автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Повышение ремонтной технологичности бульдозеров на россыпных месторождениях Севера

На правах рукописи

№

/

ВОДОЛАЗСКИЙ Алексей Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ БУЛЬДОЗЕРОВ НА РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХСЕВЕРА

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск, 2004

На правах рукописи

/

ВОДОЛАЗСКИЙАлексей Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ БУЛЬДОЗЕРОВ НА РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СЕВЕРА

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск 2004

Работа выполнена в Техническом институте (филиал) Якутского государственного университета в г. Нерюнгри.

Научный руководитель:

Доктор технических наук, доцент

Квагинидзе Валентин Суликоевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Викулов Михаил Александрович

Кандидат технических наук

Соколов Александр Даниилович

Ведущая организация:

НПФ «Эко-недра»

Защита диссертации состоится 06 октября 2004 г. на заседании диссертационного совета Д 212.073.04 в Иркутском государственном техническом университете по адресу:

664074 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус К, Конференцзал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного университета.

Автореферат разослан 01 сентября 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.073.04,

Доктор технических наук, профессор

Н.Н.Страбыкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Золотодобывающая промышленность является одной из крупнейших отраслей народного хозяйства Республики Саха (Якутия). В связи с высокими капитальными затратами при освоении рудных месторождений золота, основу минерально-сырьевой базы золотодобывающей промышленности Якутии в ближайшем будущем, как и в настоящее время, будут составлять именно россыпные месторождения.

Условия залегания месторождений россыпного золота, горнотехнические условия эксплуатации, часто большая удаленность добычных объектов от источников энергоснабжения и богатый опыт разработки россыпей предопределили широкое (можно сказать повсеместное) применение в Южной Якутии бульдозерного способа производства работ с предварительным обогащением песков гравитационным методом на переставных промывочных установках с дальнейшей доводкой концентрата на шлихообогатительных участках.

Высокие темпы отработки россыпных месторождений сдерживаются низкой эффективностью использования бульдозерной техники. Под влиянием многочисленных объективных и субъективных факторов бульдозеры простаивают до 50% и более календарного времени.

Низкий уровень надежности приводит к сокращению ремонтного цикла и удорожанию ремонтов. Расходы на содержание и ремонт оборудования в северных районах превышают аналогичные в средней полосе России в 2-3 раза.

Необходимость увеличения выработки на единицу оборудования для сохранения золотодобычи на должном уровне, учитывая постоянное ухудшение горно-геологических и горнотехнических условий разработки россыпей, ставит задачу повышения эффективности использования бульдозеров. Одним из направлений повышения эффективности использования бульдозеров на россыпных месторождениях является повышение их ремонтной технологичности, улучшение их приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту, а также совершенствование самой системы технического обслуживания и ремонтов.

В настоящее время вопросам совершенствования технологичности изготовления, обслуживания и восстановления работоспособности горных машин посвящены работы В.И.Солода, Г.И.Солода, В.И.Русихина, Я.М. Радкевича, В.И. Гетопанова, Г.С.Ратухина, В.Ш. Френкеля, П.И.Коха, П.Н.Волкова, Д.Е. Махно, Н.Н. Страбыкина, В.И.Морозова, A.M. Самарина,

И.В. Горбунова, В.А. Голубева, А.Е. Тропа, В.Н. Ефимова, К.В Попандопуло, Е.М. Федярина, Н.Д. Тира, А.И.Шадрина,- B.C. Квагинидзе, А.Н. Балабанова, В.М. Шатуновского, М.А. Халфина, Г.В. Маляева, В.Г. Гуляева, В.А Семенова и целого ряда других исследователей. Основные из этих работ рассматривают вопросы оценки уровня надежности карьерных экскаваторов и оптимизации их ремонта применительно к машинам, работающим в условиях средних широт.

Следует отметить, что в настоящее время отсутствуют какие-либо исследования по изучению и установлению уровня ремонтной технологичности бульдозеров. Методика сбора статистической информации и экспериментальной оценки уровня ремонтной технологичности бульдозеров отсутствует. В связи с этим можно говорить о том, что исследования, направленные на повышение уровня ремонтной технологичности бульдозеров, используемых на россыпных месторождениях, являются актуальной научной задачей для изыскания дополнительных возможностей увеличения выработки на единицу оборудования и, как следствие, повышения эффективности разработки россыпей.

Целью настоящей работы является разработка научно-обоснованных мероприятий, повышающих ремонтную технологичность бульдозеров, эксплуатируемых в условиях россыпных месторождений Севера.

Идея работы заключается в рациональной организации технического обслуживания и ремонта на основе оценки уровня ремонтной технологичности бульдозеров по удельным показателям, рассчитываемым как отношение затрат труда, времени и средств па проведение ремонтов к объему выполненной функциональной работы. Задачи исследований:

1. проанализировать эффективность эксплуатации бульдозеров, работающих в условиях Севера;

2. выбрать наиболее рациональную методику и оценить уровень ремонтной технологичности бульдозеров;

3. выявить и исследовать факторы, влияющие на ремонтную технологичность бульдозеров, эксплуатируемых в условиях Севера;

4. разработать комплекс мероприятий, повышающих уровень ремонтной технологичности бульдозеров;

5. обосновать экономическую эффективность предложенных рекомендаций по повышению ремонтной технологичности бульдозеров.

Методы исследований, использованные в работе:

• методы квалиметрии для безэкспертной оценки ремонтной технологичности бульдозеров;

• лабораторные методы исследований физико-механических свойств конструкционных материалов;

• методы экспериментальных исследований при промышленной апробации разработанного комплекса мероприятий по повышению уровня ремонтной технологичности;

• методы анализа результатов наблюдений с использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики.

Научные положения. выносимые на защиту:

• Основными причинами низкого уровня надежности и ремонтной технологичности бульдозеров, эксплуатируемых на россыпных месторождениях Севера, являются техническое несовершенство их конструкции, низкая приспособленность к жестким условиям эксплуатации, низкое качество ремонтных работ и несовершенство системы технического обслуживания и ремонта.

• Математическая модель. определения уровня ремонтной технологичности бульдозеров, разработанная на основе метода безэкспертной оценки качества горных машин, с учетом наиболее значимых показателей - трудоемкости, продолжительности и стоимости ремонтов, а также функционального критерия позволяет более объективно подойти к оценке фактического технического состояния бульдозеров.

• На качество эксплуатации, уровень надежности и ремонтной технологичности влияют природно-климатические; горнотехнические условия эксплуатации; срок службы бульдозера; профессиональная подготовленность обслуживающего персонала.

• Планирование системы, методов и технологии технического обслуживания и ремонта бульдозеров на россыпных месторождениях должно производится с учетом климатических условий, сезонности работ и ограниченности доступа к горно-добычным участкам. Обоснованность и достоверность научных положений. выводов и

рекомендаиий подтверждаются:

• представительным объемом статистической информации (наблюдалось около 30 единиц оборудования в течение 5 лет);

• сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с доверительной вероятностью 0,8-т0,95 при относительных ошибках 0,1-Ю,2, установленных на основе апробированных методов теории вероятностей и математической статистики;

• положительными результатами внедрения разработанных научно-технических рекомендаций в старательской артели «Пламя». Научная новизна работы заключается в следующем:

• выявлены основные причины низкого уровня надежности и эффективности использования бульдозеров на россыпных месторождениях Севера;

• определен уровень ремонтной технологичности бульдозеров, эксплуатируемых на россыпных месторождениях Севера;

• определены факторы, наиболее влияющие на уровень ремонтной технологичности бульдозеров, эксплуатируемых в жестких условиях россыпных месторождений Севера;

• разработаны организационно-технические мероприятия по оптимизации системы, методов и технологии технического обслуживания и ремонта бульдозеров на россыпных месторождениях Севера.

Личный вклад автора:

• собран и обработан достаточно большой статистический материал по эксплуатации бульдозеров;

• разработана математическая модель для определения уровня ремонтной технологичности бульдозеров;

• установлены зависимости ремонтной технологичности бульдозеров от природно-климатических и горнотехнических условий эксплуатации, срока службы и квалификации обслуживающего персонала;

• разработаны и внедрены организационно-технологические мероприятия по оптимизации системы, методов и технологии технического обслуживания и ремонта (ТОиР) бульдозеров. Практическая значимость работы подтверждается разработкой и

реализацией в старательской артели «Пламя» рекомендаций по повышению уровня ремонтной технологичности бульдозеров.

