металла вследствие усталости, может оказаться влияющим фактором [20]. Расчет выполнен при использовании программы конечно-элементного анализа АпвуБ. На рисунке 1.3 представлено поле распределения эквивалентных напряжений, вызванных различием значений коэффициента теплового расширения. На границе разных по свойствам материалов возникают максимальные значения напряжений.

■

МПа

15.78

14,027

12.275

10.522

8.7697

7.0172

5:2647

3.5122

1.7597

0,0072

.........

Рис. 1.3 - Термические напряжения вызванные различием величин коэффициента теплового расширения

Проведённые ранее исследования по направлению «Разработка и обоснование методов выполнения автоматического ограничения динамической нагрузки, учитывающих влияние погодно-климатических факторов», подтвердили свою эффективность при повышении надежности горнодобывающей техники в экстремальных условиях эксплуатации. Однако, в данных работах не учитывался эффект возникновения термических напряжений в местах неравномерности распределения свойств материала в виде сварных швов и мест наплавки металла при колебаниях температуры окружающей среды, в то время,

когда он может оказаться одним из факторов, определяющих чувствительность рабочего оборудования к отрицательной температуре и ее суточному перепаду.

Цели и задачи исследования

Рассмотренное состояние вопроса показывает, что значимое влияние на надежность горнодобывающего оборудования оказывают погодпо-климатические факторы. Важная роль в этом процессе отводится суточным перепадам отрицательных температур воздуха. Проблема о комплексном воздействии этого фактора на надежность металлоконструкций рабочего оборудования горных машин недостаточно освещена, так как ее изучение проходило без проведения подробных тепло-прочностных расчетов, а также без учета таких особенностей конструкций, как сварные соединения и места наплавки металла. Сварка и наплавка метлла приводит, в свою очередь, к появлению областей с неравномерным распределением значений коэффициента теплового расширения. Как показывает практика, эффективным методом повышения надежности горнодобывающей техники в экстремальных условиях эксплуатации, является выполнение ограничения предельно допустимой нагрузки с учетом влияния отрицательной температуры и ее суточного перепада.

В связи с вышесказанным, цели и задачи исследований в данной работе сводятся к следующему:

1. Получение характеристики, описывающей изменение степени надежности ковша погрузчика 100 в зависимости от величины отрицательной температуры и её суточного перепада.

2. Выявление причин, по которым происходят разрушения металлоконструкции ковша фронтальных погрузчиков в период увеличения суточных перепадов отрицательных температур воздуха.

3. Разработка и экономическое обоснование алгоритма регулирования предельно допустимой нагрузки на рабочее оборудование фронтальных погрузчиков, учитывающего одновременное влияние отрицательной температуры и ее суточного перепада.

ГЛАВА 2. ИЗУЧЕНИЕ ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ФРОНТАЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА Ь-НОО.

2.1. Надёжность металлоконструкций фронтальных погрузчиков в

условиях суточных колебаний отрицательных температур воздуха

В последние годы на горнодобывающих предприятиях Российской Федерации начали применяться гидравлические экскаваторы и погрузчики иностранного производства. В Якутии на предприятии «Удачнинский ГОК» (АК «АЛРОСА») при добыче алмазов используются экскаваторы Копией Н135 и КонШэи Н2858, а также гидравлические погрузчики фирмы «Ье Тоигпеаи. 1пс» 1,-1100.

Для оценки надёжности фронтальных погрузчиков Ь-1100 проведено статистическое исследование согласно методике [15, 17, 18, 73] и стандартной терминологии [16]. Для этого исходные данные были приведены к следующему виду:

- количество простоев оборудования в неплановых ремонтах - и их суммарная продолжительность - Т ;

- количество простоев оборудования в плановых ремонтах и техническом обслуживании - Кпр и их суммарная продолжительность - Г ;

- общее время наблюдений - Тобщ;

- время работы оборудования - Т а.

По полученным данным рассчитаны величины показателей надёжности: средняя наработка на отказ -Т \ параметр потока отказов - IV; среднее время

восстановления - Тв ; удельная продолжительность неплановых ремонтов -Ки ; удельная продолжительность плановых ремонтов - Кп; коэффициент готовности - Кг ; коэффициент технического использования - Кпш . '

Общее время наблюдений включает в себя полностью суммарную продолжительность неплановых ремонтов - Tpañ, плановых ремонтов - Т 0 и время

работы оборудования - То6щ :

Т. =Т +Т +Т ,, (2.1)

общ. ы р п р pao " \ /

Средняя наработка на отказ, среднее время работы оборудования до отказа:

Т (2.2)

Lp N

п.р.

