Развитие систем Планово-предупредительного ремонта горных и транспортно-технологических машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 614.8

РАЗВИТИЕ СИСТЕМ ПЛАНОВО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОГО РЕМОНТА ГОРНЫХ И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Чооду О.А.

Тувинский государственный университет, г. Кызыл

DEVELOPMENT OF SYSTEM OF PREVENTIVE MAINTENANCE OF MINING AND TRANSPORT-TECHNOLOGICAL MACHINES

Choodu O. A.

Tuvan state University, Kyzyl

Приведены результаты исследования практики и мировой технической литературы по оптимизации параметров производственных процессов с учётом специфических особен-ностей производства, начиная с природно-климатических факторов. Автор показывает не-эффективность существующих систем технической эксплуатации.

Назрела необходимость совершенствования систем технической эксплуатации, кото-рые вызваны прогрессом в науке и технике. Для решения проблемы предлагается новая си-стема непрерывного автоматизированного контроля за техническим состоянием горно-строительных, технологических машин и оборудования, которая позволяет повысить уро-вень надежности и безопасности эксплуатации техники. В свою очередь мониторинговая система ремонта отражается на технико-экономических параметрах специализированных и горных машин. Суть системы заключается во внедрении контрольно-диагностических средств непрерывного контроля в узлы и агрегаты техники. Повышение надежности и без-опасности отражается в технико-экономических показателях как главный критерий выбора методики технической эксплуатации. Ключевые слова: транспортно-технологические машины, горные машины, ремонт, техническая эксплуатация, система ремонта, контрольно-диагностические средства, монито-ринг, датчики.

The results of the research practice and international technical literature on parameter optimi-zation of production processes taking into account the specific features of the production, starting with natural-climatic factors, etc. result shows the effectiveness of existing systems of operation. There is an urgent need to improve the systems of technical operation which is caused by progress in science and technology. To solve the problem, a new system of continuous automated control over the technical condition of mining and construction, technological machines and equipment is pro-posed. This system allows to increase the level of reliability and safety of equipment operation. In turn, the monitoring system of repair is reflected in the technical and economic parameters of spe-cialized and mining machines. The essence of the system is the introduction of control and diagnos-tic tools for continuous monitoring in units and assemblies of equipment. Improving reliability and safety, which is reflected in the technical and economic indicators as the main criterion for the choice of methods of technical operation. Keywords: transport and technological machines, mining machines, repair, technical opera-tion, repair system, control and diagnostic tools, monitoring ring, sensors.

Описание фундаментальной научной задачи, на решение которой направлено иссле-дование: Решение проблем надежности технической эксплуатации транспор-тно-технологических и горных машин.

Актуальность исследования: сегодня развитие инженерных решений достигла

новых высот. Применение возможностей инженерных технологий позволяют по-новому взглянуть на решение проблемы технической эксплуатации техники. Одним из важнейших достиже-ний можно считать автоматизацию процессов контроля - это создание новых типов схем, датчиков и про-

граммных комплексов. Технологии, которые в прошлом веке применяли только на секретных разработках, сегодня можно использовать в широком спектре - это автомобилестроение, эксплуатация сложных систем, поддержание работоспособности слож-ных систем.

Анализ современного состояния исследований

Поддержание жизненного цикла любой техники требует значительных финансовых, ресурсных и трудовых затрат. Это связанно со сложностью техники, которая сегодня приме-няется во всех направлениях жизнедеятельности людей. Требования к качеству надежности, эргономике и работоспособности сегодня поставлены на первое место для любых техниче-ских устройств. Что в свою очередь усложняет конструкцию таких устройств и соответ-ственно их техническую эксплуатацию.

При оптимизации параметров производственных процессов необходимо учитывать специфические особенности производства, начиная с природно-климатических факторов до учета профессиональных и личностных качеств рабочих. Современный опыт эксплуатации горно-строительных и технологических машин в различных услови-

ях показывает, что суще-ствуют различные подходы и методы, направленные на совершенствование системы плано-во-предупре-дительного ремонта техники [1-14].

