книги из ГПНТБ / Кальницкий Я.Б. Самоходное погрузочное и доставочное оборудование на подземных рудниках

для комплекса

где Гц — время суммарной наработки за рассматриваемый период

та, входящего в изделие, к общему числу отказов п изделия за равный период времени:

Коэффициент относительных простоев Ко.п— отношение време­ ни простоя tn.i из-за отказов t'-ro элемента изделия к общему вре­ мени простоя изделия іПза один и тот же период работы (обычно за ремонтный цикл):

(38)

К о . п =

§ 3. Надежность самоходных погрузочно-доставочных комплексов

Ниже приведены результаты исследований надежности комп­ лексов, работающих на рудниках Ачисайского и Джезказганского комбинатов. Исследования были выполнены на кафедре транспорт­ ных и горных машин Казахского политехнического института им. В. И. Ленина.

Для установления характеристик надежности комплексов, ма­ шин, входящих в эти комплексы, а также основных узлов и дета­ лей машин был использован разнообразный статистический мате­ риал— хронометражные наблюдения, сменные рапорты, ремонт­ ные книги, журналы учета расхода запасных частей, бухгалтер­ ские документы по приходу и расходу запасных частей, получае­ мых со стороны, сводные ведомости учета номенклатуры и коли­ чества запасных частей, изготовленных в центральных мастерских рудников, и др. Статистический материал был обработан метода­ ми математической статистики и теории вероятности.

Была исследована надежность комплексов, работающих на Миргалимсайском руднике, в которых в качестве погрузочных средств использованы погрузочные машины с нагребающими ла­ пами, а также комплексов, эксплуатируемых на рудниках Джез­ казгана, в которые входят экскаваторы.

2 6 7

На Миргалимсайском руднике была исследована надежность комплексов: погрузочной машины ПНБ-ЗК и тягача с прицепом 461 НВ 25 (комплекс 1); погрузочной машины ПНБ-ЗК н самоход­ ного вагона CN60E-5 (комплекс 2); погрузочной машины 18HR-2Hy и самоходного вагона CN60É (комплекс 3); погрузоч­ ной машины ПНБ-ЗД и тягача 461 ИВ 25 (комплекс 4).

При исследованиях определялись следующие количественные характеристики надежности: вероятность безотказной работы, ко­ эффициенты готовности и вынужденного простоя, средняя нара­ ботка на отказ, среднее время восстановления, коэффициенты от­ казов II относительных простоев. Кроме того, определялся харак­ тер потока отказов, устанавливались законы распределения плот­ ности времени безотказной работы и времени восстановления.

Как показали исследования [40], поток отказов для комплек­ сов близок к простейшему, поэтому вероятность безотказной ра­

казами; п — число отказов; /м — машинное время работы комплек­

вывезенной комплексами из забоев за рассматриваемый период, т;

и

-г іS=1К.і

где tB.i — время, затраченное на ликвидацию г'-го отказа.

268

Среднее время простоев за смену находилось как отношение суммарного времени, затраченного на ликвидацию отказов, к чис­ лу рабочих смен. Остальные характеристики надежности опреде­ лялись по формулам, приведенным в § 2. При этом учитывали все простои длительностью более 15 мин, существенно влияющие на производительность комплексов.

Полученные данные по надежности комплексов приведены в табл. 28.

Т а б л и ц а 28

Из сравнения показателей надежности погрузочно-доставочных комплексов, работающих иа рудниках комбината Ачполиметалл, можно сделать следующие выводы.

Комплёксы 1 и 4, в состав которых входят автосамосвалы, имеют лучшие показатели надежности, чем комплексы 2 и 3, вклю­ чающие челночные вагоны с электрическим приводом. Это объяс­ няется тем, что вагоны по сравнению с автосамосвалами имеют более низкие вероятность безотказной работы, долговечность узлов и деталей и ремонтопригодность.

2 6 9

Худшие показатели надежности комплекса 3 объясняются тем, что погрузочные машины 18HR-2Hy и челночные вагоны CN60E ра­ ботают на рудниках комбината более 5 лет, прошли несколько капитальных ремонтов и поэтому в общей сумме простоев преоб­ ладают износовые.

