автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Моделирование и оценка технического состояния основных узлов роторного экскаватора в условиях эксплуатации

004610330

На правах рукописи

МИЛОСЕРДОВ Евгений Евгеньевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА В УСЛОВИЯХ

ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность

05.02.02 - «Машиноведение, системы приводов и детали машин»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск -2010

004610330

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Минеев Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Каверзил Сергей Викторович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Афанасьев Юрий Александрович

Ведущая организация: Учреждение Российской академий наук Специальное копструкторско-технологическое бюро «Наука» Красноярского научного центра СО РАН

Защита состоится «24» июня 2010 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.249.04 при ФГОУ ВПО «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетпева» по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева.

Автореферат разослан « мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.С Аплеснйн

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время в России значительная часть угля добывается открытым способом, при этом более половины добычи энергетических углей осуществляется роторными экскаваторами ЭР - 1250 и его модификациями ЭРП-2500 и ЭРШРД - 5250, SRs (к) - 2000, SRs - 2400. Все эти машины разработаны и изготовлены более 20 лет назад предприятиями Украины и дальнего зарубежья. Из 27 используемых на сегодняшний день в ОАО «Сибирской угольной энергетической компании» роторных экскаваторов 23 исчерпали нормативный срок службы.

Эффективная добыча угля открытым способом достигается главным образом надёжностью оборудования, оптимальным обслуживанием и ремонтом. Для этих машин требуется проведение экспертизы технического состояния и получение соответствующего разрешения на их дальнейшую безопасную эксплуатацию. На большинстве горнодобывающих предприятий, основным показателем, определяющим срок службы экскаваторов, является срок амортизации, соответствующий нормам амортизационных отчислений. Срок амортизации назначается, исходя из имеющихся статистических данных, собранных за многолетний период эксплуатации для группы машин, причём не только роторных экскаваторов, но и машин циклического действия. Нормы амортизационных отчислений были приняты в период плановой экономии и практически не отражали фактического времени использования машины, реальных условий их эксплуатации, режима нагружения и особенностей системы технического обслуживания и ремонта, то есть факторов, которые определяют ресурс и техническое состояние оборудования.

В настоящее время деградация машинного парка достигла такого уровня, когда прежняя статистическая основа, используемая в организации планово-предупредительных работ, оказывается несостоятельной, поэтому требуется принятие решений о возможной безопасной эксплуатации машин непосредственно из наблюдений за фактическим состоянием, используя инструментальные средства диагностики.

В связи с нахождением предприятий-изготовителей роторных экскаваторов за пределами РФ, а также в силу экономических причин, участие их в определении и отслеживании технического состояния поставленной в своё время техники носит нерегулярный, эпизодический характер, либо вообще отсутствует.

Одним из резервов, позволяющих повысить надёжность дорогостоящей техники в процессе её эксплуатации, является моделирование основных узлов и механизмов роторных экскаваторов и существующих приводных систем с учётом определения основных динамических нагрузок на приводах.

Используя методы моделирования и технологии диагностики можно получить достаточно реальную картину взаимодействия основных функциональных узлов и механизмов роторного экскаватора в процессе

эксплуатации и определить факторы, негативно влияющие на нормальную работу. Кроме того, полученная информация позволяет проектировщикам и изготовителям новых видов данного оборудования иметь необходимые данные о функциональном состоянии оборудования.

Цель диссертационной работы - комплексное моделирование основных узлов роторного экскаватора в процессе экскавации и при его перемещении для оценки технического состояния и сведения к минимуму аварийных ситуаций в условиях эксплуатации.

Задачи исследования:

1. Анализ проблем эксплуатации и надёжности роторных экскаваторов.

2. Построение блочных модулей системы электроснабжения приводов и автоматизированной системы контроля и управления приводами.

3. Комплексное моделирование процесса экскавации и передвижения роторного экскаватора.

4. Разработка метода оценки технического состояния основных приводов на базовом агрегате с учётом комплексного моделирования.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с применением методов прикладной механики, теории механизмов и машин, теории моделирования. Использовались методы для оценки технического состояния роторных комплексов и технологии неразрушающего контроля и технической диагностики.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что впервые предложен комплекс моделей, используемых в процедуре оценки технического состояния приводов роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации.

1. Впервые проведена оценка надёжности основных электроприводов роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации за пределами срока, установленного заводом изготовителем.

2. С использованием статистического материала по эксплуатации роторных экскаваторов проведено комплексное моделирование процесса экскавации и передвижения роторного экскаватора в условиях эксплуатации.

3. Разработана методика оценки технического состояния базовой машины, впервые позволившая проводить комплексную оценку технического состояния узлов роторного экскаватора с истекшим сроком службы без разборки.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

На основе результатов моделирования проведена оценка технического состояния приводов роторного экскаватора с последующим внедрением результатов в «Программу и методику испытаний для роторных экскаваторов с истекшим сроком службы с целью определения возможной их дальнейшей эксплуатации».

Реализация предложенной методики позволит организациям, эксплуатирующим технику непрерывного действия (роторные экскаваторы), повысить эксплутационную надёжность, увеличить срок службы и межремонтный период. Практическая реализация результатов исследования

позволила разработать и создать руководящие материалы по безопасной эксплуатации роторных комплексов на разрезах «Сибирской угольной энергетической компании», что подтверждается соответствующим актом о внедрении.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на Международной конференции «Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, 2009г.), на Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем» (Красноярск, 2009г.), на научно-практических конференциях «Молодёжь и наука» (Красноярск, 2007г., 2008г., 2010г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, 2010г.), на Байкальской научно-технической конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении» (Иркутск-Байкал, 2010г.), на Евразийском симпозиуме «Проблемы прочности материалов и машин для регионов холодного климата» (Якутск, 2010), на научно-практических конференциях и семинарах Сибирского федерального университета.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 статьях, включая 3 работы в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК. Список основных публикаций приведён в автореферате диссертации.

Объём и структура диссертации. Диссертация содержит 149 страниц, включая 127 страниц машинописного текста, 34 рисунка, 2 таблицы. Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 102 наименований и 4 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, поставлены цели и задачи исследований. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов,

Существенный вклад в разработку и решение вопросов по оценке качества и уровня надёжности горного оборудования внесли исследования П,И, Коха, Г.И. Солода, В.И. Тоницкого, Р.Ю. Подерни, A.A. Кулешова, Д.И. Махно, В.В. Москвичева, А.И. Тропа, Г.С. Рахутина, А.И. Шадрина, которые позволили обосновать и решить многие вопросы на стадии проектирования, выбора и оценки уровня надёжности горного оборудования.

Появление многофункциональной техники непрерывного действия, роторных экскаваторов, отвалообразователей и перегружателей различной конструкции поставили новые задачи - обеспечение надёжности данного вида оборудования.

Работы Ю.В. Белякова, В.М. Владимирова, А.И. Шендерова, М.И. Хрисонова, Ю.Н. Верещагина, А.О. Спивоковского позволили решить много вопросов, связанных с повышением надёжности и увеличением срока службы

данного оборудования. Однако вопросом контроля и оценки технического состояния (диагностики) данного оборудования уделялось недостаточное внимание. Учитывая уникальность техники непрерывного действия и отсутствие аналогов в практике проведения таких исследований, задачи оценки технического состояния приводов роторного экскаватора являются в настоящее время актуальной научно-технической проблемой.

В первом разделе диссертационной работы рассматриваются проблемы эксплуатационной надёжности при техническом обслуживании роторных экскаваторов и особенности технологии обследования, освидетельствования и ремонтного обслуживания данного вида техники непрерывного действия, рассмотрены различные методы контроля. Проведен анализ отказов оборудования роторных экскаваторов ЭРШРД-5250, эксплуатируемых на «Березовском разрезе» «Сибирской угольной энергетической компании» за весь их период эксплуатации.

