Статистический анализ технического состояния и ремонтопригодности экскаваторов ЭКГ-8И в процессе эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

м П<°- 0„на---)

«П ~ »ы_Оо,

— - -——2-

иг и , *

. (4)

к«1

ас «.V 2 —4 Ц~? • " * ком и-

лекепые координаты, определяющие форму профиля круговой решетки аналитических профилей.

Поскольку ширина схематизированных струйных каналов инхренсточиика ь окрест-зостях точек к - 1,2 имеет конечное значение,

..« Стенки парадлеш.ми тоестк р,, -о.

И§ выражения (4) следует, что наличие в .гловон точке кусочно-гладкого .ишттнческого контура одновременно точки

зетвлення (т0, - т ) и точки возврата = 2

гфиводнт к сокращению соответствующих множителей в числителе и знаменателе, то есть в точке возврата, утповая точка и точка «ствления исчезают. Таким образом, при расположен ни вихревой камеры в ушоной точке профиля получим;

^ = к^ П (а - т0т )(а - а0, )х

<1г

тИ

^(а-—)П(а-тк). а<ь Ы

Данная закономерность представляет большой практический интерес, поскольку означает, что при наличии в угловой точке профиля круговой решетки вихря определенной интенсивности рк. то есть особенности, характеризующей точку возврата, и источника

С расходом С/Л, » ЭПК>В угловой точки устрним

ется ветвление потока н достигается фиксирование локачьного вихренсточника на профиле, т. е. обеспечивается плавное его обтекание. При этом точка схода потока (ЗКТГ) смешаемся а положение т^ (ЗКТ), определяемое углом

6^=003 4.810008^4.

р;

Таким образом, вихремсточпик в угловой точке профиля лопатки рабочею колеса способствует существенному улучшению адаптивных качеств вентилятора, повышая эффективность его работы на нерасчетных режимах.

БИБЛ1ЮП4\ФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Косарев Н П., Макаров В. //. Математичос-кие модели аэродинамики врашаюниисся круговых решеток аналитических профилей произвольной формы со струйным управлением циркуляцией научное издание. Ьюпернибург Изл-во УГГУ. 20С5, 93 с.

2. Смирное В. И Курс высшей математики. М Наука, »97-». Т. З.ч 2.672 с

(5)

>ДК 62-192.81.81.07

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ ЭКСКАВАТОРОВ ЭКГ-8И В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

В. А. Мелвсдсвских, Г. А. Боярских, М. В. Рубцов

Статья посвяшена анализу техническою сбгтоятгая и ремонтопригодности ткскаваторов ЭКГ-ЗИ • условиях ОАО «Ураласбест», проводимому но статистическим данпмм этого предприятия за достаточно ватной интервал времени В процессе данною анализа были установлены закономерности и основные рнчнны выхода и»строя лтсктромсханнческото оборудования, выявлены крип ичссютс элементы обору* г> мник экскаваторов ЭКГ-8И.

Клтчевы* слова: рсмовтопршплность. простоя. огон экдекфичеемого оборудования, пмшптшк обмотка якоря, усталостный юное.

ТЪс article is devoted ю analysis of technical state of repair capability of HKG-8I excavator ui conditions o' ОАО "Uralasbcst" earned out on statistic date of this enterprise fot a lony period of time. In the process o" analysing some regularities have been established and the mum reasons of failure of electric mechanical equipment, some critical components of equipment of excavator EKG-81 were revealed

Key wordS: repair suitability, delays, failure of electric equipment, bearing, armature coil, fatigue wear

Интегральной характеристикой уровня качестве и падежное tu машин являются заграты на их эксплуатацию и ремонты, т. с. затраты iia поддержание и восстановление их работоспособное» состояния и ресурса н процессе применения.

Данная характеристика является одной ИЗ основных, определяющих рентабельную работу предприятия, в особенности это актуально для предприятии, эксплуатирующих оборудование с истекшим сроком службы, к которым можно отнести и ОАО «Ураласбест». являющийся одним из крупнейших н мире предприятий по добыче и переработке хризотил-асбеста. Он производит 24 % асбеста в мире и 60 % в Российской Федерации.

