автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Повышение эффективности системы технического обслуживания и ремонта шахтных погрузочных машин

На правах рукописи Черных Владимир Геннадьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН (на примере машины 2ПНБ 2 в условиях Восточного Донбасса)

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореф ерат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2005

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом института)

Научный руководитель канд. техн. наук, профессор

Носенко Станислав Иванович

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, профессор Деев Алексей Иванович

канд. техн. наук, доцент Чефранов Валерий Васильевич

Ведущая организация

ГОУ ВПО «Иркутский государ -ственный технический университет»

Защита состоится 27 мая 2005 г. Ю00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.304.04 при Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовская обл., ул. Просвещения, 132, ауд. 107, глав, корпус.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Автореферат разослан «23» QMsjlfijJjCt^ 2005 г.

П

Ученый секретарь / //

диссертационного совета, f//// tfj

д-р техн. наук ^ /' H.A. Глебов

/$?схГ

Я#9//0

3

Актуальность работы

Рост добычи угля подземным способом связан с ускорением темпов и уменьшением затрат на проведение подготовительных выработок.

Как известно, буровзрывной способ проведения выработок в угольной промышленности занимает более 40 %, а в регионе Восточного Донбасса -более 90 % всего объема проходческих работ. На эффективность горнопроходческих работ существенное влияние оказывает процесс погрузки горной массы, который составляет до 33% общего времени проходческого цикла и зависит от надежности средств механизированной погрузки, в качестве которых широко применяются шахтные погрузочные машины (ШПМ).

Опыт эксплуатации ШПМ показывает, что основной причиной их низкой эксплуатационной надежности, является несовершенство системы технического обслуживания и ремонта (ТОР), которое приводит к большим трудовым и материальным затратам на поддержание оборудования в работоспособном состоянии. При определении периодичности обслуживания и ремонтов практически полностью отсутствует учет и накопление эксплуатационных данных. Это приводит к тому, что остановка на ремонт производится либо преждевременно, когда оборудование не исчерпало свой ресурс, либо в экстренном порядке, когда наступает аварийная ситуация. При этом полностью не учитываются состояния машин при пониженном качестве функционирования - частичном отказе, характеризующем реальные условиям эксплуатации ШПМ.

Проблема повышения эффективности эксплуатации (технической производительности) стала наиболее актуальной в условиях формирования рыночных отношений и изменения форм собственности угольных предприятий России, когда собственник значительное внимание уделяет минимизации эксплуатационных затрат.

Вследствие интенсивного развития в последнее время компьютерных систем, общепризнанным методом повышения эффективности технического обслуживания и ремонта оборудования является применение информационных технологий в системе ТОР и организация на их основе новой стратегии ремонта. В мировой практике для решения подобной проблемы широкое распространение получили САЬБ-технологии. Однако, имеющаяся в угольной промышленности России научная база для внедрения информационных технологий в систему ТОР недостаточна. В частности, требуется создание математической модели, обрабатывающей эксплуатационную информацию для оперативной выдачи рекомендаций обслуживающему персоналу и учитывающей не только работоспособное состояние или состояние полного отказа, но и состояния пониженного качества функционирования машин; необходима методика прогнозирова-

ния ресурса узлов и деталей машины на основе применения интерактивных электронных технических руководств.

Приведенный анализ состояния системы ТОР в угольной промышленности Восточного Донбасса свидетельствует о том, что важнейшим направлением повышения надежности ШПМ является совершенствование системы технического обслуживания и ремонта путем разработки рациональной стратегии замены элементов, учитывающей горно-технические факторы, номенклатуру и надежность быстроизнашиваемых узлов и состояния частичного отказа при эксплуатации машин.

Цель работы - повышение эффективности системы технического обслуживания и ремонта шахтных погрузочных машин путем разработки и реализации прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта, учитывающей состояния частичного отказа.

Идея работы заключается в том, что применение в системе ТОР интерактивного электронного технического руководства позволяет оперативно определить прогнозные сроки замены быстроизнашиваемых узлов и деталей погрузочной машины и тем самым повысить надежность ШПМ.

Научные положения, разработанные лично соискателем

1. Состояние частичного отказа является характерным техническим состоянием погрузочных машин как совокупности сложных технических систем, которое заключается в снижении качества функционирования при сохранении их работоспособности в период эксплуатации.

2. Математическая модель надежности шахтной погрузочной машины непрерывного действия, основанная на разработанной модели функционирования сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного отказа, описывает действительный процесс ее эксплуатации и позволяет определить вероятность каждого состояния систем машины в произвольный момент времени.

3. Основной причиной низкой эффективности эксплуатации ШПМ для существующей системы организации ТОР является значительная доля времени устранения отказов в цикле «безотказная работа - ремонт», уменьшение которой возможно за счет установления номенклатуры быстроизнашиваемых узлов и деталей и сокращения продолжительности их замены.

4. Прогнозирование сроков замены быстроизнашиваемых узлов ШПМ с учетом состояний частичного отказа, построение графиков ремонта и выдача рекомендации ремонтной службе производится с использованием созданной базы данных показателей надежности и механизма оперативной оценки вероятности их отказа.

Методы исследования. В работе применялись методы анализа и обработки эксплуатационной информации с использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, методы

У

I

теории надежности технических систем; метод математического моделирования, основанный на использовании Марковских процессов и теории массового обслуживания.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые в модель надежности введен режим частичного отказа ШПМ, благодаря которому учитывается реальная работоспособность машины при пониженном качестве функционирования и описывается действительный процесс их эксплуатации.

2. Создана математическая модель надежности ШПМ, которая в отличие от известных, учитывает интенсивности отказов и восстановлений деталей в состояниях частичного отказа, что позволяет обосновать принципы совершенствования стратегии ТОР.

3. Установлено на основе имитационного моделирования процесса эксплуатации ШПМ, что в принятой в настоящее время стратегии замены деталей основными факторами, обеспечивающими эффективность работы погрузочных машин, являются наличие необходимых запасных частей и продолжительность проведения организационных и ремонтных мероприятий.

4. Впервые создана единая база данных показателей надежности шахтных погрузочных машин, которая учитывает состояния полного и частичного отказа, содержит основные показатели надежности быстроизнашиваемых узлов и деталей как по каждой машине, так и в целом по региону Восточного Донбасса. Использование этой информации при построении прогнозных графиков ремонта позволяет определять вид и сроки предположительных отказов ШПМ, что является основой прогнозной стратегии ремонта.

Практическое значение работы:

- обоснована структура и впервые создано для погрузочной машины 2ПНБ 2 интерактивное электронное техническое руководство, применение которого в системе ТОР ШПМ позволяет повысить вероятность безотказной работы машин в 1,4-2 раза.

- разработаны и реализованы принципы построения прогнозной стратегии ремонта погрузочных машин с применением ИЭТР, включающего модуль «Инженерный анализ и планирование», который обеспечивает возможность строить прогнозные графики для определения вероятностных сроков подготовки проведения ремонтных работ.

По предварительным оценкам внедрение прогнозной стратегии системы технического обслуживания и ремонта позволяет сократить время аварийных простоев ШПМ в 3 - 5 раз и повысить темпы проведения выработок на 10-16%.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробирован-

ных методов исследований:

- анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации;

- представительным объемом статистической выборки наблюдений (более 20 машин с объемом погруженной горной массы около 140 тыс. м3 и более 550 зарегистрированных отказов);

- методами обработки, выполненными с использованием современных ЭВМ и программных продуктов с уровнем достоверности полученных результатов 0,95.

- адекватностью математической модели, в которой расхождение между экспериментальными и расчетными данными составило не более 13%.

Внедрение результатов диссертационных исследований. Интерактивное электронное техническое руководство шахтной погрузочной машины 2ПНБ 2, включающее модуль «Инженерный анализ и планирование», принято к использованию в ОАО «Копейский машиностроительный завод» и введено в состав технической документации при поставке машин потребителю.

Предлагаемая прогнозная стратегия ТОР совместно с Шахтинским представительством ОАО «Копейский машиностроительный завод» внедрена на шахте «Алмазная» ОАО «Гуковуголь».

