книги из ГПНТБ / Бескровный Н.Т. Экономика и оптимизация надежности и ремонта горношахтного оборудования

стойкостью в атмосферных условиях и в морской воде, отсутствием склонности стали к старению.

Как известно, работоспособность материала в узле трения зависит в основном от сочетания материалов в паре трения, геометрических характеристик узла трения и внешних условий работы. Опыт пока­ зывает, что пониженную износостойкость имеют такие пары, как алюминиевый сплав по хромовому покрытию, пластмасса по пласт­ массе, пластмасса по латуни, алюминию, незакаленной стали.

Хорошей износостойкостью обладают материалы с малым взаим­ ным внедрением на микроучастках поверхностей трения. Для умень­ шения взаимного внедрения материала на участках контакта необ­ ходимо, чтобы одна из трущихся поверхностей обладала высокой твердостью и однородностью механических свойств. Так, высокая твердость электролитического хрома и его однородность дают воз­ можность повысить износостойкость многих деталей в 5—15 раз. При этом характерно, что хром не только сам является высокоизно- ■состойким, но и в большинстве случаев уменьшает износ сопря­ женной детали.

В последние годы разработано много самосмазывающихся мате­ риалов, которые удобны в эксплуатации, так как не требуют смазки. Заслуживают внимания материалы АМАН, которые разработаны на основе специальных смол с наполнителями. АМАН может рабо­ тать без жидкой смазки при нормальной и повышенной температу­ рах (до 200° С). Детали из АМАН изготовляются методом горячего прессования, обладают высокой вибропрочностыо.

Для работы при высоких температурах используют тугоплавкие металлы, специальные сплавы, керамические материалы и твердые сплавы, а также защитные покрытия деталей машин тугоплавкими соединениями. Использование окисных пленок в качестве смазки

S0

позволяет изготовлять детали некоторых пар трения, работающих при высоких температурах, из одинаковых материалов. Для умень­ шения трения и износа в условиях слабого образования защитпых пленок применяют различные смазки — дисульфид молибдена, гра­ фит, тонкие покрытия из мягких металлов (меди, серебра), соедине­ ния вольфрама, молибдена, фтора и т. п.

Современные методы расчета деталей машин на прочность поз­ воляют в ряде случаев определить ие только несущую способность деталей, но и оценить срок их старения, долговечность и надеж­ ность. Обеспечение прочности и надежности машин особенно важно при воздействии повышенных и пониженных температур, механи­ чески и химически активных сред, нестационарной нагруженности и других факторов. Расчет на прочность при статической нагружен­ ности обычно проводится в связи с влиянием пластических деформаций на распределение напряжений и на перемещения в соответствии с расчетом по критерию прочности и жесткости как в упругой, так и в упруго-пластической областях. При этом следует учитывать воз­ можность возникновения хрупких состояний в условиях низких температур, наличия остаточной напряженности и других факторов, что вызывает необходимость расчета конструкций и на сопротивление хрупкому разрушению.

Для решения проблемы повышения долговечности и надежности машин, предназначенных для работы при низких температурах, не­ обходимо повысить хладостойкость деталей и узлов.

Этому в первую очередь способствует правильный выбор ма­ териала. Так, в Карагандинском политехническом • институте про­ ведены экспериментальные исследования по определению влияния низких температур на работоспособность тяговых органов пластин­ чатых .конвейеров для транспортирования вскрышных пород при открытом способе добычи угля. Были испытаны цепи из стали марок ЗОХМА и 25ХГМЫА. Как показали испытания, использование стали марки ЗОХМА для изготовления тяговых органов пластинчатых кон­ вейеров опасно, поскольку при температуре —10° С возможен от­ каз цепи. Цепь, изготовленная из стали марки 25ХГМНА, обладает

преимущественно выбором оптимальных технологических процессов формообразования заготовок (различные способы литья, ковка, штамповка, прокатка, волочение, прессование, сварка), выбором оптимальных технологических процессов и режимов формообразова­ ния заготовки в готовую деталь, выбором оптимальных способов упрочения готовых деталей; наиболее совершенной технологией про­

82

П р о д о л ж е н и е т а б л . 13

ниенпи, особенно в тонком приповерх­ ностном слое

Классификация процессов, обусловливающих изнашивание и по­ ломку деталей машин, и средства упрочнения приведены в табл. 13.

