CC BY
4
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2023;(8):94-111 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 620.178.38 DOI: 10.25018/0236_1493_2023_8_0_94
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВНЕДРЕНИЮ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ КОРОНОК ЗУБЬЕВ КОВШЕЙ ЭКСКАВАТОРОВ В СИСТЕМУ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
И РЕМОНТА
Д.С. Громыка1, К.В. Гоголинский1
1 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия, e-mail: [email protected]
Аннотация: Исполнительное оборудование экскаваторов, работающих в сложных горно-геологических условиях, подвержено интенсивному изнашиванию, что значительно сказывается на производительности их работы, приводит к увеличению времени простоя и может служить причиной возникновения аварийных случаев. Общепринятой на большинстве предприятий системой проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту (ТОиР) является система планово-предупредительных ремонтов (ППР), не предполагающая оценку текущего состояния элементов исполнительного оборудования, таких как коронки зубьев ковшей экскаваторов, что приводит к снижению эффективности работы машин. Многие производители техники переходят на системы, основанные на оценке текущего состояния машины и принятии решений о ТОиР на основе результатов технического диагностирования, демонстрирующие более высокую эффективность, чем система ППР. Для увеличения эффективности системы ППР на месторождениях со сложными горно-геологическими условиями была разработана методика оценки текущего состояния исполнительного оборудования экскаваторов, в основе которой лежит диагностирование состояния коронок зубьев ковша по результатам мониторинга твердости и показателя дефектности поверхностного слоя. Также приведены рекомендации по внедрению предложенной методики в схемы ТОиР, что позволит увеличить эффективность работы экскаваторов в условиях эндогенного горения угольных пластов.
Ключевые слова: техническое обслуживание и ремонт, обслуживание по текущему состоянию, экскаватор, неразрушающий контроль, исполнительное оборудование, твердо-мерия, вихретоковая дефектоскопия, техническое диагностирование.
Для цитирования: Громыка Д. С., Гоголинский К. В. Рекомендации по внедрению методики оценки текущего состояния коронок зубьев ковшей экскаваторов в систему технического обслуживания и ремонта // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2023. - № 8. - С. 94-111. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_8_0_94.
Introduction of evaluation procedure of excavator bucket teeth into maintenance and repair: Prompts
D.S. Gromyka1, K.V. Gogolinskiy1
1 Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia, e-mail: [email protected]
© Д.С. Громыка, К.В. Гоголинский. 2023.
Abstract: Major components of excavators operating in complex geological conditions are subject to heavy wear, which greatly affects productivity of the machines, leads to increased downtime and can be a cause of accidents. A common system of maintenance and repair in industry is planned maintenance without evaluation of current condition of excavator components such as bucket teeth and their crowns, which can worsen efficiency of excavators. Many equipment manufacturers select to shift to the maintenance and repair on the basis of the current status evaluation and technical diagnosis of machines as such system demonstrates higher efficiency than planned maintenance. For making the planned maintenance more efficient at mineral deposits with difficult geological conditions, a procedure is developed for evaluating current condition of major excavator components on the basis of bucket tooth diagnostics by monitoring the hardness and defective factor of the surface layer. The article gives some prompts on introduction of the proposed procedure into maintenance and repair system in order to enhance efficiency of excavators when operating under conditions of spontaneous coal combustion. Key words: maintenance and repair, condition-based maintenance, excavator, nondestructive testing, major driven components, hardness test, eddy current flaw detection, technical diagnosis.
For citation: Gromyka D. S., Gogolinskiy K. V. Introduction of evaluation procedure of excavator bucket teeth into maintenance and repair: Promptse. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2023;(8):94-lll. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_8_0_94.
Введение
Разработка месторождений твердых ископаемых ведется с применением экскаваторов для выполнения выемочно-погрузочных работ, а также операций по отвалообразованию и ликвидации месторождений. На таких работах наиболее существенные нагрузки испытывают элементы исполнительного оборудования экскаваторов, такие как ковш и зубья ковша [1, 2]. Как сообщается в [3], количество отказов экскаватора, связанных с поломками основного рабочего оборудования, в том числе и ковша, составляет около 50% от общего числа отказов машины.
Повышенную сложность представляет эксплуатация таких горнодобывающих предприятий, как Коркинский и Хара-норский разрезы, работы на которых ведутся в условиях эндогенного горения массива угля [4 — 6]. Исполнительное оборудование экскаваторов на подобных месторождениях постоянно контактирует
с горячим массивом, что приводит к накоплению пластических деформаций в кристаллической решетке металла и к появлению и развитию микротрещин на поверхности металла, а также сопровождается изменением механических свойств, таких как твердость, пределы прочности и текучести, модуль упругости и другие свойства [7 — 9]. Большое число циклов нагрев — охлаждение приводит к активации процессов термической усталости [7, 10]. Таким образом, процессы абразивного изнашивания и термической усталости являются основными механизмами изнашивания в подобных условиях [11] и причиной ускорения расходования ресурса ковшей и зубьев ковшей экскаваторов.
Быстрое изнашивание исполнительного оборудования приводит к значительному уменьшению производительности работы экскаваторов. Как отмечает автор [12], производительность экскаватора падает почти на 30% при работе с изно-
шенными зубьями, при этом долговечность зубьев ковша сильно варьируется в зависимости от условий работы: при разработке мерзлого грунта предельное состояние наступает через 3 — 4 суток, при работе в более легких условиях, например при разработке торфяных месторождений [13] или месторождений сапропеля [14], — 4 месяца и более. Авторами [12, 15] подчеркиваются огромные ежегодные потери металла, достигающие десятков тонн, вызванные изнашиванием исполнительного оборудования экскаваторов. Как отмечается в [16, 17], ускоренное изнашивание, несоответствие условий эксплуатации нормативным документам, а также весьма устаревший парк карьерной техники в РФ являются одними из основных факторов увеличения времени простоя техники.
Для поддержания производительности экскаваторов на должном уровне и уменьшения времени простоя техники предпринимаются мероприятия по техническому обслуживанию и ремонту (ТОиР) горной техники. В настоящее время системы ТОиР регламентированы государственными стандартами (ГОСТ 18322-73, 20831-79, 21571-76, 21623-76, 22952-78, 23660-79), не охватывающими всех областей и условий эксплуатации экскаваторов, поэтому зачастую те или иные мероприятия системы ТОиР различаются на разных предприятиях, в зависимости от особенностей техники и условий [18]. Выделяют три основные стратегии ТОиР: обслуживание по факту отказа детали, плановое обслуживание, а также обслуживание по текущему состоянию [19, 20]. На большинстве предприятий ТО осуществляется по стратегии планового обслуживания, по принятой на территории России системе планово-предупредительных ремонтов ППР, предполагающей проведение через определенные промежутки времени текущих, средних и капитальных ремонтов [21].