В настоящее время, в строительно-дорожных и горнодобывающих предприятиях ос-новной системой ремонта является планово-предупредительный ремонт (ППР). ППР специ-ализированных и горных машин - трудоемкий и сложный процесс. Использование системы ППР не позволяет эффективно производить ремонтные воздействия, но современные техно-логии дают возможность по-новому взглянуть на проблему ремонта.

К основным проблемам ППР относятся:

- сложность планирования технических воздействий;

- устаревшая система организации технического обслуживания и ремонта;

- трудоемкость расчета;

- сложность корректировки запланированных работ.

Методы совершенствования эксплуатации техники исследовались многими учеными. Так, вопросы эффективности машин рассматривали С.И. Абрамов, В.И. Баловнев, О.А. Бардьипев, С.А. Волков, М.И. Грифф, С.А. Евтюков, Е.И. Зайцев, В.А. Зорин, С.Е.

Канто-рер, А.П. Ковалев, Р.Н. Колегаев Ю.Г. Котиков, В.С. Лукинский, А.Н. Максименко, С.Н. Николаев, И.В. Петров, А.К. Рейш, В.Н. Тимофеев и другие ученые. В работах показана связь эффективности с вопросами надежности, рационального подбора техники, обслужи-вания и ремонта.

Решению задач обеспечения общего уровня надежности посвящены работы отечественных ученых: Д.П. Волкова, Б.В. Гнеденко, А.С. Проникова, Б.Ф. Хазова, В.В. Шульца, В.И. Эдельмана; зарубежных ученых Ф. Байхельта, Р. Барлоу, Ф. Прошана, Ф. Франкена. С надежностью связаны процессы старения машин и методы определения оптимального воз-раста машин. Данным вопросам специально посвящены работы Л.Л. Вегера, С.Е. Канторера, Р.Н. Колегаева, Р.М. Петухова, А.И. Селиванова, А.М. Трынова, М.В. Фроловой и других.

Значителен вклад в изучение проблем управления работоспособностью машин мето-дами технической эксплуатации В.А. Аллилуева, Б.Н. Бирючева, Н.Г. Гаркави, С.В. Далец-кого, П.В. Дружинина, В.А. Зорина, В.И. Игнатова, А.В. Каракулева, Б.Г. Кима, Г.Н. Ки-риллова, Н.В. Коценко, Е.М. Кудрявцева, Е.С. Кузнецова, А.А. Кулешова, Е.С. Локшина, И.А. Луйка, В.М. Михлина, Б.Д.

Прудовкого, Г.А. Седлухи, Э.А. Сухарева,

A.М. Шейнина.

Эксплуатация парка машин в современных условиях нашла отражение в работах

B.И. Баловнева, И.И. Воронкина, Б.Д. Ко-ноныхина, Е.А. Кудашова, С.Е. Максимова, И.А. Недо-резова, С.Н. Николаева, Е.П. Панкратова, М.Д. Полосина, А.В. Рубайлова, Н.Д. Тимофеева и др. ученых. Современные тенденции совершенствования эксплуатации техники направлены на повышение качества производственных процессов, возрастание роли предприятий-изготовителей в формировании системы эксплуатации, применение новых форм организа-ции жизненного цикла (ЖЦ) машин [1-6].

Проблема

Современные системы технической эксплуатации устарели, проведение технических воздействий по восстановлению и повышению надежности требуют больших трудовых, энергетических и финансовых затрат [1-14].

Новизна исследования заключается: во внедрении мониторинговой системы ремонта техники.

Ключевые моменты:

1. Внедрение контрольно-диагностических средств в узлы и агрегаты техники;

2. Внедрение методики непрерывного контроля;

3. Онлайн взаимодействие с техническими службами;

4. Создание базы данных эксплуатации техники.

Для решения вышеперечисленных проблем предлагается вместо системы «Планово-предупредительного ремонта» использовать систему непрерывного контроля за работоспо-собностью узлов и агрегатов, а именно «Мониторинговую систему ремонта». Данная си-стема основана на внедрении инновационных технологий - постоянный контроль над агре-гатами и узлами с помощью датчиков температуры, вибрации и т.п., т.е. контрольно-диагностических средств.

Рассмотрим пример на базе горного предприятия

Для проведения исследования выберем технику горного предприятия, работающего на открытой добыче угля.

