Автореферат: Обоснование и выбор рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия

Разброс значений выхода некондиционной фракции (от 10 до 65%) характеризует состояние забоя как неудовлетворительное. На основе отраслевой регламентирующей документации на ремонт горных машин и визуально-инструментального обследования экскаваторов (67ед.) определены категории их состояния, характеристики забоев и рабочих площадок (табл. 3).

Таблица 3

Характеристика состояний экскаватора и забоя/рабочей площадки

Р_з, Р_н - время разборки забоя и разрушения негабаритов, % от продолжительности смены

Система «экскаватор-забой/рабочая площадка» характеризуется множеством сочетаний состояния экскаватора и забоя, которые можно описать матрицей, представленной на рисунке 9.

t_пр - время производительной работы оборудования, маш.-ч;

t_уп - удельная продолжительность обслуживания и ремонта, ч/маш.-ч;

t_т - трудоемкость обслуживания и ремонта, чел.-ч/маш.-ч;

С_тр - удельная стоимость текущего ремонта, руб./маш.-ч.

Рис. 9 Матрица состояний системы «экскаватор-забой/рабочая площадка»

Хорошее состояние забоя и экскаватора характеризуется показателями: время производительной работы оборудования более 5000 маш.-ч; удельная продолжительность обслуживания и ремонта - 0,1-0,2 ч/маш.-ч; трудоемкость обслуживания и ремонта - 0,3-0,5 чел.-ч/маш.-ч; удельная стоимость текущего ремонта 720 руб/маш.-ч. Неудовлетворительное состояние забоя и экскаватора отличается от хорошего по времени производительной работы в 3,3 раза; по удельной продолжительности обслуживания и ремонта в 7,5 раз; по трудоемкости обслуживания и ремонта в 8 раз; по удельной стоимости ремонта в 5,5 раза. Использование предложенной матрицы позволяет оценивать состояние системы «экскаватор - забой/рабочая площадка» и намечать направления преобразований в организации и технологии процесса эксплуатации экскаваторов.

Надежность функционирования экскаватора в различных условиях эксплуатации зависит от надежности его агрегатов и узлов. Статистическая обработка исходных данных аварийных остановок экскаваторов (базовых машин ЭКГ-8И, ЭКГ-10 и их модификаций ЭКГ-6,3УС, ЭКГ-8УС) позволила определить долю отказов основных механизмов экскаваторов, эксплуатируемых в различных условиях, и суммарное время на устранение отказов (табл. 4).

Таблица 4

Распределение отказов основных механизмов экскаватора ЭКГ-10,%

Наибольшее количество отказов приходится на рабочее оборудование (37%) и механизм напора (25%). Характерными отказами напорного механизма являются следующие: излом шпилек и износ вкладышей седлового подшипника, срезание болтов напорного полублока, излом зубьев шестерен напорного редуктора. Аварийные простои экскаватора ЭКГ-8И по причине отказов механизма напора составили 32,5% от общей продолжительности (166 из 510 ч за год), стоимость устранения составила 35,1% (198 из 564 тыс. руб.).

Анализ показателей состояния напорного механизма позволил получить представление о развитии процессов нагруженности узлов, возникающих при эксплуатации экскаваторов. В работе предложен косвенный показатель нагруженности - число отказов элементов напорного механизма экскаваторов, являющееся прямым следствием динамического нагружения механизма в процессе экскавации горной массы определенного гранулометрического состава.

Зависимость количества отказов и затрат на ремонт механизма напора экскаваторов ЭКГ-8И от выхода негабаритов представлена на рисунке 10.

Количество отказов элементов механизма напора единицы техники

Стоимость текущих ремонтов напорного механизма за год на ед. техники

Рис. 10 Зависимость количества отказов и затрат на ремонтное обслуживание механизма напора экскаваторов ЭКГ-8И от выхода негабаритов

С использованием зависимости (рис. 10) становится возможным определять рациональные параметры эксплуатации экскаваторов, при которых обеспечивается снижение нагруженности узлов (количество отказов незначительное) и затрат на ремонтное обслуживание до приемлемого уровня.

На основе исследования условий эксплуатации экскаваторов, расчета показателей стоимости, удельной продолжительности и трудоемкости ремонтного обслуживания, а также времени производительной работы экскаваторов разработан алгоритм выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия (рис. 11).

Разработанный алгоритм является элементом научно-методического обеспечения и реализации Программы повышения эффективности ремонтной службы АО «ССГПО» (г. Рудный) в 2011-2012 гг.

Рис. 11 Алгоритм выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия

Расчеты выполнены с использованием фактических показателей работы экскаваторов и результатов реализации мероприятий, существенно снижающих затраты ремонтной службы. Так, на основе расчета эффективности эксплуатации экскаваторов и разработки рекомендаций по их дальнейшему использованию из эксплуатации было выведено 17 из 132 ед., что позволило сократить годовые затраты на их содержание на 339 млн. руб. Формирование обменного фонда и применение агрегатно-узлового метода при ремонте экскаваторов на карьере «Качарский» (58 ед.) даст возможность снизить убытки на 1164 млн. руб. и добыть дополнительно 1753 тыс. т руды, а на карьере «Сарбайский» (26 ед.) сократить убытки на 198 млн. руб. и добыть дополнительно 900 тыс. т руды.