Данная система получила популярность по причине небольших затрат относительно обслуживания по текущему состоянию, простоты планирования мероприятий ТОиР, а также значительного сокращения аварийных случаев относительно обслуживания по факту отказа [20]. Однако многими исследователями отмечается несостоятельность идеи, лежащей в основе данной системы, о вырабатывании ресурса экскаватором пропорционально времени его эксплуатации [19], что выражается в крайне низкой эффективности системы ППР на предприятиях со сложными условиями эксплуатации.
При работе экскаваторов в обычных условиях техобслуживание в рамках системы ППР зачастую влечет за собой увеличение времени простоя в период выполнения плановых периодичных ремонтов [22], так как в рамках данной системы не предполагается оценивать текущее состояние многих узлов машины, таких как элементы исполнительного оборудования, и мероприятия ТОиР проводятся со строгой периодичностью, даже если текущее состояние машины не требует ремонта и обслуживания. Так, согласно исследованию авторов [23], время простоя экскаватора превышает плановое за год на 66 ч, при этом фактическая продолжительность ежемесячного ТО составляет 61 ч, что почти в три раза больше норматива сервисной компании в 24 ч. Отмечается, что в большинстве случаев дефекты машин вызваны несоблюдением технологии ремонта, а не процессами изнашивания [24].
По мнению многих исследователей, стратегии ТОиР, основанные на обслуживании по текущему состоянию, являются более эффективными, особенно на месторождениях со сложными горногеологическими условиями. При работе экскаваторов в сложных условиях важными показателями эффективности ра-
боты машины служат величина эксплуатационной надежности и коэффициент технической готовности, высокий уровень которых обеспечивается правильно выбранной стратегией ТОиР [25].
Предложения по совершенствованию системы ППР путем проведения дополнительных процедур по диагностике текущего состояния отдельных элементов уже опубликованы многими исследователями. Так, авторы [26, 27] привели рекомендации по улучшению ТОиР путем дополнительной оценки текущего состояния экскаваторов, основанной на расчете коэффициента технической готовности. Авторы [28] представляют схему ТОиР, в основе которой лежит проведение мероприятий на основе оценки текущего состояния машины. Авторами [29] предложена методология мониторинга состояния, описывающая процессы получения и три уровня обработки данных. Помимо предложенных, можно выделить системы обслуживания по текущему состоянию, применяемые при эксплуатации сельскохозяйственных машин. Так, авторы [30] описывают методику диагностики состояния гидросистемы машин, в работах [31, 32] представлены методики диагностики состояния двигателя машины, автор [33] описывает методы и приборы контроля деталей разных систем машины, авторами [34, 35] предлагается возможность внедрения системы мониторинга состояния машины по анализу и систематизации данных с датчиков энергетических систем. Описанные методики могут быть применены и в области горных машин.
Примером реализованной в области горных машин системы обслуживания по фактическому состоянию может служить система фирменного сервисного обслуживания (ФСО), основным преимуществом которой является наличие непрерывного мониторинга состояния экскаватора и развитая система техни-
ческого диагностирования [36]. Техническое обслуживание по системе ФСО успешно внедрено ведущими производителями, такими как ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова», Komatsu, CAT, Terex, Hitachi, и показало большую эффективность, чем система ППР. На данный момент, как сообщают авторы [21, 30], применение схем ФСО вместо ППР позволяет снизить затраты на мероприятия ТОиР на 15% и увеличить коэффициент технической готовности (термин согласно ГОСТ 27.002-2015) на 0,1.
Таким образом, внедрение элементов стратегии обслуживания по текущему состоянию позволит достичь повышения эффективности работы экскаваторов в условиях эндогенного горения угольных пластов путем повышения их технической готовности, эксплуатационной надежности и более рационального графика ремонтов и замен коронок. С этой целью была разработана методика оценки текущего состояния и остаточного ресурса коронок зубьев ковшей экскаваторов, а также описаны рекомендации по ее внедрению в текущую систему ТОиР.
Методика оценки текущего состояния коронок по результатам диагностирования состояния поверхностного слоя Контроль текущего состояния в рамках ТОиР проводится путем технической диагностики на основе, как правило, методов неразрушающего контроля. Согласно ГОСТ 26980-95 «Экскаваторы одноковшовые. Общие технические условия» испытания, проводимые в рамках технического обслуживания, должны соответствовать правилам промышленной безопасности. В соответствии с РД-15-14-2008 «Методические рекомендации о порядке проведения экспертизы промышленной безопасности карьерных
одноковшовых экскаваторов» техническая диагностика металлоконструкций включает внешний осмотр, проверку качества соединений,измерение остаточных деформаций, проверку элементов методами неразрушающего контроля (НК). Методы НК, регламентированные данными рекомендациями, включают визуальный и измерительный контроль (ВИК), магнитопорошковый контроль (МПК), контроль проникающими веществами (ПВК) и вибродиагностику. Однако для простого и результативного контроля текущего состояния металлоконструкций многими авторами предложены методы твердомерии [37, 38] и вихретоковой дефектоскопии [39]. Так, контроль остаточного ресурса методами твердомерии на стадии эксплуатации регламентирован нормативной документацией при эксплуатации металлических трубопроводов [40], газовых и гидравлических турбин (СТО ЦКТИ 10.027-2019), сварных соединений (РД 26-17-086-88), резервуаров для нефти и нефтепродуктов (РД 08-95-95). Данные методики, с некоторыми изменениями, можно применить и для контроля остаточного ресурса рабочего оборудования экскаваторов.
При работе экскаватора на твердых грунтах в средней части зуба образуется зона наклепа, имеющая существенно большую твердость, чем твердость острия и задней части зуба [41]. При этом, как сообщается в [42], изменение твердости в области повышенного износа и разрушения детали может быть использовано в качестве критерия текущего состояния поверхностного слоя детали. Контроль текущего состояния посредством измерения процесса усталостного разрушения возможен также с применением вихретоковой дефектоскопии, как сообщается в исследовании [43]. Как указано в [44], фазовый метод вихрето-кового НК обладает чувствительностью к увеличению магнитной проницаемо-
сти, а также росту количества и глубины трещин (увеличение фазы Дф на векторной диаграмме).