Во втором разделе диссертационной работы рассмотрена классификация роторных экскаваторов, основные характеристики электроприводов и основные принципы электроснабжения и системы управления роторного экскаватора ЭРШРД-5250, как объектов моделирования и диагностирования.

Для всех электроприводов выходными параметрами являются скорость вращения вала электродвигателя (п) и ток электродвигателя (Г), выдаваемый на приборы контроля. Скорость вращения вала электродвигателя зависит от момента сопротивления механизма на валу электродвигателя (А/с), момента развиваемого на валу электродвигателя (Мдв), и выражается некоторой функцией:

п =/(Мдв, Мс). (1)

Система электроснабжения экскаватора решает большой объём задач по управлению роторным комплексом и, как следствие, является многофункциональной. Структурная схема системы электроснабжения экскаватора связана со всеми приводами, приведена на рисунке 1.

В систему электроснабжения через автоматическую систему контроля и управления (АСКиУ) поступают сигналы от органов управления в кабинах машинистов ротора, хода, разгрузочной консоли, а так же сигналы от электроприводов. В АСКиУ вводятся необходимые значения параметров, обеспечивающих оптимальный режим работы системы электроснабжения с учётом нагрузок, как статических, так и динамических. Признаки наличия напряжений из системы электроснабжения выдаются во все взаимодействующие привода. Принцип построения и функционирования всех перечисленных систем электроснабжения приводов идентичен, и подробно изложен в диссертационной работе.

Структурная схема электроснабжения приводов движения ротора (рис.1) состоит из модуля движения роторного колеса, модуля поворота стрелы ротора,

г_:_ . -- . - , - . ----

Рисунок 1 - Структурная схема системы электроснабжения экскаватора

модуля подъёма стрелы ротора, модуля ленточного конвейера роторного экскаватора.

Выходные сигналы с приводов движения ротора, пропорциональны моментам статических сопротивлений резанию, повороту и подъёму стрелы ротора, подъёму стрелы кабины машиниста ротора и движения конвейерной линии, приведенные к валам двигателей соответствующих электроприводов, выдаются на панели управления кабин машинистов.

Сигналы с датчиков, информирующие машиниста ротора о движении и положении рабочих органов выдаются на приборное оборудование кабины машиниста ротора. Сигналы, пропорциональные скорости перемещения рабочих органов, скорости врезания ковшей ротора в угольный пласт и начала движения рабочих механизмов, так же выдаются на приборное оборудование кабины машиниста ротора.

В третьем разделе проводится моделирование процесса взаимодействия приводов роторного экскаватора с забоем и при его перемещении.

Операция выемки горной массы осуществляется при работе приводов ротора, приводов поворота и подъёма стрелы ротора и привода хода экскаватора. Следовательно, операция выемки реализуется движением элементов режущих кромок роторных ковшей по винтовой линии пространственной тороидальной поверхности. Для упрощения кинематической модели предлагается вести расчёт по количеству резцов ковшей ротора, приняв условие, что положение каждого резца описывается одной точкой, расположенной в месте пересечения режущей кромки с осевой линией симметрии резца, то есть положение каждого ковша в пространстве будет описываться положением точек, соответствующих количеству резцов. Моделируется процесс резания горной массы при условии, если расстояние от оси вращения ротора до любой из расчётных точек ковша превышает расстояние от оси вращения ротора до моделируемой стенки забоя. Значение толщины стружки формируется как расстояние от опорной точки ковша до моделируемой стенки забоя.

Представлены базовые аналитические модели основных приводов роторного экскаватора в процессе взаимодействия ротора с поверхностью забоя; привода опоры лыж с грунтом, привода роторного колеса, привода поворота стрелы ротора, привода подъёма стрелы ротора, привода поворота и хода экскаватора и привода ленточного конвейера стрелы ротора.

Кинематический и структурный анализ роторного экскаватора показали, что для регулирования работы приводов движения роторного экскаватора необходимо: рассмотреть привод движения ротора, привод хода экскаватора, создать аналитическую модель движений и пространственного положения экскаватора и его частей. Кинематическая схема экскаватора с его рабочими органами приведена на рисунке 2. Начало координат по начальным условиям расположено в центре окружности, образованной телами качения поворотной платформы и имеет координаты (Х0, 70, Ось (X) расположена в

горизонтальной плоскости и направлена параллельно боковой стене забоя, положительное направление - на обрабатываемую стену. Ось (У) является

вертикалью, ось (Z) расположена в горизонтальной плоскости перпендикулярно оси (X), положительное направление - вправо. Все последующие перемещения экскаватора и его рабочих органов, а также моделирование выработки забоя, как в процессе резания, так и при установочных и маневровых перемещениях отсчитываются от начального положения центра координат (О).

Уравнения движения условных точек положения ковшей ротора записываются в виде выражения

Х = (± а \L-cosPc + R-sinpr) •cos T+Vx~t, Z=(~ Ъ+L-cosPc + R-sinpr) ■sin 4>, (2)

Y = ± c+L-sinflc + R-cosfir,

где a,b,c - координаты оси качения стрелы ротора от начального центра координат; L - длина стрелы ротора; Рс - угол наклона стрелы относительно горизонтальной плоскости (угол подъёма и опускания стрелы вниз и вверх); Д. - угол поворота роторного колеса; W- угол разворота стрелы ротора, поворот в плоскости (X,Z); R - радиус описываемый условными точками ковшей ротора; Vx - скорость движения платформы вперед, вдоль оси X; t - время движения.

Запишем зависимости углов (J3c, Д-, от времени (/)

Рс = (Ос % (3)

Рг = 0) г % (4)

if = ап % (5)

где со п, й)с, со г - угловые скорости вращения платформы, стрелы ротора, вращения ротора.

Рельеф обрабатываемого забоя моделируется координатными точками секторов, грани секторов соизмеримы с расстояниями между условными точками резцов ковшей (а, Ь, с). Координаты промежуточных точек сектора определяются методом интерполяции.

Если кабина машиниста имеет степени свободы, и может перемещаться в пространстве, то её движете будет описываться уравнениями подобными (2). Если же она не имеет собственных степеней свободы, когда кабина неподвижная, то её поведение в системе не описывается.

Уравнения движения разгрузочной консоли определяют из выражения

ХРЯ = (± a pjc +L p.K)-cos fy.K+Vx %

гРЖ = (± Ьр,к +ЬР,к) ■sin fp.K, (6)

Yp.K = ± Ср.к,

Рисунок 2 - Кинематическая схема экскаватора в забое: Рс - угол наклона стрелы относительно горизонтальной плоскости (угол подъёма и опускания стрелы вниз и вверх); Д. - угол поворота роторного колеса; Уу.к - угол разворота стрелы ротора, разгрузочной консоли, поворот

в плоскости (X, 2Г);

где а р.к, Ьр.к, сРХ - координаты оси качения разгрузочной консоли от начального центра координат; ЬР.К - длина разгрузочной консоли; Ух -продольная скорость; ¿-время движения.

Угол поворота разгрузочной консоли рассчитывают по формуле

где 0РК - угловая скорость вращения разгрузочной консоли; t - время.

Нулевое значение углов в уравнениях (2)-(6) соответствует положению осевых линий рабочих органов, совпадающих с направлением координат (X, У, 2Г). Направление ветра задаётся в этой же системе координат.

Для того чтобы модель была более приближена к реальности, необходимо учитывать воздействие ветра. Характеристикой ветра является его скорость (Ув).

