На карьерах и разрезах РФ эксплуатируется значительное число экскаваторов различных типов и мощности. В основной массе они отработали свой ресурс или имеют достаточно большие сроки эксплуатации.
Средневзвешенный износ экскаваторного парка по сроку службы, эксплуатируемого на железорудных карьерах РФ, превышает 1,1÷2,5 раза. Значительный износ имеют экскаваторы ЭКГ-8И, который составляет 85-100%, как и у экскаваторов ЭКГ-5 (5А) [1, 2].
В последнее время наблюдается увеличение случаев разрушения элементов металлоконструкций экскаваторов, влекущих длительные простои и необходимость проведения долгосрочного ремонта техники.
Основными причинами отказов рукояти экскаваторов с зубчато-реечным напором типа ЭКГ являются: динамические нагрузки, превышающие допустимый уровень; форма конструкции, приводящая к высокой концентрации напряжений; последствия ремонтных воздействий; относительно низкая квалификация машинистов.
Значительное число отказов металлоконструкций экскаваторов типа ЭКГ-5А приходится на отказ рукояти – 27 % (рис. 1) [1].
Рис. 1. Структура отказов металлоконструкций экскаваторов типа ЭКГ-5А
Оценка влияния квалификации машинистов на надежность рукояти экскаваторов типа ЭКГ-5А подробно рассмотрена в работе [1] обработаны данные хронометражных наблюдений за работой экскаваторов типа ЭКГ-5А при экскавации горной массы в конкретных условиях эксплуатации (рис. 2.).
Рис. 2. Распределение отказов рукояти экскаваторов типа ЭКГ-5А
В работах [1, 2, 4, 5], в ходе проведенных исследований установлено, что наибольшее количество отказов связано с проявлением пиковых нагрузок вследствие низкой квалификации машинистов (табл. 1).
Таблица 1. Результаты исследований
|
Стаж работы машини стов, лет |
Коэффициент управления |
Максимальная скорость подъема ковша, м/с |
Усилия в подъемном канате, кН |
Напряжение, МПа |
Допустимое напряжение [σ], МПа |
|
1-5 |
0,61 |
0,87 |
700 |
310 |
153 |
|
5-10 |
0,8 |
0,75 |
560 |
241 |
|
|
10-15 |
0,98 |
0,6 |
410 |
176 |
Необходимо также отметить, что в настоящее время методика, позволяющая, продлевать срок безаварийной эксплуатации экскаваторов или управлять их долговечностью при разработке взорванных горных пород отсутствует. Существуют лишь методы расчета статической, динамической и усталостной прочности металлоконструкций экскаваторов, которые используются на стадии их проектирования. За основу в этих расчетах принимается положение о нормативных нагрузках значительно отличающихся от фактических, действующих на оборудование [3].
Для наиболее точных расчетов и решении задач прогнозирования ресурса металлоконструкций экскаваторов, разработана компьютерная программа, в которой в полной мере учтено: влияние квалификации машинистов, характеристики горных пород и подготовленность горной массы к экскавации; характер формирования нагрузок во времени (рис. 3).
Функциональные возможности разработанного программного продукта позволяют: выбирать тип экскаватора; учитывать стаж работа машинистов по специальности; характеристики горной массы при экскавации в ковше; емкость ковша; сечение балки рукояти.
 |
 |
Рис. 3. Интерфейс программы
Таким образом, полученные данные позволяет определить режимы эксплуатации экскаватора, при которых будет достигаться максимальная долговечность конструкции рукояти.
Библиографический список
- Шарипов Р.Х. Изучение влияния скорости подъема ковша на долговечность рукояти экскаваторов с зубчато–реечным напором (на примере ЭКГ-5А): автореф. дис…. канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2011. – 18 с.
- Великанов В.С. Повышение эффективности эксплуатации карьерных гусеничных экскаваторов с оборудованием «прямая механическая лопата»: автореф. дис…. канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2009. – 18 с.
- Паначев И.А., Насонов М.Ю. Оценка механической нагруженности металлоконструкций экскаваторов при разработке крупнокусковой горной массы // Труды Х Междунар. науч.-практ. конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности». – Кемерово, 2008. – С. 70-73.
- Олизаренко В.В., Великанов В.С. К вопросу ранжирования профессиональных навыков машиниста карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: изд-во «Горная книга», 2010. – № 3. – С. 315-319.
- Исмагилов К.В., Великанов В.С. Проектирование отечественных мехлопат с учетом требований рынка горной техники и эргономических показателей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: изд-во «Горная книга», 2009. – № 2. – С. 30-32.