Результаты работы рекомендуются к использованию заводам горного машиностроения при создании и подготовке электронной технической документации для горношахтного оборудования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на 50 - 52 научно-практических конференциях Шах-тинского института ЮРГТУ (НПИ) и ЮРГТУ (НПИ) (2001-2004 г.г.), симпозиумах «Неделя Горняка» в 2002, 2003, 2004, 2005 г.г. (г. Москва), Всероссийской научно-практическая интернет-конференции «Информационные технологии в науке и образовании ИТО-2003» (Шахты, 2003г.), научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития механизации и электрификации горного и нефтегазового производства» (Санкт-Петербург, 2004 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ в журналах и сборниках научных трудов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 65 наименований и 6 приложений; изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка и 11 таблиц.

Автор выражает глубокую признательность д-ру техн. наук, проф Г.Ш. Хазановичу за оказанную поддержку и методические советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе произведен анализ состояния и изученности проблемы, заключающийся в выборе объекта исследований, анализе существующих систем технического обслуживания и ремонта в угольной промышленности, характеристике среды эксплуатации шахтных погрузочных машин и метода совершенствования их системы ТОР.

Установлено, что к середине 2004 г. использование машин типа ПНБ на шахтах Восточного Донбасса достигает 100%. Учитывая, что машина 2ПНБ2 является освоенной серийной моделью, пользующейся устойчивым спросом со стороны эксплуатационников, она принята в качестве объекта исследований.

Проведенный анализ применяемых систем ТОР в угольной промышленности показал, что основным способом повышения эффективности эксплуатации ШПМ является совершенствование системы технического обслуживания и ремонта путем разработки более рациональной стратегии замены элементов.

Проблеме повышения эффективности и оптимизации системы ТОР горно-шахтного оборудования уделялось внимание ведущими учеными страны: В.И. Морозовым, Е.В. Денисенко, Я.М. Радкевичем, В.И. Русихи-ным, В.Н. Гетопановым, B.C. Квагинидзе, Д.Н. Махно, Р.Ю Подэерни, А.И. Шадриным и другими.

Основной причиной, оказывающей влияние на эксплуатационную надежность ШПМ, является среда их эксплуатации, определяемая горнотехническими и организационными факторами

Исследования процесса эксплуатации ШПМ с нагребающими лапами выявило, что они кроме двух состояний - работоспособное и неработоспособное, могут находиться в частично работоспособном состоянии, при, так называемом, "частичном" отказе: когда отказ детали или узла одой из частей (систем) машины не ведет к отказу всей машины, и она остается способной выполнять заданные функции, но уже с понижением качества функционирования. Например, излом или потеря лапы нагребающей части машины приведет к уменьшению производительности ШПМ, но не к остановке.

Для количественного отражения этого состояния необходимо разработать математическую модель надежности погрузочной машины, описывающую действительный процесс эксплуатации ШПМ типа ПНБ. Для чего требуется провести производственные исследования, уточняющие наличие состояний частичного отказа у ШПМ и определяющие номенклатуру деталей, которые переводят погрузочную машину в эти состояния и деталей, которые определяют безаварийную работу машины в межремонтный период. Следовательно, разработку рациональной стратегии за-

мены элементов необходимо проводить с учетом крепости погружаемой горной массы, номенклатуры и показателей надежности быстроизнашиваемых деталей и состояний частичного отказа при эксплуатации ШПМ.

Общепризнанным решением проблемы повышения эффективности системы ТОР, получившим развитие с начала 80-х годов прошлого века, является использование информационных технологий в системе ТОР, основу которых составляет система учета, контроля и анализа эксплуатационной информации. Однако информационные системы анализа эксплуатационной информации для горнопроходческого оборудования в настоящее время не существуют. Для решения подобных задач в мировой практике широкое распространение получили САЬБ-технологии - концепция информационной поддержки жизненного цикла продукции, основа которой лежит в использовании единого информационного пространства (ЕИП). В качестве средства доступа эксплуатационников к ЕИП САЬБ-технологии рекомендуют использовать интерактивное электронное техническое руководство (ИЭТР), представляющее собой структурированный программный комплекс с взаимосвязанными техническими данными и предназначенный для выдачи в интерактивном режиме справочной и описательной информации об эксплуатационных и ремонтных процедурах. Однако структура и принципы построения ИЭТР, учитывающие специфику и модели анализа эксплуатационной информации горношахтного оборудования (ГШО) отсутствуют. Следовательно, необходимо разработать ИЭТР с возможностью прогнозирования ресурса деталей и узлов. Это позволит использовать его для построения прогнозной стратегии ремонта и достичь цели настоящей работы - повышение эффективности системы ТОР ШПМ.

Выполненный анализ состояния вопроса позволил сформулировать следующие задачи исследований.

1. Произвести дополнительные производственные наблюдения и обобщение имеющейся эксплуатационной информации для уточнения состояний частичного отказа машин, получения конкретных данных о работоспособности отдельных узлов и деталей, определяющих безаварийную работу машины за межремонтный период эксплуатации, и создания базы данных показателей надежности ШПМ типа ПНБ, включающей параметры потоков отказов и восстановлений.

2. Разработать математическую модель надежности в процессе эксплуатации погрузочных машин и выполнить их теоретический анализ надежности, как сложных технических систем с учетом состояний частичного отказа.

3. Провести на основе имитационного моделирования исследования влияния показателей надежности деталей и уровня организации ТОР на вероятность безотказной работы машины в целом для установления причины низкой эффективности эксплуатации ШПМ.

4. Разработать структуру представления эксплуатационной документации ГШО в электронном виде и создать интерактивное электронное техническое руководство по погрузочной машине типа 2ПНБ 2.

5. Разработать методику прогнозирования ресурса быстроизнашиваемых элементов ШПМ и реализовать ее с помощью CALS-технологий в виде составной части ИЭТР, что позволит строить прогнозные графики ремонта и выдавать рекомендации ремонтной службе

6. Разработать принципы построения стратегии ремонта с применением ИЭТР, которая должна обеспечить повышение эффективности системы ТОР ШПМ.

Вторая глава посвящена производственным исследованиям, в результате которых получены эксплуатационные данные о работоспособности погрузочных машин. На основе их анализа создана база данных показателей надежности.

Для получения данных выполнено: сбор и обработка информации журналов наблюдений прошлых лет; организация пунктов сбора информации в забоях шахт Восточного Донбасса; ведение журналов непосредственных наблюдений по забою; изучение статистических данных о расходе запасных частей по региону Восточного Донбасса в представительстве ОАО «КМЗ»; обследование ремонтных предприятий региона. При этом изучено значительное количество эксплуатационной документации.

Обобщающий анализ эксплуатационных данных по ШПМ типа 2ПНБ 2 проведен за двадцатилетний период - с 1983 по 2003 гг. В течение данного периода обследовано более 20 погрузочных машин. За время наблюдений пройдено 8608 погонных метров горных выработок, погружено около140 тыс. мЗ горной массы. Общее число зарегистрированных отказов -551. При рассмотрении полученных данных как случайных величин установлено, что их количество позволяет с доверительной вероятностью р = 0,95 определить необходимые показатели надежности.

В результате дополнительных исследований на шахтах и ремонтных предприятиях региона подтверждено, что состояние частичного отказа (рис.1) является характерным техническим состоянием сложных систем погрузочных машин, которое выражается в снижении качества функционирования при сохранении их работоспособности в период эксплуатации.

Обработка полученных статистических данных о наработке узлов и деталей погрузочных машин проведена по этапам. Сначала по специальной форме систематизированы условия эксплуатации, при этом исходные данные разделены на группы по среднему коэффициенту крепости погружаемой горной массы. Затем данные по наработке машин разбиты на группы, соответствующих названию частей машины.

Далее данные по аналогичным деталям у разных машин объединяются и представляются в виде вариационного ряда, тем самым, по количеству отказов определяя наиболее часто выходящие из строя узлы. При их объединении применен метод проверки однородности информации, по результатам которого установлено, что исходные данные имеют удовлетворительную сходимость и могут быть объединены в группы для последующего анализа. Номенклатура и процентное соотношение отказов быстроизнашиваемых деталей и узлов на примере нагре-

Далее определены количественные показателя надежности и проведен статистический анализ быстроизнашиваемых узлов и деталей, в результате которого установлены виды и аналитические выражения функций распределения времени безотказной работы. Обработка статистических данных производились на ЭВМ типа РС с помощью программы «БТАПЭНСА». Результаты расчетов показали, что время безотказной работы быстроизнашиваемых узлов и деталей в основном имеет экспоненциальное распределение.