Приведённые в диссертационной работе базовые соотношения аналитических моделей основных приводов роторного экскаватора позволили определить:

Мощность (РР), необходимую для резанья горной массы рассчитывают по формуле

Рр=РР-ГР> (8)

где ¥р - средняя составляющая статической нагрузки привода роторного колеса; УР - линейная скорость точек ковша при вскрытии породы.

Момент статической нагрузки относительно оси роторного колеса (Мп), связанный с резанием определяют из выражения

Л/„=^-. (9)

<».р

Средняя составляющая статической нагрузки привода роторного колеса направлена против силы упругости породы (Р^), эти силы между собой равны,

Суммарная мощность, затрачиваемая на валу роторного колеса, идёт на экскавацию и вращение роторного колеса: 2Р = РР+ Рп. Так как в реальности затраты могут быть больше из-за влияния дополнительных факторов, то необходимо ввести повышающий коэффициент (К), который и будет их учитывать. Его определяют на производстве эмпирически.

ЕР = К -Рр+ Рп, (Ю)

где Рр - мощность, необходимая для резанья горной массы; Рп -мощность, необходимая для вращения роторного колеса;

Все эти выражения, а так же ряд других, с разбитием по основным приводам достаточно подробно рассмотрены в третьем разделе диссертационной работы.

Наиболее детально проработана динамическая модель ходового движителя роторного экскаватора на гусеничном принципе хода.

Определение опорных реакций ведётся по двум основным расчётным схемам.

1. От действия вертикальной силы ((?), равнодействующей всех сил тяжести машины.

2. От действия горизонтальной силы инерции, прикладываемой к центру масс всего экскаватора, на высоте (Я) от поверхности грунта.

Реакции от действия силы (С) определяются в зависимости от положения проекции этой силы на опорный контур, с учётом смещения точки проекции относительно геометрического центра опорного контура. Если ось верхнего строения не совпадает с точкой проекции силы (б) и геометрическим центром, тогда учитываются оба смещения. В этом случае целесообразно рассматривать два центра масс, с приложением: силы тяжести неповоротной части машины (С/) с выбегом (0 и силы тяжести поворотной части с выбегом

равнодействующей (Яо) относительно оси поворота. Тогда равнодействующая реакция в опорной точке контура равна

где Я 7, - постоянная часть реакции от действия силы (б/); Я "ц -переменная часть реакции от действия силы (бз), определяемая углом поворота верхнего строения относительно опорного контура.

Расчёт проводится методом жёсткого рычага, путём решения системы алгебраических уравнений. Опорные реакции от действия горизонтальных сил инерции определяются с учётом данных, получаемых при решении системы уравнений движения динамической модели экскаватора. В этом случае используется система алгебраических уравнений, преобразующая действие момента от горизонтальной равнодействующей силы инерции, приложенной в центре масс на высоте (Я), в опорные реакции.

Полная опорная реакция будет определяться уже как сумма трёх слагаемых по формуле

где Я , Я у/2 - реакции, соответственно, от действия сил (С/) и (С2); Я "у - реакции действия момента от действия горизонтальной силы инерции.

Оценка доли опорной реакции (Я ";) по отношению к полному значению (7?г;) показывает, что при значении (Я "у / ЯТ;< 0,1), значением полной опорной реакции (Яу) можно пренебречь. Расчётные схемы для определения опорных реакций в общем виде для многоопорных контуров, показаны на рисунке 3.

Расчётные зависимости для определения опорных реакций по рисунку За получаются с использованием уравнений моментов сил относительно сторон опорного треугольника согласно системе уравнений

Ят—Я Я "зу,

(П)

Яу - Я 7)7 + Я 'Т]2+ Я "тр

(12)

СБ

Для определения опорных реакций опорного контура по рисунку 3 б используем систему уравнений

Из системы (14) определяются реакции (Ял, Яв, К с, Ко) в точках (А, В, С, П). Опорные реакции от действия горизонтальных составляющих сил инерции определяются в соответствии со схемой на рисунке 4.

Сопротивление перемещению гу сеничных тележек зависит от микро- и макропрофиля поверхности передвижения, свойств грунта, а также от значения величины опорных нормальных реакций. Поэтому сопротивление передвижению машины определяется для каждой гусеничной тележки, так как местные уклоны, волнистость поверхности, попадающие под гусеницу крупные куски породы и прочее, могут быть различные.

Полное сопротивление передвижению гусеничной тележки предлагается определять по десяти составляющим, что повышает точность выдачи исходных значений и расчетных величин. Суммарное сопротивление перемещению определяется по формуле

где Цг} - сопротивление передвижению опорных катков по гусеницам; - сопротивление передвижению от трения в опорах и шарнирах траков при перегибе по натяжной звездочке; Щ - сопротивление передвижению от трения в поддерживающих роликах и шарнирах траков при перегибе; -сопротивление передвижению от деформации грунта под траками; Щ -сопротивление от проседания траков с относительным поворотом их под парными катками; ¥б - сопротивление передвижению на, уклоне; ¡¥7 -сопротивление при наезде на кусковую породу; - сопротивление от действия ветровой нагрузки; 1¥9 - сопротивление передвижению от трения в опорах и шарнирах траков при перегибе по приводной звездочке; Щ0 - сопротивление развороту. ■

мАВ(лп) + мАВ(яс) = мАВ(С) - (лв + кс) 1АВ мсв(кА) + мсв{кп) = мсв(в) = (яА + кв) 1АВ

МВС(ЯА) + МВС(КВ) = Мос(С) = (ИА + Ев) 1АВ МАО+ = МАО^> = <КС + Ч^АВ

АБ

(14)

(15)

Из всех рассмотренных составляющих сопротивлений передвижению три из них (Щ, ГГ3, 1¥9) зависят от натяжения цепи траков {(¿¡) в точках перегиба, что усложняет определение расчётных значений.

Рисунок 3 - Расчётные схемы для определения опорных реакций в общем виде для многоопорных контуров в стационарном состоянии: А,В, С,Б-точки, определяющие контур; а0 - угол отклонения от начала отсчёта; г0 - радиус смещения центра масс; (7/ и - силы тяжести; у0 - постоянное угловое смещение центра масс неповорогной части относительно геометрического центра опорного контура.

Рисунок 4 - Расчётные схемы для определения опорных реакций для четырёхопорного контура при перемещении: А,В, точки определяющие контур; а0 - угол отклонения от начала отсчёта; г0 - радиус смещения центра масс; б; и (г? - силы тяжести; у0 - постоянное угловое смещение центра масс неповоротной части относительно геометрического центра опорного контура; РАа , Рас2 - проекции на перпендикуляр к стороне (АС) сил инерции, соответственно, первой и второй масс, расположенных на высотах (Я/) и (Н2).

Тяговые усилия на ведущих тележках определяются в зависимости от типа электропитания двигателей (постоянного или переменного тока), от схемы соединения многодвигательных приводов (параллельное, последовательное или смешанное), от схемы регулирования характеристики двигателей («скоростное» или «жёсткостное»), с учётом динамических параметров двигателей или только статической механической характеристики.

В зависимости от схемы опорного контура динамические модели могут быть представлены в виде совокупности дискретных масс с упругими связями, представленными на рисунке 5 для трёхточечного опирания и соответственно в диссертационной работе для четырёхточечного опирания. При этом следует в приведенной динамической модели сохранить приведенные вращающиеся массы привода. Поскольку вращающаяся масса ведущих звездочек мала по сравнению с приведенной массой рамы сдвоенных тележек, гусениц и других элементов тележек, а также приведенных масс привода, то целесообразно жёсткости (Сц) и (С?,) привести к одной жесткости, а массу ведущей звездочки к приведенной массе привода.