К добычному оборудованию на данном Предприятии относятся карьерные экскаваторы цикличного действия, парк которых составляет 67 единиц, из них 65 % - это экскаваторы ЖТ-8И. причем УЗ % данных экскаваторов бЫлн введены в эксплуатацию еще в ХО-х годах

Ремонт экскаваторов являегся одним из трудоемких вспомогательных процессов на карьерах. Трудоемкость ремонта карьерных

экскаваторов составляет до 25...40 % 01 общей трудоемкости вспомогательных про цессов на карьерах. По данным предприятия установлено, что на ремонтных работах занято 25 % списочною состава рабочих.

Производительная работа карьерны? экскаваторов составляет 65...70 % общегч рабочею времени, ВО...35 % ляют простои по рагтнчным причинам, в тол числе45...50 % времени теряется в результата различного рода неисправностей и аварий

Если учесть, что в ОАО «Ураласбест» 65 % используемых экскаваторов являются экскаваторами ЭКГ-8И. то станови 1ся очевидным, «по выполнение планов по добыче полезных ископаемых во многом определяйся проиэ-водителыгойи надежной работой лих машин

11э табл. I и 2 мы видим, что простои з ремонтах экскаваторов ЭКГ-8И к простоям к ремонтах всех экскаваторов составляют 64.6 %,» потери горной массы 55.4 % о» общих потерь.

Ремонтопригодность машин, как и другие их свойства, является функцией факторов конструктивного, пронзволствснно-техноло-I ического и эксплуатационного характера

Руяимк 2000 | 2001 | 2002 | 2003

Kaiel opuu крепости пирсам «Ю шкале п n«ii ПпОтодьспмовя

4...5 3 4... 5 3 4...5 3 4 .3 3

Южный 2X790 27061 32177 31659 35554 27443 30985 18436

7693.8 11501.9 «177.7 13453.4 7764,7 11967.2 4037,1 10098.9

Цетттрал ь-нмй ЗШ7 35664 4W48 26572 41383 23447 35518 10995

9399,2 IS442JS •>637.7 12088,1 8361.4 10652.6 10549,6 6791.4

Отвал 1...2-й кет 23058 11061,2 15117.4 17518 14425.1 14 12 774 ?06

Таблица

1Iроетон экскаваторов и ремонтах и шииихыс с ними потери торной массы

Гаолшш 2

Просит экскаваторов ЭК1 '-8И в рсмошвх и сниыниыс с мнми но герм I ирной массы

Рудник 2000 2001 2002 2003

Категория крепости породы по шкале проф. Протодьяконова

4...5 ] 4..$ 3 4 .5 3 4...5 3

Южный 24313 13771 26277 18781 29528 15121 25733 10158

6290,3 5312,1 6535.1 7251.1 6277,8 5489,6 7306,5 5054.5

Централь- 27531 17728 34339 8542 33003 9590 28326 4497

ный 6776,1 76153 7540.2 4102.9 6283.6 4474.1 7928 2852.4

Отвал 9139 9587 10134 8547

кат 5024,7 5657 5972 5343.1

Примечание; Чнелнтелт. простои, час., знлмсиатевь - потери горной массы, шс. т.

Коиструетивные особенности машины в троцессе эксплуатация, в первую очередь, проявляются в характере рсакшпт конструкции на ййсгвуюише нагрузки и внешние воздействия. Количсо венной мерой реакиии конструкции машины на указанные воздействия является интенсивность изменения характеристик, иашины в процессе эксплуатации.

Ввиду того, что карьерные экскаваторы шлитчного действия, как и любая другая ма-шкиа, прибор или аппарат, с точки зрения надежности. представляют собой электромеханическую систему, состоящую из большою соличества динамически связанных друг с другом восстанавливаемых механических и .'зекфнческнх обьсктон. то в дальнейшем инструкция экскаваторов будет делиться на электрическую и механическую части (!)

Парис. I приведена диаграмма распределения продолжительности отказов механичес-

кие. 1. Диаграмма распределения отказов тлегарнческшо (2) и мсханическшо (/) оборудования экскаваторов ЭКГ-8Н

Кош и электрического оборудования экскаваторов ЭКГ-8И. Из диаграммы видно, что на электрическое оборудовать приходится 63 % от общих потерь времени, связанных с устранением неисправностей и аварии.