Собранная и обобщенная эксплуатационная информация, рассчитанные показатели надежности и определенные виды законов распределений объединяются в «Базу данных показателей надежности ШПМ типа 2ПНБ2», являющуюся основой для разработки методики прогнозирования ресурса быстроизнашиваемых элементов машин 2ПНБ 2.

Третья глава посвящена теоретическому анализу надежности погрузочной машины, в котором разработана и адаптирована применительно к ШПМ типа ПНБ математическая модель надежности сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного отказа и на ее основе проведено имитационное моделирование.

Погрузочная машина представлена в виде последовательно соединенных, сложных технических систем (нагребающая, ходовая, конвейерная, гидравлическая), а состояния частичного отказа рассматриваются внутри каждой системы на уровне деталей и узлов машины. Применив метод,

Рис.1

бающей части приведены на рис. 2.

К^емеме рсдоснр* §11

0 2 4 в • 10 12 14 1в « %

Рис.2

и

(0><

основанный на использовании Марковских процессов и принципах теории массового обслуживания, построена математическая модель, связывающая заданные условия работы технической системы (число состояний, характер потока отказов) с показателем эффективности, в качестве которого принята вероятность безотказной работы.

Сложная система разбивается на элементы (простые системы), каждый из которых характеризуется постоянной интенсивностью отказов ^ и

постоянной интенсивностью восстановлений /л I . В сложной технической системе, состоящей из и элементов, каждый элемент находится в одном из двух состояний:

, если 1-й элемент работоспособен , если 1-й элемент неработоспособен

где / = 1,2,..., п-1, п - номер элемента сложной системы; и - число элементов сложной системы.

Общее состояние системы описывается совокупностью состояний ее элементов и может быть выражено и - мерным вектором х(/), компоненты которого - 0 и 1 (отказ или работа элемента). Каждая компонента вектора описывает состояние одного из элементов системы. Учитывая, что сложная система может находиться в одном из трех взаимоисключающих состояний, в качестве основных состояний приняты следующие:

1) X „ - все и элементов исправны - работоспособное состояние;

2) XI - один, два,.....п-1 элементов вышли из строя;

3) X 0 - все элементы отказали - состояние неработоспособное (полный отказ).

Среди состояний системы X1 имеются как состояния частичной работоспособности, так и неработоспособные. Это объясняется тем, что отказ одних (к) элементов может привести к полному отказу системы (состояние X к), а отказ других ($) элементов - к тому, что система будет выполнять задачу лишь с пониженным качеством (состояние частичного отказа X ,). Всевозможные состояния системы X и переходы между ними наглядно изображается с помощью графа состояний. Однако не все

переходы системы из одного состояния в другое могут иметь место в действительности. Поэтому, приняв ряд допущений, граф состояний приводится к виду, представленному на рис. 3.

1=1

Узлам графа соответствуют состояния системы (X Л X ■„ X „), а ветвям - возможные переходы из одного состояния в другое. Так как, каждый элемент системы характеризуется постоянной интенсивностью отказов к (Л,, и восстановлений //,- (//„ /лк), тогда величины и //,<Й являются вероятностями перехода системы из одного состояния в другое за промежуток времени Л. Пронумеруем состояния X на графе состояний в следующем порядке 3 = О,1,2,I. Применительно к погрузочным машинам считаем, что характер перехода системы из состояния в состояние является марковским, который характеризуется матрицей переходных вероятностей Р = ). Она описывает процесс в интервале /+Л). Элементы

матрицы Рур) - условные вероятности перехода в момент / из состояния / в состояние / Для они представляются в видеили

. Вероятность Рф) остаться в состоянии х(/)= / определяется как вероятность события, дополнительного к совокупности всех возможных переходов из этого состояния в другие Щ, т.е. Ру = / - ]Г ГуШ,

где гу- интенсивность перехода из состояния I в состояние ] (Я/или Яг)-

Для рассматриваемой системы матрица вероятностей переходов представлена в таблице.

3 0 1 2 1

0 к А* 0

1 к 0 я*

2 Мк 0 1-Ш 0

... ... .0 • • ••

/ 0 Ик 0 • •• 1-Ш

Сумма элементов каждой ее строки равна 1, так как система должна находиться в одном из п состояний. Здесь для краткости опущено Л. Вероятность состояний в момент (/ + Л) можно связать с вероятностями состояний в момент /. Действительно, система может попасть в состояние I двумя взаимно исключающими друг друга путями. Во-первых, она уже может находиться в состоянии / в момент времени / и не сделать ни одного перехода в течение интервала М. Эти события имеют вероятности Р,- (/) и / соответственно. Во-вторых, в момент времени i сис-

тема может находиться в одном из состояний у ф / и за время Л совершит переход из состояния / в состояние /. Эти события имеют вероятность Р^ (/) и г,у соответственно. Тогда для вероятности Р/ (/ + Л) пребы-

вания системы в состоянии / в момент времени (г + ш) можно получить уравнение

I № ) м

Подобная формулировка непосредственно приводит к системе линейных однородных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами для вероятностей состояния системы. Она является математической моделью надежности сложной технической системы с учетом состояний частичного отказа без резервирования.

(р'0 (*)=-(л+

Решение полученной системы дифференциальных уравнений при заданных начальных условиях в виде вероятностей Р/(о) состояний системы в начальный момент времени ¡ — О, позволит определить: вероятности нахождения системы в любой момент времени в одном из состояний; функцию и коэффициент готовности сложной системы при различных способах обслуживания; вероятность безотказной работы сложной технической системы

На основе модели, с использованием полученных в предыдущей главе данных, построена математическая модель надежности погрузочных машин типа ПНБ. При этом состояния систем и переходы между ними наглядно изображены с помощью ориентированных графов (рис. 4).

Затем, с использованием графов, составлены матрицы переходных вероятностей рассматриваемых систем на основе которых, составлены системы линейных дифференциальных уравнений. Разработанная модель надежности позволяет оценить влияние основных факторов, характеризующих эффективность Рис.4 системы ТОР, на вероятность

безотказной работы погрузочной машины путем учета вида состояний систем и характера потоков отказов и восстановлений. В связи с этим, имитационное моделирование надежности погрузочной машины 2ПНБ2 проведено в два этапа. На первом - определена вероятность безотказной работы технических систем машины. На втором этапе произведено исследование влияния безотказности составных частей (посредством интенсивности отказов Я(- элементов систем, которая является обратной величиной средней наработки на отказ) и уровня ТОР (посредством интенсивности восстановления ц1 , являющейся обратной величиной среднего времени восстановления элементов) на надежность машины в целом. Расчеты произведены на ЭВМ типа РС с помощью математического пакета «МаШСАО».

Вследствие принятого ранее допущения, полученные вероятности состояний соответствуют идеальному функционированию системы эксплуатации. Использование данного допущения не соответствует реальным условиям эксплуатации, так как, в действительности при отсутствии необходимых запасных частей из-за неточного и несвоевременного определения их номенклатуры, машина восстанавливается не сразу, а функционирует в состоянии частичного отказа или отказывает полностью. По результатам произведенных исследований, для деталей, переводящих системы машины в состояние частичного отказа, интервал значений времени восстановления, основной составляющей которого является вызов ремонтной службы и доставки запасных частей, составляет от 12 до 50 часов «чистого» времени работы машины. Поэтому, в исходные данные для моделирования, вводим эти значения, что увеличивает время устранения отказов, тем самым, характеризуя сложившуюся систему организации ТОР.

Результаты расчета дифференциальных уравнений и моделирования вероятностей состояний на примере нагребающей системы за период времени равным = 300 часов, что по результатам исследований соответст-

р | | | |-1 вуеттрем

месяцам бесперебойной работы погрузочной машины, представлены в графическом виде (рис. 5).

(I) час

Здесь P„-P,s - вероятности нахождения системы в одном из состояний, в том числе и состояниях частичного отказа. Вероятность нахождения системы, соответствующая состоянию J=0 есть вероятность безотказной работы системы (Р0).