Реализация выводов и рекомендаций работы: Разработанная в диссертационной работе система технического обслуживания и ремонта в совокупности с комплексом рекомендаций по повышению уровня ремонтной

технологичности бульдозеров была внедрена в старательской артели «Пламя» АК «Золото Нерюнгри» с годовым экономическим эффектом около 8 млн.руб., а также используется в учебном процессе ТИ (ф) ЯГУ при чтении курса лекций и выполнении контрольных и курсовых работ по дисциплинам «Эксплуатация и ремонт карьерного оборудования», «Горные машины и комплексы».

Апробация работы: Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете артели старателей «Пламя»; на техническом совете ГУП «Якутуголь»; на 1 международной конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва 2001г.); на IV региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Нерюнгри 2003г.); на конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых» (Якутск 2003г.); на II Международной научно-практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (Пенза, 2004г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов» (Пенза, 2004г.); на заседании кафедры горного дела НТИ(ф)ЯГУ; на заседании кафедры горных машин и рудничного транспорта ИрГТУ.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, 5-и глав, заключения, библиографического списка из 65 наименований и 4 приложений. Диссертация изложена на 194 страницах и содержит 41 рисунок и 46 таблиц.

Работа выполнялась в 1998-2004 годах в Техническом институте (филиале) Якутского государственного университета. Работа выполнена в рамках программ СО РАН «Механика, научные основы машиностроения и надежности машин» и «Создание высокопроизводительного оборудования для Севера».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу условий и структуры эксплуатации бульдозерной техники на россыпных месторождениях Севера. Дана общая характеристика золотоносных районов Севера на примере Южной Якутии. Приведен анализ климата района и горнотехнических условий эксплуатации бульдозеров. Приведены показатели использования, структура календарного

времени работы, структура простоев и коэффициенты использования бульдозерной техники. Проведен анализ работ, касающихся вопросов надежности и ремонтной технологичности горного оборудования. Приведены основные требования к ремонтной технологичности. На основе выполненного анализа сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе произведена оценка существующего уровня ремонтной технологичности. На основе анализа различных методик в качестве методологической основы принята безэкспертная методика оценки качества, на базе которой разработана математическая модель определения существующего уровня ремонтной технологичности бульдозеров по единичным и комплексным показателям. Для объективной оценки фактического уровня ремонтной технологичности определены наиболее значимые показатели. Обработана статистическая информация и определен уровень ремонтной технологичности бульдозеров по единичным и комплексному показателям.

Третья глава полностью посвящена выявлению и исследованию факторов, наиболее влияющих на ремонтную технологичность. На уровень ремонтной технологичности бульдозеров наиболее негативно влияют горнотехнические и природно-климатические условия эксплуатации; срок службы оборудования; профессиональная подготовленность обслуживающего персонала. Получены численные зависимости влияния этих факторов на эффективность использования оборудования.

В четвертой главе изложены особенности эксплуатации и ремонта бульдозеров, работающих в условиях Севера. Описаны особенности их работы в условиях низких отрицательных температур. Приведены результаты многолетних наблюдений по динамике изменения температур воздуха в холодные месяцы работы, а также амплитуды колебаний температур в течение суток. Представлены результаты исследований по динамике изменения частоты и характера отказов в течение года и в зависимости от температуры. Систематизированы и изложены основные виды отказов и разрушений металлоконструкций бульдозеров, приведены схемы с указанием наиболее вероятных мест возникновения трещин и хрупкого излома. Изложены особенности организации и технологии ремонтов бульдозеров в условиях низких отрицательных температур. Описано производство контроля, дефектовки и технического диагностирования бульдозерной техники.

Пятая глава посвящена разработке научно-технических рекомендаций, направленных на повышение уровня надежности и ремонтной технологичности бульдозеров. Приведены рекомендации по совершенствованию системы ТОиР с учетом сезонности работ и удаленности горно-добычных участков от баз предприятия. Даны рекомендации по применению методов ремонта и расчету оборотного фонда, необходимого для применения поэтапного ремонта сменно-узловьш методом. Изложена разработанная технология восстановления металлоконструкций сваркой в условиях отрицательных температур с применением контактных нагревателей и быстромонтируемых боксов. Предложены некоторые конструктивно-технологические дополнения в конструкцию бульдозеров. Предложена схема организации ремонтного хозяйства на предприятиях, разрабатывающих россыпные месторождения, с учетом ограниченности транспортного доступа и большого числа небольших горно-добычных участков. Рассчитана экономическая эффективность, полученная от внедрения данных рекомендаций.

Заключение содержит основные выводы и результаты исследований, выполненных в рамках диссертации.

В приложениях приведены технологическая карта и методика ремонта рамы ходовой тележки бульдозера; рассчитанный для с/а «Пламя» оборотный фонд узлов и агрегатов; перечень операций по техническому обслуживанию тракторов и навесного оборудования; характеристика сталей, применяемых для сварных стальных конструкций машин и механизмов, эксплуатируемых в районах с холодным климатом.

На основе выполненных исследований обоснованы следующие защищаемые научные положения:

1. Основными причинами низкого уровня надежности и ремонтной технологичности бульдозеров, эксплуатируемых на россыпных месторождениях Севера, являются техническое несовершенство их конструкции, низкая приспособленность к жестким условиям эксплуатации, низкое качество ремонтных работ и несовершенство системы технического обслуживания иремонта.

В условиях постоянного роста объемов переработки горной массы для поддержания золотодобычи на требуемом уровне, в последние годы наметилась тенденция к повышению единичной мощности бульдозеров,

используемых как на вскрышных, так и на добычных работах. Однако, как показывает практика, коэффициент использования бульдозеров остается достаточно низким и составляет в среднем 0.35-0.58.

Динамика изменения коэффициента использования бульдозеров в течение рабочего сезона по месяцам показана на рисунке 1.

Из-за несовершенства применяемой в настоящее время системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР) часто происходят нарушения ремонтного цикла вследствие сезонности работ, интенсивности эксплуатации бульдозерной техники во время промывки песков, большой разбросанности участков и ограниченности доступа к ним. Нарушение планов планово-предупредительных ремонтов (ППР) приводит к дополнительным простоям оборудования вследствие учащения отказов.

Рис. 1 Динамика изменения коэффициента использования техники во времени в течение рабочего сезона

Простои бульдозеров занимают до 65 % календарного времени работы. Из них аварийные ремонты составляют от 30 до 50% времени всех простоев. Основная часть их (45-82%) связана с отказами механической части бульдозера.

В холодный период года выполняется до 35-40% всего объема горных работ, поэтому особенности работы на россыпных месторождениях Севера проявляются в основном в негативном влиянии низких отрицательных температур и амплитуд их колебания в течение суток на надежность бульдозерной техники.

На основе результатов проведенных исследований выяснилось, что наибольшая частота отказов приходится на холодные месяцы года (рис.2).

Рис. 2 Графикраспределения частоты отказов в течение года

При низких температурах наиболее часто выходят из строя детали и элементы, испытывающие динамические нагрузки и наибольшую частоту их приложения в единицу времени. В зимнее время значительно увеличивается число отказов металлоконструкций, ходовой части и рабочего оборудования. Основными видами отказов металлоконструкций, ходовой части и рабочего оборудования являются хрупкий, вязкий, усталостный изломы и абразивное изнашивание.

Взаимосвязь прочности металлоконструкций с уровнем отрицательных температур характеризуется хладноломкостью, что проявляется в снижении вязких свойств стали. Резкие колебания температур вызывают концентрацию дополнительных напряжений в узлах, что является одним из активных факторов зарождения и развития хрупких трещин.

Сопоставление относительной частоты хрупких разрушений узлов металлоконструкций бульдозеров с кривыми распределения ударной вязкости сталей по интервалам температур показывает, что разрушение происходит часто при высоком уровне гарантированной ударной вязкости.

Анализ данных замеров деталей ходовой части бульдозеров показывает также более интенсивное абразивное изнашивание при низких температурах.

Установлено, что причинами разрушений являются несовершенство конструктивных форм узлов, наличие дополнительных концентраторов напряжений (технологические отверстия, сварные швы, резкие переходы сечений и т.д.), неудовлетворительная хладостойкость и износостойкость применяемых материалов.

Достаточно низкий уровень качества ремонта на россыпных месторождениях, разрабатываемых в условиях холодного климата, объясняется также низким уровнем развития ремонтных баз вследствие

быстрого погашения запасов, удаленностью участков от баз предприятия и ремонтных площадок от места ведения горных работ, жестким круглосуточным режимом эксплуатации бульдозеров во время промывочного сезона и низким качеством сварочных работ при производстве их в холодное время, обусловленным влиянием человеческого и технологического факторов.