Из таблицы следует, что комплекс 4 по сравнению с 1 имеет лучшие показатели надежности, что объясняется большей надеж­ ностью машины ПНБ-ЗД, чем машины ПНБ-ЗК.

Показатели надежности погрузочных машин ниже, чем тран­ спортных, особенно автосамосвалов. Так, среднее время простоев за отработанную смену из-за отказов машин ПНБ-ЗК в 2,5 раза больше, чем у автосамосвалов, работающих в комплексе с ними. Коэффициенты отказов и относительных простоев автосамосвалов в 2,5—3,0 раза меньше, чем машин ПНБ-ЗК и ПНБ-ЗД.

Особенностью комплекса 2 является то, что разница в надеж­ ности погрузочных и доставочных машин меньше, чем у тех же машин 1 и 4 комплексов. Так, коэффициенты отказов и относи­ тельных простоев у погрузочных машин больше в 1,8—2 раза (в комплексе 1 — в 3 раза), чем у доставочных машин. Меньшая разница и в вероятности безотказной работы этих машин. Разли­ чие в соотношении показателей надежности машин обоих комп­ лексов объясняется меньшей надежностью самоходных вагонов CN60E по сравнению с самосвалами 461 НВ 25.

Экскаваторный комплекс 5 имеет меньшую надежность, чем комплексы, оборудованные погрузочными машинами с нагребаю­ щими лапами. Это объясняется тем, что машины экскаваторных комплексов работали на рудниках Джезказгана в более тяжелых условиях, чем три первых комплекса машин, эксплуатируемых па Миргалимсайском руднике. Кроме того, транспортные машины комплекса 5 имеют более низкую надежность, чем машины комп­ лекса 3, так как с экскаватором работали вагоны ВСД-10, которые имели низкую надежность и впоследствии были сняты с произ­ водства.

В настоящее время по сравнению с 1967 г. надежность экскава­ торов ЭП-1 значительно возросла и, кроме того, они работают в комплексе с автосамосвалами МоА3 4601, 461 НВ 25 и 195 MS 15. В результате экскаваторные комплексы по надежности не усту­ пают комплексам, содержащим погрузочные машины ПНБ-ЗК (ЗД) и автосамосвалы.

Ниже приведены результаты исследований надежности комп­ лексов, составленных из погрузочных машин ПНБ-ЗК и автосамо­ свалов 461 НВ 25 (комплекса 1), работающих на Миргалимсайском руднике. На рис. 103 показано изменение вероятности безотказной

Как показали исследования, распределение времени между от­ казами для самоходных погрузочно-доставочных комплексов под­ чинено экспоненциальному закону, а поток отказов близок к про­

270

стейшему потоку. На рис. 104 показаны гистограмма и кривые плотности распределения случайной величины времени наработки на отказ, а на рис. 105 — гистограмма плотности случайных вели­ чин времени tB устранения отказов для машин комплекса 1, а также вы­ равнивающая и теоретическая кривые.

Случайные значения времени устра­ нения отказов всех комплексов рас­ пределены по логарифмически-нор- малы-юму закону.

Рис. 103. Изменение вероятности безотказной работы комплекса 1

В настоящее время для рудников комбината Ачполиметалл лучшими по показателям надежности являются комплексы, состав-

ленные из погрузочных машин ПНБ-ЗК(ЗД) и автосамосвалов. Для Джезказганских рудников наибольшей надежностью облада­ ют экскаваторные комплексы (экскаватор ЭП-1 — автосамосвал).

