Спектральный состав нагрузки в приводе резания проходческого комбайна Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 681.518.54

Б. Л. Герике, И. Л. Абрамов, П. Б. Герике, Ю. А. Мещерина

СПЕКТРАЛЬНЫЙ СОСТАВ НАГРУЗКИ В ПРИВОДЕ РЕЗАНИЯ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА

Важнейшей задачей в области машиностроения, поставленной в настоящее время, является создание автоматизированных систем технической диагностики. Отдельные заявления о решении этой проблемы [1] основаны на решении частных, узкоспециальных задач.

Современное состояние развития диагностики горных машин и оборудования можно охарактеризовать как начальный этап внедрения методов технической диагностики и неразрушающего контроля в систему технического обслуживания на угольных шахтах и разрезах.

Одной из проблем успешного решения задачи повышения эксплуатационной надежности проходческих комбайнов является необходимость создания системы признаков типичных дефектов данного класса машин.

Проходческий комбайн -сложная многоприводная горная машина, обеспечивающая выполнение большого числа основных и вспомогательных операций рабочих процессов проведения и крепления подготовительных выработок, предназначенная для механизированного разрушения горных пород, погрузки горной массы в транспортные средства (вагонетки, конвейер, перегружатель).

Основные производители проходческих комбайнов в России и Украине являются:

- ЗАО «Новокраматорский машиностроительный завод» -производит проходческие комбайны П110, П220;

- ОАО «Копейский машиностроительный завод» - выпускает проходческие комбайны 1ГПКС ,1ГПКС-04, КП21, 1ПК3Р;

- ООО «ЮРМАШ» - произ-

водит проходческий комбайн КСП-22;

- ЗАО «Горловский машиностроитель» - специализируется на выпуске проходческих комбайнов КПА, КПУ, КПД, КПЛ;

- ОАО «Ясиноватский машиностроительный завод» -

выпускает проходческие комбайны КСП-22, КСП-22МГ, КСП-32(33), КСП-35, КСП-42.

Комбайн проходческий КСП-32 (33) - комбайн средней серии (рис. 1). Предназначен

для механизированной отбойки и погрузки грозной массы при проведении горизонтальных и наклонных до ±12° выработок сечением от 10 м2 в свету до 33 м2 в проходке по углю и смешанному забою, с пределом прочности разрушаемых пород до 100МПа (£=8) в шахтах опасных по газу (метану) и угольной пыли.

Модернизированная версия КСП-32 - комбайн проходческий КСП-33 отличается наличием блока дистанционного

Рис.1. Комбайн проходческий КСП-32 (33)

Рис. 2. Исполнительный орган проходческого комбайна КСП-33

управления.

Комбайн КСП-32 (33) имеет возможность подключения гидравлического бурильного оборудования к маслостанции комбайна.

Конструктивными особенностями комбайна КСП-32 (33) являются:

- жесткий исполнительный орган стреловидного типа, двигатель мощностью 110 кВт с воздушным охлаждением;

- мощная режущая головка с эффективной системой орошения, оснащенная насосами высокого давления;

- телескопическая конструкция исполнительного органа, позволяющая производить за-буривание режущей головкой в крепкую породу без перемещения машины и независимо от состояния почвы;

- центральный цепной скребковый конвейер, сконструированный для работы в условиях повышенного истирания, с увеличенными проходным окном в корпусе комбайна;

- ходовая часть с широкими гусеницами и независимым приводом для максимальной маневренности машины при работе на участках с большим уклоном и со слабым грунтом;

- задняя опора с распором на грунт для повышения устойчивости машины для резания крепких пород;

- питатель с нагребающими лапами выполняет функции передней опоры;

- скребковый конвейер и

перегружатель позволяют использовать комбайн с различными видами отгрузки горной массы.

Для определения возможных причин низкой надежности редуктора исполнительного органа проходческого комбайна КСП-33 (рис. 2) на шахте «Первомайская» проведено виброди-агностическое обследование редуктора.

Основными дефектами, выявляемыми методами вибродиагностики на проходческих комбайнах являются:

- дисбаланс роторов электродвигателя;

- дефекты элементов муфт;

- всевозможного рода рас-центровки валопроводов;

- ослабление посадок подшипников;

- дефекты зубчатых передач в редукторе;

- дефекты подшипников (увеличенные зазоры, дефекты тел качения, сепаратора).

Критическим можно считать уровень СКЗ виброскорости, равный:

- для электродвигателей: 7,1 мм/с;

- для редукторов однозначная оценка часто затруднена (характеризуется кинематикой агрегата, формой зубозацепле-ния и т.п.), но в первом приближении можно принять УСК3 = 7,1 мм/с.

Для диагностики редукторов предпочтительным параметром является [2] пиковое значение виброускорения, как и для диагностики подшипников качения.

