Козлов В.В. Надёжность горных машин и оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

220

ментов для оценки долговечности не учитывают всего многооб-

разия условий работы оборудования и долговечности основных

сборочных единиц оборудования. Поэтому фактический ресурс

отдельных машин может быть как меньше, так и больше среднего

нормативного ресурса. Часто после отработки выемочного столба

оборудование передается в капитальный ремонт со значительным

остаточным ресурсом.

Таблица 12.4

Ресурс, тыс. т (срок службы, мес.)

Оборудование

до первого капиталь-

ного ремонта

между капитальны-

ми ремонтами

Очистные комбайны

1К101 210 (12) 168 (10)

2К52М 270 (12) 216 (10)

1ГШ68 360 (12) 288 (10)

КШ1КГ 215 (12) 172 (10)

КШ3М 450 (12) 360 (10)

Скребковые конвейеры (привод или конвейер в целом)

СП63М 300 (12) 240 (10)

СП130 420 (12) 336 (10)

СП87П 420 (12) 336 (10)

КМ8102БМ 480 (12) 384 (10)

СУОКП70 500 (12) 400 (10)

Фактические средние значения ресурса, измеряемого в

тоннах добытого угля, составляют для комбайнов 1К101 - 66 %,

221

2К52М - 94 %, 1ГШ68 - 70 % от среднего нормативного ресурса

до первого капитального ремонта.

Календарное время реализации ресурса в тоннах добытого

угля (срок службы до первого капитального ремонта) составило

по Донбассу для комбайнов 1К101 - 12,1 мес, 2К52М - 12,5 мес,

1ГШ68 - 11,5 мес. и в двух первых случаях был несколько выше

нормативного.

Фактический средний межремонтный ресурс комбайнов

1К101, 2К52М и 1ГШ68 составляет соответственно 89,1, 86,5 и

115% от установленного среднего межремонтного ресурса, а

средний срок службы указанных комбайнов между капитальны-

ми ремонтами превышает нормативный.

Аналогичная картина по соотношению фактических и

нормативных средних ресурсов и сроков службы до первого ка-

питального ремонта и между капитальными ремонтами имеет

место и для забойных скребковых конвейеров. Так для конвейе-

ров СП63 и СПМ87Д в условиях Донецкого бассейна средние

ресурсы до первого капитального ремонта и между капитальны-

ми ремонтами составляют соответственно 61 и 54 % от норма-

тивных, а средние сроки службы превышают нормативные.

Указанное превышение оборудованием нормативных сро-

ков службы при невыработке нормативных ресурсов объясняется

достаточно просто и свидетельствует о непригодности для коли-

чественной оценки долговечности очистных комбайнов и забой-

ных скребковых конвейеров показателя «срок службы».

Фактический срок службы (сут) связан с фактическим ре-

сурсом (т) следующим соотношением:

сут

фсл

⋅

(12.1)

222

где Q

сут

– суточная добыча, т;

– эксплуатационная производительность комбайна, т/ч;

сут

– суточный баланс рабочего времени, ч.

В свою очередь

(

)

....

смробсесмэсут

nttКQQ ⋅−⋅⋅⋅=

(12.2)

где Q – теоретическая (расчетная) производительность очистного

комбайна,т/мин;

– коэффициент непрерывности работы комбайна в про-

цессе эксплуатации;

см

– длительность рабочей смены, ч;

е.обс.

– длительность ежесменного технического обслужива-

ния, ч;

р.см

– число рабочих смен (смен по добыче) в сутки.

Подставив развернутое выражение для Q

сут

(12.2) в соот-

ношение (12.1), получим:

(

)

[

]

смробсесмэффсл

nttКQRТ

.....

60 ⋅−⋅⋅⋅⋅=

(12.3)

Из формулы (12.3) следует, что чем меньше минутная про-

изводительность комбайна (например, при нижнем диапазоне

вынимаемой мощности пласта) и хуже использование комбайна

по назначению в периоды добычных смен, вызывающее сниже-

ние значения коэффициента К

, тем больше срок службы очист-

ного комбайна по сравнению с таким же комбайном, работаю-

щим с большей производительностью.

223

Аналогичное явление имеет место и для забойных скреб-

ковых конвейеров, поскольку минутная производительность по-

следних, если она не является ограничивающей, жестко связана с

производительностью комбайнов, а коэффициент непрерывности

работы конвейеров К

составляет 1,1 - 1,15 коэффициента непре-

рывности работы комбайнов.

Поэтому при высокопроизводительной работе комплексно-

механизированных очистных забоев фактические сроки службы

до первого капитального ремонта и между капитальными ремон-

тами комбайнов и конвейеров практически всегда ниже норма-

тивных. При этом разница между фактическими и нормативными

сроками службы может быть из-за высокого коэффициента ва-

риации более существенной, чем между фактическими и норма-

тивными ресурсами.

Для секций механизированных крепей и крепей сопряже-

ний лавы со штреками календарное время использования крепей

по назначению и машинное время работы совпадают, так как ос-

нования, перекрытия и гидростойки секций механизированных

крепей постоянно испытывают рабочую нагрузку, хотя интен-

сивность изменения нагрузки в ремонтные смены естественно

ниже, чем в смены по добыче угля.

