Автореферат: Обоснование и выбор рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия

ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭКСКАВАТОРОВ ЦИКЛИЧНОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 05.05.06 - «Горные машины» Специальность 05.02.22 - «Организация производства» (горная промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

КРАСНИКОВА ТАТЬЯНА ИВАНОВНА

Екатеринбург 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» и ОАО «Научно-технический центр угольной промышленности по открытым горным разработкам - Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (ОАО «НТЦ-НИИОГР»)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Саитов Виль Ирхужеевич

Научный руководитель - доктор технических наук Андреева Людмила Ивановна

Официальные оппоненты:

Кольга Анатолий Дмитриевич, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», заведующий кафедрой «Горные машины и транспортно-технологические комплексы»;

Гончаренко Сергей Николаевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет», заместитель заведующего кафедрой «Автоматизированные системы управления»

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет».

Защита диссертации состоится «24» мая 2012 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» в зале заседаний Ученого совета по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ГСП, ул. Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан «21» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор М.Л. Хазин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Несмотря на значительные финансовые вложения в поддержание и обновление экскаваторного парка, на горнодобывающих предприятиях существуют потери времени, связанные с непроизводительной работой. Установлено, что существующая система эксплуатации экскаваторов цикличного действия характеризуется тем, что из 8760 ч годового календарного фонда времени непроизводительное время работы составляет 30-46%, при этом на 1 ч производительной работы экскаваторов приходится 1,5-2,0 ч простоев в ремонте. Одной из главных причин этого является существенное отклонение условий эксплуатации, в частности качества подготовки забоя и рабочей площадки (продольно-поперечный наклон >3, наличие негабаритов в забое 18-45%, просадка грунта рабочей площадки более 500 мм), от рациональных параметров. Указанное несоответствие вызывает усиленный рост нагруженности на узлы и агрегаты экскаватора, что приводит к возрастанию количества отказов и объемов затрат на ремонт. Стоимость ремонтов экскаватора за период эксплуатации 15-20 лет превышает затраты на изготовление в 8-10 раз при ежегодном росте удельных затрат на 5-10%.

Объективный анализ эффективности эксплуатации экскаваторов осложняется влиянием различного рода факторов: организационных, технических, технологических. В связи с этим разработка и реализация методики обоснования и выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия представляет собой актуальную научно-практическую задачу. Решение этой задачи является одним из необходимых условий обеспечения устойчивого повышения эффективности эксплуатации экскаваторов цикличного действия на горнодобывающем предприятии.

Объект исследований - экскаваторы цикличного действия, эксплуатируемые на горнодобывающих предприятиях.

Предмет исследования - влияние условий эксплуатации на нагруженность узлов рабочего оборудования и эффективность эксплуатации экскаваторов.

Цель работы - повышение эффективности эксплуатации экскаваторов на основе применения разработанной методики обоснования и выбора рациональных параметров эксплуатации в зависимости от нагруженности узлов рабочего оборудования.

Идея работы состоит в обеспечении соответствия технического состояния экскаваторов эксплуатационным нагрузкам, что позволяет повышать надежность работы и эффективность их эксплуатации.

Основные задачи исследования:

1. Осуществить анализ факторов, оказывающих влияние на техническое состояние экскаватора.

2. Установить взаимосвязь технического состояния с эксплуатационной нагрузкой и производительностью экскаваторов.

3. Обосновать показатели эффективности эксплуатации экскаваторов: надежность техники, интенсивность использования, экономичность ремонтного обслуживания и эффективность использования ресурсов, вовлекаемых в процесс ремонта.

4. Исследовать взаимосвязь качества подготовки забоя, технического состояния экскаваторов и затрат на ремонтное обслуживание.

5. Разработать алгоритм выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Наряду с техническим состоянием экскаватора существенным фактором, оказывающим влияние на эффективность эксплуатации экскаватора, является соответствие его технического состояния испытываемым эксплуатационным нагрузкам.

2. Эффективность эксплуатации экскаваторов целесообразно оценивать по критериям: надежность техники, интенсивность использования и экономичность обслуживания, что позволяет обоснованно распределять ресурсы в ремонтном производстве и планировать рациональное ремонтное обслуживание.

3. Выбор рациональных параметров эксплуатации экскаваторов целесообразно осуществлять на основе установленной зависимости количества отказов элементов рабочего оборудования и объемов затрат на ремонтное обслуживание от гранулометрического состава горной массы в забое.

Научная новизна:

· обоснованы критерии эффективности эксплуатации экскаваторов: надежность техники, интенсивность использования и экономичность обслуживания, - что позволяет рационально планировать ремонтное обслуживание и распределять ресурсы в ремонтном производстве;

· разработан методический подход к оценке эффективности эксплуатации экскаваторов цикличного действия;

· установлена зависимость влияния гранулометрического состава горной массы в забое на количество отказов элементов рабочего оборудования экскаватора и затраты на ремонт;

· разработан алгоритм выбора рациональных параметров эксплуатации экскаватора в зависимости от нагруженности узлов рабочего оборудования.

