CC BY
0УДК 629.017
Бочкарев Юрий Семенович, старший преподаватель, Бояров Михаил Михайлович, студент
Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, 677016, Россия, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, ул. Кулаковского, 50
E-mail: [email protected]
ОЦЕНКА БЕЗОТКАЗНОСТИ АВТОСАМОСВАЛОВ БЕЛАЗ-7540
ПРИ ОСВОЕНИИ ЗАПАСОВ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕВЕРА_
Аннотация: Разработка россыпных месторождений Арктической зоны России происходит с использованием карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540. Как показывает практика, эксплуатация горной техники в условиях Арктики имеет свою специфику. Негативными факторами являются низкие климатические температуры, мерзлое состояние горных пород, отсутствие круглогодичных дорожных сообщений, что осложняется большой отдаленностью участков ведения горных работ от промышленных центров. Безотказность карьерных автосамосвалов БелАЗ -7540 на россыпных месторождениях Арктической зоны России в научно-технической литературе практически не рассмотрена. Особенностью разработки россыпных месторождений Арктики является сезонная организация горных работ, которая оказывает влияние на загруженность техники в течение года. Поэтому целью данной работы является исследование безотказности карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 на россыпных месторождениях Арктической зоны России. При исследовании безотказности карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 использованы статистический и аналитический методы анализа. В результате исследования установлено, что их безотказность интенсивно снижается и увеличение объема горнотранспортных работ и их пробега приводит к увеличению частоты отказов. Безотказность лимитируют частые отказы ведущего моста, подвески, передней оси, колес и шин, рулевого управления, тормозных систем. Число отказов данных систем увеличивается в период промывочного сезона.
Ключевые слова: Безотказность, системы автосамосвала, россыпные месторождения, параметр потока отказов, зависимость, число отказов, сезонность.
Информация о статье: принята 06 февраля 2020 г. DOI: 10.26730/1816-4528-2020-1-10-15
Обзор научно -технической литературы [1-9], посвященной исследованию транспортных систем на горнодобывающих предприятиях, показывает, что грузоперевозки обеспечиваются преимущественно пневмоколесным транспортом, где удельный вес карьерного автотранспорта приблизился к 75%. Определенно можно констатировать факт того, что колесный автотранспорт останется доминирующим видом транспорта на горных разработках еще в течение 20-30 лет вследствие отсутствия альтернативы с такими же функциональными возможностями.
Практика показывает, что при освоении минеральных запасов россыпных месторождений Севера используются карьерные автосамосвалы грузоподъемностью 30-40 тонн - БелАЗ-7540, Komatsu HD 405-6, Caterpillar 770 и Perlini DP 405. Данные модели автосамосвалов используются как в качестве основного подвижного состава на россыпных месторождениях, так и как вспомогательные на крупных карьерах [1, 3].
Принимая во внимание, что на предприятиях Северо-Востока России парк транспортных машин представлен автосамосвалами модели Бе-лАЗ-7540, а также учитывая результаты обзора предыдущих исследований [6-14], необходимо
обратить внимание на то, что аспектам эксплуатации и изучению надежности данного карьерного автосамосвала исследователями не уделено достаточного внимания, не говоря об особенностях эксплуатации на россыпных месторождениях. Таким образом, установлено, что существует научно-практическая задача, требующая решения.
Разработка россыпных месторождений в районах Арктической зоны России сопряжена с довольно большим количеством факторов, осложняющих горные работы и эксплуатацию машин: отдаленность самих месторождений от населенных пунктов, отсутствие постоянных круглогодичных дорожных путей сообщения, суровые климатические условия, отсутствие крупных ремонтных баз, а также мерзлое состояние горной породы в холодное время года и талое в теплое время года. Использование транспортных машин на россыпных месторождениях Арктики имеет свои особенности. Характерными режимами использования машин на россыпных месторождениях Севера являются интенсивное использование в добычной сезон, а в зимнее время года машины используются в менее нагруженном режиме.