Изменение Дф пропорционально изменению магнитной проницаемости коронки при наклепе, а образование трещин изменяет картину вихревых токов и также приводит к аналогичному по знаку изменению Дф, что позволяет сделать вывод о возможности применения вихретокового вида НК для контроля параметров наклепанного слоя. Диагностическим параметром изменения текущего состояния коронки является показатель дефектности, являющийся интегральным показателем измерения магнитной проницаемости, количества и числа трещин на поверхности коронки в области рабочей зоны вихретокового преобразователя (ВТП). Количественно данный показатель, увеличивающийся при росте относительной магнитной проницаемости поверхностного слоя коронки, возникающем при наклепе, отражает усредненную величину глубины поверхностных дефектов в рабочей зоне ВТП.
В предыдущей работе авторов [45] изложены результаты разработки и апробирования методики оценки текущего состояния и остаточного ресурса коронок зубьев ковшей экскаваторов, работающих в условиях высокотемпературного угольного массива. В качестве диагностических параметров было предложено использовать твердость, измеряемую с помощью портативного динамического твердомера (ГОСТ Р 8.969-2019), а также показатель дефектности. Было установлено, что мониторинг указанных параметров необходимо проводить на верхней поверхности коронки ближе к острию, в области максимального наклепа, возникающего по мере ее эксплуатации (рис. 1). Предложенный подход был апробирован на базе Коркинского разреза, и по результатам полевых исследований разработана методика диаг-
<Wt> 42ft «О «О JSft 5M НЙ
Рис. 1. Карта значений твердости по Бринеллю (HB) поверхности изношенной коронки зуба ковша со сроком эксплуатации четыре месяца (а) и новой коронки зуба ковша со сроком эксплуатации 1-2 недели (б) [44]
Fig. 1. Brinell hardness 2D graphs of the worn tooth cap with 4 months of service (a) and new cap with 1-2 weeks of service (b) [44]
ностирования состояния коронки посредством мониторинга твердости и показателя дефектности поверхностного слоя коронки.
Критерии диагностирования состояния и оценки ресурса, в рамках предлагаемой методики, определяются по графикам изменения твердости и показателя дефектности в области максимального наклепа (рис. 2).
Как видно из рис. 2, зависимости роста твердости и показателя дефектности хорошо коррелируют друг с другом до 12 недели, и только затем наблюдается расхождение графиков, связанное с увеличением скорости роста показателя дефектности. Можно выделить три характерных области роста твердости и показателя дефектности: область быстрого роста, продолжительностью в 4 недели;
T0 - срок начала эксплуатации коронки, T1 - срок образования наклепанного слоя, T2 - срок начала быстрого роста показателя дефектности, Тп - предельный срок эксплуатации коронки
Рис. 2. Сравнение роста твердости и показателя дефектности в зоне максимального наклепа коронок с разным сроком эксплуатации
Fig. 2. Graph of diagnostic parameters change during service life of tooth caps for Korkino mine conditions (Diagnostical curve)
Диагностические критерии для определения остаточного ресурса коронок в условиях Коркинского разреза
Diagnostic criteria of tooth caps residual resource for Korkino mine conditions
Остаточный ресурс, % Диагностический критерий
значение твердости по Бринеллю, HB значение показателя дефектности, мкм
N0 = 100 450 50
N = 75 470 400
N2 = 25 480 550
N = 0 п 495 750
область линейного роста, с 4-й по 12-ю неделю эксплуатации коронок; область увеличения скорости роста показателя дефектности, которая начинается с 12-й недели, при этом скорость роста значений твердости поверхности не меняется.
Границами областей роста диагностических параметров являются сроки эксплуатации коронки, при которых происходит изменение скорости роста показателей. Значения твердости и показателя дефектности, соответствующие сроку эксплуатации Т1, равны 470 НВ и 400 мкм соответственно, а сроку эксплуатации Т2 — 480 НВ и 550 мкм соответственно.
Представленные значения твердости и показателя дефектности являются диагностическими критериями наступления срока эксплуатации, при котором происходит изменение роста диагностических параметров.
Если полученный предельный срок эксплуатации Тп принять за величину предельной наработки коронки, то величину остаточного ресурса можно выразить как остаточный срок эксплуатации (остаточную наработку до предела). Количественно величина остаточного ресурса коронки N (в %) определяется следующим соотношением:
N = (1 — Т/Тп)-100%, (1) где Тп — срок эксплуатации коронки, соответствующий границам изменения роста диагностических параметров.
Тогда по формуле (1) можно выделить четыре показателя остаточного ресурса: N — начало эксплуатации коронки (100% ресурс), N — образование наклепанного слоя (75% ресурс), N — повышение скорости роста показателя дефектности при неизменном росте твердости (25% ресурс) и Nп — предельное состояние (0% ресурс).
Для условий Коркинского разреза диагностические критерии в виде значений твердости и показателя дефектности наступления определенной степени изнашивания приведены в таблице.
На основе полученных диагностических критериев может быть определена величина остаточного ресурса коронок зубьев ковшей экскаваторов, работающих в аналогичных условиях.
Процедура технического диагностирования по разработанной методике
Оценка остаточного ресурса по предложенной методике в общем виде состоит из предварительного исследования тенденций роста диагностических параметров для конкретных эксплуатационных условий с получением в результате графика диагностической кривой, а также непосредственно технического диагностирования текущего состояния с оценкой остаточного ресурса коронок зубьев ковшей экскаваторов, работаю-
щих в аналогичных условиях, на основе полученного графика.
Процедура предварительного исследования по предложенной методике включает следующие этапы.
1. Выбор средств неразрушающего контроля твердости и показателя дефектности поверхностного слоя. Средства неразрушающего контроля твердости и показателя дефектности поверхностного слоя должны обеспечивать высокую производительность контроля. По результатам проведенного исследования рекомендуется использовать для измерения твердости портативные твердомеры с преобразователем, реализующим динамический метод Либа [46], а для измерения показателя дефектности — вих-ретоковый дефектоскоп [47] с ВТП, обладающий достаточно большой зоной контроля (£14 мм).