Цифрами на графиках обозначены вероятности безотказной работы для следующих вариантов моделирования: 1 - идеальное функционирование системы эксплуатации, при имеющемся уровне надежности; 2 - функционирование с состояниями частичного отказа; 3 - уменьшение времени устранения отказа в два раза; 4 - уменьшению времени устранения отказа в четыре раза; 5 - увеличение средней наработки на отказ элементов, переводящих систему в состояние частичного отказа в два раза; 6 - увеличение средней наработки на отказ быстроизнашиваемых элементов в два раза. Исследования позволили сделать заключение, что первоочередная задача в повышении эффективности системы ТОР ШПМ состоит в улучшении организации ремонтной службы, в частности, своевременного определения номенклатуры и поставки запасных частей.

Четвертая глава посвящена созданию методики прогнозирования ресурса быстроизнашиваемых элементов, ее реализации на основе CALS-технологий и построению с их использованием прогнозной стратегии ремонта погрузочных машин.

Методика основана на использовании разработанной математической модели надежности погрузочной машины и статистическом анализе фактических наработок на отказ. Она обеспечивает сокращение времени доставки запасных частей и вызова ремонтной службы за счет определения наименования и ожидаемых сроков выхода элементов систем ШПМ из строя с помощью прогнозного графика ремонтов (ПГР). Исходными данными при построении ПГР являются определенные ранее значения показателей надежности погрузочных машин, сохраняемые в базе данных. Предлагаемый метод построения графика определяет прогнозный срок начала подготовки необходимого узла или детали, и замены по вероятности безотказной работы системы Р„ и вероятности отказа детали (узла) Рот или перехода в состояние частичного отказа Рч.0, что позволяет обеспечить высокую вероятность безотказной работы ШПМ. График строится в реальном времени на основе использования данных по чистому машинному времени работы.

Методика реализована с использованием CALS-технологий в виде модуля ИЭТР. При этом разработаны требования к интерактивному электронному техническому руководству для ГШО и создано «ИЭТР машины 2ПНБ 2 - II класса» со специализированным электронным средством отображения, в структуру которого входят пять взаимосвязанных модулей: «Руководство по эксплуатации»; «Техническое обслуживание и ремонт»; «Каталоги ЗИП и деталей»; «Система обучения». Информационное на-

«фмммй пяснфн лтчтат

('ведения о мяппне 1? Сведения ои откятох

^Чдодия лмытатэдк! С оор и хрямеше — ^'чн работы

Г ведения о пр«в«денкоы ТО цр п инфсрмац!! Сведаем по ипшшмм ремонтам

полнение перечисленных модулей происходит главным образом на стадиях разработки и производства машин, а планирование, учет проведения регламентных работ и анализ полученной эксплуатационной информации - на стадии эксплуатации. Для удовлетворения последнего требования разработан модуль «Инженерный анализ и планирование» (ИАП), являющийся программной реализацией методики прогнозирования. Он предназначен для обеспечения накопления, хранения и анализа эксплуатационных данных, как по машине в целом, так и по отдельным узлам и деталям и для выдачи эксплуатационникам рекомендаций по срокам проведения ремонтных работ, технического обслуживания и подготовки соответствующих запасных частей (рис. 6)

Модуль условно разбит на четыре взаимосвязанных раздела: электронный паспорт оборудования; отчеты; графики; «следящий режим».

В разделе «следящий режим» находится основная составляющая модуля - прогнозный график ремонтов. Он, позволяет Рис.6 определить ожидаемый срок появления отказа, посредством отображения значений вероятности полного или частичного отказа быстроизнашиваемых узлов и деталей, для каждой системы машины (рис. 7).

На основе этого, обслужи---__----- - ,______

7 * Неро901иноаниыиапви«>л «р*м*м «Э ¡ЯЧ»

вающий персонал получает ^ ~т

рекомендации по срокам проведения соответствующих организационных и ремонтных мероприятий для недопущения или скорейшего устранения отказа.

С использованием ИЭТР, предложены принципы

построения прогнозной страте- „,„, I гии ТОР в виде двух вариантов

Упрявлс1Г№ское решги» экгплуятяцношшков

пл*

- на участке шахты, эксплуатирующей данное оборудование, и региональном представительстве или центре фирменного обслуживания (ЦФО) завода-изготовителя.

Опробование ИЭТР проведено на шахте «Алмазная» ОАО «Гуков-уголь» с мая по ноябрь 2004 года. В результате сопоставления рекомендаций по срокам проведения ремонтных работ с реальным состоянием машины и необходимостью проведения работ ТОР выявлено, что адекватность рекомендаций ПГР составляет порядка 70%, что позволяет повысить вероятность безотказной работы машин в 1,4-2 раза.

Таким образом, применение прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта на основе информационных технологий в виде разработанного модульного ИЭТР позволит не только автоматизировать некоторые рутинные (бумажные) операции и перевести ЭМС шахты на новый уровень функционирования, но и сократить время аварийных простоев, а следовательно, повысить эффективность системы ТОР ШПМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научно-технической задачи - повышение эксплуатационной надежности шахтных погрузочных машин путем разработки прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта и ее реализации с использованием интерактивного электронного технического руководства.

На основе анализа систем технического обслуживания и ремонта, проведенных производственных наблюдений и обобщения эксплуатационной информации ее статистического анализа и выполненного комплекса имитационного моделирования получены следующие результаты, имеющие как научное, так и практическое значение.

1. Повышение эффективности системы технического обслуживания и ремонта шахтных погрузочных машин необходимо осуществлять применением стратегии замены деталей с использованием информационных технологий, в основу которых должна быть положена система учета, контроля и анализа эксплуатационной информации.

2. При оценке надежности ШПМ необходим учет состояния частичного отказа, как распространенного и свойственного погрузочным машинам непрерывного действия.

3. Надежность погрузочной машины за межремонтный период эксплуатации определяют 30 быстроизнашиваемых узлов и деталей, из которых 9 переводят системы машины в состояния частичного отказа.

4. Установлены законы распределения времени безотказной работы и рассчитаны показатели надежности быстроизнашиваемых узлов и деталей, с использованием которых создана «База данных показателей надежности

ШПМ типа ПНБ».

5. Разработанная математическая модель надежности сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного отказа адаптирована к особенностям конструкции шахтной погрузочной машины типа ПНБ. При этом погрузочная машина рассмотрена как совокупность последовательно соединенных технических систем, каждая из которых может находиться в состоянии частичного отказа. Модель позволяет определить вероятность различных состояний в произвольный момент времени и описать реальный процесс эксплуатации машин.

6. Установлено влияние показателей надежности деталей машины и уровня организации ТОР на вероятность безотказной работы ее систем. Основным фактором снижения эффективности системы технического обслуживания погрузочных машин является значительная доля времени устранения отказов в цикле «безотказная работа - ремонт».

7. Разработана структура и создано Для серийной погрузочной машины 2ПНБ2 интерактивное электронное техническое руководство II класса, в котором с использованием САЬБ-технологий реализована методика прогнозирования ресурса элементов в виде модуля «Инженерный анализ и планирование» с применением базы данных показателей надежности ШПМ типа ПНБ. В модуле используется предложенный механизм оперативной оценки вероятности отказа быстроизнашиваемых узлов, позволяющий определять вид и сроки предположительных отказов систем погрузочных машин и выдавать эксплуатационникам своевременные рекомендации по срокам подготовки и замены соответствующих запасных частей, что повышает вероятность безотказной работы машины в 1,4-2 раза.

8. Предложены и реализованы принципы построения прогнозной стратегии обслуживания и ремонта ШПМ с использованием ИЭТР, применение которой по прогнозной оценке дает сокращение времени простоев машины из-за полных отказов от 3 до 5 раз и увеличение темпов проходки горных выработок на 10-16 %.

9. Интерактивное электронное техническое руководство принято к использованию ОАО «Копейский машиностроительный завод» и ОАО «Гуковуголь».

Основные результаты диссертационных исследований изложены в следующих публикациях автора.

1. С.И. Носенко, В.Г. Черных. Мультимедийные учебные пособия, как способ совершенствования эксплуатационной документации ГШО (на примере курса «Транспортные машины»). // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2002. - №9. - С. 192-193.

2. С.И. Носенко, В.Г. Черных. Концепция организации рабочего места механика шахты с применением информационных технологий. // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2003. - №9. - С. 175-176.