Параметр потока отказов - показатель, характеризующий относительную частоту отказов:

N

= (2.3)

Т .

pao.

Среднее время восстановления в часах:

Т = (2.4)

а N

" г

Удельная продолжительность неплановых ремонтов - коэффициент, характеризующий продолжительность неплановых ремонтов относительно времени, проведённого в работе:

(2-5)

раб

Удельная производительность плановых ремонтов - коэффициент, характеризующий продолжительность плановых ремонтов относительно времени, проведённого в работе:

(2.6)

рею

Коэффициент готовности характеризует продолжительность времени готовности оборудования к работе по отношению к общему времени наблюдения:

Т , +Т

Кг=—(2.7)

общ

Коэффициент технического использования характеризует продолжительность времени, проведённого в работе, по отношению к общему времени наблюдения:

К (2.8)

ты Т

общ.

При анализе использовалась информация о поломках оборудования фронтальных погрузчиков за период с 1998 по 2008 гг. и были получены следующие результаты.

Таблица 2.1

Показатели надёжности фронтального погрузчика L-1100

Показатели надежности Т<р'ц W, 1/ч Кг,% К ,% mu 7 Тя, ч

За период наблюдений 135,65 0,0075 88,75 74 15,525

За летний период 152,5 0,00682 90 69 16,25

За зимний период 118,8 0,008 87,5 79 14,9

Распределение наработки на отказ и показателя суммарной удельной продолжительности неплановых ремонтов узлов, наиболее часто выходящих из строя, представлены на рисунке 2.1.

0.035

7000

¡3 Удегтьная продолжительность ggj 60l-,0

i нИ неплановых ремонтов

I 0.025 шй Ü Наработка

5000

i И 0.02 ■ Ж __ И 4000 |

ч а г'"* ВШ шш ШЖ 13 о

|§ 0.015 ■ ■ Щ ■ I 3000 |

¡ g

* * 0.005 ■ ■ ш Ш > ШШ НИ П- ■ 1000

Гч I %

2000 д

0 шкшн ш - ШШ***» шиш шшш шшшш шив ишв 0

Гидравлическая Рабочее Двигатель Автошины Система смазки Мотор колеса Электрическая Пневматическая

система оборудование система система

Рис. 2.1 - Распределение удельной продолжительность ремонтов и

наработки на отказ

Как видно из рисунка, наименее надёжным является рабочее оборудование и гидравлическая система. Кроме того, на их ремонт затрачивается большее количество времени, чем на остальные узлы.

Проведенный анализ надежности показывает, что в условиях низких температур отмечается увеличение параметра потока отказов. Результаты анализа согласуются с результатами Павлова М.В. [3, 68], ранее проводившего анализ надёжности погрузчиков Ь-1100, используя данные за меньший период эксплуатации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Долгих, Евгений Сергеевич, 2014 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. A.c. 1090813 СССР, МПК Е 02 F9/20. Устройство управления электроприводом одноковшового экскаватора/ Д.Е. Махно, И. В. Горбунов. Е. А. Дмитриев и др. (СССР). - № 3542180/29-03; Заявлено 12.01.83; 07.05.84. Бюл. №17. -21с.

2. A.c. 1416625 СССР, МПК Е 02 F9/20. Устройство управления электроприводом одноковшового экскаватора/ В.Р. Клименко, И.В. Горбунов, Д.Е. Махно, Е.И. Жученко, Ю.А. Захаров, А.И. Шадрин, B.C. Бров. (СССР). - № 4074295/29-03; Заявлено 03.06.86; 15.08.88. Бюл. 30. - 5с.

3. Авдеев А. Н. Надёжность гидравлических погрузчиков L-1100 в условиях крайнего Севера / Авдеев A.II., Красноштанов С.Ю., Павлов М.В.// Проблемы развития минеральной базы Восточной Сибири. Третий выпуск. Изд. ИрГТУ -Иркутск, 2003.-С. 151-154.

4. Арзамасов, Б.II. Материаловедение: Учебник для вузов/ Б.Н.Арзамасов, В.И.Макарова, Г.Г.Мухин и др. Под общей редакцией Б.Н.Арзамасова, Г.Г.Мухина - 3-е изд., перераб. и доп. - М: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана,

2001.-648 е., ил.