Нормативный средний ресурс до первого капитального

ремонта всех конструктивных типов механизированных крепей

составляет 20тыс.ч или 28 мес, а средний межремонтный ресурс –

16тыс.ч или 22 мес.

Продолжительность работы насосных станций крепей су-

щественно меньше продолжительности работы секций, посколь-

ку они включаются периодически и, главным образом, при работе

очистных комбайнов. Поэтому их нормативный ресурс назнача-

ется в машино-часах и составляет 5 тыс. машино-ч до первого

капитального ремонта и 4 тыс. машино-ч – между капитальными

224

ремонтами.

12.2 Характерные отказы оборудования

Как отмечалось в 12.1, при работе очистных узкозахватных

комбайнов наибольшее число отказов присуще системам энерго-

снабжения и пылеподавления. К наиболее характерным отказам

этих систем относятся: износ и повреждения оболочки силового

кабеля; несрабатывание контактов пускателя; разрыв рукавов

забойного водопровода; засорение форсунок орошения на ком-

байне.

Наряду с характерными отказами имеют место отказы сис-

темы кинематической связи комбайна с конвейером и гидросис-

темы: ход комбайна с направляющих; нарушение герметичности

гидроцилиндра подъема (опускания) шнека; нарушение герме-

тичности блока- управления. Они составляют в среднем по числу

отказов комбайна 62,5%. На устранение их затрачивается 81,7%

общего времени ликвидации всех отказов комбайна.

Отказы типа „сход комбайна" имеют неполномочный ха-

рактер и требуют для устранения значительных затрат тяжелого

физического труда. Данные отказы относятся к категории опас-

ных и могут достигать 25 % всех отказов комбайна, а по суммар-

ной длительности их устранения – 14 % общих затрат времени на

ликвидацию всех отказов комбайна.

Средняя наработка на отказ очистных комбайнов из-за

схода с направляющих Т

о.сх

зависит от факторов, определяющих

нагруженность комбайна и организацию работ при эксплуатации

очистного оборудования. К ним относятся: вынимаемая мощ-

ность пласта Н

пл

; угол падения пласта α; сопротивляемость пла-

ста разрушению А

; длина лавы L; коэффициент машинного вре-

мени К

; уровень квалификации бригады, характеризуемый про-

225

должительностью ее работы с данным типом комбайна, П

;

удельные затраты времени на выполнение технического обслу-

живания Т

; масса комбайна G.

Таблица 12.5

Факторы Пределы

изменения

Вынимаемая мощность пласта Н

пл

, м 0,8 – 1,8

Угол падения пласта α, градус

3 – 27

Длина лавы L, м 120 – 330

Сопротивляемость пласта разрушению А

, кН/м 126 – 300

Коэффициент машинного времени К

0,12 – 0,57

Продолжительность работы бригады с данным

типом комбайна, П

, лет

2 – 8

Удельные затраты времени на выполнение

технического обслуживания в период

добычной смены Т

0,07 – 0,43

Масса комбайна G, т 7,5 – 9,7

Множественная регрессионная модель для определения

средней наработки на отказ (ч) из-за схода с направляющих имеет

вид:

ТПКLАНТ

ормрплсхо

⋅

−

⋅

−

⋅

−

⋅

−

⋅

−

8,17,196,0701,02,085,153,113

(12.4)

Использование зависимости (12.4) для расчета средней на-

работки на отказ Т

о.сх.

дает удовлетворительные результаты при

226

изменении значений факторов, входящих в (12.4) в пределах, ука-

занных в табл. 12.5.

На основании зависимости (12.4) могут быть получены

также уравнения регрессии, характеризующие величину Т

о.сх.

при

изменении только одного из рассматриваемых факторов при ус-

ловии закрепления значений остальных факторов на среднем

уровне.

Факторами, наиболее существенно влияющими на сход

комбайна с направляющих, являются: длина лавы L, угол падения

пласта α, коэффициент машинного времени К

и сопротивляе-

мость пласта разрушению

А . Зависимости Т

о.сх.

от этих факто-

ров имеют вид:

LLТ

схо

⋅−= 1,07,101)(

αα ⋅−= 85,16,107)(

..схо

ммсхо

ККТ ⋅+= 701,57)(

ррсхо

ААТ

⋅

−

2,08,118)(

Число отказов комбайнов и продолжительность их просто-

ев из-за разрыва тяговых цепей сравнительно невелики и состав-

ляют соответственно 1,5–3 % от общего числа отказов и 3–4,5 %

общего времени простоев из-за всех отказов. Однако разрывы

цепей относятся к категории опасных отказов, поэтому новые

Анализ приведенных зависимостей показывает, что

при конструировании очистных комбайнов особое внима-

ние должно уделяться обеспечению устойчивости комбай-

нов на направляющих при увеличении мощности и угла

падения вынимаемого пласта, а также при высоких зна-

чениях сопротивляемости пласта разрушению.