Статистический анализ технического состояния алек-1 ричсского оборудования экскаваторов ЭКГ-8И

Электрическое оборудование экскаваторов ЭКГ-8И содержит большое количество различных (потипажу, конструктивному исполнению и режимам натружения) двигателей, генераторов, магнитных усилителен, силовых и осветительных трансформаторов, дросселей, аппаратуры пуска, управления, контроля и защиты, полупроводниковых устройств и т. д.

ш

Если проанализировать отказы и связанные с ними потерн горной массы каждого отдельно взятого элемента электрической части карьерных экскаваторов (рис. 2. 3). то легко установить, что на экскаваторах ЭКГ-8И наибольший процент отказов приходится на двигатель подъема - 24 %. синхронный двигатель 16 %, двигатель поворота - 11 %. ДОДК - 10 %, генератор подъема - 8 %, двп-гагель напора 6 %, а наибольшие потерн времени приходятся на синхронный двигатель— 28 %, лвитатель подъема - 23 % и двигатель поворота 13 %.

Проанализировав причины отказов каждого из указанных выше элементов электрической части карьерных экскаваторов (табл. 3), мы видим, что основной причиной замены двигателя подъема является сгорание обмотки якоря 22,3 %, щеточный аппарат (зависание, износ щеток) - 17 излом подшипников - 42 %: основной причиной ремонта двигэ-

Рис. 2. Распределение отказов электрооборудования экскаваторов ЭКТ -ЯН но частоте

(обозначения см. на рис. 31

2

28 %

Рис. 3. Распределение времени восстановления отказов электрооборудования экскаваторов ЭКГ-ХИ:

/ - Отгатсяъ подъема; 2 - синхронный оишюа <СЦ>;¿Шиммеяь попорота, v ЛОДК. 5 лчигратьр /юдъеиа: Л - «Ьилдог.ть напора; 7 - О?, Л - цепи управления, 9 iton.imic.ih хода:

Ю - оператор тгпора, II тчлрл-сор; /„' - ;)ви,'атс.1Ь во:юуоитг.хыи/,*а агрл'вгаа, И .•мерапюр поворота; 14-оОщий вихбучЫтслъ. 15 - ТСН

теля подъема на месте является его перегрев < пыход из строя двигателя вентнля-юра. плохая вентиляция) 19,5 %. сгорание перемычек -18,4 %. крепеж и центровка - 10,8 и 9,7% соответственно.

Основной причиной замены синхронною двигателя является излом подшипников 24.1 %. статор - 16 %, ротор 10.1 %; основной причиной останова синхронного двигателя и его ремонт на месте является перегрев двигателя 26.7 %, по причине незапуска двигателя, т, с в случае наличия двух фаз на вакуумном выключателе, выхода из строя щеточного аппарата пли несрабатывания контактов происходи г % остановов, центровка - 9,7 %.

Основной причиной замены двигателя поворота является излом моторной шестерни -22,3 %. сгорание обмотки якоря - 21,3 %: ос-1ПЛ

ионной причиной останова двигателя являет» его перегрев - 63,5 %.

К основным причинам, вызывающий отказы электрических машин постоянного к переменного тока, согласно табл. 3, можь отнести отказы машин, связанные с плохой балансировкой, центровкой, смазкой, тт выход из строя подшипников, муфт, крепе* центровка агрегата, отказы электрических мг шин, вызываемые быстрым или нернвномс: ным износом щеток или повреждением щет ного аппарата, отказы и остановы элеюричс. ких машин, связанные с их перегревом вви_ плохой вентиляции кузова экскаватора.