2. Математическая модель определения уровня ремонтной технологичности бульдозеров, разработанная на основе метода безэкспертной оценки качества горных машин, с учетом наиболее значимых показателей - трудоемкости, продолжительности и стоимости ремонтов, а также функционального критерия позволяет более объективно подойти к оценке фактического технического состояния бульдозеров.

В качестве методологической основы принята безэкспертная методика оценки ремонтной технологичности, разработанная на кафедре «Технология машиностроения и ремонт горных машин» МГГУ.

Для получения статистических данных о ремонтной технологичности бульдозеров использовались следующие источники: хронометражные наблюдения, журналы учета работы и простоев бульдозеров, отчеты по использованию календарного фонда времени, агрегатные журналы, дефектные ведомости.

По принятой методике оценка уровня ремонтной технологичности бульдозеров по комплексному показателю производилась в следующей последовательности:

1. Определялась количественная характеристика выполняемой бульдозером основной функции, то есть его функциональный критерий. Наиболее полно интенсивность выполнения бульдозером своих функций можно выразить произведением производительности бульдозера на суммарное сопротивление на ноже бульдозера:

где - эксплуатационная производительность бульдозера по горной массе (мЗ/час);

суммарное сопротивление на ноже бульдозера при копании и перемещении породы по горизонтальной поверхности, определяемая суммой сопротивлений: копанию перемещению призмы волочения перед отвалом перемещению породы

вверх по отвалу Wв, перемещению самого бульдозера по горизонтали или уклону \Уо и трения ножа отвала о породу \Утр. Наибольшим функциональным критерием в данном случае обладает бульдозер Т-500.

2. Для определения единичных удельных показателей необходим статистический материал. При сборе данных учитывались требования ГОСТов. Обработка исходных данных производилась с использованием методов математической статистики и теории вероятностей. Для наблюдений применялся стандартный план N^1. С помощью математического аппарата определялся необходимый объем наблюдений. Достоверность данной информации определяется доверительной вероятностью с предельной относительной ошибкой 0,1-0,2. данные математической обработки экспериментальных данных сведены в таблицы-матрицы.

3. Качество оценки ремонтной технологичности во многом зависит от номенклатуры используемых показателей. Для выбора наиболее значимых показателей на основании группы опросных анкет была построена матрица рангов. Ввиду присвоения некоторыми специалистами одинаковых рангов разным показателям на основании матрицы рангов строилась преобразованная матрица. Затем с помощью гистограммы ранжирования определялись наиболее значимые показатели. Ими являются трудоемкость, продолжительность и стоимость ремонтов. Удельные величины этих показателей определялись по формуле:

где показатель трудоемкости, продолжительности или стоимости

ремонтов; функциональный критерий.

4.3атем из таблицы-матрицы удельных показателей ремонтной технологичности выбирались наилучшие базовые показатели. Базовые показатели ремонтной технологичности определялись из столбцов

матрицы в виде наилучших (наименьших) значений удельных величин параметров конкретной машины:

Совокупность базовых значений представляет собой

динамическую модель функциональной машины (бульдозера), обладающую наиболее высокими показателями уже достигнутыми в различных машинах, но не имеющими аналогов в виде одной машины. В случае, когда все принадлежат одной машине, имеет место реальная модель эталонной

машины. Все наилучшие показатели в нашем случае принадлежат бульдозеру Т-500. Следовательно, она будет являться базовой эталонной машиной.

5. Далее определялся уровень ремонтной технологичности бульдозеров по единичным показателям

Долю участия а^ каждого единичного показателя ремонтной технологичности рассматриваемого бульдозера в их общей сумме при п выбранных показателях определяем по формуле:

С целью исключения влияния количества выбранных для сравнения показателей определяем коэффициент участия у^ каждого единичного показателя в значении комплексного показателя ремонтной технологичности бульдозера:

Суммарное значение единичных показателей ремонтной технологичности бульдозера с учетом его коэффициентов участия при

сложении их по правилу векторов в ^мерном пространстве подсчитывается по формуле:

6. Определялся уровень ремонтной технологичности бульдозера по комплексному показателю. Комплексный показатель (Кд) ремонтной технологичности бульдозера равен отношению суммарных значений единичных показателей рассматриваемого к аналогичной сумме

показателей базового бульдозера

о.

7. Согласно определенным комплексным показателям были установлены зависимости комплексного показателя ремонтной технологичности бульдозера от уровня ремонтной технологичности по единичным показателям и функционального критерия. Между Кф кф И ^ устанавливались зависимости вида:

К^ак^+Ь;

где К^ - комплексный показатель ремонтной технологичности бульдозера; к^ - уровень ремонтной технологичности по единичным показателям. Коэффициенты а и Ь в выражениях определяются из решения систем нормальных уравнений.

Наибольшим уровнем ремонтной технологичности по комплексному показателю обладает бульдозер Т-500.

3. На качество эксплуатации, уровень надежности и ремонтной технологичности бульдозеров влияют природно-климатические; горно-технические условия эксплуатации; срок службы бульдозера; профессиональная подготовленность обслуживающего персонала.

Как в процессе работы, так и в процессе ремонтов горное оборудование испытывает влияние ряда факторов. Основными из них являются природно-климатические и горнотехнические условия эксплуатации, срок службы бульдозера и профессиональная подготовленность обслуживающего персонала.

Установлены функциональные зависимости удельных продолжительности, трудоемкости и стоимости ремонтов от категории крепости пород. Зависимости продолжительности, трудоемкости и стоимости ремонтов от категории крепости пород; полученные по результатам исследований, близки к линейным и показаны на рис.3. При расчете удельные значения определялись исходя из функционального критерия

(С,)ремонтов в зависимости от категории крепости пород

Из графика видно, что прослеживается четкая тенденция увеличения продолжительности, трудоёмкости и стоимости ремонтов при увеличении крепости разрабатываемых пород.

Существенное влияние на ремонтную технологичность оборудования имеет профессиональная подготовленность обслуживающего персонала.

Трудоемкость операций ремонтных работ выполняемых рабочими различной профессиональной подготовленности в течении времени с учетом технической вооруженности определялась по формуле:

5=£КпгК„Л;

При выполнении одного и того же ремонта в фиксированных условиях трудоемкость остается постоянной, а разница во времени его выполнения различными исполнителями свидетельствует лишь о различии их профессиональной подготовленности.

Анализ данных показал, что при повторном выполнении операций коэффициент натренированности увеличивается и уже после 4-5 кратного повторения операции достигает своего предельного значения К„ = 1 (рис. 5).

-1 -Кп(оП

-2 - Кп(1)

-3 - Кп(2)

-4 - Кп(3)

-5 - Кг»(4)

-6 - Кн(0)

-7-Кн(1)

-8 • Кн(2)

-9 - Кн(3)

-10 - Кн(4)

Рис. 4 Зависимость интенсивности выполнения работ \(п) от квалификации Кк и натренированности Книсполнителей; Кп-коэффициент профессирнальнойподготовленности исполнителей; 0,1,2,3,4-количество повторений выполнения операции.

Срок эксплуатации значительно влияет на многие показатели работы бульдозеров. Как правило, это проявляется в снижении производительности, коэффициента использования, уровня ремонтной технологичности, увеличении продолжительности, трудоёмкости и стоимости как плановых, так и аварийных ремонтов.

Проведенные исследования показывают, что при увеличении сроков службы бульдозеров снижается их годовая производительность (рис.5). 16

Характерна тенденция к снижению коэффициента использования Кысп к концу ремонтного цикла с последующим восстановлением его значений. При этом очередной капитальный ремонт повышает уровень надежности машин, но не обеспечивает полного восстановления его первоначальных значений, поэтому и наблюдается общее снижение годовой производительности при увеличении срока службы машин, что связано со снижением их надежности, возрастанием аварийных простоев и, как следствие, ростом затрат времени на ремонт оборудования.

На трудоемкость и продолжительность ремонтов наиболее существенное влияние оказывают природно-климатические условия эксплуатации, а именно изменение температуры воздуха.

Рис.5Зависимость среднегодовой производительности бульдозеров от срока эксплуатации

При низких температурах наиболее часто выходят из строя детали и элементы, испытывающие динамические нагрузки и наибольшую частоту их приложения в единицу времени.

На рис. 6 представлена зависимость влияния природно-климатических условий на трудоемкость текущих ремонтов бульдозера.

Рис.6 Влияние природно-климатическихусловий на трудоемкостьремонтов бульдозера Т-500

В результате проведенных исследований были получены опытно -статистические коэффициенты зависимости трудоемкости текущих ремонтов бульдозеров от природно-климатических условий (табл. 1).