3. В.Г. Черных. Анализ надежности шахтной погрузочной машины как сложной технической системы. // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2003. - №11. - С. 155- 158.

4. С.И. Носенко, В.Г. Черных, Ю.В. Антипов. Электронная эксплуатационная документация - основа нового уровня организации электромеханической службы шахты. // Информационные технологии в науке и образовании. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. - С. 47- 50.

5. С.И. Носенко, В.Г. Черных. Структура интерактивного электронного технического руководства для горношахтного оборудования (на примере погрузочной машины 2ПНБ-2). Совершенствование технологий, механизации и организации строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов: Сб. науч. ст./ Шахтинский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - С. 5-8

6. В.Г. Черных. Информационное обеспечение при внедрении фирменного обслуживания горного оборудования на шахтах Восточного Донбасса. Исследования в области инженерно-технических процессов.: Сб. науч. ст. студ., аспир. и молодых ученых./ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ(НПИ), 2004. - С. 149-150.

7. В.Г. Черных, Д.Ю. Павлухтин. Совершенствование типовых технологических карт по техническому обслуживанию и текущему ремонту проходческого оборудования шахт (на примере погрузочной машины 2ПНБ 2). Исследования в области инженерно-технических процессов.: Сб. науч. ст. студ., аспир. и молодых ученых./ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2004. - С. 252-255.

8. В.В. Семенов, С.И. Носенко, В.П. Тулупов, А.С. Носенко, В.Г. Черных. Сервисное обслуживание шахтных погрузочных машин ОАО "Ко-пейский машиностроительный завод". // Горные машины и автоматика -2004,-№5.-С. 25-28.

9. В.Г. Черных. Положения сбора и обработки статистических данных по надежности деталей машин 2ПНБ-2 // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. Спец. вып. «Проблемы горной электромеханики». - 2005. -С. 189-196.

10. В.Г. Черных. Результаты обработки статистических данных по надежности деталей машин 2ПНБ-2 для прогнозирования безаварийного срока их эксплуатации // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. Спец. вып. «Проблемы горной электромеханики». - 2005. - С. 196 - 202.

1-8180

РНБ Русский фонд

2006-4 15805

Подписано в печать 15.04.05г. Бумага офсетная. Печать ризография. Усл. печ. листов 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № 78 от 15.04.05г. Отпечатано в типографии: ИПБОЮЛ Бурыхин Б.М. Лицензия ПЛД № 65-186 от 10.01.2000г. Адрес типографии: г. Шахты, Ростовской обл., ул. Шевченко-143

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор средств механизации погрузки при горнопроходческих работах на шахтах Восточного Донбасса.

1.2. Анализ существующих и применяемых систем технического обслуживания и ремонта в угольной промышленности.

1.3. Характеристика среды эксплуатации ШПМ.

1.4. Методы совершенствования системы ТОР шахтных погрузочных машин.

1.5. Задачи диссертационной работы.

Выводы по главе.

2. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ.

2.1 Методика сбора информации об условиях эксплуатации и надежности ШПМ.

2.2 Организация пункта наблюдений на шахте и обследование ремонтных предприятий региона.

2.3 Методика и результаты обработки статистической информации.

База данных показателей надежности.

Выводы по главе.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН.

3.1 Применяемая терминология и выбор номенклатуры показателей надежности применительно к шахтным погрузочным

3.2 Погрузочная машина как совокупность сложных технических систем.

3.3 Разработка математической модели надежности сложной технической системы без резервирования с учетом состояний ^ частичного отказа.

3.4. Математическая модель надежности систем погрузочной машины типа ПНБ.

3.5 Имитационное моделирование надежности и уровня организации ТОР погрузочной машины 2ПНБ 2.

Выводы по главе.

4. ПОСТРОЕНИЕ ПРОГНОЗНОЙ СТРАТЕГИИ РЕМОНТА ШПМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РУКОВОДСТВА.

4.1 Методика прогнозирования ресурса быстроизнашиваемых элементов ШПМ.

4.2 Разработка структуры ИЭТР для ГШО.

4.3 Модуль ИЭТР «Инженерный анализ и планирование».

4.4 Принципы построения прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта ШПМ с использованием ИЭТР.

4.5 Результаты внедрения прогнозной стратегии ТОР.

Выводы по главе.

Рост добычи угля подземным способом связан с ускорением темпов и уменьшением затрат на проведение подготовительных выработок.

Как известно, буровзрывной способ проведения выработок в угольной промышленности занимает более 40 %, а в регионе Восточного Донбасса -более 90 % всего объема проходческих работ. На эффективность горнопроходческих работ существенное влияние оказывает процесс погрузки горной массы, который составляет до 33% общего времени проходческого цикла и зависит от надежности средств механизированной погрузки, в качестве которых широко применяются шахтные погрузочные машины (ШПМ).

Опыт эксплуатации ШПМ показывает, что основной причиной их низкой эксплуатационной надежности, является несовершенство системы технического обслуживания и ремонта (ТОР), которое приводит к большим трудовым и материальным затратам на поддержание оборудования в работоспособном состоянии. При определении периодичности обслуживания и ремонтов практически полностью отсутствует учет и накопление эксплуатационных данных. Это приводит к тому, что остановка на ремонт производится либо преждевременно, когда оборудование не исчерпало свой ресурс, либо в экстренном порядке, когда наступает аварийная ситуация. При этом полностью не учитываются состояния машин при пониженном качестве функционирования — частичном отказе, характеризующем реальные условиям эксплуатации ШПМ.

Проблема повышения эффективности эксплуатации (технической производительности) стала наиболее актуальной в условиях формирования рыночных отношений и изменения форм собственности угольных предприятий России, когда собственник значительное внимание уделяет минимизации эксплуатационных затрат.

Вследствие интенсивного развития в последнее время компьютерных систем, общепризнанным методом повышения эффективности технического обслуживания и ремонта оборудования является применение информационных технологий в системе ТОР и организация на их основе новой стратегии ремонта. В мировой практике для решения подобной проблемы широкое распространение получили CALS-технологии. Однако, имеющаяся в угольной промышленности России научная база для внедрения информационных технологий в систему ТОР недостаточна. В частности, требуется создание математической модели, обрабатывающей эксплуатационную информацию для оперативной выдачи рекомендаций обслуживающему персоналу и учитывающей не только работоспособное состояние или состояние полного отказа, но и состояния пониженного качества функционирования машин; необходима методика прогнозирования ресурса узлов и деталей машины на основе применения интерактивных электронных технических руководств.

Приведенный анализ состояния системы ТОР в угольной промышленности Восточного Донбасса свидетельствует о том, что важнейшим направлением повышения надежности ШПМ является совершенствование системы технического обслуживания и ремонта путем разработки рациональной стратегии замены элементов, учитывающей горнотехнические факторы, номенклатуру и надежность быстроизнашиваемых узлов и состояния частичного отказа при эксплуатации машин.

Цель работы — повышение эффективности системы технического обслуживания и ремонта шахтных погрузочных машин путем разработки и реализации прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта, учитывающей состояния частичного отказа.

Идея работы заключается в том, что применение в системе ТОР в интерактивного электронного технического руководства позволяет оперативно определить прогнозные сроки замены быстроизнашиваемых узлов и деталей погрузочной машины и тем самым повысить надежность ШПМ.

Научные положения, разработанные лично соискателем

1. Состояние частичного отказа является характерным техническим состоянием погрузочных машин как совокупности сложных технических систем, которое заключается в снижении качества функционирования при сохранении их работоспособности в период эксплуатации.

2. Математическая модель надежности шахтной погрузочной машины непрерывного действия, основанная на разработанной модели функционирования сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного отказа, описывает действительный процесс ее эксплуатации и позволяет определить вероятность каждого состояния систем в произвольный момент времени.

3. Основной причиной низкой эффективности эксплуатации ШПМ для существующей системы организации ТОР является значительная доля времени устранения отказов в цикле «безотказная работа - ремонт», уменьшение которой возможно за счет установления номенклатуры быстроизнашиваемых узлов и деталей и сокращения продолжительности их замены.

4. Прогнозирование сроков замены быстроизнашиваемых узлов ШПМ с учетом состояний частичного отказа, построение графиков ремонта и выдача рекомендации ремонтной службе производится с использованием созданной базы данных показателей надежности и механизма оперативной оценки вероятности их отказа.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые в модель надежности введен режим частичного отказа ШПМ, благодаря которому учитывается реальная работоспособность машины при пониженном качестве функционирования и описывается действительный процесс их эксплуатации.