Рисунок 5 - Схема опорного контура динамической модели в виде совокупности дискретных масс с упругими связями для трёхточечного опирания: ^ - момент инерции (динамический); действующие моменты двигателей (Л/,) с углами поворота {(р,)\ жёсткости (С/,), как связи двигателей с ведущими

звездочками тележек, массами тележек (те,); жёсткостями (С^) и сопротивлениями движению (IV,) с перемещениями (X) жёсткости (С/,)и (С2,); тяговое усилие (В",) представляет собой усилие в упругих связях (Сп, С», С5б, С78); вращающаяся масса (./0) и поступательная масса (т0) с. соответствующими перемещениями {(ро)и (Хд).

Так же в третьем разделе рассмотрена математическая модель оценки технического состояния электродвигателей роторного экскаватора.

1. Оценка технического состояния подшипников проводится по значению передаточного числа редуктора (ip) от числа оборотов двигателя (п„) и собственно редуктора (пр)

06)

пР

1Г1

1.1 Если —>![,, то можно говорить об износе подшипников. Пр Р

Износ подшипников ) определяется по формуле

Л 200%, (17)

1Р ¡р

где /„ - передаточное число редуктора; (г'„) - номинальное

V « ' ном

передаточное число редуктора.

2. Оценка состояния работы двигателя. Если передаточное число (¡р) равно паспортным данным по редуктору (г'„ст), то подшипники в хорошем состоянии и причиной выброса числа оборотов двигателя (п) является неудовлетворительное состояние двигателя.

Угловая скорость вращения двигателя (и) определяется по формуле:

СФ

где и - внешнее напряжение; 1Я - сила тока в якоре; Кя - сопротивление якоря; Ф - магнитный поток; С - поправочный эмпирический коэффициент, связанный с особенностями двигателя.

2.1 Оценка технического состояния устройства, регулирующего подачу напряжения на двигатель Выброс может быть связан с внешним падением

напряжения (ином), отличающегося от необходимого напряжения на двигателе (и), следовательно, с неудовлетворительным состоянием двигателя.

Если = и'и"ом Л00%>20%, (19)

Уном

то необходимо произвести осмотр устройства регулирования подачи напряжения на двигатель. В случае исправности этого устройства необходимо проверить техническое состояние обмотки якоря.

2.2 Оценка технического состояния обмотки якоря. Причиной выброса числа оборотов может быть увеличение силы тока в обмотке якоря, что связано с тем, что часть витков замкнулись накоротко. Для выявления этого дефекта необходимо остановить двигатель, дождаться его охлаждения и измерить сопротивление якоря, затем изоляции.

В случае если относительный износ >15%

\Кя-Кяпом\

"Ля Кя

■100% >15%, (20)

то необходимо осуществить перемотку обмотки якоря.

2.2.2 Оценка технического состояния двигателя по изоляции проводов обмотки якоря.

Если относительный износ ) >15%

= Яи-Яином ,100О/о>150/ (21)

Ли р.. ' 4 '

лином

то это говорит о том, что может произойти короткое замыкание, связанное с возможным изменением состояния изоляции. Однако следует отметить, что сопротивление изоляции зависит от окружающего воздуха и влажности, поэтому рекомендуется иметь зависимость сопротивления изоляции от указанных параметров.

2.2.3 Оценка технического состояния по магнитному потоку (Ф). Из закона Кюри-Вейса для магнитной восприимчивости (А7) определяется выражение

—, (22) т-тс

где С - константа; тс - температура Кюри; Г - рабочая температура.

Из выражения (22) следует, что при некоторой критической температуре (Тс) сердечник полюса двигателя может размагнититься, что приводит в свою очередь к увеличению числа оборотов (п). А при приближении к критическому значению температуры (Тс), наоборот, увеличивается магнитный поток (Ф), что приводит к уменьшению числа оборотов (и).

Относительное изменение магнитного потока находится по формуле

г ЛФ _Ф-ФИ0М 'Ф ф Ф

^ном чном

3. Полная оценка технического состояния привода. Оценка полного технического состояния (£,) осуществляется на основе формул 17, 19,20, 21, 23 по формуле (24):

Если при определенном значении мощности (Р), развиваемой двигателем, и статической нагрузки (Мс) износ (£) превышает 20%, то двигатель необходимо остановить на ремонт. Для каждого определенного значения момента (Мс) определяется рабочая область при изменении мощности двигателя.

В четвертом разделе диссертационной работы рассмотрена оценка технического состояния роторного экскаватора по основным приводам с целью создания «Программы и методики испытаний для роторных экскаваторов с истекшим сроком службы с целью определения возможной их дальнейшей эксплуатации».

Роторные экскаваторы - сложная машина непрерывного действия, в которой насчитывается большое количество (многие сотни) больших и малых элементов, каждый из которых имеет свой комплекс различных процессов, приводящих к отказам. При этом разрушение и выход из строя одних элементов оказывает значительное влияние на работоспособность других функциональных узлов. Огсюда следует необходимость комплексности различных диагностических методов и средств, для определения технического состояния машины и формирования комплексов технологий по восстановлению работоспособности.

Основные методы неразрушающего контроля, используемые сегодня в экспертизе (ВИК и УЗК сварных швов конструктивных элементов стрел и рам) нельзя признать, достаточно комплексными и достоверными, с точки зрения оценки полученных результатов. При этом совершенно выпадает из поля анализа электрооборудование, в том числе электроприводы.

Оценим техническое состояние роторного колеса, с точки зрения механической характеристики электродвигателя в виде графика зависимости числа оборотов от момента сил резания породы (рисунок 6). Диапазон установленных мощностей для роторного колеса 700-2000 Вт.

Для механизмов роторных экскаваторов характерны: механическая характеристика экскаватора, плавное регулирование с ограничением ускорений и рывков; для них может требоваться высокая жесткость рабочего участка механических характеристик и достаточно широкий диапазон регулирования. Для регулирования этих характеристик с помощью электроприводов используют в зависимости от условий эксплуатации двигателей отрицательную обратную связь по скорости вала двигателя:

1) при необходимой высокой жесткости механических характеристик число оборотов (и)

Р

(25)

п =

М '2л

п

где мп - момент сил резанья породы, характеризует механические характеристики породы, от которых в свою очередь зависит мощность двигателя (Р), которая необходима для обеспечения определенного значения вращения (п) роторного колеса. Высокая жесткость механической характеристики должна обеспечивать удержание или позиционирование механизма при нулевой заданной скорости, визуальный контроль нагружения привода и участие электропривода в демпфировании упругих механических колебаний связь по напряжению при меньшей жесткости (М„).

2) при обеспечении меньшей жесткости используется связь по напряжению. В этом случае формула для расчета числа оборотов используется та же, мощность двигателя рассчитывается по напряжению

где и - внешнее напряжение; Я - сопротивление.

Связь с меньшей жесткостью используется для механизмов подъема и тяги, для хода и подачи дополнительно применяют режим ослабления поля двигателя с целью получения скорости выше номинальной в режимах опускания рабочего органа.

3) для повышения жесткости рабочего участка механической характеристики можно применять положительную обратную связь по току в виде индивидуальной характеристики двигателя ()

где Мтах- максимальный момент развиваемый двигателем; Мхх - момент, на холостом ходу; сотах - максимальная угловая скорость на двигателе; 0)хх -угловая скорость на двигателе на холостом ходу.

На рисунке 6 представлен график зависимости числа оборотов (п) от момента сил резания породы (Мп). На этом графике представлена рабочая область электродвигателя, определяемая по числу оборотов в диапазоне ±20% от номинального значения при определенном значении внешнего момента сил. Ряды 1, 2 и 3 представляют режимы работы по числу оборотов в нормальном, на нижнем пределе и верхнем пределе соответственно.

Абсолютное отклонение числа оборотов двигателя от паспортных данных определяется следующим образом

р=и2т.