Таблица 1. Число отказов карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 Table 1. The number of failures of dump trucks BelAZ-7540
Система \ месяц янв фев мар апр май июн июл авг сен окт ноя дек холодный умеренный
силовая установка 51 53 63 59 63 44 42 62 57 68 60 26 253 268
трансмиссия 11 16 27 36 21 30 29 19 15 24 23 16 93 114
ведущий мост 18 17 22 34 31 60 51 53 38 33 19 20 96 233
подвеска 49 44 55 64 92 84 68 49 46 58 52 42 242 339
передняя ось 4 6 5 4 9 18 9 18 11 7 13 9 37 65
колеса и шины 33 19 28 37 37 46 29 45 45 23 20 20 120 202
рулевое управление 2 3 2 4 10 11 18 6 8 6 6 2 15 53
тормозные системы 20 22 25 26 31 31 48 44 35 18 26 19 112 189
электрооборудование 20 18 29 24 19 23 17 45 34 36 39 22 128 138
кабина, оперение, платформа 15 12 12 11 11 13 14 12 13 17 13 10 62 63
опрокидывающий механизм 3 3 4 5 2 4 7 4 2 2 4 3 17 19
Всего 228 207 268 304 326 378 336 357 297 292 271 189 1163 1694
Для анализа безотказности карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 был собрана, обобщена и систематизирована информация об отказах десяти автосамосвалов за три года при работе на прииске «Маят», взятая с бортовых журналов. Текстовые записи были переведены в числовые, которые впоследствии были распределены по месяцам и системам (таблица 1). В данной работе выделено два периода использования машин -«умеренный» и «холодный». К «умеренному» периоду отнесены месяцы со среднесуточной температурой окружающего воздуха выше -10°С - с мая по сентябрь. К «холодному» периоду отнесены месяцы со среднесуточной температурой окружающего воздуха ниже -10°С - с ноября по март. Апрель и октябрь являются переходными.
Из таблицы видно, что в «умеренный» период времени года число отказов карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 увеличивается почти в 2 раза. Более 50% числа отказов связано с неисправностями подвески, силовой установки, ведущего моста.
Степень и характер влияния условий эксплуатации на безотказность карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 показывает график из расчетных значений параметра потока отказов (рис. 1). Параметр потока отказов (ю) по ГОСТу 27.002-89 [15] определяется как отношение математического ожидания числа отказов восстанавливаемого объекта за достаточно малую его наработку к значению этой наработки и определяется по формуле:
ДМ
Ш(° = N^7
где ДМ - число отказавших машин, N - общее число машин, Д£ - отрезок времени, в течение которого произошли отказы.
Характер изменения кривой аппроксимации с коэффициентом корреляции Я=0,87 показывает, что условия эксплуатации оказывают влияние на безотказность карьерных автосамосвалов БелАЗ -7540. В «умеренное» время года частота отказов больше почти в 2 раза по сравнению с «холодным» временем года (рис. 1).
Из графика, приведенного на рис. 1, видно, что параметр потока отказов начинает резко возрастать в начале добычного сезона, а потом убывает по мере гашения объемов горных работ, что является характерной картиной организации горных работ на россыпных месторождениях.
Характер изменения кривой аппроксимации параметра потока отказов к объему перевезенной горной массы с коэффициентом корреляции Я=0,61 показывает, что увеличение объема горнотранспортных работ более чем на 20% приводит к увеличению частоты отказов почти в 2 раза. Полученные данные свидетельствуют о влиянии интенсивности горных работ на безотказность карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 (рис. 2).
Увеличение суммарного пробега карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 более чем в 2 раза приводит к увеличению частоты отказов в 2-3 раза. Кривая аппроксимации параметра потока отказов к пробегу карьерных автосамосвалов Бе-лАЗ-7540 с коэффициентом корреляции Я=0,70 показывает наличие прямой связи между ними (рис. 3).
w «
sr ®
1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00
4 > 4 » -1 к—
9 4 9
................................... 4 ► 1 » 1
^^ 4 » j — nn 1Q8v2 4 V 4 n n 4 576 1 4
i -0,0 198X + R 0,265/ = 0,87 x + 0,0
1
2
3
4
8
9
10 11 12
5 6 7 Месяцы
Рис. 1. Зависимость параметра потока отказов карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 от месяца использования
Fig. 1. The relationship between the failure intensity of dump trucks BelAZ-7540 and the month of the year
1,2 1
0,8 0,6 0,4 0,2 0
и <я
T ®
4 I
4 1 4 1
—4 »- 4 4 1 1 1 1
• y 0,03 09x - 1,110 4 2 ►
R - 0,6 1
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 Объем перевезенной горной массы, тыс. м3
63 64 65
Рис. 2. Зависимость между объемом перевозимой горной массы и параметром потока отказов карьерных
автосамосвалов БелАЗ-7540 Fig. 2. The relationship between the failure intensity of dump trucks BelAZ-7540 and volume of transport operations
1,2
1
- а 0,8
sr
0,6
• 0,4
S3
0,2
0
• •
• •
a— • •
• • w • «
« y - 0 ,028 2x + 0, 144 3
R - 0, 70
10
12
14
16
24
26
28
30
18 20 22 Пробег, тыс. км
Рис. 3. Зависимость между пробегом карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 и параметром потока отказов
Fig. 3. The relationship between the failure intensity of dump trucks BelAZ-7540 and mileage
Снижение безотказности карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 также связано с абразивным износом деталей систем, относящихся к ходовой части. К ходовой части относятся ведущий мост, подвеска, передняя ось, колеса и шины, рулевое управление, тормозные системы. Сопоставление числа отказов данных систем представлено на гистограмме (рис. 4). Видно, что число отказов перечисленных систем в «умеренное» время года увеличивается почти в 2 раза.
