CC BY
43
В результате физико-механических исследований цемента, полученного на основе плавленого клинкера, установлено, что он обладает прочностью при сжатии 68-84 МПа в возрасте 28 суток. Цемент на основе плавленого клинкера удовлетворяет требованиям ГОСТ 310.3-76 на равномерность изменения объема при твердении образцов при пропаривании и обработке в автоклаве при давлении 2,1 МПа. Высокие прочностные характеристики образцов обусловлены присутствием в структуре наноразмерных клинкерных минералов, содержание которых по данным химического, рентгеноспектрального анализа составляет CзS (60,9-67,1 %), C2S (10,7-11,5%), и повышенным содержанием стеклофазы, процессы гидратации которых в полной мере еще не исследованы.
В результате проведенных исследований установлено, что цементные клинкеры, синтезируемые в
условиях низкотемпературной плазмы в течение 110125 с, имеют монадобластическую структуру, которая представлена преимущественно модифицированными минералами алита (ширина 90-900 нм, длина 500 нм-20 мкм) и белита (менее 2 мкм). В неравновесных условиях высококонцентрированных тепловых потоков образуется химически однородный, равномерный проплав сырьевой смеси, в результате охлаждения которого происходит синтез как кристаллической структуры, так и кристаллитной (29-34 %), включающей алюминатную, алюмоферритную фазы и пери-клазу. Это позволяет использовать некондиционное сырье с высоким содержанием МдО (12,43 %) при синтезе цементного клинкера, полученного по плазмохи-мической технологии, что по традиционной технологии невозможно.
Библиографический список
1. Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К, Позднякова Н.А. Физико-химические процессы при синтезе цементного клинкера с использованием низкотемпературной плазмы // Цемент и его применение. 2008. №5. С.154-156.
2. Бутт Ю.М., Сычев М.М. Химическая технология вяжущих материалов / под ред. В.В.Тимашева. М.: Высшая школа, 1980. 472 с.
3. Тимашев В.В., Альбац Б.С., Осокин А.П. Влияние состава и свойств расплава на процессы жидкофазового спекания портландцементных сырьевых смесей // Журнал прикладной химии. 1976. Т. 49, вып.9. С.1919-1924.
4. Патент РФ №2008107259/03, 26.02.2008. Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К,, Никифоров А.А., Дизендорф Т.Е., Поздня-
кова Н.А., Волокитин О.Г. Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера // Патент России №235829.2009. Бюл. №17.
5. Высокотемпературные способы производства цементного клинкера с использованием низкотемпературной плазмы и электродугового прогрева (Джоулев нагрев) / Г.Г. Волокитин [и др.] // Вестник ТГАСУ. 2008. №4(21). С.106—112.
6. Кравченко И.В., Толочкова М.Г., Дмитриева В.А. Электроплавленые цементы // Технология и свойства специальных цементов / НИИЦемент. М.: Изд-во лит-ры по строительству, 1967. С.445-450.
УДК 622.232.8.004(075.8)
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ЭКСКАВАТОРОВ УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА «БАГАНУРСКИЙ»
А.И. Шадрин1, Л. Орхон2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведены результаты исследования эксплуатационной надежности карьерных экскаваторов и драглайнов в условиях угольного разреза «Баганурский» (Монголия). Выполнен анализ изменения показателей надежности механизмов и в целом экскаваторов от климатических периодов работы. Установлены закономерности распределения наработки между отказами редукторов подъема и тяги экскаваторов-драглайнов. Сделан вывод о необходимости повышения уровня надежности и эффективности эксплуатации экскаваторов. Ил. 12. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: надежность механизмов; коэффициент готовности; коэффициент технического использования; параметр потока отказов; наработка.
OPERATION RELIABILITY OF MINING SHOVELS FROM BAGANURSKY COAL OPEN-CAST A.I. Shadrin, L. Orkhon
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article provides the results of studying operational reliability of mining shovels and draglines under conditions of "Baganursky" coal open pit mine (Mongolia). The changes in reliability indices of mechanisms and excavators in general
1Шадрин Александр Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры горных машин и электромеханических систем, тел.: 89149150196, е-mail: [email protected]
Shadrin Alexander, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Mining Machinery and Electro-mechanical Systems, tel.: 89149150196, e-mail: [email protected]
2Лхамжав Орхон, аспирант, тел.: 89500513235, е-mail: [email protected] Lhamzhav Orkhon, Postgraduate, tel.: 89500513235, e-mail: [email protected]
are analyzed depending on climatic periods of operation. The distribution regularities of operation time between the failures of reduction gear of lifting and dragline traction are identified. A conclusion is made on the need to improve the level of reliability and operation efficiency through the use of vibration monitoring. 12 figures. 5 sources.