Таблица 1

4. Планирование системы, методов и технологии технического обслуживания и ремонта бульдозеров на россыпных месторождениях должно производится с учетом климатических условий, сезонности работ и ограниченности доступа к горнодобычным участкам.

В настоящее время ТОиР бульдозеров, эксплуатирующихся на россыпных месторождениях, производится в соответствии с нормативными документами. Виды технического обслуживания, их периодичность, продолжительность и трудоемкость для различных видов бульдозеров определяются отдельно на основе технических руководств по эксплуатации, опыта работы передовых предприятий отрасли, рекомендаций Управления главного механика Министерства цветной металлургии по совершенствованию существующей системы планово-предупредительных ремонтов, обобщения документальных данных о фактической периодичности, продолжительности и трудоемкости технических осмотров и ремонтов технологического оборудования, в соответствии с ГОСТ 18322-78 и ГОСТ 27.002-83.

Ремонтный цикл предусматривает периодичность капитального ремонта после наработки бульдозером 6000 моточасов. Исследования показывают, что при календарном времени работы бульдозеров 5500-7200 часов, наработка не превышает 3500-4000 моточасов.

Поскольку имеет место большой разброс параметров надежности узлов и деталей, в настоящее время нет каких-либо научно-обоснованных количественных оценок ресурса различных элементов, по которым можно было бы планировать параметры ремонтного цикла и замену сборочных единиц без лишних затрат из-за недоиспользования ресурса или из-за внезапных отказов. На сложность установления количественной характеристики ресурса также влияет постоянное изменение условий и ритма их эксплуатации. Поэтому система ТОиР должна предусматривать диагностирование деталей и узлов и остановку оборудования на

регламентированные ремонты не по нормативам наработки, а по их фактическому техническому состоянию.

Проведенные исследования подтверждают целесообразность применения поэтапной системы ремонта бульдозеров. Применение этой системы позволяет производить ремонт или замену узлов и агрегатов во время проведения плановых технических обслуживании наряду с запланированным объемом работ по поддержанию работоспособности техники, тем самым исключая необходимость проведения частых текущих ремонтов.

Предлагаемая структура технического обслуживания и ремонта изображена на рисунке 7. В предлагаемой системе предполагается законченный ремонтный цикл за один рабочий сезон, то есть капитальные ремонты предусматривается производить ежесезонно. Бульдозер ставится на ремонт не на основе наработки, а с учетом специфичности условий эксплуатации и сезонности работ. Уменьшение периодичности капитальных ремонтов, конечно же, увеличивает трудоемкость их проведения, но позволяет осуществлять своевременную замену изношенных узлов и агрегатов, сократив тем самым аварийные остановки, а также снизить трудоемкость текущих ремонтов (предусмотрен один текущий ремонт) и подготовить бульдозер в полной мере к началу каждого рабочего сезона.

Рис. 7 Предлагаемая структура цикла периодических плановых технических обслуживании иремонтов бульдозеров

Кроме этого предусматривается агрегатный (сменно-узловой) метод ремонта, что позволяет сократить простои оборудования в ремонтах на горно-добычных участках за счет исключения необезличенного ремонта и быстрой замены изношенных элементов.

Для применения данного метода ремонта на предприятии должен быть создан обезличенный оборотный фонд узлов и агрегатов. Величина такого фонда определяется для каждого типа агрегата по формуле:

где - списочное число бульдозеров одного типоразмера, шт;

- годовая (сезонная) планируемая наработка бульдозера, мото-час, м3;

- время оборачиваемости сборочной единицы (агрегата) с учетом погрузки, разгрузки, транспортирования и ремонта на ремонтной базе, сут;

- коэффициент возможных отклонений оборачиваемости агрегата (обязательно должен учитывать удаленность участка и ограниченность транспортного доступа к нему);

В - межремонтный ресурс сборочной единицы, мото-час, м3. количество одинаковых деталей в бульдозере, шт.

Учитывая удаленность некоторых участков, оборотный фонд лучше рассчитывать для каждого участка отдельно и принимать его с коэффициентом резерва (в зависимости от мощности участка, его удаленности и ограниченности доступа к нему).

Поэтапный ремонт сменно-узловым методом, производимый на основе технического диагностирования, позволяет более полно использовать резервы работоспособности каждой машины, снизить продолжительность ремонта, трудовые и материальные затраты.

Организация ремонтного хозяйства на россыпных месторождениях Севера имеет свою специфику в силу влияния ряда факторов. Основными из них являются: сезонность работ, удаленность месторождений от освоенных районов, ограничение транспортного доступа, наличие нескольких, удаленных друг от друга и от баз предприятий участков, быстрое погашение запасов (частые переезды с места на место и быстрое удаление места ведения горных работ от ремонтных площадок и базы участка). Поэтому на предприятии на одном из наиболее крупных участков с наиболее удобным транспортным расположением была организована центральная ремонтная база. На этой базе специализированные ремонтные бригады производят капитальные и текущие ремонты бульдозеров близлежащих участков и восстановление узлов и агрегатов оборотного фонда всего предприятия. Параметры базы определены в соответствие с исходными данными на основе расчета трудоемкости ремонтов всего парка бульдозеров предприятия.

На удаленных горно-добычных участках были устроены ремонтные площадки для проведения ТОиР. Учитывая специфику производства были также применены передвижные ремонтные мастерские на базе высокопроходимых автомобилей «Урал», сварочные генераторы на базе

трактора МТЗ-80 и быстромонтируемые цеха, состоящие из каркаса из отрезков труб и брезентового, либо прорезиненного покрытия.

Поэтапная схема замены изношенных деталей сменно-узловым методом на основе технического диагностирования, обоснованное сокращение межремонтного срока, четкое разграничение функций центральной ремонтной базы и участковых ремонтных хозяйств, оснащение базы и участков оборудованием в соответствии с потребностями, мобильность и специализация ремонтных бригад позволили значительно повысить качество ремонтно-восстановительных работ, снизить трудоемкость, продолжительность и, соответственно, стоимость ремонтов. Произведенный анализ эксплуатации бульдозерного парка в с\а «Пламя» в период с 2001 по 2004 год показал, что внедрение всего комплекса рекомендованных мероприятий позволило сократить аварийные простои оборудования на 60%, а общие простои на 20%.

Разработана технология сварочных работ в условиях отрицательных температур с применением электрических нагревателей. Для ремонт каждого из основных узлов металлоконструкций бульдозеров разработаны технологические карты и рекомендации. Упорядочивание сварочных работ, соблюдение рекомендаций по проведению восстановительных работ и применение электрических нагревателей позволило сократить число аварий металлоконструкций бульдозеров на 14%.

Предложен ряд конструктивных дополнений (накладки и наплавка в виде сетки в местах наибольшего абразивного изнашивания, установка дополнительных одноразовых втулок из малоуглеродистых («мягких») сталей, применение сменных вставок (пенала) в шахте рыхлителя и др.), внедрение которых позволило сократить простои бульдозеров в ремонте на 11%.

Общая экономическая эффективность от внедрения результатов исследований и рекомендаций составила около 8 млн. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение задачи повышения надежности и ремонтной технолопгчности бульдозеров, работающих в жестких условиях эксплуатации, путем разработки и совершенствования системы и методов технического обслуживания и ремонта, имеющей существенное значение для предприятий, разрабатывающее россыпные месторождения на Севере страны.

Результаты теоретического анализа и экспериментальных

исследований, полученные в процессе работы над диссертацией, позволили

сформулировать следующие выводы:

1. На основе статистической информации, характеризующей структуру эксплуатации бульдозеров, работающих на россыпных месторождениях Севера, установлено, что коэффициент использования календарного фонда времени бульдозеров составляет 0,35-0,58. Причем аварийные простои оборудования занимают до 50% времени всех ремонтов.

2. Установлено, что наиболее ощутимые простои бульдозеров на россыпных месторождениях Севера связаны с хрупкими разрушениями и абразивным износом металлоконструкций, рабочего оборудования и ходовой части бульдозеров.

3. Разработана безэкспертная методика, которая позволяет производить оценку уровня ремонтной технологичности бульдозеров различных типоразмеров по единичным и комплексному показателям с учетом трудоемкости, продолжительности и стоимости ремонтов.

4. Выявлены факторы, наиболее влияющие на уровень ремонтной технологичности бульдозеров. Ими являются природно-климатические и горнотехнические условия работы оборудования; профессиональная подготовленность персонала; срок эксплуатации бульдозеров.