(26)

'тах" ахх

(27)

Ля = К ст

~ппасп\ >

(28)

где Нцсм ~ число оборотов, выдаваемое двигателем по определенной нагрузке; пПасп ~ число оборотов, соответствующее технической характеристики двигателя, записанной в паспортных данных.

Величина оценки технического состояния (£) определяется по формуле

£ = —^—•100%. (29)

пист

Величину оценки технического состояния (£) назовем относительным износом.

Если относительный износ (£) составляет более 20%, то двигатель необходимо проверить на наличие неисправностей. Это отклонение может быть связано с плохим техническим состоянием подшипников или собственно с неудовлетворительным состоянием самого электропривода. В той логике возникает следующий алгоритм исследования причин неполадок в двигателе и определение относительного износа: в начале определяют степень износа подшипников, а затем двигателя.

Если при определенном значении мощности (Р), развиваемой двигателем, и статической нагрузки (Мс) полный износ (£п) превышает 20%, то двигатель необходимо остановить на ремонт.

На основании данного алгоритма исследования технического состояния двигателя можно производить оценку относительного износа двигателя в период меж планового ремонта, который в свою очередь заложен в «Программу и методику испытаний для роторных экскаваторов с истекшим сроком службы с целью определения возможной их дальнейшей эксплуатации».

Техническая характеристика двигателя

! — РядЗ О.ВОО I-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------..................—

0,000 1-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------..........

0,73 0.78 0,83 0.88 0,53 0,98

М, кН*|У1

Ряд 1 - нормальный режим работы; Ряд 2 - нижний предел рабочей характеристики; Ряд 3 - верхний предел рабочей характеристики; Рисунок 6 - Зависимость числа оборотов от момента сил резания

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

В результате проведенных исследований получены научно обоснованные технические разработки по моделированию и оценке технического состояния основных узлов роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации за пределами срока, установленного заводом изготовителем. Данные разработки имеют существенное значение для горнодобывающей и теплоэнергетической отраслей российской экономики.

1. Предложено использование блочно-модульной структуры систем контроля управления и электроснабжения, позволяющих объективно представлять процесс работы узлов и приводов роторного экскаватора.

2. Проведено моделирование взаимодействия основных узлов роторного экскаватора с грунтом и забоем в процессе экскавации, позволяющее определить базовые нагрузки на основные узлы и привода роторного экскаватора.

3. Для построения динамической модели ходового движителя роторного экскаватора были определены опорные реакции на гусеничных тележках, сопротивления прямолинейному передвижению, величина тяговых усилий, сопротивление повороту роторного экскаватора и динамические нагрузки.

4. С учетом моделирования нагрузок при экскавации и перемещении роторного экскаватора разработана методика оценки технического состояния приводов основных узлов, в виде комплекса работ по контролю и диагностики, позволяющая определить критический режим работы, при выходе за который делается вывод о необходимости проверки оборудования на наличие неисправностей.

5. Данная методика оценки технического состояния приводов основных узлов роторного экскаватора, с истекшим сроком службы применена в виде комплекса работ по контролю и диагностики ЭРШРД-5250 на «Березовском разрезе» ОАО «Сибирской угольной энергетической компании».

Основное содержание диссертационной работы отражено в публикациях:

I. Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Милосердое, Е.Е. Некоторые базовые соотношения моделирования основных приводов роторных экскаваторов / Е.Е. Милосердое, A.B. Минеев // Вестник СибГАУ имени академика М.Ф. Решетнева. Вып. 2 (26). - Красноярск, 2009. С. 253-255.

2. Милосердов, Е.Е. Моделирование нагрузки ленточного конвейера роторного экскаватора большой единичной мощности / Е.Е. Милосердов, A.B. Минеев // Журнал СФУ Техника и технология. Вып. 3. - Красноярск, 2009. С. 337-341.

3. Милосердов, Е.Е. Построение динамической модели ходового движителя роторного экскаватора / Е.Е. Милосердов // Вестник СибГАУ имени академика М.Ф. Решетнева. Вып. 2 (30). - Красноярск, 2010. С. 50 - 55.

II. Работы опубликованные в периодической печати и материалы конференций различного уровня:

4. Милосердов, Е.Е. Оценка привода поворота стрелы ротора / A.B. Минеев, Е.Е. Милосердов // Труды IV международной конференции «Проблемы механики современных машин» Том 3. - Улан-Удэ, 2009, С. 80-83.

5. Милосердов, Е.Е. Особенности разработки методов визуально-звуковой информации оператору в процессе проведения горных работ / A.B. Минеев, Е.Е. Милосердов // Труды IV международной конференции «Проблемы механики современных машин» Том 4. - Улан-Удэ, 2009, С. 73 - 76.

6. Милосердов, Е.Е. Повышение надёжности роторных экскаваторов большой единичной мощности / A.B. Минеев, Е.Е. Милосердов // Труды III Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем». - Красноярск, 2009. С. 212-213.

7. Милосердов, Е.Е. Особенности алгоритмического обеспечения процессов взаимодействия «человек-машина» при построении динамической системы роторного экскаватора / Е.Е. Милосердов // Труды VI Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука». - Красноярск, 2010. С. 54-56.

8. Милосердов, Е.Е. Получение зависимостей давления на выходе от различных факторов двух сечениях трубопровода гидравлической системы роторного экскаватора / Е.Е. Милосердов, А.О. Николаев // Труды VI Российской научно-технической конференции «Механика микронеоднородных тел и разрушение». - Екатеринбург, 2010. С. 63-64.

9. Милосердов, Е.Е. Моделирование взаимодействия опоры лыж роторного экскаватора с поверхностью грунта / Е.Е. Милосердов // Труды V Евразийского симпозиума «Проблемы прочности материалов и машин для регионов холодного климата». - Якутск, 2010. С. 114-117.

10. Милосердов, Е.Е. Разработка системы имитации акселерационных эффектов при построении динамической системы экскаваторов большой единичной мощности / Е.Е. Милосердов, A.B. Минеев // Труды XV Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении». - Иркутск, 2010. С. 142-147.

11. Милосердов, Е.Е. Алгоритм оценки технического состояния приводов роторного экскаватора на основе математической модели износа/ Е.Е. Милосердов, A.B. Минеев, И.А. Баранова // Труды XV Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении». - Иркутск, 2010. С. 142-147.

Подписано в печать « Я » мая 2010г. Формат 60x84/16. Объем п.л. Тираж 100 экз. Заказ

Отяечатано в отделе копировально-множительной техники СибГАУ 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ В ПОСТНОРМАТИВНЫЙ ПЕРИОД.

1.1 Проблемы эксплуатационной надёжности роторных экскаваторов.

1.2 Технологии обследования и освидетельствования роторных экскаваторов.

1.3 Особенности ремонтного обслуживания роторных экскаваторов.

1.4 Необходимые решения для продления срока службы роторных экскаваторов.

2 ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И СИСТЕМЫ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ.

2.1 Классификация роторных экскаваторов и основного оборудования.

2.2 Основные характеристики электроприводов роторных экскаваторов.

2.3 Основные принципы взаимодействия систем приводов роторного экскаватора.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИВОДОВ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА С ЗАБОЕМ В ПРОЦЕССЕ ЭКСКАВАЦИИ И ПРИ ЕГО ПЕРЕМЕЩЕНИИ.

3.1 Моделирование процесса взаимодействия приводов роторного экскаватора с поверхностью забоя.

3.2 Моделирование процесса взаимодействия приводов при перемещении роторного экскаватора.

3.3 Математическая модель оценки технического состояния приводов роторного экскаватора.

4 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ С ИСТЕКШИМ СРОКОМ СЛУЖБЫ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗМОЖНОЙ ИХ ДАЛЬНЕЙШЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

4.1 Оценка технического состояния проводов роторного колеса.