По имеющимся данным, около 40% отказов техники, возника­ ющих в процессе эксплуатации, являются результатом ее недобро­ качественного изготовления.

Обкатка горных машин после окончательной сборки способствует достижению надлежащей надежности их в процессе эксплуатации.

Новые, а также капитально отремонтированные машины после сборки перед вводом в эксплуатацию для приработки трущихся де­ талей должны пройти соответствующую обкатку. Обкатка машин в едином комплексе после окончательной сборки обусловливается несовершенством технологии обработки и сборки узлов при их из­ готовлении или ремонте. Так, в процессе механической обработки на рабочих поверхностях деталей остаются неровности, а при сборке

могут быть неточности в расположении одной детали относительно другой. В связи с этим в начальный период машина работает с повы­ шенной мощностью, идущей на преодоление трения. Кроме того, де­ фекты сборки и регулировки при работе с полной нагрузкой могут вызвать быстрый перегрев и заедание трущихся деталей.

Перед началом обкатки необходимо тщательно проверить каче­ ство сборки, а также выполнить контрольно-проверочные и крепеж­ ные работы в ответственных узлах машины.

Продолжительность и режим обкатки для различных машин раз­ ные, однако общими правилами для всех машин являются следу­ ющие:

обкатку, как правило, начинают с холостого хода на малых ско­ ростях и проводят ее на различных режимах: без нагрузки и с на­ грузкой, равной 10—20% максимальной, в течение 10—25% дли­ тельности всего периода обкатки, а затем с равномерно нараста­ ющими нагрузками до нормальных эксплуатационных. При этом следует иметь в виду, что доводить рабочую нагрузку, до нормальной эксплуатационной следует только тогда, когда ответственные агре­ гаты и узлы ее нагреваются до нижнего предела допустимой темпера­ туры, например для двигателя — до 70° С;

продолжительность и режимы обкатки определяются методикой. Они зависят от типа и конструкции машины, а также от качества изготовления и сборки. Срок обкатки устанавливают на основе опыта эксплуатации данного типа машин.

Для многих машин, особенно крупных, первую обкатку произ­ водят на заводе, а остальную — в эксплуатационных условиях;

в период обкатки необходимо обеспечить более интенсивную смазку трущихся узлов. После окончания обкатки масло заменяют свежиді, независимо от степени загрязнения, а поверхности трения перед заливкой свежего масла промывают. Промывка и замена масла необходимы для удаления продуктов износа (абразивных частиц).

В процессе обкатки и приработки машин необходимо: обеспечить нормальное контактирование трущихся пар путем

износа выступов шероховатостей, устранения технологических не­ точностей и дефектов монтажного происхождения, а также силовых и тепловых деформаций, препятствующих нормальному сопряжению трущихся-деталей;

сформировать новую шероховатость поверхности, обеспечива­ ющую максимальные сроки службы машины при эксплуатационном режиме.

Длительность обкатки зависит от конструктивных особенностей машины, точности изготовления и чистоты рабочих поверхностей деталей и их сборки, материала трущихся деталей, режимов обкатки, а также от свойств смазки.

Оптимальным режимом обкатки машин является такой, который обеспечивает наименьший первичный износ трущихся деталей при минимальных затратах времени и средств.

Существенное влияние на процесс обкатки оказывают смазочные

84

« повышенным износам, а в ряде случаев вызывают поломки и ава­ рии машин.