Исходные данные (параметры) предприятия среднестатистические для нашей страны. Основные параметры вскрыши средней трудоемкости два уступа: Первый уступ -работает шагающий экскаватор ЭШ 10/70, второй уступ - буровзрывные работы и ЭКГ 8И.

Представим пример, когда у нас техническое обслуживание производится по старой системе «Планово-предупредительного ремонта» и по новой системе «Мониторинговая си-стема ремонта». Рассмотрим простои и возможные пути решения проблем, которые прису-щи в существующей системе «ППР».

Использование системы ППР.

Перечень категорий и видов простоев горнотранспортного оборудования по ос-нов-ным технологическим процессам, приведены в таблице 1.

Нерегламентированные простои (см. рис. 1) горного оборудования и выполнение большого объема второстепенных работ являются одним из самых распространенных видов потерь производительности горного предприятия. Причинами простоев и других видов по-терь являются большое количество различных ситуаций, возникающих в процессе функцио-нирования предприятия.

Сложность учета этих факторов при планировании расчетов объема горных работ связано с не системностью их возникновения. Это нередко приводит к невыполнению пла-новых объемов работ, а, следовательно, к увеличению себестоимости продукции и умень-шению прибыли предприятия.

Рис. 1 Графики простоев экскаватора ЭШ10/70 а - за сентябрь 2018 г.; б - за октябрь 2018 г.; с - за ноябрь 2018 г.