2 7 1

Надежность комплексов существенно влияет на их технико­ экономические показатели. Например, простои погрузочио-доста- вочных комплексов 1, 2 и 3 в течение смены из-за отказов машин

Исследование надежности экскаваторов выполнено с исполь­ зованием данных хроиометражных наблюдений, журналов учета работы и ремонта экскаваторов ЭП-1 на шахтах № 44, 51 и 55 Джезказганского комбината. Основные характеристики надежно­ сти машины приведены в табл. 29. Коэффициент готовности экска­ ватора ЭП-1 равен 0,84; поток отказов для экскаватора в целом и его механизмов является простейшим. Экскаваторы ЭП-1 в це­

и постепенные отказы. Внезапные отказы вызываются порывом канатов, перегоранием предохранителей, срывом обкладки на лентах тормозов или фрикционных муфт, изломом проушин кре­ пления ковша к головке рукояти, отрывом звеньев кремальерной рейки от балки рукояти, заклиниванием каната в блоке, изломом корпуса седлового подшипника и крышек подшипников скольже­ ния напорного вала, порывом цепей напорного механизма и гусе­ ничного хода, выкрашиванием зубьев колесных пар промежуточ­ ного редуктора. Постепенные отказы чаще всего вызываются бы-

2 7 2

стрым износом режущей кромки и пяты ковша; появлением тре­ щин в его стенках; выходом из строя ковшового блока, у которого наблюдается износ ролика и щек, что нередко является причиной заклинивания каната. При этом на стреле и корпусе рукояти по­ являются усталостные трещины, а из отверстий головки «выле­ тают» каленые втулки. Интенсивный износ направляющих ползу­ нов может привести к разрушению ползунов и ослаблению их бол­ тового крепления и крышек подшипников, которыми седло опи­ рается на напорный вал.

Цепи напорного механизма работают с перегрузкой и быстро изнашиваются, срок их службы составляет 3—4 месяца. Подъем­ ный канат требует смены через 3—4 недели. Интенсивно изнаши­ ваются реборды подъемных и стреловых блоков.

В механизмах главной лебедки наиболее слабыми звеньями являются крестовины фрикционных муфт, у части из которых воз­ никают изломы; тормозные диски, на которых иногда появляются трещины, а также крепление подъемного барабана к тормозному диску, у которого нарушается болтовое соединение, что вызывает «разбивку» отверстий с появлением трещин на барабане и диске.

В поворотном механизме из-за больших зазоров в подшипни­ ках центральной цапфы часто срезаются болты крепления торцо­ вой шайбы к шлицевому хвостовику вала, на котором насажена шестерня поворотного механизма, и шестерня спадает с хвостови­ ка. Кроме того, у поворотного механизма быстро срабатываются кулачки муфт механизма переключения с хода на поворот, а из-за недостаточной жесткости кронштейна иногда деформируется сто­ пор поворота.

Быстро изнашиваются также выступы стопора гусеничного хода и рабочие поверхности ведущего и направляющего колес гу­ сениц, опорные катки; тяговые цепи имеют срок службы всего 3— 4 месяца; часто лопаются звенья гусеничных цепей, ненадежно стопорение пальцев, соединяющих звенья.

Характерными неисправностями электрической части экскава­ тора являются выход из строя токосъемного устройства, двигателя, прожекторов, кнопок включения и порывы питающего кабеля.

Наиболее слабым элементом пневматической системы экскава­ тора является компрессор, требующий постоянного ухода и ча­ стого ремонта.

Из погрузочных машин исследовались девять ПНБ-ЗК и четыре 18HR-2Hy, эксплуатирующиеся на Миргалимсайском руднике, и две ПНБ-ЗД, эксплуатирующиеся на Западном руднике комбина­ та Ачполиметалл.

Для каждого типа машин определялись коэффициенты готов­ ности и вынужденного простоя, наработка на отказ, коэффициенты отказов II относительных простоев, среднее время восстановления, вероятность безотказной работы; при этом учитывались отказы продолжительностью более 15 мни. Кроме того, определялся ха­ рактер потока отказов, устанавливались законы распределения плотности времени безотказной работы н времени восстановления отказов.

. Была исследована надежность машин в целом и их частей — механической, электрической и гидравлической. Показатели надеж­ ности исследованных погрузочных машин приведены в табл. 30. Лучшие показатели надежности имеют машины ПНБ-ЗД, у кото­ рых по сравнению с ПНБ-ЗК наработка на отказ возросла более чем в 1,5, коэффициент готовности — в 1,1 раза, а время на восста­ новление отказов значительно сократилось; почти на 8% уменьши­ лось число отказов механической части. Значительно надежнее работают нагребающие лапы, их привод и диски; у гусеничного хода повышена надежность привода, опорных катков.