5. Разработана система ТОиР, предполагающая законченный ремонтный цикл за один рабочий сезон и поэтапный ремонт, производимый сменно-узловым методом на основе предварительного технического диагностирования. Выполнение капитальных ремонтов ежесезонно и увеличение трудоемкости плановых ремонтов в целом на 15% позволило сократить аварийные простои оборудования на 60%, а общее время простоев на 20%.

6. Разработанная технология ремонта металлоконструкций бульдозеров, применение электрических нагревателей и быстромонтируемых боксов позволили сократить число аварий на 14%.

7. Предложен ряд конструктивных дополнений, внедрение которых позволило сократить простои бульдозеров в ремонте на 11%.

8. Внедрение комплекса разработанных организационно-технических мероприятий в старательской артели «Пламя» позволило получить экономический эффект около 8 млн. руб./год. Комплексный показатель ремонтной технологичности увеличился в среднем на 13%.

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в

следующих работах:

1. Квагинидзе B.C., Корецкий В.Б., Водолазский А.А. Требования к технологии ремонтной сварки металлоконструкций горно-транспортного оборудования в условиях низких температур // М.- Горный информационно -аналитический бюллетень. -№10. - 2002.- С. 115-116.

2. Квагинидзе B.C., Корецкий. В.Б., Водолазский А.А. Технология восстановления крупномодульных зубьев горно-транспортного оборудования в полевых условиях при низких температурах // М.- Горный информационно-аналитический бюллетень.-№11.- 2002.- С.208-209.

3. Квагинидзе B.C., Водолазский А.А. Влияние низких температур на надежность бульдозеров на горнодобывающих предприятиях Якутии // Материалы 1 международной конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых».-М.-2002г.

4. Квагинидзе B.C., Водолазский А.А. Показатели использования бульдозеров на золотодобывающих предприятиях Южной Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень.-№3.-2003.

5. Квагинидзе B.C., Водолазский А.А., Коростылева В.Т. Условия функционирования золотодобывающих предприятий Южной Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень.-№3.-2003.

6. Водолазский А.А. Анализ отказов и основных видов разрушений металлоконструкций бульдозеров на золотодобывающих предприятиях Севера // Материалы IV региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Нерюнгри.-2003г.

7. Водолазский А.А. Особенности организации технического обслуживания и ремонта бульдозеров в условиях Якутии // Материалы IV региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Нерюнгри.-2003г.

8. Квагинидзе B.C., Водолазский А.А. Определение функционального критерия бульдозеров // Материалы конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых».-Якутск.- 2003г.

9. Квагинидзе B.C., Водолазский А.А. Совершенствование системы ремонта бульдозеров в условиях россыпных месторождений Севера // Сборник материалов 11 Международной научно-практической конференции

«Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях».- Пенза.- 2004г.

Ю.Квагинидзе B.C., Водолазский А.А. Совершенствование методов ремонта бульдозеров в условиях россыпных месторождений Севера // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов».- Пенза. -2004г.

ВОДОЛАЗСКИ Й Алексей Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ бульдозеров

НА РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СЕВЕРА

Специальность 05.05.06 - «Горные машины» Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Заказ № 1235. Тираж 120 экз.. Отпечатано в ГУЛ «Нерюнгринсхая гортипография»,

Ф16396

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Условия эксплуатации бульдозеров на россыпных месторождениях Южной Якутии.

1.2 Показатели использования бульдозеров.

1.3 Анализ работ по ремонтной технологичности машин.

1.4 Требования к ремонтной технологичности бульдозеров.

1.5 Задачи исследования.

1.6 Выводы.

2 ОЦЕНКА РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ БУЛЬДОЗЕРОВ.

2.1 Методика оценки ремонтной технологичности бульдозеров.

2.2 Определение функционального критерия.

2.3 Выбор показателей для оценки ремонтной технологичности бульдозеров.

2.4 Методика сбора и обработки статистической информации для оценки ремонтной технологичности бульдозеров.

2.5 Математическая обработка экспериментальных данных.

2.6 Выбор базовых показателей для оценки уровня ремонтной технологичности.

2.7 Определение комплексного показателя ремонтной технологичности.

2.8 Выводы.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА РЕМОНТНУЮ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ БУЛЬДОЗЕРОВ.

3.1 Влияние окружающей среды на ремонтную технологичность бульдозеров.

3.2 Влияние горнотехнических условий на ремонтную технологичность бульдозеров.

3.3 Влияние профессиональной подготовленности обслуживающего персонала на ремонтную технологичность бульдозеров.

3.4 Влияние срока эксплуатации бульдозера на ремонтную технологичность.

3.5 Выводы.

4 ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА БУЛЬДОЗЕРОВ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА.

4.1 Особенности работы металлоконструкций бульдозеров в условиях низких отрицательных температур.

4.2 Отказы и основные виды разрушений металлоконструкций бульдозеров.

4.3 Особенности ремонта бульдозеров в условиях низких отрицательных температур.

4.4 Контроль и дефектовка деталей. Методы технической диагностики металлоконструкций бульдозеров.

4.5 Выводы.

5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ УРОВНЯ

РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ БУЛЬДОЗЕРОВ.

5.1 Рекомендации по совершенствованию системы ГТПР бульдозеров.

5.2 Рекомендации по применению методов ремонта.

5.3 Рекомендации по совершенствованию технологии сварочных работ при ремонте металлоконструкций бульдозеров.

5.4 Конструктивно-технологические мероприятия по повышению ремонтной технологичности бульдозеров.

5.5 Рекомендации по организации ремонтного хозяйства.

5.6 Экономическая эффективность от внедрения мероприятий и рекомендаций по повышению ремонтной технологичности.

5.7 Выводы.

Общеизвестно, что большую роль в экономике России в целом и Якутии в частности играет продукция минерально-сырьевого комплекса. Золотодобывающая промышленность является одной из крупнейших отраслей народного хозяйства республики Саха (Якутия). Добыча золота здесь осуществляется более чем 60-ю предприятиями. В последние 10 лет доля республиканской добычи в общефедеральном объеме составляет 20-25 % [1].

В структуре минерально-сырьевой базы Якутии преобладают коренные месторождения (рудное золото), однако подавляющий объем золота добывается из россыпных месторождений. В связи с высокими капитальными затратами при освоении рудных месторождений золота и большими сроками строительства рудников, основу минерально-сырьевой базы золотодобывающей промышленности Якутии в ближайшем будущем, как и в настоящее время, будут составлять именно россыпные месторождения.

Относительно небольшая глубина залегания рыхлых отложений, невысокие прочностные характеристики пород и в достаточной степени четкое разграничение пустых пород и продуктивного пласта предопределяют на месторождениях Южной Якутии применение открытого способа разработки с раздельной выемкой торфов и песков. Понятно, что открытая разработка возможна только при неглубоком залегании пласта. Однако в эксплуатацию вовлекаются россыпи с все большей глубиной залегания продуктивного пласта, а среднее содержание золота в пласте систематически сокращается. Кроме этого, условия работ становятся все более сложными, а трудоемкость открытого способа разработки с каждым годом значительно возрастает. Это происходит потому, что при равных объемах добычи полезного ископаемого, резко возрастают объемы вскрышных и промывочных работ.

Условия залегания месторождений россыпного золота, горнотехнические условия эксплуатации, часто большая удаленность добычных объектов от источников энергоснабжения и богатый опыт разработки россыпей предопределили широкое (можно сказать повсеместное) применение в Южной Якутии бульдозерного способа производства работ с предварительным обогащением песков гравитационным методом на переставных промывочных установках с дальнейшей доводкой концентрата на ШОУ (шлихообогатительный участок).

Бульдозерный способ имеет, как преимущества, так и недостатки. Однако в настоящее время в Южной Якутии этот вид горнодобывающей техники имеет весьма широкое распространение. Большую роль в этом играет универсальность бульдозера, как горнотранспортной машины. Бульдозер способен выполнять весь комплекс горно-подготовительных, вскрышных, добычных, рекультивационных и вспомогательных работ. Учитывая специфику организации работ на россыпных месторождениях, немаловажным преимуществом бульдозера является его автономность.

В Южной Якутии распространены многолетнемерзлые породы, что также вносит некоторые особенности при выборе техники и технологии разработки месторождений россыпного золота. Бульдозерный способ производства работ дает возможность производить выемку пород послойно по мере естественного оттаивания, что значительно сокращает объемы работ по дополнительному их разупрочнению во время теплого периода года. Кроме того, в условиях постоянного роста объемов переработки горной массы для поддержания золотодобычи на требуемом уровне, в последние годы наметилась тенденция к повышению единичной мощности бульдозеров, используемых как на вскрышных, так и на добычных работах. Уже сейчас на россыпях применяют бульдозеры на базе тракторов с тяговым классом 350 кН и более. Применение мощных бульдозеров (300-500 л.е.), оборудованных рыхлителями, позволяет значительно увеличить продолжительность эксплуатационного сезона за счет применения достаточно эффективного механического рыхления даже в зимний период, поднять производительность труда за счет большой единичной мощности и расширить диапазон разрабатываемых пород.