Таблица 1 - Перечень категорий и видов простоев

Тип техники Категория простоя Тип простоя

Отказы оборудования

Отсутствие МРТ

Взрывные работы

Шагание

Ненормируемые Планировка забоя бульдозером

Планировка трассы шагания

Подготовка забоя-оконтуривание

Подготовка забоя ковшом

Вскрышные экскаваторы прочее

Годовой ремонт

Перегон

Нормируемые Пересменок, сменное ТО

Замена расходных материалов

ППР

Отсутствие автотранспорта

Отсутствие энергии

Климатические

Отказы гидросистемы

Отказы двигателя

Отказы несущей системы

Ремонт шины

Ненормируемые Сварочные работы

Отказ трансмиссии

Отказ электрооборудования

Прочие

Очистка кузова

Время на личные нужды

нормируемые Заправка

Обед

Пересменок, сменное ТО

Карьерные автосамосвалы Технологические Погрузка

Разгрузка

Климатические

В ожидании погрузки

В ожидании разгрузки

Взрывные работы

Отсутствие ГСМ

Отсутствие шин

Организационные Отсутствие запасных частей

Отсутствие бригады

Отсутствие дорог

Отсутствие фронта работ

Перегон экскаватора

Прочие организационные причины

Ремонт экскаватора

Таблица 2 - Типы простоев ЭШ 10/70 и ЭКГ-5А №706

Экскаватор Категория Тип простоя Сентябрь Октябрь Ноябрь

ЭШ 10/70 Ненормируемые Отказы оборудования 71,97 35,29 57,6

Ненормируемые Шагание 9,41 6,49 7,44

Ненормируемые Подготовка забоя ковшом 14,78 11,17 6,01

Ненормируемые Подготовка забоя - оконту-ривание 0,94

Ненормируемые Прочие 1,88 29,3 0,95

Ненормируемые Взрывные работы 3,78 17,17 5,99

Ненормируемые Планировка забоя бульдозером 4,51 0,93 3,4

Нормируемые ППР 95,91 23,6 59,79

Нормируемые Пересменок, сменное ТО 22,48 35,16 26,72

Нормируемые Перегон 2,38 5,21 4,33

Нормируемые Обед 11,55 10,6 11,82

Нормируемые Личные надобности 1,02 1,77 0,36

Нормируемые Замена расходных материалов 39,2 17,26 14,64

Отсутствие энергии 4,03 7,07 7,15

Режимный простой 72 24

ЭКГ-5А №706 Ненормируемые Подготовка забоя ковшом 5,03 2,96 0,62

706 Ненормируемые Прочие 1,53 10,57

706 Ненормируемые Взрывные работы 0,87 6,37 0,45

706 Ненормируемые Планировка забоя бульдозером 5,5 12,45 4,49

706 Ненормируемые Отказы оборудования 182,43 76,85 51,32

706 Нормируемые Обед 32,39 43,5 27,76

706 Нормируемые Пересменок, сменное ТО 24,81 35,11 32,12

706 Нормируемые Перегон 6,77 9,57 5,97

706 Нормируемые Замена расходных материалов 26,04 24,84 28,1

706 Нормируемые Личные надобности 0,4 0,22 0,13

706 Нормируемые ППР 11,92 12

706 Не классифицирован 0,04 0,05

706 Климатиче ские 17,62 0,46

706 отс.а транспорта 156,77 126,11 255,26

706 Отсутствие энергии 12,26 24,64 26,47

706 Режимный простой 16,67 0,13 24

Анализ графиков показывает, что наи- стемы ремонта»

большее время простоя связано с ППР тех-ни-ки. На втором месте внезапные отказы оборудования и на третьем - пересменок, сменное ТО.

Использование «Мониторинговой си-

После установки (см. рис. 2) датчиков (см. рис. 4) в узлы и агрегаты горной техники датчики работают преимущественно в режиме наблюдения (мониторинга) за техническим состоянием горнотранспорт-

ного оборудования и событиями, проис- информации (см. рис. 3), получаемой от

ходящими на борту этого горнотранспорт- системы, и применение результатов это-

ного оборудования. Неотъемлемой частью го анализа для оптимизации деятельности эксплуатации датчиков является анализ предприятия.

Рис. 2 Схема установки датчиков контроля для ЭШ10/70

Рис. 3 Схема охвата беспроводными технологиями в карьере

Рис. 4 Типы датчиков контроля На рисунке 5 показана предлагаемая зируемого состояния выявляется ресурс до упрошенная схема мониторинговой систе- отказа узла или агрегата, что дает возмож-мы ре-монта, которая состоит из двух ци- ность определения времени безопасной экс-клов, требующих ремонтных и прогнозных плуата-ции техники до проведения ремонт-

воздействий.

ных работ. Прогнозный цикл непрерывный

В результате определения оценки прогно- и контроли-руемый.

Конгрольно-днагностичЕские средства

Сигналы датчиков контроля Оценка фактического СОСТОЯНГИ - Регулирование качества работоспособности

1

Прогноз состоят и - Оценка гтр отнозиру емаг о состояния - Ресурс до отказа узла или агрегата

Ремонт

Гехнлчежое обслужив анпе

Рис. 5. Схема организации работы мониторинговой системы

Эффективность новой системы в разных ной технике, а также в системах, где требует-вариациях доказана в авиастроении, воен- ся очень высокая надежность.

Рис. 6 Существующие системы мониторинга транспорта

Постоянный контроль за передвижениями автомобилей и работой автопарка, сохранение истории и формирование отчетов

Рис. 7 Предлагаемая модель мониторинговой системы ремонта а) Общая схема мониторинга

МОНИТОРИНГ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

0 0 О

Обеепмние (»»пасности дален ни Обеспечение перевозочного о видан Решение ст (цт е™ чески« задач

0 4 0

Лпан технического обслужи ванн я и ремонта

Расче требуемы* ресурсов

Про и ае оделяем«о финансовый план

О

Диализ Эффективности работы предприятий инфраС'Рук гури

Рис. 7 Предлагаемая модель мониторинговой Рис. 8 Технико-экономическая модель монито-

системы ремонта б) Мониторинг технического состояния

ринговой системы

Эффективность применения монито- мони-торинга технического состояния тех-ринговой системы будет исходить из тех- ники или узлов и агрегатов;

нико-экономических параметров. Основ ными параметрами должны послужить:

- минимальное время простоев техники; бот;

- отсутствие внезапных отказов; -

- плановая закупка запасных частей; -

- постоянное наличие нужных запасных -частей в складе;

- эффективное распределение горю че-смазочных материалов;

- постоянная техническая готовность комплектов техники для производства ра-

- контроль производительности;

- высокая безопасность;

- тройная система страховки (как в авиастроении);

- контроль всех процессов удаленно. Возможность данной системы ремонта

- плановое привлечение узких специа- не ограничена человеческими ресурсами, листов по обслуживанию сложной техники авто-матизация и роботизация сложных

или узлов и агрегатов;