Машины с меньшим сроком эксплуатации имеют лучшие пока­ затели надежности. Так, для машин ПНБ-ЗК в зависимости от длительности их эксплуатации наработка на отказ колеблется от 3,23 до 27,2 ч машинного времени, время восстановления — от 1,5

2 7 4

до 3,9 ч, коэффициенты готовности и вероятность безотказной работы соответственно изменяются в пределах от 0,57 до 0,93 и от 0,54 до 0,93. Простои в течение смены из-за отказа этих машин составляют 0,34—1,55 ч. Новые машины имеют продолжительность простоя 0,34—0,64 ч, старые — соответственно 0,84—1,55 ч.

Из сравнения по критериям надежности машины (табл. 30) сле­ дует, что машины ПНБ-ЗК и ПНД-ЗД работают надежнее машины 18HR-2Hy, значениякоэффициентов готовности и вероятности безотказной работы выше, а наработка на отказ больше в 1,8— 2,9 раза. Более низкая надежность машины 18HR-2Hy объясняется сложной кинематической.схемой и более длительной эксплуата­ цией.

Машины ПНБ-ЗК и 18HR-2Hy имеют почти одинаковое время, необходимое на восстановление одного отказа, а ПНБ-ЗД имеет лучшую ремонтопригодность — среднее время восстановления на 25% меньше, чем у сравниваемых машин.

Однако для дальнейшего улучшения ремонтопригодности ма­ шины ПНБ-ЗД (сокращения времени, затрачиваемого на восста­ новление отказов, профилактические осмотры и ремонты) отдель­ ные ее узлы требуют конструктивной переработки. Например, для проверки состояния электродвигателей хода и их крепления к ре­ дукторам необходимо снимать кожух буфера, что требует -значи­ тельной затраты времени. Для буксирования машины необходима частичная разборка тормоза.

Трудно менять опорные катки гусениц и снимать редукторы на­ гребающих лап. Редукторы хода и приводная головка конвейера как съемные неразборные узлы имеют большие размеры и массу, замена их является трудоемким процессом и требует много вре­ мени.

Для отдельных машин и для всех машин каждого типа изуче­ ны потоки отказов и распределение времени между отказами. Уста­ новлено, что поток отказов всех типов погрузочных машин незави-

10* 275

симо от их конструкции для интервала времени эксплуатации, охватывающего ремонтный цикл, близок к простейшему. В зави­ симости от числа капитальных ремонтов, пройденных машиной, характер потока отказов не меняется, изменяются только его па­ раметры. В связи с этим вероятность безотказной работы и рас­ пределение времени работы между отказами подчиняются экспо­ ненциальному закону.

Такая закономерность объясняется тем, что погрузочные ма­ шины являются сложными системами, у которых различные пото­ ки отказов узлов и механизмов создают общий простой поток отказов [8, 49]. Для погрузочных машин характерны мелкие вне­ запные отказы. Отказы, требующие длительного времени восста­ новления, в большинстве предупреждают техническими осмотра­ ми и планово-предупредительными ремонтами.

Ниже рассмотрены законы распределения потока отказов, плотности времени работы между отказами и времени восстанов­ ления для машин ПНБ-ЗК и 18HR-2Hy.

При исследовании потока отказов ПНБ-ЗК весь период наблю­ дений разбивали на равные интервалы At = 20 ч, в которых под­ считывали количество отказов. Интервалы с одинаковым количе­

которому строили полигон распределения количества отказов в течение рассматриваемого интервала At (рис. 106). Затем опреде­ ляли вид теоретического распределения и вычисляли границы ос­ новных его характеристик.

В таблице приняты следующие обозначения: Хі — число отка­ зов за 20 ч работы; ,іщ — число 20-часовых интервалов времени с

позволяет предположить распределение потока отказов по закону Пуассона

время (в данном случае ? = 20 ч).

2 7 6