Таблиц» 3

Распре нмснисогкаюн злсхзрическн» машин посктшнл о тока зкскаваторовЭКГ-8И

Основные пища отказов Отказы, %

по частоте по продолжительности

Двигатель подъема

Замена

I. Сгорание обмотки якоря (перегрев, внтковос замыкание, старение изоляции, размотка бандажа) 223 17.6

2. Щеточный аппарат (износ, зависание щеток) 17,0 14.2

3. Излом полтинников (плохая балансировка, смазка) 4.2 3.2

4. Прочие 56.5 65.0

ИТОГО 100 100

Ремой г

I Щеточный аппарат (износ, зависание щеток) 7.7 7.4

2. На1рев двигателя (плохая вен шляния кузова) 19.5 10.9

3. Крепеж двигателя и центровка (плохая балансировка, центровка) 20,5 36,4

4. Сгорание перемычек 18,4 17,2

5. Повреждение муфты (плохая центровка) 6.9 5,6

6. Прочие 27.0 22.5

итого 100 100

Синхронный двигатель

Замена

I. Излом подшипника (плохая балансировка, центровка, смазка) 24.1 21,6

2. Огонь в двигателе (беличье колесо, земля, перегрев) 10.2 83

3. Ротор (беличье колесо, перемычки) 6,7 6.5

4. Статор (пробой изоляции на корпус) 16.0 14.2

5. Муфта (плохая центровка, балансировка) 2.3 \2

6. Прочие 40.7 48,2

ИТОГО 100 100

Ремонт

1. Нагрев двигателя (плохая вентиляция) 26.; 22.4

2. Крепеж двигателя и центровка (плохая балансировка, центровка) 13,9 23,5

3. Выход из строя подшипника (плохая балансировка, центровка) 5,2 5.0

4. Щеточный аппарат (износ, зависание щеток) 9.7 4,1 « 8.8 ЛП 3

прочие итого 100 100

Двигатель поворота

Зямена

1. Излом вала (динамические наг рузки) 4.1 3,1

2. Сгорание обмотки якоря 213 17.1

3. Излом моторной шестерни (ударная нагрузка) 223 19.4

4. Выход из строя подшипника (плохая балансировка, смазка) 2.5 2,7

5. Прочие 49,8 57.7

Ста i нстнчсский анализ технического состояния мехиннческою оборудования экскаваторов ЭКГ-8И

Исследованиями установлено [2],что одной »ri паяных причин выхода на строя механической часш экскаваторов являются абразивный износ деталей и узлов в результате попадания пыли в смазку и низкою качества смазочных материалов, а также хрупкие разрушения деталей в период низких температур. Попаданию абразивов в груши сея зоны деталей и узлов способствует конструктивная недоработка уплотняющих устройств кинематических узлов, валов и т. д. [ IJ,

Применяемые в настоящее время смазочные материалы не вполне отвечают условиям эксплуатации климата Урала. Па экскаваторах отсутствуют также фильтры для очистки воздуха, засасываемого н кузов жскавагора от абразивных частиц. Это значительно сокращает сроки службы деталей.

Особенно большие потерн времени приходятся на устранение отказов рабочею оборудования (рис. 4).

Основными видами повреждений механической части экскаваторов являются*

- чрезмерный износ деталей и несвоевременный ремонт:

- деформация детален; усталостный нзпос;

динамический (ударный) излом;

- нарушение посадки неподвижных сосди нений:

- нсгерметнчность и засорение;

- температурные повреждения (хрупкие разрушения).

Причинами вышеназванных видов повреждений являются недостатки в техническом обслуживании, низкое качесп во деталей I узлов, геологические и погодно-клнматичес-кие факторы и др. [1].

Из всего сказанного можно сделать вывод, что, согласно табл. I и 2, из суммарны« простоев в ремонтах всех экскаваторов 65 ". времени составляют простои экскаваторов ЭКГ-8И, а потери горной массы, в связи с эти у и простоями, составляют 56 % от суммарных потерь горной массы, причем просто» в плановых ремонтах экскаваторов ЭКГ-8)1 составляют лишь 18,2 %.