5. Астахов, A.C. Динамические методы оценки эффективности горного производства / A.C. Астахов. - М.: Недра, 1973. - 272 с.

6. Базаров, И. П. Термодинамика. Учебники для вузов / И. П. Базаров, - 5-е изд.-М.: Лань, 2010.-384 с.

7. Бараз, В.Р. Корреляционно-регрессионный анализ связи показателей коммерческой деятельности с использованием программы Excel: учебное пособие / В.Р. Бараз. - Екатеринбург : ГОУ ВГ10 «УГТУ-УПИ», 2005. - 102 с.

8. Басов, К. A. Ansys в примерах и задач / К. А. Басов. - М.: Компьютер Пресс,

2002. -224 с.

9. Басов, К. A. Ansys: справочник пользователя / К. А. Басов. - М.: ДМК Пресс, 2011,- 640 с.

10. Бухмиров В.В. Справочные материалы для решения задач по курсу «Тепломассообмен» / В.В. Бухмиров, Д.В. Ракутина, Ю.С. Солнышкова. - Иваново: ГОУ

85

ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2009. - 102 с.

11.Веронский, А. Термическая усталость металлов / Пер. с польск. Под ред. В.С Затеева М: Металлургия, 1986. - 128 с.

12. Ганицкий В.И.,Чернигова Е.И. Принципы оптимизации планирования ремонтов горного оборудования. // Проблемы управления горными предприятиями будущего. М. ".Недра. - 1972. - С.108-111.

13. Герман-Галкин, С. Г. MatLab & Simulink. Проектирование мехатрониых систем на ПК/ С. Г. Герман-Галкин - СПб.: ООО Корона - Век, 2008. - 368 с.

14. Голинкевич, Т. А. Прикладная теория надёжности: учебник для вузов / Т. А. Голинкевич. - 2-е изд. пераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1985.- 168 с.

15. ГОСТ 16350. Климат СССР. Районирование и статистические параметры в климатических факторов для технических целей. Взамен 16350-70. Введ. с 01.07.81.

16. ГОСТ 25866-83 «Эксплуатация техники. Термины и определения»

17. ГОСТ 27.503-81. Методы оценки показателей надёжности. Система сбора и обработки информации. Взамен 17509-72. Введ..:01.07.82.

18. ГОСТ Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - М., 1990.-37 с.

19. Гранин М.В., Сеннов Н.П. Основные направления реструктуризации открытой угледобычи. // Уголь. - 1997. - №2 - С 24-26.

20. Григорьев P.C. Влияние усталости на хладостойкость сварных соединений из металлоуглеродистой стали / Р. С. Григорьев, В.П. Ларионов, И.М. Стебаков // Хладостойкость машин и конструкционных материалов. - Иркутск, Изд-во Наука, 1980,-С. 60-71.

21. Григорьев, P.C. Хладноломость металлоконструкций и деталей машин / P.C. Григорьев, В.П. Ларионов, Г.А. Новиков и др. - М.: Наука, 1969. - 96 с.

22. Динамика дислокаций / под редакцией В.И. Старцева. - Киев: Наукова думка, 1975.-402 с.

23.Додж, М. Эффективная работа с Microsoft Excel 97/ М. Додж, К. Кината, К. Стинсон - СПб: Питер, 1998. - 1072 с.

24. Долгих Е.С. Анализ влияния температуры и ее суточного градиента на надежность рабочего оборудования фронтальных погрузчиков // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2014. - №2(42) - С. 151-155

25. Долгих Е.С. Создание, анализ и оптимизация конечно-элементной модели механизма с ударяющимися и трущимися элементами // Вестник Забайкальского государственного университета. Чита: Изд-во ЗабГУ, 2012. - №11(90) - С. 104-110.

26. Долгих Е.С., Махно Д.Е. Анализ надежности фронтальных погрузчиков па горнодобывающих предприятиях севера // Вестник ИрГТУ. - 2014. - № 6 (89). -С. 54-58.

27. Дульнев, Р.А.Термическая усталость металлов / P.A. Дульиев, П. И. Котов. -М.: Машиностроение, 1980. -200с.

28. Занкей, В.К. Структурные разрушения / В.К. Занкей, У.У. Герберич, Э.Д. Паркер; в 7-ми томах; под ред. Г. Либович; т. 1 разрушение. - М.: Мир, 1973. -431 с.

29. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. - М.: Мир, 1975.-541 с.

30. Иванова, B.C. Природа усталости металлов / B.C. Иванова, В.Ф. Терентьева. -М.: Металлургия, 1975. - 454 с.

31. Исаченко, В.П. Теплопередача. Учебник для вузов / В.П. Исаченко - Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: «Энергия», 1975. -488 с.

32. Каплун, А.Б. Ansys в руках инженера: Практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. - М.: Изд-во Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

33. Каракозов, Э.С. Справочник молодого электросварщика: Справ. Пособие для ПТУ/ Э.С. Каракозов. - М.: Высшая школа, 1992. - 304 с.

34. Касаткин, Б. С. Напряжения и деформации при сварке / Б.С. Касаткин, В. М. Прохоренко, И.М. Чертов- К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987.-246 с.

35. Квагшшдзе B.C. Влияние низких отрицательных температур на работоспособность металлоконструкций горных машин / Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) - 2003. - № 9. - С. 1618.

36. Консон, A.C. Экономика ремонта машин / A.C. Консон. - М.: Машиностроение, 1970.-216 с.

37. Косевич, A.M. Дислокации в теории упругости (влияние дислокаций на механические свойства кристаллов) / A.M. Косевич. - Киев. Наукова думка, 1978. -220 с.

38. Кох, П. И. Климат и надёжность машин. М.: Машиностроение, 1981.-175 с.

39. Кох, П. И. Надёжность горных машин при низких температурах / П. И. Кох. -М.: Недра, 1972.-194 с.

40. Кох, П. И. Надёжность механического оборудования карьеров / Г1. И. Кох. -М.: Недра, 1978.-189 с.

41. Кох, П. И. Ремонт экскаваторов / П. И. Кох. - М.: Недра, 1979.-380 с.

42. Кох, П. И. Одноковшовые экскаваторы / П. И. Кох. - М.: Магниз, 1963. - 438 с.

43. Коцаньда, С. Усталостное разрушение металлов / С. Коцаньда. - М.: Металлургия, 1976.-456 с.

44. Решение задач термомеханики с применением программного комплекса Ansys: Метод, указания к выполнению лабораторных работ / Под ред B.C. Зарубина. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 88 с.

45.Красиощеков, Е.А. Задачник по теплопередаче: учеб. пособие для вузов / Е. А. Красногцеков, A.C. Сукомел. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1980. - 288 с.

46.Красовский, А.Я. Хрупкость металлов при низких температурах / А.Я. Красов-ский - Киев: Наукова думка, 1980. - 340 с.

47. Кузьмин, В.Р. Прогнозирование хладостойкости конструкций и работоспособности техники на Севере: монография / В.Р. Кузьмин, A.M. Ишков; Отв.ред. Ю.С. Уржумцев. - М. : Машиностроение, 1996. - 303 с.

48. Кураева Я.В. Применение метода конечных элементов для оценки нижней

границы предела приспособляемости конструкции при одновременном воздей-

88

ствии механических и тепловых нагрузок / Кураева Я.В., Клебанов Я.М. Известия высших учебных заведений- 2013 - №1 - С.43-49

49. Ларионов, В. П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении / В. П. Ларионов - Новосибирск: Наука, 1986. - 254 с.

50. Ларионов, В.П. Хладо стой кость и износ машин и сварных соединений / В.П. Ларионов, В.А. Ковальчук. - Новосибирск: Наука, 1976. -260 с.

51. Лаутеншлейгер, A.A. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов / A.A. Лаутеншлейгер, B.C. Шестаков, А.П. Комисаров. - Екатеринбург: УГИ, 1993.- 140 с.

52.Макаров, А.П. Исследование технологичности и разработка средств механизации технического оборудования и ремонта экскаваторов на карьерах Севера. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Иркутск: ИПИ, 1996. - 22с.

53.Макаров, А.П. Развитие усталостных трещин в металлоконструкциях экскаваторов / А. П Макаров // Вестник ИрГТУ. 2009. -№11.- С. 105-109.

54. Макарова, Н. В. Статистика в Excel: Учеб. пособие / Н. В. Макарова, В. Я. Трофимец - М.: Финансы и статистика, 2002. - 368 с.

55.Махно, Д. Е. Надёжность карьерных экскаваторов и станков шарошечного бурения в условиях Севера / Д.Е. Махно, А.И. Шадрин. - М.: Недра, 1976. - 167 с.