Применяемые технологии разработки позволяют говорить о том, что и в ближайшем будущем бульдозер останется основным горно-транспортным оборудованием при разработке многолетнемерзлых россыпей Юга Якутии.

Учитывая постоянное ухудшение горно-геологических и горнотехнических условий разработки россыпей, можно говорить о большой важности повышения эффективности использования горного оборудования. Необходимость увеличения выработки на единицу оборудования для сохранения уровня золотодобычи на должном уровне ставит задачу повышения надежности и ремонтной технологичности бульдозеров.

При этом условия эксплуатации предъявляют особые требования к конструкции машин и режиму их эксплуатации. Тяжелые условия работы бульдозеров при разработке россыпных месторождений связаны с нестабильностью горнотехнических условий, климатическими условиями, отдаленностью от освоенных районов и баз предприятий, а также принятыми технологиями и сезонностью работ. Все эти негативные факторы приводят к снижению производительности, учащению аварийных ремонтов, усложнению технического обслуживания и ремонтов и, как следствие, к снижению коэффициента использования горного оборудования.

На золотодобывающих предприятиях Южной Якутии широко используются бульдозеры малой, средней и большой единичной мощности как отечественного, так и импортного производства. Из отечественных наиболее часто применяются бульдозеры на базе тракторов Т-130, Т-170, Т-500, ДЭТ-250. Достаточно широко применяется тяжелая техника зарубежных фирм: «Комацу» (Япония), «Фиат-Аллис» (Италия), «Катерпиллер» (США).

Высокие темпы отработки россыпных месторождений сдерживаются низкой эффективностью использования бульдозерной техники. Под влиянием многочисленных объективных и субъективных факторов бульдозеры простаивают до 50% и более календарного времени. Фактические простои оборудования в ремонте практически всегда превышают нормативные, что объясняется как несовершенством нормативов, так и низкой эффективностью системы технического обслуживания и ремонта машин.

Снижение уровня надежности приводит к сокращению ремонтного цикла и удорожанию ремонтов. Расходы на содержание и ремонт оборудования в северных районах превышают аналогичные в средней полосе России в 2-3 раза.

Ремонт оборудования является самым дорогостоящим вспомогательным процессом на открытых горных работах. Ремонтом занято до 30% и более списочного состава рабочих.

Так как разработка россыпных месторождений золота связана с быстрым погашением запасов и переездами горных участков с места на место, очень часто ремонтная база имеет достаточно низкий уровень развития. Уровень механизации ремонтных процессов здесь также очень низок. Большинство затрат труда приходится на операции, выполняемые вручную.

Многолетний опыт использования бульдозеров при разработке россыпного золота показывает, что при проведении осенне-зимней и зимне-весенней вскрыши резко повышается количество отказов механического оборудования, гидросистем, топливной системы и электрооборудования. Кроме этого в этих условиях наблюдается частое разрушение металлических конструкций машин.

Острота проблемы повышения ремонтной технологичности обусловлена также технологией отработки россыпей, где бульдозер является основной, а в большинстве случаев единственной машиной всего технологического комплекса. Проблему повышения эффективности использования горного оборудования осложняет удаленность месторождений от населенных пунктов, а также зачастую отсутствие транспортного сообщения как раз во время промывочного сезона, когда техника работает в наиболее интенсивном режиме.

Одним из направлений повышения эффективности использования бульдозеров на россыпных месторождениях является повышение их ремонтной технологичности, улучшение их приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту, а также совершенствование системы технического обслуживания и ремонта. Необходимость научного подхода к проблеме повышения коэффициента использования оборудования диктуется также недостатком специального ремонтного оборудования, оснастки, приспособлений, поставки заводами изготовителями ремонтной документации, а также зачастую недостаточно высоким качеством запасных частей.

Для изучения возможности увеличения эффективности использования оборудования необходимы исследования и анализ использования бульдозеров во времени, их простоев. Необходимы также исследования и обобщение имеющейся информации о хладостойкости металлоконструкций, что является важным фактором создания надежной техники для работы в условиях Севера.

Следует отметить, что в настоящее время отсутствуют какие-либо исследования по изучению и установлению уровня ремонтной технологичности бульдозеров, используемых при разработке многолетнемерзлых роесыпных месторождений Юга Якутии. Методика сбора статистической информации и экспериментальной оценки ремонтной технологичности бульдозеров отсутствует. В связи с этим можно говорить о том, что исследования, направленные на повышение уровня ремонтной технологичности бульдозеров, используемых на россыпных месторождениях, являются актуальной научной задачей для изыскания дополнительных возможностей увеличения выработки на единицу оборудования и, как следствие, повышения эффективности разработки россыпей.

Работа выполнена в рамках программ СО РАН «Механика, научные основы машиностроения и надежности машин» и «Создание высокопроизводительного оборудования для Севера».

Целью настоящей работы является разработка научно-обоснованных мероприятий, повышающих ремонтную технологичность бульдозеров, эксплуатируемых в условиях россыпных месторождений Севера.

Идея работы заключается в рациональной организации технического обслуживания и ремонта на основе оценки уровня ремонтной технологичности бульдозеров по удельным показателям, рассчитываемым как отношение затрат труда, времени и средств на проведение ремонтов к объему выполненной функциональной работы.

Задачи исследований:

1. проанализировать эффективность эксплуатации бульдозеров, работающих в условиях Севера;

2. выбрать наиболее рациональную методику и оценить уровень ремонтной технологичности бульдозеров;

3. выявить и исследовать факторы, влияющие на ремонтную технологичность бульдозеров, эксплуатируемых в условиях Севера;

4. разработать комплекс мероприятий, повышающих уровень ремонтной технологичности бульдозеров;

5. обосновать экономическую эффективность предложенных рекомендаций по повышению ремонтной технологичности бульдозеров.

Методы исследований, использованные в работе:

• методы квалиметрии для безэкспертной оценки ремонтной технологичности бульдозеров;

• лабораторные методы исследований физико-механических свойств конструкционных материалов;

• методы экспериментальных исследований при промышленной апробации разработанного комплекса мероприятий по повышению уровня ремонтной технологичности;

• методы анализа результатов наблюдений с использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту:

• Основными причинами низкого уровня надежности и ремонтной технологичности бульдозеров, эксплуатируемых на россыпных месторождениях Севера, являются техническое несовершенство их конструкции, низкая приспособленность к жестким условиям эксплуатации, низкое качество ремонтных работ и несовершенство системы технического обслуживания и ремонта.

• Математическая модель определения уровня ремонтной технологичности бульдозеров, разработанная на основе метода безэкспертной оценки качества горных машин, с учетом наиболее значимых показателей -трудоемкости, продолжительности и стоимости ремонтов, а также функционального критерия позволяет более объективно подойти к оценке фактического технического состояния бульдозеров.

• На качество эксплуатации, уровень надежности и ремонтной технологичности влияют природно-климатические; горнотехнические условия эксплуатации; срок службы бульдозера; профессиональная подготовленность обслуживающего персонала.

• Планирование системы, методов и технологии технического обслуживания и ремонта бульдозеров на россыпных месторождениях должно производится с учетом климатических условий, сезонности работ и ограниченности доступа к горно-добычным участкам. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

• представительным объемом статистической информации (наблюдалось около 30 единиц оборудования в течение 5 лет);

• сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с доверительной вероятностью 0,8-Ю,95 при относительных ошибках 0,1-Ю,2, установленных на основе апробированных методов теории вероятностей и математической статистики;

• положительными результатами внедрения разработанных научно-технических рекомендаций в старательской артели «Пламя».

Научная новизна работы заключается в следующем:

• выявлены основные причины низкого уровня надежности и эффективности использования бульдозеров на россыпных месторождениях Севера;

• определен уровень ремонтной технологичности бульдозеров, эксплуатируемых на россыпных месторождениях Севера;

• определены факторы, наиболее влияющие на уровень ремонтной технологичности бульдозеров, эксплуатируемых в жестких условиях россыпных месторождений Севера;

• разработаны организационно-технические мероприятия по оптимизации системы, методов и технологии технического обслуживания и ремонта бульдозеров на россыпных месторождениях Севера.