Для выполнения измерений использован виброанализатор «КВАРЦ» (рис. 3), выпускаемый ООО «Диамех 2000» (Рос-

9

Таблица 1. Характеристики анализатора вибрации «КВАРЦ»

Количество каналов измерения 1 (16 с расширителем)

Частотный диапазон в режиме измерения спектра, кГ ц 3...40 000

Максимальное количество линий в спектре 1600

Масса, кг 2,1

исполнительный 5

орган редуктор

Рис.4. Точки измерений вибрации на приводе рабочего органа

сия), - многофункциональный прибор с возможностями определения амплитудно-частоных спектров колебаний , с реализацией различных методов получения информации о состоянии оборудования по виброакусти-ческим сигналам, сбора и анализа диагностических данных, балансировки роторов. Отдельные характеристики прибора приведены в табл.1.

Точки измерений вибрации на приводе рабочего органа проходческого комбайна показаны на рис. 4.

Для диагностики редукторов предпочтительным параметром является [2] пиковое значение виброускорения, как и для диагностики подшипников качения.

На рис. 5 приведены характерные спектры вибрации, измеренные на корпусе редуктора вблизи крепления исполнительного органа (точка 1) и на корпусе редуктора вблизи 3 контрольной точки (промежуточный вал редуктора), при работе проходческого комбайна на холостом ходу.

Из анализа спектров нагрузки видно, что в приводе режущей части зарождается дисбаланс, приуроченный к рабочему органу комбайна, а также отмечается нарушение посадки подшипника, обусловленное нару-

Оіір.ір І ікімиянй Ю'11111 Ги>ы .ІіМі 1«м:п ! 2(1 іісі'лгік ' ' іИйнн' 'гП^им: и \УІІ1

■II :■ > ір І І>и^нн №_’І НІН Ги*»н ' іМ і ' І*Ц " МЧ і

Оі^сілглііікї ' І‘нгі^ітлііи и :Чі':іі"ш^

і.

" “І------------------------------------------------1“

І ііі II |,п~,'|| ■ І І і

Ції "Л 'ЬЧ

Рис. 5. Спектры вибрации подшипникового узла крепления исполнительного органа (а) и промежуточного вала редуктора режущей части (б)

Рис. 7. Случайные процессы вибрации подшипникового узла крепления исполнительного органа и орбита прецессии коронки ПК

а

б

а

Спектр. Первомай КСП-33 Точка 10 (Н) Замер 1 20.11.06 7:31:29 Общий уровень 1.1226мм/сек Разброс 0.12943мм/Сек

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0Ж

б

г .V ' ... ■ I■ ■ 1'^ПМИ| ЧіТ.

і

і і

і і

і і

I .. 1

1 №

Рис. 6. Спектры вибрации подшипникового узла электродвигателя со стороны крепления муфты (а)

шением режима смазки подшипника и возможным дефектом сепаратора.

Измерения, выполненные в 10 и 11 контрольных точках (на приводном электродвигателе)

свидетельствуют о целой гамме проблем (рис.6):

❖ характерен дисбаланс ротора электродвигателя, диагностируемый на его обоих концах;

♦♦♦ нарушена посадка переднего подшипника, которая в совокупности с неудовлетворительной смазкой подшипников качения и неустойчивой работой сепаратора заднего подшипника свидетельствует о некачественной сборке приводного двигателя;

♦♦♦ весьма высока вероятность заклинивания соединительной зубчатой муфты, что также неудовлетворительно характеризует привод резания проходческого комбайна.

Исследование вибрацион-

ных процессов, формирующихся в приводе резания проходческого комбайна, позволяет разделить процессы разрушения углепородного массива и процессы, вызванные наличием дефектов привода резания проходческого комбайна. Так на рис. 4 приведены фрагменты случайных вибрационных процессов, измеренных в ортогональных плоскостях в 1 контрольной точке.

Из анализа результатов,

приведенных на рис. 7, следует, что ортогональные составляющие процесса разрушения углепородного массива практически синхронны и обусловлены сер-повидностью снимаемой стружки, а механические дефекты привода резания имеют неста-

бильный характер, а на орбите прецессии ротора отмечаются складки и петли [3]. Все это позволит разделить источник возмущающих нагрузок для построения быстродействующей САР привода резания проходческого комбайна.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Интеллектуальные системы диагностики вращающегося оборудования./ А.В.Барков// http:www.vibrotek.com.

2. Герике Б. Л. Вибродиагностика горных машин и оборудования: учебное пособие./ Б. Л. Герике, И. Л. Абрамов, П. Б. Герике. - Кемерово, 2007. - 167 с.

3. Логов А. Б. Математические модели диагностики уникальных объектов./А. Б. Логов, Р. Ю. Зама-раев - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999 - 228 с.

□ Авторы статьи:

Герике Борис Людвигович

- докт техн. наук, проф., гл. научн. сотрудник Института угля и углехи-мии СО РАН, проф. каф. "Стационарные и транспортные машины" КузГТУ

Абрамов Игорь Леонидович

- канд.техн. наук, доц., уч. секр. ИУУ СО РАН, доц. каф." Стационарные и транспортные машины" КузГТУ

Герике Павел Борисович

- канд.техн. наук, научный сотрудник Института угля и углехи-мии СО РАН

Мещерина Юлия Альбертовна ■ старший преподаватель СибГИУ