технологических процессов должна повы-

эффективное планирование ремонт- сить эффектив-ность производства на 200

ных воздействий;

- отказ от периодических диагностических воздействий в пользу, постоянного

300% от существующего положения. Вывод:

Мониторинговая система ремонта дает

преимущество во всех направлениях тех-ниче-ской эксплуатации (учет особенностей карьера их физических свойств [3]), это соблюдение регламента ремонтных воздействий, прогнозирование ресурса [1-14], предотвращение ава-рийных состояний, эффективное управление запасными частями, также немаловажный фак-тор экологии [10] и многое другое. Самое главное - это эффективность работы предприятия, отра-

Библиографический список

1. Балзанай С.В. Применение метода управления проектами в дорожном строительстве // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6.

2. Дрыгин М. Ю., Курышкин Н. П. Диагностика состояния тяжёлой горной техники при пла-но-во-предупредительных ремонтах // Динамика систем, механизмов и машин. 2017. №2 Т.5. С. 115-122.

3. Епифанцев Ю. А. Особенности перехода от планово-предупредительных ремонтов к ремон-там по техническому состоянию // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2011. № 27. С. 213-217.

4. Карасал Б. К. Оценка химико-минералогических составов вскрышных пород угледобычи тувы как сырья для производства керамических стеновых материалов. Карасал Б.К., Чюдюк С.А., Сапелкина Т.В. Естественные и технические науки. 2017. № 12 (114). С. 336-339.

5. Мандровский, К. П. Системы мониторинга дорожно-строительных, транспортных машин и дорожных покрытий // The Materials of International Scintific-Technical Conference "Interstroimech: сб. науч. ст. КГАСУ, 2015. С. 310-315.

6. Монгуш, С. Ч. Сравнительный анализ методов определения оптимальных сроков службы машин. Монгуш С.Ч., Ховалыг Н.Д.К.О. Вестник Тувинского государственного университета. №3 Технические и физико-математические науки. 2014. № 3 (22). С. 84-91.

7. Монгуш, Э. С. Влияние климатических факторов на эксплуатационные показатели дорожно-строительных машин. Монгуш Э.С., Чооду О.А. Вестник Тувинского государственного уни-

женное в денежном эквиваленте.

Благодарности

Результаты исследования получены в рамках исследований по повышению качества технической эксплуатацией горной техники в ООО «Тувинская горнорудная компания».

Начальнику смены - Ховалыг А.А.

Заместителю генерального директора -Монгуш А.А.

верситета. №3 Технические и физико-математические науки. 2013. № 3 (18). С. 107-116.

8. Монгуш, Э. С. Интенсивность воздействия факторов климата на транспортные средства. В сборнике: Научные труды Тувинского государственного университета Материалы ежегодной научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов ТувГУ, посвященной 65-летнему юбилею высшего педагогического образования в Туве и 95-летию становления Тувинской народной республики. ФГБОУ ВО "Тувинский государственный университет". 2016. С. 221-223.

9. Озорнин С. Ф., Бердиков И. Е. Совершенствование организации мониторинга изменений технического состояния машин в эксплуатации // Вестник ЗабГУ 2014. № 08 (111). С. 64-69.

10. Сизиков С. А., Евтюков С. А., Скрипилов А. П. Оптимизация комплексно-механизированных работ в строительстве. СПб.: СПбГАСУ, 2011. 159 с.

11. Чооду О. А. Обеспеченность дорожно-эксплуа-тационных предприятий дорожно-строительной техникой, состояние и влияние на экологию. Чо-оду О.А., Майны Ш.Б. В сборнике: Актуальные проблемы исследования этноэкологических и этнокультурных традиций народов Саяно-Алтая Материалы III международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 20-летнему юбилею Тувинского государственного университета, Году народных традиций в Республике Тыва. Тувинский государственный университет. 2015. С. 264-266.

12. Чооду О. А. Проблемы эксплуатации дорожных и строительных машин // Научно-технические ведомости. 2008. № 70. С. 67-73.

13. Чооду О. А. Разработка методики оценки влияния климатических условий на эксплуатацию дорожно-строительных машин (на примере территории Республики Тыва): Автореферат. ... канд. техн. наук. СПб.: СПбГАСУ, 2009. 20 с.