Динамику изменения безотказности карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 на протяжении длительного времени можно установить по расчетным значениям параметра потока отказов, для чего из имеющейся информации было получено число отказов и продолжительность нахождения их в работе за 5 лет. Эмпирическая зависимость между параметром потока отказов и сроком эксплуатации представлена на рис. 5.
400
еа
i 300 а
о 200 о
5 100
s
ST
0
0 холодный
ЕЭ умеренный
1 J
1 i J ш ш j ! ж I - ■
F J?
с/ ~
J?
J? jr
z>-
л*
о
///// у Ж 4 л* .ж
- s
ж
ж
Рис. 4. Сопоставление числа отказов карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 за «умеренное» и «холодное»
время года
Fig. 4. Comparison of the number offailures for the "mild" conditions with "cold" conditions
12
£ 10 T
о
S3
^———1 »
.......................................................... 1 ► y = 1 ,2604x + 3,6992
•............................—................. « » R = 0,94
4
1 2 3 4 5
Срок эксплуатации, лет
Рис. 5. Зависимость между сроком эксплуатации и параметром потока отказов карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 Fig. 5. Relationship between availability and exploitation period
Кривая аппроксимации параметра потока отказов к сроку эксплуатации карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 с коэффициентом корреляции 0,94 свидетельствует о значительном ухудшении технического состояния карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540. Снижение их безотказности происходит из-за низкого качества технического обслуживания и ремонта или несвоевременного их проведения при интенсивном использовании. Конституируем, что при таком интенсивном дальнейшем снижении безотказности карьерные автосамосвалы не смогут выполнить планируемые объемы горнотранспортных работ.
Таким образом, результаты исследования показывают, что безотказность карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 на россыпных месторождениях Арктической зоны России зависит от сезонной организации горнотранспортных работ. Увеличение объема горнотранспортных работ более чем на 20% приводит к увеличению частоты отказов почти в 1,5 раза. Их безотказность лимитируют частые отказы ведущего моста, подвески, передней оси, колес и шин, рулевого управления, тормозных систем. Число отказов данных систем в период промывочного сезона увеличивается
почти в 2 раза. Снижение их безотказности происходит из-за низкого качества технического обслуживания и ремонта или несвоевременного их проведения при интенсивном использовании. Из -за интенсивного снижения безотказности карьерные автосамосвалы БелАЗ-7540 не смогут выполнить планируемые объемы горнотранспортных работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чебан А.Ю. Структурный анализ технических средств, задействованных при добыче строительных горных пород на юге Дальневосточного региона / А.Ю. Чебан, Г.В. Секисов, Н.П. Хрунина // Горная промышленность. - 2013.
- №4. - С. 26-29.
2. Карьерный автотранспорт стран СНГ в XXI веке / П.Л. Мариев, А.А. Кулешов, А.Н. Егоров, И.В. Зырянов - СПб.: Наука, 2006. - 387 с.
3. Кузнецов С.Р. Обоснование рациональной скорости движения карьерных автосамосвалов в режиме топливной экономичности на основе оптимизации тягово-скоростных характеристик двигателя: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.06.
- СПб, 2014. - 133 с.
8
6
4. Потапов М.Г. Направления развития карьерного транспорта // Горная промышленность.
- 2002. - №6. Режим доступа: https://mining-media.ru/ru/article/transport/1644-napravleniya-razvitiya-karernogo-transporta [12.01.2014].
5. Бахтурин Ю.А. Современные тенденции развития карьерного транспорта // Горный информационно -аналитический бюллетень. - 2009.
- №7. - С. 403-414.
6. Allahkarami, Zeynab & Sayadi, Ahmad Reza & Lanke, Amol Reliability Analysis of Motor System of Dump Truck for Maintenance Management // Current Trends in Reliability, Availability, Maintainability and Safety: An Industry Perspective.