227

комбайны 2ГШ68, 2КШЗ и создаваемые комбайны унифици-

рованного ряда снабжаются бесцепными системами подачи.

Предусмотрено также оснащение указанных комбайнов

пылеулавливающими установками, что улучшает санитарно-

гигиенические условия труда и повысит безотказность работы

системы пылеподавления.

Например, в разработанном Гипроуглемашем комбайне

1К103 для тонких пластов выполнено симметричное располо-

жение исполнительных органов, раздельный привод которых

представляет собой резервированную систему. Отказ одного из

приводов шнека позволяет осуществлять определенное время

выемку угля при работе комбайна по односторонней схеме.

Характерными отказами скребковых цепей забойных дос-

тавочных машин очистных комбайновых комплексов и струго-

вых установок являются: разрывы; выход из направляющих; сход

со звездочек; повреждение и заклинивание скребков. На ликви-

дацию этих характерных отказов затрачивается 30 - 50 % общего

времени простоев конвейера.

Повышение энерговооруженности базовых забойных

скребковых конвейеров СП202, СП87П и СП301 и усиление их

рештачных ставов позволило повысить безотказность не только

приводных блоков и рештачного става, но и их транспортирую-

щих органов (скребковых цепей). Средняя наработка на отказ

указанных конвейеров увеличилась в 1,4 - 1,8 раза, а ресурс ли-

нейных рештаков возрос в 2 - 3 раза по сравнению с конвейерами

СП63М, СПМ87Д и КМ81025М.

К числу характерных отказов металлоконструкций секции

механизированных крепей относятся наклоны и перекосы секций,

посадка секций крепи нажестко. Отказы гидростоек зачастую

связаны с перетоками рабочей жидкости из поршневой полости в

штоковую в связи с износом или коррозионно-механическими

228

повреждениями зеркала цилиндра гидростойки. Для гидрораз-

водки секций крепи характерны механические повреждения

шлангов кусками породы, попадающими в рабочее пространство

через межсекционные зазоры из кровли, со стороны завала, а

также вырывы шлангов из штуцеров в результате их некачест-

венной заделки.

На долю указанных отказов в крепях приходилось от 48 до

77 % общего времени восстановления работоспособного состоя-

ния механизированных крепей, в том числе 25 - 45 % простоев.

Исследованиями установлено, что эффективным способом

сокращения числа отказов гидравлических стоек крепей в резуль-

тате повреждений зеркала цилиндров твердыми частицами меха-

нических примесей, находящихся в рабочей жидкости (эмуль-

сии), может служить оснащение поршневых узлов гидростоек

грязезащитными элементами из открытоячеистого пенополиуре-

тана марки ППУ-30-130.

Промышленные испытания механизированной крепи

М87УМ с поршневыми узлами гидростоек, оснащенными грязе-

защитными элементами, показали, что интенсивность износа ци-

линдра и поршня гидростоек снижается при прочих равных усло-

виях в два раза.

Степень чистоты рабочей жидкости имеет важное значе-

ние не только для обеспечения надежной работы гидростоек, но

также насосных станций и гидроаппаратуры секций.

Влияние степени чистоты рабочей жидкости и содержания

присадки подтверждается данными, полученными в результате

подконтрольной эксплуатации насосных станций СНУ-5, исполь-

зуемых для питания механизированных крепей, гидропередвиж-

чиков и индивидуальных гидростоек с внешним питанием (табл.

12.6).

229

Таблица 12.6

Уровень эксплуатации

Эксплуатационные характери-

стики насосной станции СНУ - 5

с соблюде-

нием правил

с отступле-

нием от пра-

вил

Продолжительность работы, мес 12 13

Содержание присадки ВНИ-

ИНП-117 в эмульсии, %

1,6 - 3 0,3 – 1

Содержание механических при-

месей в эмульсии, %

0,012 0,026

Число замен насосов:

эмульсионного ВНР-32/20 - 4

подпиточного 1СНУ4-

02.660

1 3

Расход запасных частей на заме-

ну:

всасывающих и

нагнетающих клапанов

21 44

поршневой пары 9 28

клапана минимального

расхода

- 2

уплотнения УМА 4 9

Стоимость запасных частей, % 100 350

Из таблицы видно, что увеличение в 2,16 раза загрязненности в

эмульсии и уменьшение в 3 - 5 раз содержания в эмульсии при-

садки ВНИИНП-117 увеличило число замен элементов в 2,6 раза,

а стоимость запасных частей – в 3,5 раза.

В настоящее время разработаны новые виды эмульсий, в

частности рекомендуется повсеместно применять эмульсол

“Универсал-РЖ” взамен ФМИ-РЖ.

Анализ статистических данных о структуре времени добыч-

ных смен в очистных забоях Донецкого угольного бассейна, ос-

нащенных комбайновыми комплексами 1КМК97, „Донбасс",

КМ88 и КМ8….. показал, что сокращение времени ежесменного

технического обслуживания комплексов с 0,5 до 0,25 ч вызывает