Key words: mechanism reliability; availability factor; coefficient of technical use; failure flow parameter; operating time.
С целью повышения эффективности использования горного оборудования на разрезе «Баганурский» проведены наблюдения за работой экскаваторов ЭКГ-5А, ЭКГ-8И и экскаваторов-драглайнов в период 20032011 гг. и исследование эксплуатационной надежности в соответствии с ГОСТ-27.002-2009 [1].
Основными отказами экскаваторов являются отказы деталей и узлов механической части машин. На рис. 1 и 2 приведены диаграммы распределения отказов и простоев механической и электрической части отвальных, добычных и вскрышных экскаваторов.
Анализ показывает, что коэффициент отказов механической части составляет у экскаваторов ЭКГ-8И 63,8% (отвал), ЭКГ-5А - 57,9% (добыча), шагающих экскаваторов - 54,3% (вскрыша) от всех отказов, а в целом доля отказов механической части экскаваторов превышает долю отказов электрической части на 1976% (рис. 1).
■е-■е-
70 60 50 40 30 20 10 0
63,8
ЭШ (вскрыша) ЭКГ-8И (отвал) ЭКГ-5А (добыча)
механическая часть
электрическая часть
Рис. 1. Коэффициент отказов механической и электрической части экскаваторов
50,5% (добыча), шагающим - 58% (вскрыша) от общих потерь времени из-за отказов. Очевидно, что надежность экскаваторов определяется уровнем надежности механической части. Поэтому для повышения эксплуатационной надежности экскаваторов необходимо, прежде всего, повышать работоспособность наименее надежных узлов механической части машин. Этот вывод подтверждается также и другими исследованиями [2].
■ Коэффициент отказов ■ Коэффициент простоев Рис.3. Уровень надежности узлов механической части экскаваторов ЭКГ-8И
Распределение уровня надежности среди основных механизмов экскаваторов представлено на рис. 3, 4 и 5. Анализ значений коэффициента отказов и коэффициента простоев из-за отказов показывает, что наименее надежными узлами экскаваторов являются механизмы подъема, поворота, напора и передвижения. У экскаваторов-драглайнов чаще всего отказывают рабочее оборудование, механизмы тяги и подъема ковша.
70 60 50 40 30 20 10 0
ЭШ (вскрыша) ЭКГ-8И (отвал) ЭКГ-5А (добыча)
механическая часть
электрическая часть
Рис. 2. Коэффициент простоев в неплановых ремонтах механической и электрической части экскаваторов
Диаграмма рис. 2 показывает, что коэффициент простоев из-за отказов механической части составляет по экскаваторам ЭКГ-8И 52,1% (отвал), ЭКГ-5А -
т%
3
■ Коэффициент отказов ■ Коэффициент простоев
Рис.4. Уровень надежности узлов механической части экскаваторов ЭКГ-5А
Для выбора путей и разработки мероприятий по повышению надежности экскаваторов рассмотрим изменение уровня надежности от погодно-климатических условий эксплуатации. Для этого проанализировано изменение уровня надежности экскаваторов в зимний и летний периоды эксплуатации. При этом в условиях Монголии за зимний период при-
няты месяцы с октября по март, а за летний - с апреля по сентябрь [2].
Рис. 5. Уровень надежности узлов механической части драглайнов
Рис. 6. Диаграмма изменения параметра потока отказов экскаваторов в климатические периоды эксплуатации
Из диаграмм рис. 6-10 видно, что в зимние месяцы по сравнению с летними уровень надежности снижается. Удельная суммарная продолжительность неплановых ремонтов увеличивается на 8%, параметр потока отказов - на 80%, а удельная суммарная продолжительность плановых ремонтов возрастает в летние месяцы по сравнению с зимними на 23-27%.
График на рис. 7 показывает увеличение до 2,5 раз в зимний период параметра потока отказов узлов механической части шагающих экскаваторов, а электрической части - до 3 раз в летний период. Аналогичную динамику надежности показывают также результаты других исследований [3, 4].