Личный вклад автора:

• собран и обработан достаточно большой статистический материал по эксплуатации бульдозеров;

• разработана математическая модель для определения уровня ремонтной технологичности бульдозеров;

• установлены зависимости ремонтной технологичности бульдозеров от природно-климатических и горнотехнических условий эксплуатации, срока службы и квалификации обслуживающего персонала;

• разработаны и внедрены организационно-технологические мероприятия по оптимизации системы, методов и технологии технического обслуживания и ремонта (ТОиР) бульдозеров.

Практическая значимость работы подтверждается разработкой и реализацией в старательской артели «Пламя» рекомендаций по повышению уровня ремонтной технологичности бульдозеров.

Реализация выводов и рекомендаций работы: Разработанная в диссертационной работе система технического обслуживания и ремонта в совокупности с комплексом рекомендаций по повышению уровня ремонтной технологичности бульдозеров была внедрена в старательской артели «Пламя» АК «Золото Нерюнгри» с годовым экономическим эффектом около 8 млн.руб., а также используется в учебном процессе ТИ (ф) ЯГУ при чтении курса лекций и выполнении контрольных и курсовых работ по дисциплинам «Эксплуатация и ремонт карьерного оборудования», «Горные машины и комплексы».

Апробация работы: Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете артели старателей «Пламя»; на техническом совете ГУП «Якутуголь»; на 1 международной конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва 2001г.); на IV региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Нерюнгри 2003г.); на конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых» (Якутск 2003 г.); на II Международной научно-практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (Пенза, 2004г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов» (Пенза, 2004г.); на заседании кафедры горного дела НТИ(ф)ЯГУ; на заседании кафедры горных машин и рудничного транспорта ИрГТУ.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ. Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, 5-и глав, заключения, библиографического списка из 65 наименований и 4 приложений. Диссертация изложена на 194 страницах и содержит 41 рисунок и 46 таблиц.

5.7. Выводы

1. Повышения уровня ремонтной технологичности бульдозеров возможно добиться за счет организационно-технологических и конструктивно-технологических мероприятий, основными из которых являются: совершенствование системы ТО и Р; совершенствование методов и технологии технического обслуживания и ремонта; улучшение конструкционных и эксплуатационных свойств материалов; создание надлежащей материально-технической базы; оптимальная организация ремонтного хозяйства; повышение профессиональной подготовленности обслуживающего персонала и улучшение качества эксплуатации оборудования.

2. Применяемая система ППР в силу многих объективных причин не соответствует специфичности предприятий по разработке россыпных месторождений Севера. Это осложняет планирование ремонтов с одной стороны и выполнение планов ППР с другой. Предлагаемая система ТОиР предполагает законченный ремонтный цикл за один рабочий сезон, что облегчает, как планирование, так и производство ремонтов. Выполнение капитальных ремонтов ежесезонно и увеличение трудоемкости плановых ремонтов в целом на 15% позволило сократить аварийные простои оборудования на 60%, а общее время простоев на 20%.

3. Как показали исследования, наиболее приемлемым для бульдозеров, эксплуатируемых при разработке россыпных месторождений, является поэтапный ремонт, производимый сменно-узловым или агрегатным методом на основе предварительного технического диагностирования. Поэтапный сменно-узловой метод ремонта, выполняемый на основе технического диагностирования позволяет более полно использовать резервы индивидуальной работоспособности каждой конкретной машины, уменьшить трудовые и материальные затраты на ремонт и снизить продолжительность ремонта в полевых условиях за счет исключения необезличенного ремонта и быстрой замены неисправных узлов и агрегатов. Более приемлемой в этом случае представляется стратегия организации технического обслуживания и ремонта по техническому состоянию. В этом случае перечень и периодичность выполнения операций определяется фактическим техническим состоянием бульдозера и его сборочных единиц и агрегатов.

4. Сварочные работы по устранению различных дефектов в базовых узлах машин, особенно в период влияния низких температур, должны производится с обязательным соблюдением ряда специфических требований и рекомендаций. Наиболее ответственно необходимо подходить к выбору марок сталей, электродов и технологии сварки. В условиях низких температур не менее важен предварительный и сопутствующий подогрев конструкции до необходимой температуры, оптимальная скорость отвода тепла, а также последующая термическая и механическая обработка деталей.

5. Опыт ремонта металлоконструкций показал, что упорядочивание сварочных работ, соблюдение предлагаемых рекомендаций по проведению восстановительных работ и применение электрических нагревателей позволяют сократить общую продолжительность сварочных работ за счет сокращения числа аварий на 14%.

6. Повышение ремонтной технологичности бульдозеров, работающих в специфических условиях россыпных месторождений Севера, возможно за счет внедрения конструктивно-технологических мероприятий, обеспечивающих большую их приспособленность к данным условиям. Наиболее серьезными проблемами являются хрупкие разрушения металлоконструкций и абразивный износ ходовой части и рабочего оборудования бульдозеров. Предлагаемые конструктивно-технологические мероприятия позволяют снизить количество отказов и продолжительность нахождения бульдозеров в ремонте в среднем на 11%.

7. В старательской артели «Пламя» был проведен эксперимент по организации ремонтного хозяйства в соответствии с предлагаемыми рекомендациями. На предприятии был создан обменный фонд элементов оборудования. Восстановление и изготовление узлов и агрегатов выполнялось на центральной ремонтной базе специализированной бригадой ремонтников-наладчиков. Затем отремонтированные элементы направлялись на горнодобычные участки. Применение сменно-узлового метода с восстановлением узлов и агрегатов на центральной ремонтной базе позволило значительно улучшить организацию ремонтов, сократить их трудоемкость, продолжительность и стоимость, что в свою очередь позволило значительно увеличить эффективность использования оборудования.

8. После внедрения разработанных организационно-технических мероприятий в с/а «Пламя» был произведен анализ работы парка оборудования. На основе полученного статистического материала был определен уровень ремонтной технологичности бульдозеров. Результаты обработки фактических показателей использования бульдозеров показали, что после внедрения рекомендованных разработок комплексный показатель ремонтной технологичности увеличился в среднем на 13%.

9. Внедрение комплекса разработанных мероприятий в старательской артели «Пламя» позволило получить экономический эффект около 8 млн. руб/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение задачи повышения надежности и ремонтной технологичности бульдозеров, работающих в жестких условиях эксплуатации, путем разработки и совершенствования системы и методов технического обслуживания и ремонта, имеющей существенное значение для предприятий, разрабатывающих россыпные месторождения на Севере страны.

Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований, полученные в процессе работы над диссертацией, позволили сформулировать следующие выводы:

1. На основе статистической информации, характеризующей структуру эксплуатации бульдозеров, работающих на россыпных месторождениях Севера, установлено, что коэффициент использования календарного фонда времени бульдозеров составляет 0,35-0,58. Причем аварийные простои оборудования занимают до 50% времени всех ремонтов.

2. Установлено, что наиболее ощутимые простои бульдозеров на россыпных месторождениях Севера связаны с хрупкими разрушениями и абразивным износом металлоконструкций, рабочего оборудования и ходовой части бульдозеров.

3. Разработана безэкспертная методика, которая позволяет производить оценку уровня ремонтной технологичности бульдозеров различных типоразмеров по единичным и комплексному показателям с учетом трудоемкости, продолжительности и стоимости ремонтов.

4. Выявлены факторы, наиболее влияющие на уровень ремонтной технологичности бульдозеров. Ими являются природно-климатические и горнотехнические условия работы оборудования; профессиональная подготовленность персонала; срок эксплуатации бульдозеров.

5. Разработана система ТОиР, предполагающая законченный ремонтный цикл за один рабочий сезон и поэтапный ремонт, производимый сменно-узловым методом на основе предварительного технического диагностирования. Выполнение капитальных ремонтов ежесезонно и увеличение трудоемкости плановых ремонтов в целом на 15% позволило сократить аварийные простои оборудования на 60%, а общее время простоев на 20%.

6. Разработанная технология ремонта металлоконструкций бульдозеров, применение электрических нагревателей и быстромонтируемых боксов позволили сократить число аварий на 14%.

7. Предложен ряд конструктивных дополнений, внедрение которых позволило сократить простои бульдозеров в ремонте на 11 %.

8. Внедрение комплекса разработанных организационно-технических мероприятий в старательской артели «Пламя» позволило получить экономический эффект около 8 млн. руб./год. Комплексный показатель ремонтной технологичности увеличился в среднем на 13%.

1. Маликов Е.Ф. Актуальные проблемы золотодобычи в республике Саха (Якутия). Горный журнал, №11, 1995.

2. Ветлужских В.Г., Ветлужских Г.В., Чукурна В.Д. и др. Золотоносные районы крайнего Юга Якутии и части Амурской области: фондовая литература, отчет. ВГФ; ЯТГУ; ДВГУ; ЮЯКЭ, 1969.