С развитием техники неизмеримо возросли требования, предъ­ являемые к смазочным маслам. В современных условиях при экс­ плуатации различных машин, оборудования и приборов, кроме сни­ жения трения и износа, смазочные масла должны хорошо охлаж­ дать детали узла трения, обеспечивать его герметичность, предо­ хранять детали от коррозии, сохранять свою работоспособность в широком диапазоне температур, при высоких давлениях и нагруз­ ках, при самых различных скоростях относительного перемещения, не образовывать вредных и опасных отложений в смазочиой системе, не вызывать пожаров и взрывов, не оказывать вредного воздействия ■на материалы системы смазки, обеспечивать смазку при минималь­ ном расходе масла, не изменять свойств при хранении, транспор­ тировании и перекачке, иметь устойчивость к радиационному облу­ чению и к химически агрессивным средам.

Смазка одновременно снижает трение и износ. Однако не всегда -эти два явления одинаково взаимосвязаны. Так, имеются случаи, ■когда одно масло, дающее большее снижение трения, в меньшей сте­ пени снижает износ, чем другое масло (которое незначительно сни­ жает трение, но значительно снижает износ).

При подборе смазки для конкретных узлов необходимо, исходить из условий работы механизма и решить, что важнее — максимально -снизить износ или снизить трение. Опыт показывает, что в боль­ шинстве случаев важнее снижение износа.

В природе нет таких универсальных смазочных веществ, которые удовлетворяли бы все требования.

Для улучшения свойств масла применяют различные присадки, представляющие собой сложные химические соединения. Имеется много разнообразных присадок, которые вводятся в масло в неболь­ шом количестве. Назначение присадок — улучшить определенные свойства масла. Например, применяют присадки, изменяющие вязкость масла, снижающие температуру застывания; противоокис­ лительные, противокоррозионные; уменьшающие пенообразование; затрудняющие образование граничного трения и др.

В настоящее время широко применяют сложные многофункцио­ нальные универсальные присадки, улучшающие весь комплекс по­ лезных свойств смазочного масла.

Выбор смазочных материалов зависит от конструкции узла тре­ ния, рабочего режима (нагрузки, скорости, температуры), особен­ ности рабочего процесса, внешней среды (температура воздуха, его влажность, запыленность, наличие агрессивных газов), квалифика­ ции обслуживающего персонала, возможности ухода за механизмом во время его действия и надежности.

Исследования, проведенные КНИУИ [12], показали необходи­ мость создания комплекса оборудования для смазки горных машин. Для смазки и заправки горношахтного оборудования рекомендуется комплекс оборудования, в который входят насос перекачной с пнев­

86

моприводом (НП-1), насос пѳрекачной ручной густой смазки (НПГ-60), ручной маслораздаточный насос-дозатор, бачок для заливки масла БМК-1 и переносные бачки БП-1 и БП-2. При правильной органи­ зации смазочного хозяйства доля постепенных отказов снизится не менее чем на 5—10%.

Значение качества эксплуатации машины и ухода за ней очень велико. Из-за плохого качества эксплуатации машины происходит снижение ее производительности и надежности. Качество эксплуа­ тации в первую очередь зависит от квалификации рабочих. Так, исследованиями [19] установлено, что значение средних нагрузок, скорости подачи, количества и длительности перегрузок и пусков комбайна, а также степени износа резцов в комплекте различно при управлении комбайном машинистами со стажем работы менее трех лет без предварительной подготовки (I группа), машинистами ком­ байна со стажем более трех лет (II группа) и машинистами комбайна, работавшими ранее на машинах (III группа).

В процессе эксплуатации важное значение имеет предохранениегорных машин от вредных динамических нагрузок. Многочисленными замерами в эксплуатационных условиях иагрузок выемочных ма­ шин установлено, что максимальные нагрузки возникают в момент полного или частичного застопорения исполнительного органа и при пуске машин с застопоренным рабочим органом. Одновременно с воз­ никновением нагрузок в редукторе под влиянием внешних сил в зуб­ чатых передачах и цепном исполнительном органе возникают вы­ нужденные крутильные колебания и имеются продольные волновые колебания в цепях и другие динамические явления, которые приво­ дят к преждевременным поломкам деталей кинематической цепи машины.