Характерно, что увеличение удельной суммарной продолжительности неплановых ремонтов в зимние периоды объясняется недостаточной хладостойко-стью и большей трудоемкостью восстановления узлов из-за воздействия низкой температуры воздуха как на металлоконструкции, так и на человека (рис. 9 и 10). Такая же картина имеет место и по данным других исследований [4, 5].
Из рис. 8 и 9 следует, что в зимние периоды неплановые простои экскаваторов в ремонте возрастают по сравнению с летними периодами, а плановые про-
стои в ремонте - уменьшаются. Это объясняется стремлением механической службы проводить основной объем плановых ремонтов в летние месяцы, что позволяет в целом уменьшить простои за счет более высокой производительности труда ремонтников благодаря более комфортным условиям труда. Поэтому коэффициент технического использования экскаваторов практически не изменяется в различных климатических условиях эксплуатации (рис. 10).
0,01 0,008
<и
г
га £1 га
0,006 0,004 0,002
месяцы
■ мехчасть
■ элек.часть
Рис. 7. Динамика параметра потока отказов механической и электрической части шагающих экскаваторов в течение года эксплуатации
Рис. 8. Диаграмма изменения удельной суммарной продолжительности неплановых ремонтов экскаваторов в климатические периоды эксплуатации
Рис. 9. Диаграмма изменения удельной суммарной продолжительности плановых ремонтов экскаваторов в климатические периоды эксплуатации
Ё! й
ж ®
0.8
0,6
0.4
0.2
к
Е1
ЭШ ЭКГ-8II ЭКГ-? А
(вскрыша) (отвал) (добьиа)
I летнтпт чимнии
Рис. 10. Изменение коэффициента технического использования экскаваторов в климатические периоды эксплуатации
Анализ показывает, что наибольшее влияние суровые резко континентальные климатические условия оказывают на уровень надежности рабочего оборудования, подъемного и тягового механизмов экскаваторов-драглайнов. В результате исследования установлены законы распределения наработки между отказами основных узлов экскаваторов [1]. В качестве примера на рис. 11 и 12 изображены экспериментальное и теоретическое распределение наработки между отказами редукторов подъема и тяги шагающих экскаваторов ЭШ 20.90.
Установлено, что распределение наработок между отказами редукторов тяги и подьема экскаваторов ЭШ 20.90 соответствует нормальному закону.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
Показатели эксплуатационной надежности шагающих экскаваторов угольного разреза "Баганурский" находятся на сравнительно низком уровне. Возраст экскаваторов составляет от 21 до 30 лет. В связи с этим требуется решение задачи повышения эффективности их использования путем разработки и внедрения системы ремонта по фактическому состоянию, разработки и применения методов и средств нераз-рушающего контроля технического состояния для повышения эксплуатационной надежности, обоснования
продления срока эксплуатации, что позволит увеличить выработку, снизить затраты на содержание машин и вскрышу угольного пласта.
/(х)
35 (х-373,99)2
30 ((х) = 0,0133-е 1788'02
гтг: .
15 10 5 .................... .........................
-100 0 10. ___ __ 400 500 600 700
Рис. 11. Экспериментальное и теоретическое распределение наработки между отказами редуктора подъема ЭШ 20.90
/(х)
(х-655,9)2
(х) = 0,0025■ е 15632-66
900 1000 1100
наработка, маш-ч
Рис. 12. Экспериментальное и теоретическое распределение наработки между отказами редуктора тяги ЭШ 20.90
Результаты исследования могут быть использованы при прогнозировании уровня надежности, планировании выработки и для выбора путей повышения эффективности использования шагающих экскаваторов разреза "Баганурский".
1. Нанзад Ц. Экскаваторын судлах онол арга зYЙ. УБ: 2004. 176 с.
2. Нанзад Ц. Экскаваторын ашиглалтын чанарын удирдлага. УБ: 2007. 276с.
3. Шадрин А.И. Надежность горных машин и оборудования: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. 164 с.
Библиографический список
найдвартай ажиллагааг 4. Шадрин А.И. Техническая эксплуатация горных машин и
оборудования: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. 320 с.
5. Махно Д.Е., Шадрин А.И. Эксплуатация и ремонт механических лопат в условиях Севера: справ. Пособие. М.: Недра, 1992. 127с.
14
200
зии
4ии
500
600
700
800