Заключение

В диссертационной работе на основе выполненного автором исследования влияния условий эксплуатации экскаваторов цикличного действия на их техническое состояние установлена зависимость количество отказов элементов рабочего оборудования и объемов затрат на ремонтное обслуживание от гранулометрического состава горной массы забоя, дано решение актуальной научно-технической задачи - обоснование и выбор рациональных параметров эксплуатации экскаваторов, обеспечивающих существенное повышение надежности и эффективности их эксплуатации.

Основные выводы, научные и практические результаты, полученные в работе, заключаются в следующем:

1. Выявлено, что в практике эксплуатации экскаваторов цикличного действия существуют значительные потери времени, связанные с непроизводительной работой. Так, из 8760 ч календарного фонда времени непроизводительное время составляет 30-46%, при этом на 1 ч производительной работы экскаваторов приходится 1,5-2,0 ч простоев в ремонте. Коэффициент использования технической производительности экскаваторов не превышает 0,18-0,25. Это означает, что производственная система предприятия формирует избыточные затраты на эксплуатацию и ремонт горных машин, что обусловило целесообразность исследования эффективности эксплуатации экскаваторов, основанного на комплексном подходе к процессу обеспечения их работоспособности.

2. Установлено, что при распределении причин аварийных остановок экскаваторов по элементам производственной системы: техника, технология, организация, персонал, - основными причинами отказов явились неэффективная организация процесса (52%) и низкая ответственность персонала (43%). Незначительную долю в структуре причин простоев занимают «техника» - 3% и «технология» - 2%. Одним из основных факторов, формирующих такое распределение, является рассогласованность взаимодействия ремонтного и эксплуатационного персонала. Снижение влияния негативных факторов на эксплуатационные показатели возможно при условии повышения культуры производства, улучшения отношения персонала к качеству выполнения функции на рабочем месте в процессе эксплуатации и ремонта горной техники.

3. Предложен методический подход к анализу эффективности эксплуатации экскаваторов, основанный на комплексной оценке результатов деятельности горнодобывающего предприятия. Суть подхода сводится к нахождению средних значений показателей, определению типа зависимости, тесноты связи между показателями и соответствующего распределения экскаваторов по областям эффективности. В качестве критериев предложены надежность техники, интенсивность использования и экономичность обслуживания.

4. Установлено, что эффективность функционирования системы технической эксплуатации определяется контролем параметров основных ресурсов, таких как информация, время работы ремонтного оборудования, наличие технологической оснастки, качество труда ремонтного персонала и финансовое обеспечение процессов ремонта. Высокая обеспеченность ресурсами процесса ремонта характеризуется - , средняя и низкая . Низкая обеспеченность ресурсами не позволяет качественно выполнить ремонт любой сложности. Планирование и организацию процессов ремонта целесообразно производить с помощью сетевой модели, позволяющей охватить все этапы подготовки и проведения ремонта.

5. Установлено, что условия эксплуатации (состояние забоя/рабочей площадки) экскаваторов оказывают существенное влияние на эксплуатационные показатели. Так, уменьшение ширины рабочей площадки с 80 до 40 м и наличие некондиционных кусков (негабаритов) >10% снижают годовую производительность на 15-20%. Создание благоприятных условий эксплуатации позволит повысить среднюю производительность экскаватора на 20-25% при одновременном снижении удельных затрат на 10-15%. Основными причинами снижения эксплуатационной надежности экскаваторов являются следующие: напряжения в деталях, величина которых превышает допустимый уровень; относительно большие нагрузки от взаимодействия рабочего оборудования с плохо подготовленной горной массой; остаточные напряжения, возникающие при ремонте деталей и узлов. Основная доля отказов приходится на элементы рабочего оборудования (37%) и механизм напора (25%).

6. Доказано, что система «экскаватор-забой/рабочая площадка» имеет несколько состояний: хорошее состояние экскаватора и забоя характеризуется удельной продолжительностью обслуживания и ремонта 0,1-0,2 ч/маш.-ч, трудоемкостью обслуживания и ремонта 0,3-0,5 чел.-ч/маш.-ч, временем производительной работы экскаватора >5000 ч, удельной стоимостью ремонта 720 руб/маш.-ч. Неудовлетворительные состояние забоя и экскаватора отличается от хорошего по времени производительной работы в 3,3 раза; по удельной продолжительности обслуживания и ремонта в 7,5 раз; по трудоемкости обслуживания и ремонта в 8 раз; по удельной стоимости ремонта в 5,5 раза.

7. На основе установленной зависимости количества отказов и затрат на ремонтное обслуживание элементов рабочего оборудования экскаватора от выхода негабаритов, разработан алгоритм выбора рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия, применение которого способствует повышению эффективности использования ресурсов, вовлекаемых в производственный процесс, и экономически обоснованному планированию организационных, технических и технологических решений.