56.Махно, Д. Е. Хладноломкость и хладно стойкость металлоконструкций горных машин в условиях Севера / Д. Е. Махно, А. И. Шадрин, А. I I. Авдеев, А. П. Макаров - монография. Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2010. - 232 с.

57.Махно, Д. Е. Эксплуатация и ремонт механических лопат в условиях Севера / Д. Е. Махно, А. И. Шадрин. - М.: Недра, 1992. - 127 с.

58.Махно, Д.Е. Горные машины и комплексы / Д.Е. Махно, Н. Н. Страбыкин, В. П. Кисурин. - Изд-во: ИрГТУ, 1996 - 224 с.

59. Махно, Д.Е. и др. Надежность и эффективность использования мощных экскаваторов на карьерах Севера // Колыма. - 1984. - №11 - с.31 -33.

60. Махно, Д.Е. Механизация вспомогательных работ при ремонте экскаваторов / Д.Е. Махно, И.В. Горбунов, А.И. Анисимов. - М.: ЦНИИЭИуголь, 1982. - 32 с.

61.Махно, Д.Е. Основы управления ресурсом экскаваторов на карьерах Севера: автореф. дне. докт. техн. наук. / Свердловск: Изд. Горного института им. В. В. Вахрушева, 1986.-32.

62. Махно, Д.Е. Ремонт и управление карьерными экскаваторами в условиях низких отрицательных температур / Д.Е. Махно. - Иркутск: Изд. ИрГТУ 1985. - 56 с.

63. Махно, Д.Е. Техническое обслуживание и ремонт экскаваторов на карьерах Севера. Организация и механизация / Махно Д.Е., Шадрин А.И., Макаров А.Т. и др. - Иркутск: Изд. ИПИ, 1993. - 200 с.

64. Мелан, Э., Паркус Г. Термоупругие напряжения, вызываемые стационарными температурными полями / Э. Мелан, Г. Паркус. - М.: Физматгиз, 1958. - 167 с.

65.Морозов, Е. М. Ansys в руках инженера: Механика разрушения / Е. М. Морозов, А.Ю. Муйземнек, A.C. Шадский - Изд. 2-е, испр. М.: Ленард, 2010. - 456 с.

66.Москвичев, В.В. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем / В.В. Москвичев, Н. А. Махутов, A.B. Черняев и др. - Новосибирск: Паука, 2002. - 334 с.

67. Нейман, Ю. Вводный курс теории вероятностей и математической статистики / 10. Нейман. - М.: Изд-во «Наука», 1968. - 448 с.

68. Павлов, М. В. Снижение вероятности хрупких разрушений металлоконструкций карьерных экскаваторов регулированием уровня динамических нагрузок: автореф. дис. канд. техн. наук. / Иркутск: Изд. ИрГТУ, 2005. - 32.

69. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пособие: В 4 т/ Под общей ред. В. В. Панасюка - Киев: Наук, думка, 1988. Основы механики разрушения/ В. В. Панасюк, А. Е. Андрейкив, В.З. Патрон - 1988 - 488 с.

70. Паркус, Г. Неустановившиеся температурные напряжения / Г. Паркус. - М.: Физматгиз, 1963. - 252 с.

71. Пат 2376422 Российская федерация, МКИ Е 02 F9/20, Н 02 Р 5/00. Способ контроля и регулирования загрузки привода одноковшового экскаватора в экс-

плуатационных режимах и устройство для его осуществления / Леоненко С. С., Глухих В. И., Прокопьев А. Ю., Прокопьев А. Ю.; патентообладатель Иркутский государственный технический университет. -№ 2008128334/03; заявл. 11.07.2008; опубл. 20.12.2009, Бюл. №35.

72. Пат. 2255184 Российская федерация, МКИ Е 02 F9/20, II 02 Р 5/00. Способ управления электроприводом постоянного тока одноковшового экскаватора и устройство для его осуществления / Леоненко С. С., Сорокин A.B., Махно Д.Е, Леоненко А. С., Павлов М.В.; патентообладатель Иркутский государственный технический университет. -№ 2004114678/03 ; заявл. 13.05.2004; опубл. 27.06.2005, Бюл. №18.

73. Половко, А. М. Основы теории надёжности: Учебное пособие для вузов / A.M. Половко, C.B. Гуров. - 2-е изд. перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. -704 с.

74. Технология металлов и сварка, учеб. для вузов. / ред. П.И. Полухина - М.: Высшая школа, 1977. - 464 с.