2. Проведение периодических измерений диагностических параметров на коронках зубьев ковшей экскаваторов на протяжении всего жизненного цикла коронок от момента начала эксплуатации до снятия с эксплуатации в момент демонтажа коронок. Процесс измерения состоит из следующих шагов:
• подготовка и включение средств измерения, подключение преобразователей, установление необходимого рабочего режима средств измерения;
• зачистка поверхности коронки от грязи и породы;
• визуальное определение области максимального наклепа, расположенной на расстоянии 2 — 2,5 см от острия, протяженностью 10 — 12 см;
• визуальное разбиение области максимального наклепа на равномерную сетку, включающую минимум 20 точек, с минимальным расстоянием между точками в 2 — 3 см;
• проведение измерения твердости. Для этого ударный преобразователь твердомера Либа устанавливается на по-
верхности в окрестности узла сетки и выполняется измерение. В окрестности каждого узла сетки необходимо провести три замера, проводимых в разных местах на небольшом отдалении от намеченного узла сетки. По трем измерениям рассчитывается арифметическое среднее, и полученная величина вносится в рабочий журнал;
• проведение измерения показателя дефектности. Для этого вначале производится отстройка нуля на обратной стороне коронки, после чего преобразователь перемещается зигзагообразно, проходя через каждый узел сетки со снятием показаний, записываемых также в рабочий журнал.
Периодичность измерений выбирается исходя из выбранной на предприятии стратегии ТОиР, но не реже чем раз в неделю. По истечении срока эксплуатации коронок необходимо отметить в рабочий журнал предельный срок их эксплуатации, а также провести аналогичные измерения диагностических параметров для дальнейшего расчета диагностических критериев предельного состояния.
3. Статистическая обработка данных, создание сводной таблицы результатов мониторинга и построение графика диагностической кривой.
Статистическая обработка полученных данных включает усреднение значений твердости и показателя дефектности поверхностного слоя по узлам сетки каждой коронки для получения сводной таблицы, включающей средние значения диагностических параметров поверхностного слоя коронок в области максимального наклепа. По данным точкам методом наименьших квадратов проводятся две диагностические кривые, которые необходимо совместить на едином графике (см. рис. 2).
4. Анализ тенденций изменения диагностических параметров, выявление ха-
рактерных областей, определение диагностических критериев остаточного ресурса N и N.
На полученной кривой выделяются характерные области изменения скоростей роста диагностических параметров. Границы данных областей следует отметить на графике и определить значения сроков эксплуатации Т1 и Т2, а также параметров N1, N и Nп и записать в таблицу (см. таблицу).
По полученной в результате данной процедуры диагностической кривой и таблице диагностических критериев величин остаточного ресурса определяется остаточный ресурс коронок зубьев ковшей экскаваторов, работающих в аналогичных условиях. Определение остаточного ресурса по данной методике производится в рамках технического диагностирования текущего состояния коронок, входящего в стратегию техобслуживания по текущему состоянию. Во время техобслуживания проводится серия измерений диагностических параметров в области максимального наклепа, вычисляется усредненное значения, которое сравнивается со значениями критериев, полученных в ходе предварительного исследования, после чего определяется величина остаточного ресурса, на основе чего даются рекомендации о необходимости ремонта или замены коронок.
Рекомендации по внедрению технического диагностирования по предложенной методике в систему ТОиР
Построение диагностической кривой является наиболее продолжительной и трудоемкой частью методики, однако полученная кривая в дальнейшем используется для диагностики текущего состояния коронок зубьев ковшей экскаваторов, работающих в аналогичных
условиях. Построение графика диагностической кривой необходимо выполнить лишь единожды, после чего возможно проводить диагностику текущего состояния. Поскольку для получения массива данных для построения кривой необходимы периодические измерения диагностических параметров, то сам процесс измерения рекомендуется совмещать с процедурой технического обслуживания экскаватора. Как отмечено в [48], для экскаваторов различают ежесменное, плановое и сезонное ТО.
Средняя продолжительность процедуры измерения диагностических параметров составляет 15 — 30 мин, что, с учетом средней продолжительности ежесменного ТО в 10 — 15 мин, не позволяет внедрить данную процедуру в состав мероприятия в рамках данного вида ТО. Продолжительность планового ТО сильно варьируется в зависимости от вида ТО. Так, во время ТО каждые 50 моточасов (ТО50) проводится смазка пальцев рукояти, стрелы и ковша, в то время как во время ТО каждые 100 моточасов (ТО100) количество мероприятий несколько больше, что увеличивает продолжительность данного вида ТО. Продолжительность ТО50 можно оценить в 10 — 20 мин, с учетом того, что оно проводится одновременно с ежесменным ТО. Продолжительность совместных ТО100 и ТО50 составляет около 30 — 35 мин. Таким образом, целесообразно проводить операции по измерению диагностических параметров во время ТО100. Данный вид ТО проводится каждые 100 моточасов; если приравнять продолжительность одного моточаса и реального часа, то, с учетом работы экскаватора на разрезе в двухсменном режиме по 16 ч в сутки, ТО100 будет проводиться каждые 6-7 дней, что является приемлемой периодичностью для проведения диагностики. Диагностику также можно дополнительно проводить и во время ТО250, так как про-
Вид
планового
ТО
с г\ с г, с т н* с с с а г т
V • •
Срок 0 100 200 \300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 эксплуатации Проведение моточясов
экскаватора диагностики
Рис. 3. Календарный план плановых ТО экскаваторов, черными стрелками обозначено проведение диагностики
Fig. 3. Excavators maintenance schedule, black points indicate technical diagnostic time
должительность данного вида ТО достаточно высока и совместное с ТО проведение диагностических операций не снизит производительность мероприятий в рамках ТО. Таким образом, измерения диагностических параметров рекомендуется проводить в рамках планового ТО во время ТО100 и ТО250. Схема проведения мероприятий по диагностике приведена на рис. 3.
Предложенный календарный план позволяет проводить с достаточной периодичностью диагностические операции, совмещая измерения диагностических параметров с графиком ТО, не увеличивая таким образом время простоя техники. На основе предложенного календарного плана по вышеописанной методике составляется график диагностической кривой (см. рис. 2), по которому определяются диагностические критерии степеней изнашивания N, N, N и N , вы-
0 1 2 п
носимые в таблицу (см. таблицу).
