CC BY
44
УДК 621.879 Х.Р. Кёльш
К ВОПРОСУ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОЩНЫХ КАРЬЕРНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ЗАМЕНЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ЛОПАТ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
Рассмотрены линейные параметры экскаваторов (высота и радиус копания), продолжительность цикла экскавации, усилия копания, показатели надежности гидравлических систем.
1ТЛоицеитрация горного производил V ства в экстремальных условиях разработки твердых полезных ископаемых при низких температурах окружающей среды, предъявляет повышенные требования к техническим параметрам карьерных гидравлических экскаваторов (рис. 1).
В работе рассматриваются линейные параметры экскаваторов (высота и радиус копания), продолжительность цикла экскавации, усилия копания, показатели надежности гидравлических систем. Именно эти параметры предопределяют значения производительности экскаваторов, которые особенно сложно реализовать в условиях их применения при низких температурах.
История выпуска мощных карьерных гидравлических экскаваторов (с ковшом вместимостью 15 куб. м и более) насчитывает всего 35 лет. При этом в объемах поставок на мировом рынке соотношение количества поставляемых в год гидравлических экскаваторов по сравнению с механическими лопатами составляет 97 % к 3 %. В свою очередь, в 3 % механических лопат, поставляемых на рынок, более 90 % машин имеют вместимость ковша 50-60 куб. м. Гид-
равлические экскаваторы такого уровня мощности в настоящее время не выпускаются и имеют предельную вместимость ковшей до 45 куб. м. То есть, из 312 экскаваторов в год только 10 единиц механических лопат приобретаются с ковшом более 15 куб. м. Более компактные линейные параметры машин не являются ограничением для их применения.
Ниже приводятся основные требования к параметрам гидравлических экскаваторов, обеспечивающие эффективную замену механических лопат в условиях низких температур.
Экскаваторы должны обеспечивать высокопроизводительную погрузку в автосамосвалы грузоподъемностью от 100 т до 300 т, что определяет требования к вместимости ковша от 15 до 40 куб. м. при продолжительности цикла экскавации на уровне 28-30 с.
Запуск гидравлических систем экскаваторов должен осуществляться за короткий промежуток времени (несколько часов) после длительного простоя (смены или сутки), связанного с организационными, технологическими или ремонтными причинами горного производства.
Рис. 1. Гидравлический экскаватор РС-8000 в Южной Якутии (разрез «Нерюнгринский» ОАО УК «Якутуголь»)
Надежность функционирования гидравлических экскаваторов (с коэффициентом технической готовности до 97 %) зависит от надежности и качества механических конструкций экскаватора, надежности гидравлических систем и организации технического обслуживания и плановых ремонтов машин.
Срок службы гидравлических экскаваторов (до 20 лет) и их систем должны совпадать с планами горных работ и функционирования предприятия при обеспечении требуемого уровня производительности и допустимого уровня затрат на эксплуатацию.
Наиболее распространенная в настоящее время система разработки горных предприятий с применением автомобильного транспорта сущест-венно не
изменяет традиционных ос-новных технологических параметров карьеров. Высота уступов по-преж-нему составляет 15-20 м, а ширина экскаваторной заход-ки, продиктованная колеей автосамосвалов, на уровне 20-25 м. Параметры современных мощных гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием прямая и обратная лопата обеспечивают безопасную и эффективную разработку уступов с такими параметрами.
В сочетании экскаваторов и средств транспорта рациональные значения соотношения вместимости ковша экскаватора и вместимости кузова автосамосвала составляют от 3-х до 5-ти. Именно поэтому механические лопаты с ковшом более 50 куб. м в сочетании с автосамосвалами грузоподъемностью 300 т име-
ют предпочтение у заказчика, так как осуществляют загрузку кузова автосамосвала всего 3-мя ковшами вместимостью 60 куб.м, тем самым сокращая их простои под погрузкой на 40 % по сравнению с продолжительностью погрузки 5 ковшами гидравлического экскаватора с вместимостью ковша 40 куб. м. Однако рабочая масса сравниваемых экскаваторов у гидравлических машин в 2 раза меньше и это в конечном счете предопределяет существенно более низкие затраты на их эксплуатацию.
Создают ли гидравлические системы ограничения по применению гидравлических экскаваторов в условиях низких температур по сравнению с механическими лопатами.
Необходимо отметить, что в условиях низких температур функционирование гидравлических систем существенно усложняется. В Северной Канаде (при температурах ниже -40 °С до -50 °С в течение 3-х месяцев) имеется многолетний опыт эксплуатации, который показывает, что благодаря сервисному обслуживанию фирмы «TRANSWEST» срок службы значительно выше пргнозируемого заводом.