75. Попов, К. Б. Мороз и сталь / К. Б. Попов. - Иркутск: Иркутское книжное издательство, 1958. - 50 с.

76. Попов, К. В. Низкотемпературная хрупкость стали и деталей машин / К. В. Попов, В.Г. Савицкий. -М.: Машиностроение, 1969. - 192 с.

77. Рыбаков, В.М. Сварка и резка металлов: Учебник для сред. проф. техн. училищ / В.М. Рыбаков - 2-е изд., испр. - М.: Высш. школа, 1979. - 214 с.

78. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т./Редкол.: Г.А. Николаев (пред) и др. - М.: Машиностроение, 1978 - T.l/Под ред. H.A. Ольшанского. 1978. - 504 с.

79. Симонов, Ю. II. Основы физики и механики разрушения / Ю. Н. Симонов, М.Н. Георгиев, М. Ю. Симонов. - Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2012. - 184 с.

80. Солод, В.И. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов / В.И. Солод, В.Н. Гетопанов, В.М. Рачек. - М.: Недра, 1982. - 350 с.

81. Сотсков, Б.С. Основы теории расчёта надёжности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники / Б.С. Сотсков - М.: «Высшая школа», 1970. - 270 с.

82.Справочник по расчёту коэффициентов интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 2: Пер. с англ./Под ред. Ю. Мураками. - М.: Мир, 1990. - 1016 с.

83. Стренг, Г. Теория метода конечных элементов / Г. Стренг, Дж Фикс. - М.: Мир, 1977.-349 с.

84. Тайц, Н. Ю. Технология нагрева стали / Н. 10. Тайц. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургиздат, 1962. - 567 с.

85. Тереньтьев, В.Ф. Циклическая прочность металлических материалов: учеб. пособие / В.Ф. Тереньтьев - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - 61с.

86. Трефилов, В.И. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов / В.И. Трефилов. - Киев: Наукова думка, 1989. - 256 с.

87. Трощенко, В.Т. Прочность металлов при переменных нагрузках / В.Т. Трощенко - Киев: Наукова думка, 1978. - 176 с.

88. Трощенко, В.Т. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении / В.Т. Трощенко, В.В. Покровский, А. В. Прокопенко. - Киев: Наукова думка, 1987.-256 с.

89. Труфяков, В.И. Усталость сварных соединений / В.И. Труфяков - Киев: Изд-во Наукова думка, 1973 г. - 216 с.

90. Ужик, Г.В. Прочность и пластичность металлов при низких температурах / Г.В. Ужик - М.: Изд-во Академии наук СССР, 1957. - 193 с.

91. Феодосьев, В. И. Десять лекций-бесед по сопротивлению материалов / В. И. Феодосьев - 2-е изд., стереотипное - М.: Наука главная редакция физико-математической литературы, 1975. - 173 с.

92. Финкель, В.М. Физика разрушения / В.М. Финкель. - М.: Металлургия, 1970.376 с.

93. Халафян, А. А. 81аЙ81юа 6. Статистический анализ данных / А. А. Халафян. - 3-е изд. Учебник - М.: ООО «Бином-Пресс», 2007 г. - 512 с.

94. Черняк, С. С. Повышение эксплуатационной стойкости конструкций и деталей горных машин для работы в условиях Севера / С. С. Черняк, B.JI. Бройдо - Иркутск: Изд-во Иркут. гос. Ун-та, 2001. - 353 с.

95. Черняк, С. С. Высокомарганцевая сталь в драгостоении / С. С Черняк, Б. М. Ромен. - Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. 1995. - 384 с.

96. Металловеды и металлурги / Составитель С.С. Черняк - Иркутск, Иркутский государственный университет путей сообщения, 2013 - 312 с.

97. Чигарев, A.B. Ansys для инженеров: справочное пособие / A.B. Чигарев, JI.C. Кравчук, Л.Ф. Смалюк. - М.: Машиностроение, 2004. - 512 с.

98. Шадрин, А.И. Управление качеством эксплуатации горнотранспортного оборудования на горных предприятиях Севера // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2000. -№2 - с. 107-109.

99. Введение в ANSYS: прочностной и тепловой анализ: Учебное пособие / A.C. Шалумов, A.C. Ваченко, O.A. Фадеев, Д.В. Багаев. - Ковров: КГТА, 2002. - 52 с.