3. Балабанов А.Н. Технологичность конструкций машин. М.: Машиностроение, 1987.

4. Халфин М.А. Оценочные показатели ремонтной технологичности. Строительные и дорожные машины, №12, 1971.

5. Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и надежность средств комплексной механизации: учебник для вузов. М.: Недра, 1986.

6. Малеев Г.В., Гуляев В.Г., Бойко Н.Г. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов: учебник для вузов. М.: Недра, 1988.

7. Солод Г.И., Радкевич Я.М. Управление качеством горных машин. Учебное пособие. М.: МГИ, 1985.

8. Русихин В.И., Попандопуло К.В., Иманов У. Оценка приспособленности экскаваторов к ремонту. Ташкент, «Мехнат», 1989.

9. Рахутин Г.С., Френкель В.Ш. Проектирование горно-шахтного оборудования с учетом рациональных приемов техобслуживания. Сб. «Научные сообщения ИГД им. А.А. Скочинского», вып. 77, М.,1970.

10. Волков П.Н., Кучеров Г.А. Исследование ремонтной технологичности карьерных экскаваторов. Надежность и контроль качества, №11, 1975.

11. З.Самарин A.M. Исследование и повышение эксплуатационной технологичности роторных экскаваторов. Автореф. канд. дисс. М., МГИ, 1977.

12. Ефимов В.Н. Исследование ремонтопригодности шагающих экскаваторов и разработка способов ее повышения. Автореферат канд. дисс. М., МГИ, 1973.

13. Горбунов Н.В. Исследование и повышение эксплуатационной технологичности одноковшовых карьерных экскаваторов. Автореферат канд. дисс. М., МГИ, 1978.

14. Квагинидзе B.C. Эксплуатация карьерного горного и транспортного оборудования в условиях Севера. — М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2002.

15. П.Квагинидзе B.C., Радкевич Я.М., Русихин В.И. Ремонтная технологичность металлоконструкций карьерных механических лопат на угольных разрезах Севера. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 1997.

16. Квагинидзе B.C. Управление качеством эксплуатации карьерного горнотранспортного оборудования в условиях Севера. Якутск: Яф Изд-ваСОРАН, 2001.- 188 с.

17. Квагинидзе B.C., Петров В.Ф., Корецкий В.Б. Ремонтная технологичность большегрузных карьерных автосамосвалов на угольных разрезах Севера.-М: Изд-во Московского государственного горного университета, 2003. -289с.

18. Корецкий В.Б. Повышение ремонтной технологичности горнотранспортных машин на угольных разрезах Севера.- Нерюнгри, 2002.-128с.

19. Ишков A.M. Математическая ритмология в работоспособности техники на Севере.- Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000.-320с.

20. Б.З. Захарчук, В.Д. Телушкин, Г. А. Шлойдо, А.А. Яркин. Бульдозеры и рыхлители.- М: Изд-во «Машиностроение», 1987.-240с.

21. Махно Д.Е. Эксплуатация и ремонт карьерных экскаваторов в условиях Севера.-М., Недра, 1984.

22. Технологичность конструкций изделий: Справочник/ Т.К.Алферова, Ю.Д. Амиров, П.Н.Волков и др.; под ред. Ю.Д. Амирова. М.: Машиностроение, 1985.

23. Солод Г.И. Радкевич Я.М. Управление качеством горных машин, М., МГИ, 1985.- 92с.

24. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., Недра, 1982.

25. Методические указания по определению качества промышленной продукции. М., ВНИИС, 1970.

26. Справочник. Управление качеством продукции.- М: Стандарты, 1985.

27. Методика оценки эксплуатационной технологичности подвижного состава автомобильного транспорта. М., НИИАТ ОНТИ, 1965

28. Солод Г.И., Радкевич Я.М. Методика оценки качества забойных скребковых конвейеров. Сб. Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных шахт. М., МГИ, 1971.

29. Солод Г.И., Морозов В.И., Русихин В.И. Технология машиностроения и ремонт горных машин. М., Недра, 1986.

30. Солод Г.И. Радкевич Я.М. Управление качеством горных машин, М., МГИ, 1978.

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

32. Солод Г.И., Морозов В.И. Эксплуатация и ремонт горного оборудования. М., Центральное управление НТГО, 1983.

33. Кучеров Г.А. Исследование некоторых вопросов ремонтной технологичности одноковшовых экскаваторов. Автореф. Канд. дисс. МАДИ, М., 1973.

34. Методика обработки конструкций на технологичность и оценка уровня технологичности изделий машиностроения и приборостроения. Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР. М., 1975

35. МУЭ-69. Методика выбора номенклатуры нормируемых показателей надежности технических устройств. М., Изд. Стандарты, 1970

36. Семенов В. А. Эксплуатационная технологичность тракторов и сельскохозяйственных машин. «Тракторы и сельскохозяйственные машины», N11, 1969.

37. Демин А.А. Влияние производительности на надежность карьерных экскаваторов. В сб. «Горные машины и автоматика», N9, 1967.

38. ГОСТ 19152-73. Система технического обслуживания и ремонта техники. Ремонтопригодность. Состав общих требований. М., изд-во стандартов, 1973.

39. ГОСТ 17361-71. Ремонтопригодность военной техники.Состав общих требований. М., изд-во стандартов, 1971.

40. Смирнов Н.Н. Эксплуатационная технологичность самолетных конструкций. М., Оборонгиз, 1963.

41. ГОСТ 18831-73. Технологичность конструкций. Термины и определения. М., изд-во стандартов, 1973.

42. Венцель Е.С. Теория вероятностей. М., Наука, 1969

43. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. М., Высшая школа, 1973.

44. Радкевич Я.М. Методология прогнозирования параметров горных машин. Автореф. докт. дисс. М., ММГУ, 1993.

45. Рыжев П.А. Математическая статистика в горном деле. М., Высшая школа, 1973.

46. ГОСТ 17509-72. Надежность изделий в машиностроении. Система сбора и обработки информации. Методы определения точечных оценок показателей надежности по результатам наблюдений.

47. Шор Я.Б. Таблицы для анализа и контроля надежности. Советское радио. М., 1988.

48. Нецветаев В.А. Исследование влияния отрицательной температурной среды на сопротивляемость низколегированных сталей образованию холодных ламилярных трещин при сварке. МВТУ, М., 1981.

49. Слепцов О. И., Михайлов В.Е. Повышение прочности сварных конструкций для Севера. Наука, Новосибирск, 1989.

50. Русихин В.И. Эксплуатация и ремонт механического оборудования карьеров. М., Недра, 1982.

51. Ларионов В.П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении. Наука, Новосибирск, 1986.

52. Григорьев Р.С., Ларионов В.П., Уржуцев Ю.С. Методы повышения работоспособности техники в северном исполнении. Новосибирск, Наука, 1987.

53. Трактор Т-170М1.01, его модификации и комплектации. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОАО «ЧТЗ», ГСКБ 1999.

54. Трактор Т-500Р-1, ДЗ 141УХЛ.00.00.000 ТО. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. СССР, Москва. 1987.

55. Трактор Т-130.1.Г-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОАО «ЧТЗ», ГСКБ 1997.

56. Семейкин В.А. Эффективность технического обслуживания машинно-тракторного парка и автомобилей.- М.: Россельхозиздат, 1987.-175с.

57. Шмаков А.Т. Бульдозеры, скреперы и грейдеры в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1991.-255с.

58. Трактор Т-500. Разборка-сборка. Чебоксары, 1992. -264с.

59. Нанзад Ц. к вопросу совершенствования системы технического обслуживания и ремонта горных машин. Улан-Батор: МонПИ, 1988.

60. Квагинидзе B.C., Шубин Г.В. Тепловая очистка и ремонт металлоконструкций горного оборудования в условиях отрицательных температур.- Якутск.: ЯГУ, 2000.

61. Квагинидзе B.C., Радкевич Я.М. Рекомендации по повышению надежности металлоконструкций экскаваторов, эксплуатирующихся при низких температурах.- Нерюнгри.: ЯГУ, 2000.

62. Арустюмян Н.С., Квагинидзе B.C. «Повышение надежности сварных соединений карьерного оборудования путем применения нагревательных устройств». Научные сообщения института горного днла им. А.А. Скочинского, вып. 299, М., 1994.

63. Рельдман И.А. Расчет нагревателей электрических печей сопротивления. Рельдман И.А., Гутман М.Б., Рубин Г.К.- Ленинград.- Энергия.-1988.-151с.