По таблице возможно определение технического состояния и остаточного ресурса для других коронок зубьев ковшей экскаваторов, работающих в аналогичных условиях. Оценка технического состояния коронок проводится путем сопоставления результатов измерения диагностических параметров на контролируемом объекте с построенной ранее диагностической кривой. Контроль текущего состояния на начальной стадии эксплуатации не требует частой периодичности проведения замеров, поэтому его рекомендуется проводить во время ТО250. По мере приближения к области
ускоренного износа (степени изнашивания N2) частота контроля должна быть увеличена и контроль технического состояния коронок необходимо проводить во время ТО50. В зависимости от тенденций изменения диагностических параметров даются рекомендации по ТОиР. Например, быстрый рост значений показателя дефектности свидетельствует о скором наступлении предельного состояния, таким образом, при соответствии полученных значений диагностических критериев данной области графика необходимо планировать замену коронок, а также мероприятия по ремонту ковша.
Заключение
Применение методов ТОиР, основанных на диагностике текущего состояния, показывает их результативность, особенно для техники, работающей в сложных горно-геологических условиях, где устоявшаяся на территории России схема ППР оказывается низкоэффективной ввиду сильного различия нормативных и фактических сроков эксплуатации техники. Ключевое преимущество систем ТОиР, основанных на диагностике текущего состояния в подобных условиях, заключается в более гибком планировании мероприятий ТОиР, основанных на результатах мониторинга текущего состояния, что позволяет существенно повысить показатели эффективности работы экскаваторов в сложных условиях, таких как условия эндогенного горения угольных пластов.
Предложенная методика оценки текущего состояния исполнительного оборудования экскаваторов была апробирована на базе разреза «Коркинский», работа на котором ведется в условиях активного эндогенного горения бурых углей. Применение данной методики позволяет с достаточной точностью оценить текущее состояние коронок, а также спрогнозировать тенденции расходования остаточного ресурса, что помогает правильно спланировать план-график замены коронок и мероприятия по ремонту зубьев и ковшей экскаваторов. Предложенная методика может быть внедрена в рамках планового технического обслуживания, в ходе которого на первом этапе будет проводится мониторинг твердости и показателя дефектности поверхностного слоя коронок, на
основе которого составляется график диагностической кривой, по которому определяются диагностические критерии остаточного ресурса. Оценка текущего состояния проводится также в рамках планового обслуживания, однако может быть включена и в ежесменное обслуживание ввиду простоты и большой результативности контроля. Таким образом, предложенная методика позволяет проводить быстрый и эффективный контроль текущего состояния коронок на основе графика диагностической кривой, составленного под конкретные условия эксплуатации.
При проведении дальнейших исследований область применения данной методики может быть расширен и на другие элементы исполнительного оборудования экскаватора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Болобов В. И., Ахмеров Э. В., Ракитин И. В. Влияние вида горной породы на закономерности изнашивания коронки зуба ковша экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 6-2. - С. 189-204. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2022_62_0_189.
2. Курганов В. М., Грязнов М. В., Колобанов С. В. Оценка надежности функционирования экскаваторно-автомобильных комплексов в карьере // Записки Горного института. -2020. - Т. 241. - С. 10-21. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.10.
3. Баранникова И. В., Мажибрада И. Прогнозирование отказов одноковшовых экскаваторов на основе методов искусственного интеллекта // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2017. - № 1. - С. 37-46.
4. Соколовский А. В., Лапаев В. Н., Темникова М. С., Гордеев А. И. Технологические особенности ликвидации разреза «Коркинский» // Уголь. - 2018. - № 3. - С. 91-95. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-3-91-95.
5. Pashkevich M. A., Danilov A. S., Matveeva V. A. Remote sensing of chemical anomalies in the atmosphere in influence zone of Korkino open pit coal mine // Eurasian Mining. 2021, vol. 1, no. 35, pp. 79-83. DOI: 79 10.17580/em.2021.01.16.
6. Nagornov D. O., Kremcheev E. A., Kremcheeva D. A. Research of the condition of regional parts of massif at longwall mining of prone to spontaneous ignition coal seams // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 1, pp. 876-883.
7. Artem'ev A. A., Antonov A. A., Sokolov G. N., Lysak V. I. Test procedure of cladded alloys for resistance against high temperature abrasive wear // Journal of Friction and Wear. 2017, vol. 38, no. 3, pp. 225-230. DOI: 10.3103/S1068366617030035.
8. Сахабудинов Р. В., Чукарин А. В. Применение метода вихревых токов для контроля напряженно-деформированного состояния элементов конструкций машиностроения при диагностике // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2008. - № 2(79). - С. 25-30.
9. Пряхин Е. И., Трошина Е. А. Деградация после термического и химического воздействия матричных кодов, сформированных с помощью лазеров на изделиях из латуни и алюминиевого сплава // Цветные металлы. - 2022. - № 7. - С. 87-91. DOI: 10.17580/ tsm.2022.07.10.
10. Le Chang, Xin Li, Jian-Bin Wen, Bin-Bin Zhou, Xiao-Hua He, Guo-Dong Zhang, Fei Xue, Yan-Fen Zhao, Chang-Yu Zhou Thermal-mechanical fatigue behaviour and life prediction of P92 steel, including average temperature and dwell effects // Journal of Materials Research and Technology. 2019, vol. 9, no. 1, pp. 819-837. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.11.022.
11. Grzesik W. Tool wear and damage / Advanced machining processes of metallic materials: Theory, modelling and applications. Chapter 12. Amsterdam, Elsevier, 2017, pp. 215-239.
12. Побегайло П. А., Крицкий Д. Ю., Гильманшина Т. Р. Износ элементов карьерных экскаваторов: анализ современного состояния проблемы // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 2. - С. 64-74. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-20-64-74.
13. Якупов Д. Р., Иванова П. В., Иванов С. Л. Физическое моделирование сопротивления перемещению грузов по поверхности торфяного месторождения на стенде // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 5-1. - С. 117-129. DOI: 10. 25018/0236_1493_2021_51_0_117.
14. Дашко Р. Э., Власов Д. Ю., Путина З. В., Утенкова Т. Г., Иванов С. Л. Многокомпонентный состав сапропелей как основа для совершенствования техники и технологии их дегидратации // Russian Journal of Earth Sciences. - 2023. - Т. 23. - № 2. - С. 1-13. DOI: 10.2205/2023ES000840.