14. Чооду О. А. Эксплуатация горных транспор-тно-технологических машин на месторождениях полезных ископаемых на территории РТ // Вестник ТувГУ 2014. № 3(22). С. 92-102.

15. Чооду О. А., Монгуш С. Ч., Евтюков С. А. Анализ условий технической эксплуатации стро-ительно-дорожной и горной техники при открытой разработке Одегелдейского участка Ак-тальского месторождения каменного угля // Вестник гражданских инженеров. 2018. Вып. 1 (66). С. 154-163.

References

1. Balzanay S.V Application of project management parameters in road construction // Modern problems of science and education. 2014. № 6.

2. Drygin M. Yu., Kuryshkin N. P. Diagnostics of the condition of heavy mining equipment during preventive maintenance // Dynamics of systems, images and machines. 2017. №2 Т.5. Pp. 115-122.

3. Epifantsev Yu. A. Features of the transition from scheduled preventive maintenance to repair on the technical condition // Bulletin of the mining and metallurgical section of the Russian Academy of Natural Sciences. Department of metallurgy. 2011. No. 27. P. 213-217.

4. Karasal B. K. Evaluation of chemical and mineralogical compositions of overburden of coal mining as a raw material for the production of ceramic wall materials. Karasal B.K., Chyduk S.A., Sapelkina T. V Natural and technical sciences. 2017. No. 12 (114). Pp. 336-339.

5. Mandrovsky, K. P. Systems of monitoring of road-building, transport machines and pavements // Materials of the International Scientific and Technical Conference "Interstroymekh: Sat. Scientific. St. KGASU, 2015. p. 310-315.

6. Mongush, S. Ch. Comparative analysis of methods for determining the optimal service life of machines. Mongush S.Ch., Hovalyg N.D.K.O. Bulletin of the Tuva State University. №3 Technical and physical and mathematical sciences. 2014. № 3 (22). Pp. 84-

91.

7. Mongush, ES. The influence of climatic factors on the operational performance of road-building machines. Mongush E.S., Choodu O.A. Bulletin of the Tuva State University. №3 Technical and physical and mathematical sciences. 2013. № 3 (18). Pp. 107-116.

8. Mongush, E.S. The intensity of climate factors on vehicles. In the collection: Scientific works of the Tuva State University. FSBEI of HE "Tuva State University". 2016. pp. 221-223.

9. Ozornin S. F., Berdikov I. E. Improving the organization of monitoring changes in the technical state of machines in operation. Vestnik ZabGU. 2014. No. 08 (111). P. 64-69.

10. Sizikov S. A., Evtyukov S. A., Skripilov A. P. Optimization of complex-mechanized works in construction. St. Petersburg: SPbGASU, 2011. 159 p.

11. Choodu O. A. Provision of road maintenance enterprises with road-building equipment, condition and impact on the environment. Choodu O., Mains Sh. B. In the collection: Actual problems of research of ethno-ecological and ethno-cultural traditions of peoples. Sayano-Altai materials. Tuva State University. 2015. p. 264-266.

12. Choodu O. A. Problems of operation of road and construction machines // Scientific and technical statements. 2008. No. 70. P. 67-73.

13. Choodu O. A. Development of a methodology for assessing the impact of climatic conditions on the operation of road-building machines (on the example of the territory of the Republic of Tyva): Abstract. ... Cand. tech. sciences. St. Petersburg: SPbGASU, 2009. 20 p.

14. Choodu O. A. Operation of mining transport and technological machines at the place of birth of minerals in the territory of the Republic of Tajikistan // Bulletin of TuvSU. 2014. № 3 (22). P. 92-102.

15. Choodu O. A., Mongush S. Ch., Evtyukov S. A. Analysis of the state of technical operation of road construction and mining equipment in the open-pit development of the Odeheldey section of the Aktal coal deposit. Herald of Civil Engineers. 2018. Vol. 1 (66). Pp. 154-163.

Чооду Остап Андреевич, кандидат технических наук, доцент, Тувинский государственный университет, Кызыл

E-mail: [email protected]

Choodu Ostap, candidate of technical Sciences, associate Professor, Tuva state Uni-versity, Kyzyl E-mail: [email protected]