2. Создана математическая модель надежности ШПМ, которая в отличие от известных, учитывает интенсивности отказов и восстановлений деталей в состояниях частичного отказа, что позволяет обосновать принципы совершенствования стратегии ТОР.

3. Установлено на основе имитационного моделирования процесса эксплуатации ШПМ, что в принятой в настоящее время стратегии замены деталей основными факторами, обеспечивающими эффективность работы погрузочных машин, являются наличие необходимых запасных частей и продолжительность проведения организационных и ремонтных мероприятий.

4. Впервые создана единая база данных показателей надежности шахтных погрузочных машин, которая учитывает состояния полного и частичного отказа, содержит основные показатели надежности быстроизнашиваемых узлов и деталей как по каждой машине, так и в целом по региону Восточного Донбасса. Использование этой информации при построении прогнозных графиков ремонта позволяет определять вид и сроки предположительных отказов ШПМ, что является основой прогнозной стратегии ремонта.

Практическое значение работы:

- обоснована структура и впервые создано для погрузочной машины 2ПНБ 2 интерактивное электронное техническое руководство, применение которого в системе ТОР ШПМ позволяет повысить вероятность безотказной работы машин в 1,4-2 раза.

- разработаны и реализованы принципы построения прогнозной стратегии ремонта погрузочных машин с применением ИЭТР, включающего модуль «Инженерный анализ и планирование», который обеспечивает возможность строить прогнозные графики для определения вероятностных сроков подготовки проведения ремонтных работ.

По предварительным оценкам внедрение прогнозной стратегии системы технического обслуживания и ремонта позволяет сократить время аварийных простоев ШПМ в 3 - 5 раз и повысить темпы проведения выработок на 10-16%.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований:

- анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации;

- представительным объемом статистической выборки наблюдений (более 20 машин с объемом погруженной горной массы около 140 тыс. м3 и более 550 зарегистрированных отказов);

- методами обработки, выполненными с использованием современных ЭВМ и программных продуктов с уровнем достоверности полученных результатов 0,95.

- адекватностью математической модели, в которой расхождение между экспериментальными и теоретическими данными составило не более 13%.

Внедрение результатов диссертационных исследований

Интерактивное электронное техническое руководство шахтной погрузочной машины 2ПНБ 2, включающее модуль «Инженерный анализ и планирование», принято к использованию в ОАО «Копейский машиностроительный завод» и введено в состав технической документации при поставке машин потребителю.

Предлагаемая прогнозная стратегия ТОР совместно с Шахтинским представительством ОАО «Копейский машиностроительный завод» внедрена на шахте «Алмазная» ОАО «Гуковуголь».

Результаты работы рекомендуются к использованию заводам горного машиностроения при создании и подготовке электронной технической документации для горношахтного оборудования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на 50 - 52 научно-практических конференциях Шахтинского института ЮРГТУ (НПИ) и ЮРГТУ (НПИ) (2001-2004 г.г.), симпозиумах «Неделя Горняка» в 2002, 2003, 2004, 2005 г.г. (г. Москва),

Всероссийской научно-практической интернет-конференции

Информационные технологии в науке и образовании ИТО-2003» (Шахты, 2003г.), научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития механизации и электрификации горного и нефтегазового производства» (Санкт-Петербург, 2004 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ в журналах и сборниках научных трудов.

Выводы по главе

1. Предложен метод построения прогнозного графика ремонтов по быстроизнашиваемым узлам, который определяет срок подготовки необходимого узла или детали, и срок их замены по его вероятности безотказной работы.

2. Разработана структура, и на примере машины 2ПНБ2, создано интерактивное электронное техническое руководство II класса со специализированным электронным средством отображения, состоящее из пяти модулей, применение которого, позволит перейти электромеханической службе шахты на более высокий уровень организации работ по ТОР.

3. Для накопления, хранения, анализа эксплуатационной информации и построения прогнозных графиков ремонта разработан модуль ИЭТР «Инженерный анализ и планирование», являющийся программной реализацией методики прогнозирования ресурса элементов, и позволяющий выдавать эксплуатационникам рекомендаций по срокам проведения ремонтных работ, технического обслуживания и подготовки соответствующих запасных частей.

4. Вероятность отказа быстроизнашиваемых узлов и деталей, вероятность состояний частичного отказа и вероятность безотказной работы системы ШПМ определяется в «следящем режиме», что позволяет оперативно оценивать их состояние и применять организационные мероприятия для обеспечения безаварийной работы.

5. Описанные принципы построения прогнозной стратегии ТОР погрузочных машин с использованием ИЭТР позволяют выбрать рациональный вариант ее применения и по предварительным оценкам сократить время простоев ШПМ из-за полных отказов от 3 до 5 раз, увеличив темпы проходки горных выработок на 12-25 погонных метров при выполнении обслуживающим персоналом всех рекомендаций выдаваемых модулем ИАП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научно-технической задачи - повышение эксплуатационной надежности шахтных погрузочных машин путем разработки прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта и ее реализации с использованием интерактивного электронного технического руководства.

На основе анализа систем технического обслуживания и ремонта, проведенных производственных наблюдений и обобщения эксплуатационной информации ее статистического анализа и выполненного комплекса имитационного моделирования получены следующие результаты, имеющие как научное, так и практическое значение.

1. Повышение эффективности системы технического обслуживания и ремонта шахтных погрузочных машин необходимо осуществлять применением стратегии замены деталей с использованием информационных технологий, в основу которых должна быть положена система учета, контроля и анализа эксплуатационной информации.

2. При оценке надежности ШПМ необходим учет состояния частичного отказа, как распространенного и свойственного погрузочным машинам непрерывного действия.

3. Надежность погрузочной машины за межремонтный период эксплуатации определяют 30 быстроизнашиваемых узлов и деталей, из которых 9 переводят системы машины в состояния частичного отказа.

4. Установлены законы распределения времени безотказной работы и рассчитаны показатели надежности быстроизнашиваемых узлов и деталей, с использованием которых создана «База данных показателей надежности ШПМ типа ПНБ».

5. Разработанная математическая модель надежности сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного

ATVQOO О nOnTTinr\DOUO ТУ Г\ЛГ\^£»т1ЛЛТО*1 1ЛЛиЛТГ\Х/1УТТТШ TTTQVTTIAli ПЛт^/ОЛТТ11Г\Т1 машины типа ПНБ. При этом погрузочная машина рассмотрена как совокупность последовательно соединенных технических систем, каждая из которых может находиться в состоянии частичного отказа. Модель позволяет определить вероятность различных состояний в произвольный момент времени и описать реальный процесс эксплуатации машин.

6. Установлено влияние показателей надежности деталей машины и уровня организации ТОР на вероятность безотказной работы ее систем. Основным фактором снижения эффективности системы технического обслуживания погрузочных машин является значительная доля времени устранения отказов в цикле «безотказная работа - ремонт».

7. Разработана структура и создано для серийной погрузочной машины 2ПНБ2 интерактивное электронное техническое руководство II класса, в котором с использованием CALS-технологий реализована методика прогнозирования ресурса элементов в виде модуля «Инженерный анализ и планирование» с применением базы данных показателей надежности ШПМ типа ПНБ. В модуле используется предложенный механизм оперативной оценки вероятности отказа быстроизнашиваемых узлов, позволяющий определять вид и сроки предположительных отказов систем погрузочных машин и выдавать эксплуатационникам своевременные рекомендации по срокам подготовки и замены соответствующих запасных частей, что ф повышает вероятность безотказной работы машины в 1,4-2 раза.

8. Предложены и реализованы принципы построения прогнозной стратегии обслуживания и ремонта ШПМ с использованием ИЭТР, применение которой по прогнозной оценке дает сокращение времени простоев машины из-за полных отказов от 3 до 5 раз и увеличение темпов проходки горных выработок на 10-16 %.

9. Интерактивное электронное техническое руководство принято к

• использованию ОАО «Копейский машиностроительный завод» и ОАО «Гуковуголь».

1. Госстандарт СССР. Методика выбора показателей для оценки надежности сложных технических систем. - М.: ВНИИС, 1979. - 42 с.