- 2016. - pp. 681-688. DOI: 10.1007/978-3-319-23597-4_50
7. Tumanggor, Agustina Reliability value analysis of dump truck 108 unit (case study: South Kalimantan coal mining company) // The 6th International conference on manufacturing, optimization, industrial and material engineering: MOIME18. -2018. DOI: 10.1063/1.5080072.
8. Anistratov K. ANV Group Ltd. Experience of operation of BelAZ dump trucks in Russian open-pit mines // Eighteenth International Symposium on Mine. - 2009. - pp. 10-19.
9. Panagiotis Tsarouhas Statistical analysis of failure data for estimating reliability, availability and maintainability of an automated croissant production line // Journal of Quality in Maintenance Engineering. - 2019. - №78 (3). - pp. 247-258. DOI: 10.1016/S0951-8320(02)00167-9
10. Корецкий В.Б. Актуальные задачи эксплуатации горнотранспортных машин в жестких климатических условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - Т. 10. -№12. - С. 262-277.
11. Паранукян, В.Э. Исследование температурного режима эксплуатации большегрузных автосамосвалов БелАЗ-7540 на технологических перевозках высокотемпературных сталеплавильных шлаков / В.Э. Парунакян, М.В. Помазков,
B.В. Ступак, Ю.В. Артамонова // Защита металлургических машин от поломок. - 2006. - №9. - С. 110-117.
12. Помазков М.В. Оценка трудозатрат и простоя на внеплановых ремонтах автосамосвалов БелАЗ-7540, используемых на технологических перевозках. // Вестник Приазовского государственного технического университета. - 2007. - №17. - С. 212-214.
13. Парунакян В.Э. Оценка влияния основных технико-эксплуатационных показателей на срок службы большегрузных автосамосвалов Бе-лАЗ-7540 / В.Э. Парунакян, Ю.В. Артамонова // Вестник Приазовского государственного технического университета. - 2007. - №17. - С. 189-192.
14. Андреева Л.И., Ушаков Ю.Ю. Исследование эксплуатационной надежности карьерных автосамосвалов // Известия Уральского государственного горного университета. - 2016. -№ 3. -
C. 74-77.
15. ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения». - М.: Издательство стандартов, 1990. - 37 с.
Yuri S. Bochkaryov, senior lecturer, Mikhail M. Boyarov, student
M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, 677016, 50 street Kulakovskogo, Yakutsk, Republic of Sakha (Yakutia), Russian Federation
THE RELIABILITY ASSESSMENT OF BELAZ-7540 DUMP TRUCK AT THE PLACER DEPOSITS
Abstract: Mining placer deposits in the Arctic region of Russia is carried out using BelAZ-7540 mining dump trucks. As practice shows, the operation of mining equipment in the Arctic region has its own specifics. Mining of placer deposits has negative factors such as low climatic temperatures, frozen rocks, lack of year-round road communications, it is all complicated by the great remoteness of mining sites from industrial centers. The reliability of BelAZ-7540 mining dump trucks at placer deposits in the Arctic region of Russia has not been actually studied in the scientific and technical literature. A feature of the development of placer deposits in the Arctic is the seasonal character of mining operations, which affects the load of equipment during the year. Therefore, the purpose of this research is to explore the reliability of BelAZ-7540 dump trucks at placer deposits in the Arctic region of Russia. Statistical and analytical methods of analysis were used to explore the reliability of BelAZ-7540 dump trucks. As a result of the study, it was found that their reliability was rapidly decreasing, and an increase in the volume of mining operations and their mileage lead to an increase in the frequency of failures. Reliability is limited by extensive failures of the drive axle, suspension, front axle, wheels and tires, steering, and brake systems. The number of failures of these systems increases during the flushing season.
Keywords: reliability, units of dump trucks, placer deposits, failure intensity, relationship, number offailures, seasonal character.
Article info: received February Q2, 2Q2Q DOI: 1Q.2673Q/1816-4528-2Q2Q-1-1Q-15
REFERENCES
1. Cheban A.Yu. Strukturnyj analiz tekhnich-eskikh sredstv, zadejstvovannykh pri dobyche stroitel'nykh gornykh porod na yuge Dal'nevos-tochnogo regiona / A.Yu. Cheban, G.V. Sekisov, N.P. Khrunina // Gornaya promyshlennost'. - 2013. - №4. - S. 26-29.
2. Kar'ernyj avtotransport stran SNG v XXI veke / P.L. Mariev, A.A. Kuleshov, A.N. Egorov, I.V. Zyryanov - SPb.: Nauka, 2006. - 387 s.