4.2 Оценка технического состояния приводов поворота стрелы ротора.

4.3 Оценка технического состояния приводов подъёма стрелы ротора.

4.4 Оценка технического состояния тяговых движетелей.

В настоящее время в России значительная часть угля добывается открытым способом, при этом более половины добычи энергетических углей осуществляется роторными экскаваторами (РЭ) ЕФ — 1250 и его модификациями (ЭРГИ - 600) ЭРП-2500 и ЭРШРД - 5250, SRC (К) - 4000, ERS (К) - 800. Все эти машины разработаны и изготовлены более 20 лет назад предприятиями Украины и дальнего зарубежья. По оценкам ведущих организаций России, износ машинного парка в добывающих горных отраслях страны составляет более 60%. Износ экскаваторов при ведении горных работ открытым способом 40%. В частности, роторные экскаваторы угольных разрезов компании «СУЭК» имеют износ более 69%. Обновление и модернизация машинного парка ведется сегодня так, что старение машин опережает их обновление. В этих условиях рационально применение своевременных обследований с применением инструментального диагностического контроля и передовых методов ремонта с целью, обеспечения безопасности и эффективности работы, используемых в настоящее время на предприятиях экскаваторов. Такой подход наиболее актуален для экскаваторов, у которых срок службы превысил нормативный уровень, установленный заводом-изготовителем. Для таких экскаваторов, работающих на угольных разрезах, в соответствии с нормативными документами Федерального горного и промышленного надзора (Госгортехнадзор России) требуется обязательная экспертиза, на основе результатов которой формируется заключение, дающее возможность Госгортехнадзору России дать разрешение на продление эксплуатации или запретить дальнейшую эксплуатацию экскаватора.

Из 27 используемых на сегодняшний день в Сибирской угольной энергетической компании (СУЭК) роторных экскаваторов 23 исчерпали нормативный срок службы.

Эффективная добыча угля открытым способом достигается главным образом надёжностью оборудования, оптимальным обслуживанием и ремонтом. Для этих машин требуется экспертиза их технического состояния для получения разрешения в «Ростехнадзоре» на их дальнейшую безопасную эксплуатацию. Срок амортизации, очевидно, назначается, исходя из имеющихся статистических данных, собранных много лет назад для некоторой группы машин, причем не только роторных экскаваторов, но и машин циклического действия.

В ОАО «Красноярскразрезуголь», как и на большинстве горнодобывающих предприятий, основным показателем, определяющим срок службы экскаваторов, является срок амортизации, соответствующий нормам амортизационных отчислений.

Последние были приняты в период плановой экономии и практически не отражали фактического времени использования машины, реальных условий их эксплуатации, режима нагружения системы ТОР, то есть факторы, которые определяют износ и техническое состояние оборудования.

Деградация машинного парка достигла такого уровня, когда прежняя статистическая основа, использующаяся в организации ill IP, оказывается несостоятельной, поэтому требуется принятие решений о возможной безопасной эксплуатации машин непосредственно из наблюдений за фактическим достоянием, используя инструментальные средства диагностики, то есть без разборки узлов.

В связи с нахождением предприятий-изготовителей роторных экскаваторов за пределами РФ, а также в силу экономических причин участие их в определении и отслеживании технического состояния поставленной в своё время техники носит нерегулярный, эпизодический характер либо вообще отсутствует. Необходимо восстанавливать техническое и методологическое сотрудничество с данными предприятиями либо ставить соответствующие задачи перед отечественными изготовителями аналогичной или близкой по классу техники.

Одним из резервов, позволяющих повысить надёжность дорогостоящей техники в процессе её эксплуатации, является моделирование основных механизмов оборудования роторных экскаваторов и существующих приводных систем с учётом определения основных динамических нагрузок и внедрения датчиков, расположенных в строго определенных местах на экскаваторе.

С помощью четкого моделирования и использования необходимых датчиков мы можем получить достаточно реальную картину взаимодействия основных функциональных узлов и механизмов роторного экскаватора и определить факторы, негативно влияющие на её нормальную работу. Кроме того, полученная информация позволит проектировщикам и изготовителям новых видов данного оборудования иметь ту необходимую информацию о функциональном состоянии оборудования, которую они ранее не имели возможности получить.

Цель диссертационной работы — комплексное моделирование основных узлов роторного экскаватора в процессе экскавации и при его перемещении для оценки технического состояния и сведения к минимуму аварийных ситуаций в условиях эксплуатации.

Задачи исследования:

1. Анализ проблем эксплуатации и надёжности роторных экскаваторов.

2. Построение блочных модулей системы электроснабжения приводов и автоматизированной системы контроля и управления приводами.

3. Комплексное моделирование процесса экскавации и передвижения роторного экскаватора.

4. Разработка метода оценки технического состояния основных приводов на базовом агрегате с учётом комплексного моделирования.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с применением методов прикладной механики, теории механизмов и машин, теории моделирования. Использовались методы для оценки технического состояния роторных комплексов и технологии неразрушающего контроля и технической диагностики.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что впервые предложен комплекс моделей, используемых в процедуре оценки технического состояния приводов роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации.

1. Впервые проведена оценка надёжности основных электроприводов роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации за пределами срока, установленного заводом-изготовителем.

2. С использованием статистического материала по эксплуатации роторных экскаваторов проведено комплексное моделирование процесса экскавации и передвижения роторного экскаватора в условиях эксплуатации.

3. Разработана методика оценки технического состояния базовой машины, впервые позволившая проводить комплексную оценку технического состояния узлов роторного экскаватора с истекшим сроком службы без разборки.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

На основе результатов моделирования проведена оценка технического состояния приводов роторного экскаватора с последующим внедрением результатов в «Программу и методику испытаний для роторных экскаваторов . с истекшим сроком службы с целью определения возможной их дальнейшей эксплуатации».

Реализация предложенной методики позволит организациям, . эксплуатирующим технику непрерывного действия (роторные экскаваторы), повысить эксплутационную надёжность, увеличить срок службы и межремонтный период. Практическая реализация результатов исследования позволила разработать и создать руководящие материалы по безопасной эксплуатации роторных комплексов на разрезах «Сибирской угольной энергетической компании», что подтверждается соответствующим актом о внедрении.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной конференции «Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, 2009г.), Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем» (Красноярск, 2009г.), научно-практических конференциях «Молодёжь и наука»

Красноярск, 2007г., 2008г., 2010г.), Всероссийской научно-технической конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, 2010г.), Байкальской научно-технической конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении» (Иркутск-Байкал, 2010г.), Евразийском симпозиуме «Проблемы прочности материалов и машин для регионов холодного климата» (Якутск, 2010), научно-практических конференциях и семинарах Сибирского федерального университета.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 статьях, включая 3 работы в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК. Список основных публикаций приведён в автореферате диссертации.

Объём и структура диссертации. Диссертация содержит 149 страниц, включая 127 страниц машинописного текста, 34 рисунка, 2 таблицы. Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 102 наименований и 4 приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

В результате проведенных исследований получены научно обоснованные технические разработки по моделированию и оценке технического состояния основных узлов роторного экскаватора, находящегося в эксплуатации за пределами срока, установленного заводом-изготовителем. Данные разработки имеют существенное значение для горнодобывающей и теплоэнергетической отраслей российской экономики.

1. Предложено использование блочно-модульной структуры систем контроля управления и электроснабжения, позволяющих объективно представлять процесс работы узлов и приводов роторного экскаватора.

2. Проведено моделирование взаимодействия основных узлов роторного экскаватора с грунтом и забоем в процессе экскавации, позволяющее определить базовые нагрузки на основные узлы и привода роторного экскаватора.