15. Лебедев Д. И., Федоров М. В., Голиков Н. И., Тихонов Р. П., Винокуров Г. Г. Натурные испытания служебных характеристик наплавленной коронки рыхлителя бульдозера Komatsu D375A // Наука и образование. - 2016. - № 2. - С. 81-87.
16. Иванов С. Л., Иванова П. В., Кувшинкин С. Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации // Записки Горного института. - 2020. - Т. 242. - С. 228-233. DOI: 10.31897/PMI.2020.2.228.
17. Молдован Д. В., Чернобай В. И., Соколов С. Т., Баженова А. В. Конструктивные решения запирания продуктов взрыва во взрывной полости // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 6-2. - С. 5-17. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_5.
18. Герике Б. Л., Абрамов И. Л., Герике П. Б. Стратегия технического обслуживания горных машин по фактическому состоянию на основе методов вибродиагностики и нераз-рушающего контроля // Вестник КузГТУ. - 2008. - № 1 (65). - С. 11-14.
19. Юрченко В. В., Абильдин Д. Р., Сулейменов Н. Х. Системы обеспечения работоспособности карьерных экскаваторов // Научно-практические исследования. - 2020. -№ 5-2 (28). - С. 216-224.
20. Hao Q., Xue Y., Shen W., Jones B., Zhu J. A decision support system for integrating corrective maintenance, preventive maintenance and condition-based maintenance / Proceedings of 2010 Construction Research Congress: Innovation for Reshaping Construction Practice. 2010, pp. 470-479. DOI: 10.1061/41109(373)47.
21. Грабский А. А., Сергеев В. Ю., Грабская Е. П. Обоснование выбора стратегии технического обслуживания и ремонтов карьерных экскаваторов // Уголь. - 2021. - № 2. -С. 14-17. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-2-14-17.
22. Дрыгин М. Ю., Курышкин Н. П. Оценка уровня организации и эффективности применения системы планово-предупредительных ремонтов для экскаваторного парка Кузбасса // Горное оборудование и электромеханика. - 2020. - № 4. - С. 16-25.
23. Шибанов Д. А., Иванов С. Л., Емельянов А. А., Пумпур Е. В. Оценка показателей работоспособности карьерных экскаваторов в реальных условиях эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2020. - № 10. - С. 86-94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-86-94.
24. Никитин К. В., Артамошкин В. Н., Стеблин И. А. Мониторинг технического состояния экскаваторного парка на разрезах Кузбасса // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2015. - № 11(1). - С. 188-192.
25. Сафрончук К. А., Князькина В. И., Иванов С. Л. Организация технического обслуживания и текущего ремонта горных машин в полевых условиях при помощи мобильных самоходных мастерских // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования. - 2019. -Т. 1. - С. 82-86.
26. ShibanovD. A., IvanovS. L., Safronchuk K. A., Knyazkina V. I. Adapting standard maintenance approaches for mining excavators to actual operating condition // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 966, no. 1, article 0120138. DOI: 10.1088/ 1757-899Х/966Д/012138.
27. Черняев И. О. О необходимости и механизме формирования систем технической эксплуатации автотранспортных средств на основе непрерывного контроля их технического состояния // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2019. - № 57. - С. 167-172. DOI: 10.24411/2078-1318-2019-14167.
28. Liu Q., Ma L., Wang N., Chen A., Jiang Q. A condition-based maintenance model considering multiple maintenance effects on the dependent failure processes // Reliability Engineering and System Safety. 2022, vol. 220, article 108267. DOI: 10.1016/j.ress.2021.108267.
29. Cocconcelli M, Capelli L., Molano J. C. C., Borghi D. Development of a methodology for condition-based maintenance in a large-scale application field // Machines. 2018, vol. 6, no. 2, article 17. DOI: 10.3390/machines6020017.
30. Ильин М. А., Ильин П. А., Жирный А. В. Обоснование математической модели зависимости между диагностическим и структурным параметром метода диагностирования технического состояния шестеренного насоса силовых гидроприводов на основе теплового излучения // Известия международной академии аграрного образования. -2018. - № 41(1). - С. 23-26.
31. Хабардин В. Н. Определение сроков технического обслуживания машины по результатам оценки и прогнозирования качества масла в двигателе // Актуальные вопросы аграрной науки. - 2021. - № 39. - С. 25-32.
32. Варнаков Д. В., Дидманидзе О. Н. Теоретические основы концепции технического сервиса машин по фактическому состоянию на основе оценки их параметрической надежности // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2017. - № 2(57). - С. 67-71.
33. Черноиванов В. И., Денисов В. А., Катаев Ю. В., Соломашкин А. А. Новая стратегия технического обслуживания и ремонта машин // Техника и оборудование для села. -
2021. - № 9(291). - С. 33-36. DOI: 10.33267/2072-9642-2021-9-33-36.
34. Трухачев В. И., Дидманидзе О. Н., Девянин С. Н., Пуляев Н. Н. Оценка технического состояния машины по данным ее системы управления / Сборник трудов конференции «Чтения академика В.Н. Болтинского». - М., 2021. - С. 10-19.
35. Редреев Г. В., Болтовский С. Н. Использование диагностической информации для повышения эффективности эксплуатации зерноуборочных комбайнов // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2018. - № 4(32). - С. 85-92.
36. Сергеев В. Ю. Оценка эффективности внедрения системы фирменного сервисного обслуживания горного оборудования как долгосрочного инвестиционного проекта // Горная промышленность. - 2010. - № 1(89). - С. 34-37.
37. Syasko V., Nikazov A. Research and development of metrological assurance elements for Leeb hardness measurements // Inventions. 2021, vol. 6. DOI: 10.3390/inventions604 0086.
38. Umanskii A., Gogolinskii K., Syasko V., GolevA. Modification of the Leeb impact device for measuring hardness by the dynamic instrumented indentation method // Inventions.
2022, vol. 7, no. 1, article 0029. DOI: 10.3390/inventions7010029.
39. Сучков Г. М., Хомяк Ю. В. Повышение возможностей вихретокового контроля поверхности непрерывно-литых слябов из ферромагнитных сталей // Дефектоскопия. -2013. - № 1. - С. 78-83.
40. Чистякова А. В., Орлов В. А., Чухин В. А. Диагностика технического состояния металлических трубопроводов // Природообустройство. - 2016. - № 2. - С. 48-54.