3. Kuznetsov S.R. Obosnovanie ratsional'noj skorosti dvizheniya kar'ernykh avtosamosvalov v rezhime toplivnoj ehkonomichnosti na osnove opti-mizatsii tyagovo-skorostnykh kharakteristik dvigatelya: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.05.06. -SPb, 2014. - 133 s.
4. Potapov M.G. Napravleniya razvitiya kar'ernogo transporta // Gornaya promyshlennost'. -2002. - №6. Rezhim dostupa: https://mining-me-dia.ru/ru/article/transport/1644-napravleniya-razvitiya-karernogo-transporta [12.01.2014].
5. Bakhturin Yu. A. Sovremennye tendentsii razvitiya kar'ernogo transporta // Gornyj infor-matsionno-analiticheskij byulleten'. - 2009. - №7. -S. 403-414.
6. Allahkarami, Zeynab & Sayadi, Ahmad Reza & Lanke, Amol Reliability Analysis of Motor System of Dump Truck for Maintenance Management // Current Trends in Reliability, Availability, Maintainability and Safety: An Industry Perspective. - 2016. - pp. 681-688. DOI: 10.1007/978-3-319-23597-4_50
7. Tumanggor, Agustina Reliability value analysis of dump truck 108 unit (case study: South Kalimantan coal mining company) // The 6th International conference on manufacturing, optimization, industrial and material engineering: MOIME18. - 2018. DOI: 10.1063/1.5080072.
8. Anistratov K. ANV Group Ltd. Experience of operation of BelAZ dump trucks in Russian open-pit mines // Eighteenth International Symposium on Mine. - 2009. - pp. 10-19.
9. Panagiotis Tsarouhas Statistical analysis of failure data for estimating reliability, availability and maintainability of an automated croissant production line // Journal of Quality in Maintenance Engineering. - 2019. - №78(3). - pp. 247-258. DOI: 10.1016/S0951-8320(02)00167-9
10. Koretskij V.B. Aktual'nye zadachi ehksplu-atatsii gorno-transportnykh mashin v zhestkikh klimaticheskikh usloviyakh // Gornyj infor-matsionno-analiticheskij byulleten'. - 2009. - T.10.
- №12. - S. 262-277.
11. Paranukyan, V.Eh. Issledovanie tempera-turnogo rezhima ehkspluatatsii bol'shegruznykh avtosamosvalov BelAZ-7540 na tekhnolog-icheskikh perevozkakh vysokotemperaturnykh staleplavil'nykh shlakov / V.Eh. Parunakyan, M.V. Pomazkov, V.V. Stupak, Yu.V. Artamonova // Zashhita metallurgicheskikh mashin ot polomok. -2006. - №9. - S. 110-117.
12. Pomazkov M.V. Otsenka trudozatrat i pro-stoya na vneplanovykh remontakh avtosamosvalov BelAZ-7540, ispol'zuemykh na tekhnologicheskikh perevozkakh. // Vestnik Priazovskogo gosudar-stvennogo tekhnicheskogo universiteta. - 2007. -№17. - S. 212-214.
13. Parunakyan V.Eh. Otsenka vliyaniya os-novnykh tekhniko-ehkspluatatsionnykh pokazatelej na srok sluzhby bol'shegruznykh avtosamosvalov BelAZ-7540 / V.Eh. Parunakyan, YU.V. Artamonova // Vestnik Priazovskogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta. - 2007. - №17. -S. 189-192.
14. Andreeva L.I., Ushakov Yu.Yu. Issledovanie ehkspluatatsionnoj nadezhnosti kar'ernykh avtosamosvalov // Izvestiya Ural'skogo gosudar-stvennogo gornogo universiteta. - 2016. -№ 3. - S. 74-77.
15. GOST 27.002-89 «Nadezhnost' v tekhnike. Terminy i opredeleniya». - M.: Izdatel'stvo standar-tov, 1990. - 37 s.
Библиографическое описание статьи
Бочкарев Ю.С., Бояров М.М. Оценка безотказности автосамосвалов БЕЛАЗ-7540 при освоении запасов россыпных месторождений севера // Горное оборудование и электромеханика - 2020. - № 1 (147). - С. 10-15.
Reference to article
Bochkaryov Yu.S., Boyarov M.M. The reliability assessment of BELAZ-7540 dump truck at the placer deposits. Mining Equipment and Electrome-chanics, 2020, no.1 (147), pp. 10-15.