3. Для построения динамической модели ходового движителя роторного экскаватора были определены опорные реакции на гусеничных тележках, сопротивления прямолинейному передвижению, величина тяговых усилий, сопротивление повороту роторного экскаватора и динамические нагрузки.

4. С учетом моделирования нагрузок при экскавации и перемещении роторного экскаватора разработана методика оценки технического состояния приводов основных узлов в виде комплекса работ по контролю и диагностике, позволяющая определить критический режим работы, при выходе за который делается вывод о необходимости проверки оборудования на наличие неисправностей.

5. Данная методика оценки технического состояния приводов основных узлов роторного экскаватора с истекшим сроком службы применена в виде комплекса работ по контролю и диагностики ЭРШРД-5250 на Березовском разрезе ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания».

1. Горицкий, В.В. Диагностирование металлов / В.В Горицкий //. М.: Металлургиздат, 2004г. - 408с.

2. Федеральный закон «О лицензировании отдельных видов деятельности» № 158-ФЗ от 25.09.1998 г.

3. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектах» № 116-ФЗ от 21.07.1997 г.

4. РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов.

5. РД 03-380-00. Инструкция по обследованию шаровых резервуаров и газгольдеров для хранения сжиженных газов под давлением.

6. РД 03-410-01. Инструкция по проведению комплексного технического освидетельствования изотермических резервуаров сжиженных газов.

7. ПБ 10-115-96. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

8. Дубов, А.А. Материалы первой Международной научно-технической конференции по теме: «Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла» /А.А. Дубов//., 24-26 февраля 1999г., Москва. С. 1-4.

9. Горицкий, В.М. Материалы первой Международной научно-технической конференции по теме: «Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла» / В.М. Горицкий, В.И. Гречишкин //, 24-26 февраля 1999г., Москва. С. 44-47.

10. РД 34.10.130-96. Инструкция по визуальному и измерительному контролю.

11. ГОСТ 23 471-79. Контроль неразрушающий. Методы оптического вида. Общие требования.

12. ГОСТ 23 483-79. Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования.

13. ГОСТ 25 314-82. Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения.

14. Стандарт ИСО 10 816-1-95. Вибрация механическая. Оценка вибрации по измерениям на не вращающихся частях.

15. Стандарт ИСО 10816-3-99. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерения вибрации на не вращающихся частях. Промышленные машины номинальной мощностью свыше 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 об/мин.

16. Стандарт ИСО 7919-1-99. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерения вибрации на вращающихся валах. Общие требования.

17. Инструкция пользователя центровщиком Fixturlazer Shaft -200.

18. РД 34.21.306-96. Методические указания по обследованию динамического состояния строительных конструкций сооружений и фундаментов оборудования энергопредприятий.

19. ГОСТ 24 521-80. Контроль неразрушающий оптического вида. Термины и определения.

20. ГОСТ 27 674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения

21. Экскаватор роторный ЭРШРД 5250. Инструкция по эксплуатации. 01.100.0012 Часть И. ДОНЕЦКГОРМАШ 1982г.

22. Экскаватор роторный ЭР 1250 Руководство по капитальному ремонту. Часть И. 01.100.0012. ДОНЕЦКГОРМАШ, НИПКТИуглегормаш 1986г.

23. Ждановский завод тяжелого машиностроения. Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию механической части роторного экскаватора ЭРП 2500. 41.00.00.000ИЭ. Том. I 1978г.

24. Руководство по неразрушающему контролю металлоконструкций роторных экскаваторов. Утверждено энергомеханическим управлением Минуглепрома СССР, 7 декабря 1983г.

25. РД РОСЭК 001-96. Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Контроль ультразвуковой. Основные положения.

26. РД РОСЭК 006-97. Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Толщинометрия ультразвуковая. Основные положения.

27. Минуглепром СССР. Академия наук СССР. Институт горного дела им. А. А. Скочинского. Критерии предельных состояний элементов механической и гидравлической систем карьерной оборудования. I редакция. -Москва 1987г.

28. ГОСТ 3242-79. Соединения сварные. Методы контроля качества.

29. ГОСТ 14 782-86. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.

30. РД-10-112-96. Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы.

31. РД 10-112-97 ч.2 и ч.З. Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы.

32. Минуглепром СССР. Академия наук СССР. Институт горного дела им. А.А. Скочинского. Критерии предельных состояний элементов механической и гидравлической систем карьерной оборудования. II редакция. Москва 1989г.

33. РД 03-348-00. Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов.

34. Инструкция пользователя диагностической системой ИНТРОС для контроля технического состояния канатов.

35. Стандарт ИСО 4309-90. Стальные канаты. Нормы и правила осмотров и браковки.

36. Канаты. Инструкция по замене 01100.13.009Д.

37. Справочник механика открытых работ. Экскавационно-транспортные машины непрерывного действия. / М.И. Щадов, В.М. Владимиров, В.В. Гужовский и др. //. Под редакцией М.И. Щадова, В.В. Владимирова М: Недра - 1989. - 487с.

38. Домбровский, Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. / Н.Г. Домбровский //. М.: Машиностроение, 1972. -432 с.

39. Владимиров, В.М. Повышение производительности карьерных многоковшовых экскаваторов. / В.М. Владимиров, В.К. Трофимов //. М.: Недра, 1980. - 312 с.

40. Беляков, Ю.И. Рабочие органы роторных экскаваторов. / Ю.И. Беляков, В.М. Владимиров //. М.: Машиностроение, 1967. - 179 с.

41. Бреннер, В.А. Динамика проходческих комбайнов. / В.А. Бреннер //. М.: Машиностроение, 1977. - 224 с.

42. Домбровский, Н.Г. Теория и расчет гусеничного движителя землеройных машин. Н.Г. Домбровский, А.Г. Маевский и др. //. К.: Техника, 1970. - 192 с.

43. Милосердов, Е.Е. Моделирование взаимодействия опоры лыж роторного экскаватора с поверхностью грунта / Е.Е. Милосердов //. Труды V Евразийского симпозиума «Проблемы прочности материалов и машин для регионов холодного климата». Якутск, 2010. С. 114-117.

44. Хрисанов, М.И. Динамический расчет ходового механизма экскаватора ЭКГ-4 / М.И. Хрисанов //. Усилия и нагрузки в действующих машинах (краны и экскаваторы). М.: Машиздат, 1960.-С. 150-159.

45. Милосердов, Е.Е. Некоторые базовые соотношения моделирования основных приводов роторных экскаваторов / Е.Е. Милосердов, А.В. Минеев //. Вестник СибГАУ имени академика М.Ф. Решетнева. Вып. 2 (26). -Красноярск, 2009. С. 253 255.

46. Калашников, Ю.Т. Системы электропривода и электрооборудования роторных экскаваторов. / Ю.Т. Калашников //. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 210с.

47. Милосердов, Е.Е. Оценка привода поворота стрелы ротора / А.В. Минеев, Е.Е. Милосердов //. Труды IV Международной конференции «Проблемы механики современных машин» Том 3. Улан-Удэ, 2009, С. 80 -83.

48. Кожевников, С.М. Динамика нестационарных процессов в машинах. / С.М. Кожевников //. К.: Наукова думка, 1986. - 288 с.

49. Милосердов, Е.Е. Моделирование нагрузки ленточного конвейера роторного экскаватора большой единичной мощности / Е.Е. Милосердов, А.В. Минеев //. Журнал СФУ Техника и технология. Вып. 3. Красноярск, 2009. С. 337 -341.

50. Бубновский, Б.И. Ремонт шагающих экскаваторов. / Б.И. Бубновский, В.Н. Ефимов, И.К. Буйный и др. //. М: Недра, 1982.