В связи с этим необходимо как конструктивное улучшение машин, например широкое применение объемных гидропередач, так и улуч­ шение качества их іэксплуатации.

Применение передовых и рациональных методов ремонта машин способствуют повышению надежности, долговечности и ремонто­ пригодности машин в целом и их отдельных деталей и узлов.

Были проведены работы по повышению работоспособности тяго­ вых цепей на комбайнах-серии К-58 [61] и по уменьшению неза­ крепленного пространства при работе комплекса КМ-87 [68], пн упрочнению борта направляющей лыжи комбайна БК-52, по предо­ хранению трубок гидросистемы комбайна 1К-101 от повреждения кусками породы, по улучшению надежности крепления режущих зубков в гнездах шнека комбайна КІІІ-3, а также работы по созда­ нию ограничителей скорости подачи угольных комбайнов и др.

Проделаны работы, направленные на улучшение пусковых харак­ теристик и увеличение к. и. д. привода забойных конвейеров [60],. на улучшение контроля скорости конвейеров. Стало возможным производить автоматическое отключение привода конвейера при заштыбовке скатов, исключить проскальзывание муфты привода конвейеров СП-48 и. СП-63 при перегрузках диафрагмы, увеличить

87

срок службы рытцелей первой передачи редукторов этих конвейеров, устранить заштыбовку конвейеров СП-63 и добиться надежного сое­ динения натяжной головки конвейера с рештаком, повысить надеж­ ность крепления скребков пластинчатых конвейеров, улучшить очистку лент конвейеров КРУ-350 от налипшего штыба и др.

В ПермНИУИ выполнены работы [41] по исследованию условий эксплуатации и разработке норм расхода конвейерных лейт. Ана­ лиз причин выхода из строя и износа конвейерных лент показал, что для увеличения срока их службы необходимо в местах возможного попадания шахтной воды на ленту устраивать перекрытия, приме­ нять течки, лотки и амортизирующие роликоопоры в местах загрузки конвейеров, не допускать перекоса лейт и обеспечивать прямоли­ нейность ставов, улучшить стыковку лент, обеспечить очистку лент, производить выбор лент с соответствующими регламентируемыми запасами прочности.

Проведены усовершенствования крепления подрамной пру­ жины электровозов и гировозов, защиты фар электровозов от пере­ горания, ключей контроллеров электровозов, подвижной полумуфты гировоза, технологии перезарядки батарей ТЖН-550 и др.

Усовершенствованы перегружатели проходческого комбайна ПК-Зм, разработаны усиленные режущие зубки проходческой ма­ шины ПВВ-2, усовершенствован способ крепления загребающей лапы.

Внедрена маневровая тележка для обмена вагонеток в блоке клетевогочствола, проведены работы по механизации погрузочных пунк­ тов, по предотвращению просыпания угля между вагонетками во время прохода их под конвейером, попадания длпномериых материа­ лов в приемный бункер и др.

Однако некоторые работы, выполняемые на шахтах, нельзя срав­ нивать по качеству с заводским исполнением. Так, в процессе ре­ монта на шахтах нередко злоупотребляют сваркой. На ответствен­ ных готовых деталях производят различные электроприварки, в ре­ зультате чего происходит преждевременное разрушение деталей машины.

Высокую надежность и долговечность оборудования можно до­ стичь только комплексом конструктивных, производственно-техно­ логических, эксплуатационных и организационных мероприятий. Поэтому для совершенствования гориошахтного оборудования необ­ ходимо тщательно изучать опыт эксплуатации, не допускать повто­ рения старых ошибок при конструировании нового оборудования, а в процессе ремонта проводить модернизацию находящегося в экс­ плуатации оборудования.

При эксплуатации высокая готовность оборудования в значи­ тельной мере обусловливается ее ремонтопригодностью.

Как показали исследования [22], время организации обслужива­ ния в среднем составляет около 50%, время поиска неисправности— в среднем около 30% и время ремонта — около 20% суммарного времени восстановления аппаратуры автоматизации. Таким образом,

S8