Методы исследования. В работе использован комплекс методов: хронометражные наблюдения, производственный эксперимент, аналитические расчеты, статистический анализ, экономико-математическое моделирование.

Научная и практическая значимость результатов исследования. Установлена зависимость, показывающая влияние гранулометрического состава горной массы в забое на количество отказов элементов рабочего оборудования и объем затрат на ремонт, разработана матрица соответствия технического состояния экскаватора состоянию забоя и рабочей площадки; выводы, содержащиеся в работе, расширяют научные представления о методах повышения эффективности эксплуатации экскаваторов цикличного действия. эксплуатация экскаватор ремонтный забой

Практическая значимость работы состоит в разработке методики расчета эффективности эксплуатации экскаваторов, алгоритма выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия, применение которых позволит обоснованно планировать ремонтное обслуживание и распределять ресурсы в ремонтном производстве.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов подтверждаются корректным использованием положений теории вероятности и математической статистики; результатами анализа деятельности горнодобывающих предприятий за 2007-2011 гг.; достаточным объемом экспериментальных данных, удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, относительное расхождение которых не превышает 15%.

Личный вклад автора состоит в организации и проведении экспериментальных исследований по оценке состояния забоя, анализе результатов, разработке методического подхода к оценке эффективности эксплуатации экскаваторов цикличного действия, разработке алгоритма выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия.

Реализация результатов работы. Основные научные положения и рекомендации диссертации использованы при проведении организационно-технического аудита ремонтного производства АК «АЛРОСА» (ЗАО) (Республика Саха (Якутия), АО «ЕЭК» и АО «ССГПО» (Республика Казахстан), акт реализации от 28 июня 2011г по Договору №01/07-1144/10/3юр.

Апробация работы. Результаты и основные положения работы докладывались на международном симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, 2011 г.), V международной научно-практической конференции «Рудник будущего: проекты, технологии, оборудование» (г. Пермь, 2010 г.), VIII Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Открытые горные работы в XXI веке (г. Красноярск, 2011 г.), семинарах и международных конференциях МГТУ им. Носова (г. Магнитогорск, 2007), УГГУ (г. Екатеринбург, 2010 г.), на научных семинарах и конференциях НТЦ-НИИОГР (г.Челябинск, 2008-2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе в 5 из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 103 наименований. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка, 33 таблицы, приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Научная база организации производства на горнодобывающих предприятиях разработана в трудах А.С. Астахова, В.И. Ганицкого, Н.Я. Лобанова, А.А. Петросова, М.А. Ревазова, С.С. Резниченко, В.В. Ржевского и др. Новые подходы в методологии решения задач, связанных с повышением эффективности работы угледобывающих предприятий, представлены в работах В.А. Галкина, Г.И. Козового, В.И. Кузнецова, А.М. Макарова, В.А. Пикалова и др.

Научные положения и практические рекомендации по обслуживанию и ремонту горнотранспортного оборудования (ГТО) изложены в трудах Л.И. Андреевой, Г.А. Боярских, Н.Г. Домбровского, Л.И. Кантовича, П.И. Коха, А.А. Кулешова, В.И. Морозова, Р.Ю. Подэрни, М.Г. Потапова, В.И. Русихина, В.И. Саитова, Г.И. Солода и др.

Существующая научно-методическая база, а также накопленный опыт совершенствования производственной и технической систем горнодобывающих предприятий являются основой для решения научно-практических задач повышения эффективности эксплуатации горных машин, в частности, обоснования и выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия.

Анализ практики эксплуатации экскаваторов цикличного действия на горнодобывающих предприятий показал, что существуют потери времени, связанные с непроизводительной работой техники. Так, из 8760 ч календарного фонда времени непроизводительное время составляет 30-46% (табл. 1), при этом на 1 ч полезной работы экскаватора приходится 1,5-2,0 ч простоев в ремонте.

Таблица 1

Структура годового календарного фонда времени эксплуатации и ремонта экскаваторов на карьере «Сарбайский»,ч

Следствием этого является то, что фактическая производительность экскаваторов цикличного действия остается ниже их технических возможностей в 1,7-3,3 раза (рис. 1).

Рис. 1 Расчетные (возможные) и фактические объемы добычи горной массы за срок службы экскаваторов карьера «Сарбайский» (АО «ССГПО»)

В рамках исследования на предприятиях АК «АЛРОСА» (2007 г.) и АО «ЕЭК» (г. Экибастуз, 2009 г.) было проведено анкетирование ключевого персонала ремонтной службы (94 чел.) с целью выявления факторов, влияющих на эксплуатационные показатели экскаваторов цикличного действия. Установлено, что основными факторами являются износ горного оборудования и срок службы выше рекомендуемого заводом - изготовителем.