2. Носенко С.И., Носенко А.С. Погрузочные машины с гидравлическими приводами. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2002. -205 с.

3. Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и надежность средств комплексной механизации. - М.: Недра, 1986. - 208 с.

4. Хазанович Г.Ш, Карниченко А.С. Совершенствование горнопроходческих работ на шахтах Российского Донбасса // Горный аналитический бюллетень -2001 -№ 8. - С. 120-124.

5. Руководство по техническому обслуживанию и текущему ремонту оборудования шахт с применением нарядов-рапортов. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1982.-105 с.

6. Гимельшейн Л. Я. Техническое обслуживание и ремонт подземного оборудования. -М.: Недра, 1984.- 221 с.

7. Зайков В. И., Берлявский Г.П. Эксплуатация горных машин и оборудования. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2001. - 257 с.

8. Колчин А. Ф., Овсянников М. В., Стрекалов А. Ф.,. Сумароков С. В. Управление жизненным циклом продукции. - М.: Анархис, 1998. -304 с.

9. Судов Е.В. Информационная поддержка жизненного цикла продукта. // Компьютерная неделя - 1998. —№45 (089) - С. 45-48

10. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Интерактивные электронные технические руководства. Общие требования к содержанию, стилю и оформлению. Р 50.1.029. М.: - 2001.

П.Носенко С.И., Шемшура Е.А. Методика организации сбора и анализа информации об эксплуатационных качествах проходческого оборудования в условиях Российского Донбасса. — Шахты, 1996. -40 с.

12.Першин В.В. Интенсификация горно - проходческих работ при реконструкции шахт. - М.: Недра, 1988. - 136с.

13.Тулупов В.П. Исследование, разработка и обоснование рациональных технических решений по созданию подземных гидрофицированных погрузчиков: Дис. . канд. тех. наук. Новочеркасск, 1999. 183 с.

14.Носенко А.С. Рабочие процессы, параметры и эффективность шахтных погрузочных машин с гидравлическими приводами / Автореферат дис. докт. техн. наук. - Новочеркасск, 2000.

15.Сапунов О.С. Исследование надежности и разработка путей повышения эффективности шахтных погрузочных машин (на примере ковшовых машин типа ППМ-4): Автореф. дис. . канд. тех. наук. Новочеркасск, 1975. 22 с.

16.Шадрин А.И. Обоснование параметров технической эксплуатации горного оборудования в условиях холодного климата. ): Автореф. дис. . докт. тех. наук. Иркутск, 2004. 40 с.

17.Носенко С. И., Тулупов В. П., Носенко А. С. и др. Эксплуатация горнопроходческого оборудования и надежность шахтных погрузочных машин в условиях Восточного Донбасса. // Технология и механизация горнопроходческих работ: Сб. науч. тр. / Южно-Рос. Отд. АГНРФ; Новочеркасский гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: НГТУ, 1997.-С. 80-83.

18. Шиповский И. А. Эксплуатация и ремонт оборудования шахт: Учеб. пособие для вузов. - М.: Недра, 1987. - 215 с.

19. Руководство по эксплуатации 2 ПНБ-2. Копейск: ОАО «КМЗ», 2004. - 245 с.

20. Беликов А.А. Разработка оптимальной стратегии технического обслуживания и ремонта пневмоколесных транспортных машин на основе оценки их текущего технического состояния: Автореф. дис. . канд. тех. наук. С-Пб., 2000. 25 с.

21 .Григорьев Е. А. Обоснование рациональной структуры и параметров адаптивной системы технического обслуживания и ремонта погрузочно-доставочных машин: Автореф. дис. . канд. тех. наук. С-Пб., 2003. 21 с.

22.Красноштанов С.Ю. Управление техническим состоянием экскаваторов на карьерах севера (на примере Удачнинского ГОКа): Автореф. дис. . канд. тех. наук. Иркутск, 2004. 18 с.

23.Корецкий В.Б. Повышение ремонтной технологичности горно-Ф транспортных машина угольных разрезах севера: Автореф. дис. . канд. тех. наук. Кемерово, 2002. 23 с.

24.Александровская JI.H., Афанасьев А.П., ЛисовА.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник. - М.: Логос, 2001. - 208 с.

25.В.Г.Черных. Анализ надежности шахтной погрузочной машины как сложной технической системы. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003 -№ 11,. - С. 155-158.

Ф 26.Кальницкий Я.Б., Родионов Г.В. Общая классификация шахтных погрузочных машин // Кальницкий Я.Б., Абрамсон Х.И., Родионов Г.В. Подземная механизированная погрузка. — М.: Г.Н.-Т.И. литературы по горному делу, 1961. - С. 5-8.

27.Черных В.Г. Информационное обеспечение при внедрении фирменного обслуживания горного оборудования на шахтах Восточного Донбасса. Исследования в области инженерно-# технических процессов.: Сб. науч. ст. студ., аспир. и молодых ученых./ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ(НПИ), 2004. - С 149-150.

28.Хазанович Г.Ш., Ленченко В.В. Буровзрывные походческие системы. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 1999. - 360 с.

29.Гилис В.М, Маенков А.И, Лесин Э.М. Информационное обеспечение системы технического обслуживания и ремонта горнотранспортного оборудования разрезов. // Уголь. 1990 - № 2, — С. 38-42.

30. А.Н. Коваль, A.M. Горлин, В.И. Чекавский. Техническое обслуживание и ремонт горно-шахтного оборудования. М.: Недра, 1987.-344с.

31.Кошкарев М.А, Носенко С.И. Повышение эффективности применения погрузочных машин на шахтах Восточного Донбасса. — М: ЦНИЭИУголь, 1976. - 30 с.

32.Бережная Е.В., Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем: Учеб. пособие. — М.: Финансы и статистика, 2001.-368 с.

33.Половко A.M., Маликов И.М. Сборник задач по теории надежности. М.: «Советское радио», 1972. - 408 с.

34.Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. // М.: Наука, 1980, 208 с.

35.Надежность и эффективность в техники: Справочник: в 10 т./Ред. Совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. -М.: Машиностроение, 1988. Т.3.-328 с.

36.Положение о планово предупредительной системе технического обслуживания и ремонта оборудования угольных и сланцевых шахт МУП СССР. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1981. - 85 с.

37.Надежность и безопасность технических систем. Серия «Все о качестве. Зарубежный опыт» Выпуск 23, 2001. — М.: НТК Трек, 2001.-28 с.

38.Волков П.Н. Ремонтопригодность машин. М.: Машиностроение, 1975.-386 с.

39.Свешникова А.А. Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций. — М.: Наука, 1970.-656 с.

40.Труханов В. М. Надежность в технике. — М.: Машиностроение, 1999.-589 с.

41.Хазанович Г.Ш., Ляшенко Ю.М., Никитин Е.В. Методика эксперимента в исследованиях процессов погрузки и транспортировки кусковых пород.: Учебно-методическое пособие / Шахтинский ин-т ОРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2003.-150 с.

42.3айденварг В.Е, Гаркавенко Н.И, Афендков В.С, Дубровский Е.М. Угольная промышленность за рубежом. — М.: Горная промышленность, 1993. - 389 с.

43.Боровиков В.П, Боровиков И.П. STATISTIKA - Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. - М.: Филиннъ, 1997. -608 с.

44.Гимельшейн Л.Я. Искусство быть механиком. - М.: Недра, 1990. -137 с.

45.Денисенко Е.В, Плющов Н.Г, Чекавский В.И. Совершенствование технического обслуживания и ремонта горношахтного оборудования. - М.: ЦНИЭИуголь, 1977. - 68 с.

46.Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. -М.: Машиностроение, 1972. - 216 с.

47.Трегубов Н.М., Акастелов Л.Ф. Ремонт горных машин. - М.: Недра, 1978.-176 с.

48.Бельфор В.Е., Горлин A.M., Морозов В.И. Автоматизация управления ремонтом оборудования на горных предприятиях. - М.: Недра, 1988.- 160 с.

49.Вентцель Е.С. Теория вероятностей. — М: Физматгиз, 1968. - 560 с.

50.Морозов В.И., Денисенко Е.В., Воронин Б.В. Организация обслуживания и ремонт горных машин. - М.: МГИ, 1982. - 53 с.