Из всех отказов экскаваторов ЭКГ-8М преобладают отказы электрического оборудования. которые составляют 63 %. Наиболее часто выходят из строя и имеют наибольшие потери времени устранения отказа двпгател» подъема, синхронный двигатель и двнгател» поворота, основными причинами выхода ю строя которых является сгорание обмото» якоря, выход из строя подшипников, ИЗЛОМ моторной шестерня лвнгзталя поворот, откг зы. вызываемые быстрым или неравномерным износом щеток, недостаточное охлаж;к -

18 16 14 12

10 % 0

6 4

2 0

1Ь.У 15.6

m 7

JLL

5«? 4,7 И,6

Tl m й Е £ J4 f,P B'g

JL ,П.П,П.П.ГП.п.г-1.г—1.1—1

-г—-г-—1 I ■ 'I' ■ 1 ■ ■ г

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Рис. 4 Распределение времени восстановления шгханнчсскотоборудование экскаваторов ЭКГ-ХИ:

) - редуктор хта, 2 коли/. 3 - напорный мехачизм. 4 - вепцовып круг; 5 редуктор ново/юта. 6 - рукоять. 7 - компрессор: 8 - гусеничнаярама; v - стрела: Ю- тнЬхмныи механизм; II ведущее «песо: 12 тормом: И опорное колссо, 14 - ходовая тсчежха, 15—noOecctta стрелы: /б поворотная платформа; 17 - ¿ифюсистелш

пне электрических машин. Отсюда можно сделать вывод, «по отказы данных электрических машин происходят но следующим основным причинам: недостатки в техническом обслуживании и ремонте: нехватки запасных Частей; конструктивные недоработки узлов агрегатов.

ШБлиогтФичЕский a ihcok

1. Эксмухати^иониаянадежность и техннчес-

кле обслуживание экскаваторов ЭКГ-8 и ЭКГ-8И / иод ред. А. Е. Тропа. Свердловск: СГИ, »971. С. 12-li

2. Палубе!«В. А., Гояамидав И. Н. О сттггистм-чсскон оиен ке надежности электромеханического оборудования карьерных экскавагоров/' Изв. вуэоа. Горный журнал. 1968. № 7. С. 25-32.

УДК 622.44

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВЫХ КАМЕР РАБОЧИХ КОЛЕС ГАЗООТСАСЫВАЮЩИХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

С. А. Волков

На базе метода распределенных особенностей с попользованном отрывной схемы обтекания лопаток рабочего колеса вентилятора к уточненной гипотезы Прзидтля получены уравнения для расчета энергетических характеристик вяхреисточиика и геометрических параметров вихревой камеры, обеспечивающей устранение отрывною внхреобразования. Экспериментально доказано существенное повышение КПД кишлятора с вихревыми камерами в лопатках рабочих колее, что позволяет решить актуальную задачу увеличения экономической эффективности шахтных всптнлятшонных систем

Ключевые счова: нихреисточник. вентилятор, энергетические характеристики, метод распрслелениых • собенноетен гипотезы Прандтля

On the basis of a method of distributed peculiarities w:tb application of separating scheme of blades llow of •■cwiliitor working wheel and a clarified Pnuidtlya hypothesis some equations are received for calculation of power chataacrisiiscs of eddy source and geometrical parameters of eddy chamber, providing elimination of separating cddy-fomiation. Experimentally some essential increase ofCUA (KPO) of a ventilator with eddy :Limbers in blades ol a working wheel was proved, h allowed lo solve an actual lask oi economic efficiency ncTcase of mine ventilation systems.

Key wnrik: e<ldy source, ventilator, power churartemiies. method of distributed peculiarities of Prandatlya hypothesis.

При проектировании высоконагружснных. экономичных радиальных аэродинамических схем наиболее целесообразно формировать ;редельные значения их геометрических пара ветров, максимально влнхюпшх ив аэродинамическую нагружснность при минимуме ни-¡енснвностн отрывноговихреобразовання. При •том параметры иихревых устройств необходимо определять нз условий устранения отрыва пограничного слоя в заданном диапазоне режима работы круговой решегкн профилей.

Межлоиагочные каналы рабочего колеса ; гюотсасывающего вентилятора представля-

ют собой диффузоры, следовательно, течение в них происходит с положительным градисн-р:>м давления. Пограничный слой, образующий поверхностный слой Прандтля [3], выражен распределенной по поверхностям лопаток рабочего колеса вихревой пеленой. Её форма, отрсделясмая влиянием вязкости и днффузор-н хти, зависящей от геометрических параметров рабочего колеса и кинематики потока на входе, характеризуется падем скоростей у по-верхностн лопаток. При возникновении большой местной днффуЗорнОСтн, обусловленной отклонением режима работы вентилятора