41. Попов Д. А., Патюков С. С. Особенности условий эксплуатации рабочих органов строительно-дорожных машин и факторы, влияющие на их ресурс // Воронежский научно-технический вестник. - 2015. - № 1(11). - С. 85-94.
42. Звонарев И. Е., Иванов С. Л., Шишлянников Д. И., Фокин А. С. Исследования поверхностной твердости металла в областях повышенного износа и разрушения деталей горных машин // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2014. -№ 11. - С. 67-76.
43. Gonchar A. V, Klyushnikov V. A., Mishakin V. V, Anosov M. S. Ultrasonic and eddy-current fatigue monitoring of austenitic steel welded joints // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2021, vol. 57, no. 7, pp. 570-578. DOI: 10.1134/S1061830921090126.
44. Потапов А. И. Сясько В. А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий: научное, методическое и справочное пособие. - СПб., 2009. -904 с.
45. Gromyka D. S., Gogolinskiy K. V. Method of State and Residual Resource Assessment of Excavator Bucket Tooth Caps // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2022, vol. 58, no. 5. pp. 381-390. DOI: 10.1134/S1061830922050035.
46. Gogolinskii K. V., Syasko V. A., UmanskiiA. S., NikazovA. A., Bobkova T. I. Mechanical properties measurements with portable hardness testers: advantages, limitations, prospects // Journal of Physics Conference Series. 2019, vol. 1384, no. 1, article 012012. DOI: 10.1088/1742-6596/1384/1/012012.
47. Вихретоковый дефектоскоп: [Электронный ресурс] // Константа URL: con stanta.ru/catalog/vikhretokovye_defektoskopy_preobrazovateli_kontrolnye_obraztsy (дата обращения: 24.12.2021).
48. Михайлов А. В., Казаков Ю. А., Гарифуллин Д. Р., Короткова О. Ю., Агагена А. Анализ структуры мобильного комплекса для добычи органогенного сырья карьерным способом // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. -№ 6-1. - С. 317-330. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_317. ЕШ
REFERENCES
1. Bolobov V. I., Akhmerov E. V., Rakitin I. V. Influence of rock type on regularities of excavator bucket tooth crown wear. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-2, pp. 189-204. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_189.
2. Kurganov V. M., Gryaznov M. V., Kolobanov S. V. Assessment of operational reliability of quarry excavator-dump truck complexes. Journal of Mining Institute. 2020, vol. 241, pp. 1021. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.10.
3. Barannikova I. V., Mazhibrada I. Predicting the probability of failure of excavators based on artificial intelligence methods. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2017, no. 1, pp. 37-46. [In Russ].
4. Sokolovskiy A. V., Lapaev V. N., Temnikova M. S., Gordeev A. I. Assessment of the possibility of the Korkinsky open-pit mine liquidation by filling with thickened tailings of enrichment. Ugol'. 2018, no. 3, pp. 91-95. [In Russ]. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-3-91-95.
5. Pashkevich M. A., Danilov A. S., Matveeva V. A. Remote sensing of chemical anomalies in the atmosphere in influence zone of Korkino open pit coal mine. Eurasian Mining. 2021, vol. 1, no. 35, pp. 79-83. DOI: 79 10.17580/em.2021.01.16.
6. Nagornov D. O., Kremcheev E. A., Kremcheeva D. A. Research of the condition of regional parts of massif at longwall mining of prone to spontaneous ignition coal seams. International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 1, pp. 876-883.
7. Artem'ev A. A., Antonov A. A., Sokolov G. N., Lysak V. I. Test procedure of cladded alloys for resistance against high temperature abrasive wear. Journal of Friction and Wear. 2017, vol. 38, no. 3, pp. 225-230. DOI: 10.3103/S1068366617030035.
8. Sahabudinov R. V., Chukarin A. V. Application of the eddy current method to control the stress-strain state of mechanical engineering structural elements in diagnostics. Izvestiya SFedU. Engineering sciences. 2008, no. 2(79), pp. 25-30. [In Russ].
9. Pryakhin E. I., Troshina E. Yu. Degradation induced by thermal and chemical on matrix codes installed on brass and aluminium alloy parts by laser. Tsvetnye Metally. 2022, no. 7, pp. 87-91. [In Russ]. DOI: 10.17580/tsm.2022.07.10.
10. Le Chang, Xin Li, Jian-Bin Wen, Bin-Bin Zhou, Xiao-Hua He, Guo-Dong Zhang, Fei Xue, Yan-Fen Zhao, Chang-Yu Zhou Thermal-mechanical fatigue behaviour and life prediction of P92 steel, including average temperature and dwell effects. Journal of Materials Research and Technology. 2019, vol. 9, no. 1, pp. 819-837. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.11.022.
11. Grzesik W. Tool wear and damage. Advanced machining processes of metallic materials: Theory, modelling and applications. Chapter 12. Amsterdam, Elsevier, 2017, pp. 215-239.
12. Pobegailo P. A., Kritskiy D. Yu., Gilmanshina T. R. Wear of mining shovel components: Current situation and analysis. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021, no. 2, pp. 64-74. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-64-74.
13. Yakupov D. R., Ivanova P. V., Ivanov S. L. Physical simulation of load displacement resistance of peat land surface on test bench. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021, no. 5-1, pp. 117-129. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_117.
14. Dashko R. E., Vlasov D. Y., Pushina Z. V., Utenkova T. G., Ivanov S. L. Multicomponent composition of sapropels as a basis for perfection of technique and technology of their dehydratation. Russian Journal of Earth Sciences. 2023, vol. 23, no. 2, pp. 1-13. [In Russ]. DOI: 10.2205/2023ES000840.
15. Lebedev D. I., Fedorov M. V., Golikov N. I., Tihonov R. P., Vinokurov G. G. Full-scale testing of service characteristics of the built-up crown of the ripper of the bulldozer Komatsu D375A. Nauka i obrazovanie. 2016, no. 2, pp. 81-87. [In Russ].
16. Ivanov S. L., Ivanova P. V., Kuvshinkin S. Y. Promising model range career excavators operating time assessment in real operating conditions. Journal of Mining Institute. 2020, vol. 242, pp. 228-233. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2020.2.228.
17. Moldovan D. V., Chernobay V. I., Sokolov S. T., Bazhenova A. V. Design concepts for explosion products locking in chamber. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-2, pp. 5-17. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_5.