51.Отчет по информации о работоспособности машин АООТ "Копейский машиностроительный завод" в 1-ом квартале 1996 года по Ростовскому угольному региону. - Шахты: 1996. - 38 с.

52.Малевич Н. А. Горнопроходческие машины и комплексы. - М: Недра, 1980.-394с.

53.Солод Г. И., Морозов В. И., Русихин В. И. Технология машиностроения и ремонт горных машин. - М: Недра, 1988. - 421с.

54.Кораблев А. А. Скрипка В. П. Устройство, эксплуатация и ремонт шахтного оборудования. - М.: Недра, 1981. - 320 с.

55.Герике Б.Л. Мониторинг технического состояния горного оборудования.//Горные машины и автоматика - 2002. -№9. -С. 30-34

56.Совершенствование погрузочных и буропогрузочных машин в СССР и за рубежом. В.В. Меркулов, Ю.А. Дмитрак, А.А. Кузьмин (ЦНИИподземмаш): Обзор, инф. / ЦНИИподземмаш. - М.: 1983. -24 с.

57. Алимов А.П., Масленникова В.И. (ВНИИОМШС) Зарубежный опыт применения погрузочных машин при проведении выработок: Обзор. инф./ЦНИЭИуголь. ЦБНТИ Минуглепрома УССР. - М.: 1984. - 56 с.

58.Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения ГОСТ 18322-73. М., Государственный комитет по стандартам.

59.http://www.oilmatica.ru/catalog.shtml

60.http://www.model.nn.ru/Fobos.htm

61 .http://www.indikator.spb.ru/armrukl .htm

62.http://www.trim.ru

63 .http://www.cals.ru

64. http ://www.caIscenter.ru

65.http://www.galaktika.ru

1. Госстандарт СССР. Методика выбора показателей для оценки надежности сложных технических систем. - М.: ВНИИС, 1979. - 42 с.

2. Носенко СИ., Носенко А.С. Погрузочные машины с гидравлическими приводами. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НИИ), 2002. -205 с.

3. Гетопанов В.П., Рачек В.М. Проектирование и надежность средств комплексной механизации. - М.: Недра, 1986. - 208 с.

4. Хазанович Г.Ш, Карниченко А.С. Совершенствование горнопроходческих работ на шахтах Российского Донбасса // Горный аналитический бюллетень - 2001 - № 8. - 120-124.

5. Руководство по техническому обслуживанию и текущему ремонту оборудования шахт с применением нарядов-рапортов. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1982.-105 с.

6. Гимельшейн Л. Я. Техническое обслуживание и ремонт подземного оборудования.-М.: Недра, 1984.- 221 с.

7. Зайков В. И., Берлявский Г.П. Эксплуатация горных машин и оборудования. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2001. - 257 с.

8. Колчин А. Ф., Овсянников М. В., Стрекалов А. Ф.,. Сумароков В. Управление жизненным циклом продукции. - М.: Анархис, 1998. -304 с.

9. Судов Е.В. Информационная поддержка жизненного цикла продукта. // Компьютерная неделя - 1998. -№45 (089) - 45-48

10. Першин В.В. Интенсификация горно - проходческих работ при реконструкции шахт. - М.: Недра, 1988. - 136с.

11. З.Сапунов О.С. Исследование надежности и разработка путей повышения эффективности шахтных погрузочных машин (на примере ковшовых машин типа ППМ-4): Автореф. дис. ... канд. тех. наук. Новочеркасск, 1975. 22 с.

12. Шадрин А.И. Обоснование параметров технической эксплуатации горного оборудования в условиях холодного климата. ): Автореф. дис. ... докт. тех. наук. Иркутск, 2004. 40 с.

13. Шиповский И. А. Эксплуатация и ремонт оборудования шахт: Учеб. пособие для вузов. - М.: Недра, 1987. - 215 с,

14. Руководство по эксплуатации 2 ПНБ-2. Копейск: ОАО «КМЗ», 2004. - 245 с.

15. Беликов А.А. Разработка оптимальной стратегии технического обслуживания и ремонта пневмоколесных транспортных машин на основе оценки их текущего технического состояния: Автореф. дис. ... канд. тех. наук. С-Пб., 2000. 25 с.

16. Григорьев Е. А. Обоснование рациональной структуры и параметров адаптивной системы технического обслуживания и ремонта погрузочно-доставочных машин: Автореф. дис. ... канд. тех. наук. С-Пб.,2003.21 с.

17. Красноштанов СЮ. Управление техническим состоянием экскаваторов на карьерах севера (на примере Удачнинского ГОКа): Автореф. дис. ... канд. тех. наук. Иркутск, 2004. 18 с.

18. Корецкий В.Б. Повышение ремонтной технологичности горнотранспортных машина угольных разрезах севера: Автореф. дис. ... канд. тех. наук. Кемерово, 2002. 23 с.

19. Александровская Л.Н., Афанасьев А.П., ЛисовА.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник. - М.: Логос, 2001. - 208 с.

20. В.Г.Черных. Анализ надежности шахтной погрузочной машины как сложной технической системы. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003 - № 11,. - 155-158.

21. Кальницкий Я.Б., Родионов Г.В. Общая классификация шахтных погрузочных машин // Кальницкий Я.Б., Абрамсон Х.И., Родионов Г.В. Подземная механизированная погрузка. — М.: Г.Н.-Т.И. литературы по горному делу, 1961. - 5-8.

22. Хазанович Г.Ш., Ленченко В.В. Буровзрывные походческие системы. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 1999. - 360 с.

23. ГИЛИС В.М, Маенков А.И, Лесин Э.М. Информационное обеспечение системы технического обслуживания и ремонта горнотранспортного оборудования разрезов. // Уголь. 1990 - № 2, — 38-42.

24. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. // М.: Наука, 1980, 208 с.

25. Надежность и эффективность в техники: Справочник: в 10 т./Ред. Совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. -М.: Машиностроение, 1988. Т.3.-328 с.

26. Положение о планово предупредительной системе технического обслуживания и ремонта оборудования угольных и сланцевых шахт МУП СССР. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1981. - 85 с.

27. Надежность и безопасность технических систем. Серия «Все о качестве. Зарубежный опыт» Выпуск 23, 2001. — М.: НТК Трек, 2001.-28 с.

28. Волков П.Н. Ремонтопригодность машин. М.: Машиностроение, 1975.-386 с.

29. Свешникова А.А. Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций. — М.: Наука, 1970.-656 с.

30. Труханов В. М. Надежность в технике. — М.: Машиностроение, 1999.-589 с.

31. Боровиков В.П, Боровиков И.П. STATISTIKA — Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. - М.: Филиннъ, 1997. -608 с.

32. Гимельшейн Л.Я. Искусство быть механиком. - М.: Недра, 1990. - 137 с.

33. Денисенко Е.В, Плюш,ов Н.Г, Чекавский В.И. Совершенствование технического обслуживания и ремонта горношахтного оборудования. - М.: ЦНИЭИуголь, 1977. - 68 с.

34. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. -М.: Машиностроение, 1972. - 216 с.

35. Трегубов Н.М., Акастелов Л.Ф.. Ремонт горных машин. - М.: Недра, 1978.-176 с.

36. Бельфор В.Е., Горлин A.M., Морозов В.И.. Автоматизация управления ремонтом оборудования на горных предприятиях. - М.: Недра, 1988.-160 с.

37. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. — М: Физматгиз, 1968. — 560 с.

38. Морозов В.И,, Денисенко Е,В,, Воронин Б,В. Организация обслуживания и ремонт горных машин, - М,: МГИ, 1982. - 53 с.

39. Отчет по информации о работоспособности машин АООТ "Копейский машиностроительный завод" в 1-ом квартале 1996 года по Ростовскому угольному региону. - Шахты: 1996. - 38 с. 52,Малевич Н. А. Горнопроходческие машины и комплексы. - М: Недра, 1980.-394с.

40. Солод Г. И., Морозов В. И., Русихин В. И. Технология машиностроения и ремонт горных машин. - М: Недра, 1988. - 421с.

41. Кораблев А, А, Скрипка В, П. Устройство, эксплуатация и ремонт шахтного оборудования. - М.: Недра, 1981. - 320 с.

42. Герике Б. Л. Мониторинг технического состояния горного оборудования.//Горные машины и автоматика - 2002. -№9. -С. 30-34