В Южной Якутии на угольном разрезе «Нерюнгринский» нами был поставлен эксперимент по продолжительному мониторингу состояния гидравлических систем экскаваторов РС-5500 и РС-8000 (рис. 1). Основные параметры, которые непрерывно фиксировались на протяжении 6 месяцев - это давление в гидравлической системе и температуре рабочей жидкости. Работа экскаватора производилась в ходе исследования в забоях по разработке вскрышных пород.
Условия успешной эксплуатации гидравлических экскаваторов при низких температурах были реализованы, в первую очередь, за счет создания и применения специальных гидравлических жидкостей, масел и смазок, а также сис-
темы и средств предварительного подогрева всех рабочих жидкостей, включая антифриз для дизельных двигателей.
Наиболее продвинутыми являются созданные с участием автора системы эксплуатации при низких температурах для экскаваторов KOMATSU MINIG GERMANI (KMG).
Разработаны две системы подогрева рабочей жидкости - электрическим способом или за счет использования подогретой гидравлической жидкости и антифриза, подаваемых от других горных машин с гидроприводом - автосамосвалов, погрузчиков.
В результате проведенных экспериментов в промышленных условиях установлена зависимость потребляемой мощности систем подогрева рабочей жидкости от вместимости ковша гидравлического экскаватора (рис. 2).
С увеличением мощности экскаватора, или вместимости ковша с 15 до 40 куб. м потребляемая мощность таких систем возрастает в 1,5-1,7 раза и составляет 2-3 % от установленной мощности экскаваторов. Время воздействия их зависит от продолжительности простоя машин, значений температуры окружающей среды и составляет от 3-х до 8-ми часов. Известно, холодный запуск без предварительного подогрева приводит к резкому снижению ресурсов гидравлических систем, в лучшем случае в 3-4 раза, к поломкам в системах, а также к авариям в металлоконструкциях.
Рекомендуемые параметры систем предварительного запуска, которые были специально испытаны и адаптированы к экстремальным условиям Якутии, изготовленные фирмой Kim Hot Start, успешно применяются на
10 мощных экскаваторах с ковшами вместимостью от 10 до 36 куб. м.
Срок службы основных компонентов системы гидропривода зависит от чис-
&
п
о
С
0 К
Ю о и W
1
50
40
30
20
15
22
28
40
Рис. 2. Влияние вместимости ковша гидравлического экскаватора на требуемую мощность питания систем подогрева рабочей жидкости в условиях низких температур
Вместимость ковша гидравлического : тора, куб.м
тоты рабочей жидкости и ее химических свойств, в первую очередь вязкости. Так впервые, экстремальные условия Якутии поставили необходимость создания специальной рабочей жидкости всесезонно-го применения. Результаты исследований этой задачи будут изложены в дополнительном материале.
Обработка результатов наблюдений за сроком службы агрегатов и систем экскаваторов, с высокой степенью вероятности позволяет прогнозировать минимально возможные сроки эксплуатации на уровне 15000 часов и при соблюдении условий запуска с системами предварительного запуска не менее 25000 часов. Затраты на использование таких систем ничтожны по сравнению с продлением срока службы основных компонентов гидравлических систем экскаваторов и обеспечивают тивное приме-
Увеличение срока службы гидравлических компонентов систем экскаватора приводит к увеличению казателей надежности
равлических систем и, как следствие, сти экскаваторов. Значения коэффициента готовности за счет нения при отрицательных температурах системы предварительного подогрева увеличивается на 4 %.
Еще более важным является сокращение времени на замену гидро-компанентов и снижение простоя экскаваторов в ремонтах на 15 %. Эти показатели являются среднестатистическими для условий эксплуатации экскаваторов КМО с ковшами 23 и 36 куб. м на угольном разрезе «Нерюн-гринский» ОАО ХК «Якутуголь» за двухлетний период наблюдений.
Сравнение интегрального значения производительности указанных машин с мехлопатами, имеющими вместимость ковша 20 и 40 куб.м, составили увеличение значений до 14 %.
При рациональном применении сервисных мероприятий производительность гидравлических экскаваторов может быть достигнута выше, чем у мех-лопаты. ПТШ
нение экскаваторов в мально низких температур.
условиях
— Коротко об авторе -------------------------------------
КёльшХ.Р. - дипломированный инженер Komatsu Mining Germany. Рецензент канд. техн. наук Б.В. Слесарев.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания: Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
13_Кельш
Е:\С диска по работе в универе\ГИАБ_2008\11\Рубрика С:\№еге\Таня\АррБа1а\Коатт§\М1а^ой\Шаблоны\Когта1.ёо
Х
Boris
02.09.2008 18:14:00 5
02.09.2008 18:27:00 Гитис Л.Х.
Полное время правки: 10 мин.
Дата печати: 25.11.2008 23:10:00
При последней печати страниц: 4
слов: 1 339 (прибл.)
знаков: 7 637 (прибл.)