51. Зигель, А. Модели группового поведения в системе «человек-машина». / А. Зигель и др. //. М.: Мир, 1973. - 180 с.

52. Курицкий, Б.Я. Оценка и оптимизация систем. / Б .Я. Курицкий, А.Н. Максименко, Г.И. Рыльский //. JL: Машиностроение, 1973. - С. 35.

53. Ахутин, В.М. Поэтапное моделирование и синтез адаптивных биотехнических и эрготических систем / Инженерная психология: теория, методология, практическое применение. / В.М. Ахутин //. М.: Наука, 1978. -С. 149-181.

54. Смит, С.Д. Человек-машина: определение требований интерфейса: требование задачи и функциональных свойств / Докл. межд. конф. по кибернетике и обществу. / С.Д. Смит //. Бостон, 1980. - С. 67-70.

55. Милосердов, Е.Е. Построение динамической модели ходового движителя роторного экскаватора / Е.Е. Милосердов //. Вестник СибГАУ имени академика М.Ф. Решетнева. Вып. 2 (30). Красноярск, 2010. С. 50 -55.

56. Подэрни, Р.Ю. Угольная промышленность США. / Р.Ю. Подэрни //. -М: Недра, 1978.-348 с.

57. Винницкий, К.Е. Оптимизация технологических процессов на открытых разработках. / К.Е. Винницкий //. М.: Недра, 1976. - 280 с.

58. Ржевский, В.В. Процессы открытых горных работ. / В.В. Ржевский //. М.: Недра, 1978. -340 с.

59. Новиков, П.П. Диспозиционное моделирование принятия решений человеком при управлении / Тез. докл. III Всес. конф. «Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки». / П.П. Новиков //. Калининград, 1991. С. 92-94.

60. Подэрни, Р.Ю. Основы практического тензометрирования: / Р.Ю. Подэрни //. М.: изд. МГИ, 1980.

61. Докукин, А.В. Динамика горных машин и её влияние на надёжность и долговечность. / А.В. Докукин, В.Н. Истомин //. Горные машины и автоматика. №9. - 1963.

62. Топчиев, А.В. Надёжность горных машин и комплексов. / А.В. Топчиев, В.Н. Тетопенов, В.И. Солод, И.Л Шпильберг//. — М: Недра, 1968

63. Бронников, А.С. Основы надёжности и долговечности машин. / А.С. Бронников //. М: Издательство стандартов, 1969.

64. Райкин, А.А. Элементы теории надёжности при проектировании технических систем. / А.А. Райкин //. -М: Советское радио, 1967.

65. Геметов, Д.Н. Надёжность и долговечность машин. / Д.Н. Геметов //. М: Машиностроение, 1987.

66. Минеев, А.В. Построение тренажёров для роторных экскаваторов. / А.В. Минеев и др. //. М: Макс Пресс, 2002. - 191с.

67. Мокаров, Р.А. Средство технической диагностики машин. / Р.А. Мокаров //.- М: Машиностроение, 1981. 223с.

68. Махутов, А.А. Деформационные критерии разрушения и расчёт элементов конструкции на прочность. / А.А. Махутов //. М: Машиностроение, 1981.-272с.

69. Москвичев, В.В. Основы конструкционной прочности технических систем и инженерных сооружений. / В.В. Москвичев //.- Новосибирск: Наука, 2002.- 107с.

70. Минеев, А.В. Методология, проектирование и построение полномасштабного тренажёра для роторных комплексов. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. / А.В. Минеев //., 2002, 278с.

71. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров. / Г. Корн, Т. Корн //.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984, стр. 672-673.

72. Бухгольц, В. Д. Автоматическое управление роторными экскаваторами. / В.Д. Бухгольц, В.Г. Снагин //.- М: Недра, 1986. 141с.

73. Ржевский, В.В. Бесконтактный способ контроля рабочих органов горных машин на открытых разработках. . /В.В. Ржевский, В.Д. Бухгольц //. -М: изд.Вузов «Горный журнал», №10, 1978. 124-131с.

74. Постенко, А.А. Прогнозирование надёжности транспортных машин. / А.А. Постенко //. -М: Машиностроение, 1984. 240с.

75. Милосердов, Е.Е. Повышение надёжности роторных экскаваторов большой единичной мощности / Е.Е. Милосердов, А.В. Минеев //. Труды III Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем». Красноярск, 2009. С. 212-213.

76. Прядко, Н.А. Задачи автоматизации роторных экскаваторов. / Н.А. Прядко, Я.С. Кравченко //.- «Механизация и автоматизация производства», №8, 1975 -22-27с.

77. Зимаков, Е.А. Проблемы диагностики комплексов непрерывного действия большой единичной мощности. / Зимаков Е.А. и др. //.- М: «Горные машины и автоматика», №9, 2004. 22-25с.

78. Сименкина, О.Э. Оптимизация управления сложными системами методом обобщенного поиска. / О.Э. Сименкина, В.В. Жидков //.- М: Макс Пресс, 2002.-215с.

79. Кох, А.И. Ремонт экскаваторов. / А.И. Кох //. М: Недра, 1979.

80. Горовой, А.И. Ремонт роторных экскаваторов и комплексов. / А.И. Горовой //. М: Недра, 1978.

81. Солод, Г.И. Техническая диагностика горных машин. / Г.И. Солод, В.И. Русихин, Г.И. Литвянов //. М: ЦНИИ Цветмет экономика и информация, 1980.

82. Солод, Г.И. Повышение долговечности горных машин. / Г.И. Солод, К.И. Шилова, В.И. Русихин //. -М: Недра, 1976.

83. Калашников, Ю.Т. Системы электропривода и электрооборудования роторных экскаваторов. / Ю.Т. Калашников, А.О. Тернов, В.Н. Остричев //. — М: Энергопромиздат, 1988.

84. Лебедев, В.А. Моделирование и оптимизация многопроцессорных систем оперативного управления. / В.А. Лебедев, В.А. Теренов //. М: Макс Пресс, 2002. - 230с.

85. Мельников, Н.В. Краткий справочник по открытым работам. / Н.В. Мельников//. -М: Недра, 1973.

86. Шилов, П.М. Технология производства и ремонт горных машин. / П.М. Шилов //. К.: Высшая школа, 1986. - 398с.

87. Зимаков, Е.А. Задачи автоматического управления роторными экскаваторами и вопросы диагностики, возникающие при их эксплуатации. / Е.А. Зимаков и др. //. Красноярск, 2004. - 123-125с.

88. Экскаватор ЭРШРД-5250. Техническое описание, 1982.

89. Четный, А.П. Повышение производительности роторного экскаватора диагностированием состояния его рабочего органа. «Разработка рудных месторождений». / А.П. Четный, В.З. Мусорский //. -К., 1989. №47. 64-68с.

90. ГОСТ 25.766-83. Эксплуатация техники. Термины и определения.

91. ГОСТ 18.322-78. Системы технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения.

92. ГОСТ 21.623-76. Системы технического обслуживания и ремонта техники. Показатели для оценки ремонтопригодности.

93. Шеридон, Т.Б. Система человек-машина. / Т.Б. Шеридон, У.Р. Феррел //. М.: Машиностроение, 1980. - 399с.

94. Экскаватор ЭР-2500. Техническое описание, 1982.

95. Махутов, Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. / Н.А. Махутов //. — Новосибирских, 2005 — 493 с.

96. Квагинидзе B.C. Эксплуатация карьерного, горного и транспортного оборудования в условиях севера / B.C. Квагинидзе //.- М. 2002.-242 с.

97. Квагинидзе, B.C. Ремонтная технологичность большегрузных корьерных автосамосвалов на угольных разрезах Севера. /B.C. Квагинидзе, В.Ф. Петров //. М. 2002. - 290 с.127