18. Gerike B. L., Abramov I. L., Gerike P. B. The strategy of maintenance of mining machines according to the actual state based on the methods of vibration diagnostics and non-destructive testing. Bulletin of the Kuzbass State Technical University. 2008, no. 1 (65), pp. 11-14. [In Russ].
19. Yurchenko V. V., Abil'din D. R., Sulejmenov N. H. Systems for ensuring the performance of mining excavators. Nauchno-prakticheskie issledovaniya. 2020, no. 5-2 (28), pp. 216-224. [In Russ].
20. Hao Q., Xue Y., Shen W., Jones B., Zhu J. A decision support system for integrating corrective maintenance, preventive maintenance and condition-based maintenance. Proceedings of 2010 Construction Research Congress: Innovation for Reshaping Construction Practice. 2010, pp. 470-479. DOI: 10.1061/41109(373)47.
21. Grabsky A. A., Sergeev V. Yu., Grabskaya E. P. Rationale for choosing a strategy for maintenance and repair of quarry excavators. Ugol'. 2021, no. 2, pp. 14-17. [In Russ]. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-2-14-17.
22. Drygin M. Yu., Kuryshkin N. P. Assessment of the level of organization and efficiency of application of the SPR system for the excavator park of Kuzbass. Mining Equipment and Elec-tromechanics. 2020, no. 4, pp. 16-25. [In Russ].
23. Shibanov D. A., Ivanov S. L., Yemelyanov A. A., Pumpur E. V. Evaluation of working efficiency of open pit shovels in real operating conditions. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2020, no. 10, pp. 86-94. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-86-94.
24. Nikitin K. V., Artamoshkin V. N., Steblin I. A. Monitoring of the technical condition of the excavator fleet at the open pits of Kuzbass. Aktualnyeproblemygumanitarnyh iestestvennyh nauk. 2015, no. 11(1), pp. 188-192. [In Russ].
25. Safronchuk K. A., Knyazkina V. I., Ivanov S. L. Organization of maintenance and repair of mining machinery in the field with the help of mobile self-propelled workshops. Aktualnye problemy povysheniya effektivnosti i bezopasnosti ekspluatatsii gorno-shakhtnogo i neftepro-myslovogo oborudovaniya. 2019, vol. 1, pp. 82-86. [In Russ].
26. Shibanov D. A., Ivanov S. L., Safronchuk K. A., Knyazkina V. I. Adapting standard maintenance approaches for mining excavators to actual operating condition. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 966, no. 1, article 0120138. DOI: 10.1088/ 1757-899X/966/L/012138.
27. Chernyaev I. O. On the need and mechanism for the formation of systems for the technical operation of vehicles based on continuous monitoring of their technical condition. Iz-vestiya Saint-Petersburg state agrarian university. 2019, no. 57, pp. 167-172. [In Russ]. DOI: 10.24411/2078-1318-2019-14167.
28. Liu Q., Ma L., Wang N., Chen A., Jiang Q. A condition-based maintenance model considering multiple maintenance effects on the dependent failure processes. Reliability Engineering and System Safety. 2022, vol. 220, article 108267. DOI: 10.1016/j.ress.2021.108267.
29. Cocconcelli M., Capelli L., Molano J. C. C., Borghi D. Development of a methodology for condition-based maintenance in a large-scale application field. Machines. 2018, vol. 6, no. 2, article 17. DOI: 10.3390/machines6020017.
30. Ilyin M. A., Ilyin A. P., Zhirny A. V. Justification of mathematical model of dependence between diagnostic and structural parameter of the method of diagnostics of technical condition of the gear pump of power hydraulic drives on the basis of thermal radiation. Izvestiya mezhdun-arodnoy akademii agrarnogo obrazovaniya. 2018, no. 41(1), pp. 23-26. [In Russ].
31. Khabardin V. N. Determination of machine maintenance terms by the results of assessment and prediction of the oil quality in the engine. Aktualnye voprosy agrarnoy nauki. 2021, no. 39, pp. 25-32. [In Russ].
32. Varnakov D. V., Didmanidze O. N. Theoretical foundations of the concept of technical service of machines according to the actual state based on the assessment of their parametric reliability. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2017, no. 2(57), pp. 67-71. [In Russ].
33. Chernoivanov V. I., Denisov V. A., Kataev Yu. V., Solomashkin A. A. A new strategy for the maintenance and repair of machines. Machinery and Equipment for Rural Area. 2021, no. 9(291), pp. 33-36. [In Russ]. DOI: 10.33267/2072-9642-2021-9-33-36.
34. Trukhachev V. I., Didmanidze O. N., Devyanin S. N., Pulyaev N. N. Evaluation of the technical condition of the machine according to its control system data. Sbornik trudov konfer-entsii «Chteniya akademika V.N. Boltinskogo» [Proceedings of Conference «Readings of Academician V.N. Boltinsky»], Moscow, 2021, pp. 10-19. [In Russ].
35. Redreev G. V., Boltovskiy S. N. The use of diagnostic information to improve the efficiency of operation of combine harvesters. Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo uni-versiteta. 2018, no. 4(32), pp. 85-92. [In Russ].
36. Sergeev V. Yu. Evaluation of the effectiveness of the implementation of a system of branded service maintenance of mining equipment as a long-term investment project. Russian Mining Industry Journal. 2010, no. 1(89), pp. 34-37. [In Russ].
37. Syasko V., Nikazov A. Research and development of metrological assurance elements for Leeb hardness measurements. Inventions. 2021, vol. 6. DOI: 10.3390/inventions604 0086.
38. Umanskii A., Gogolinskii K., Syasko V., Golev A. Modification of the Leeb impact device for measuring hardness by the dynamic instrumented indentation method. Inventions. 2022, vol. 7, no. 1, article 0029. DOI: 10.3390/inventions7010029.
39. Suchkov G. M., Homyak Yu. V. Increasing the possibilities of eddy current control of the surface of continuously cast slabs of ferromagnetic steels. Defectoscopiya. 2013, no. 1, pp. 7883. [In Russ].
40. Chistyakova A. V., Orlov V. A., Chuhin V. A. Diagnostics of the technical condition of metal pipelines. Prirodoobustrojstvo. 2016, no. 2, pp. 48-54. [In Russ].
41. Popov D. A., Patjukov S. S. Features of the operating conditions of the working bodies of road-building machines and factors affecting their resource. Voronezh Scientific and Technical Journal. 2015, no. 1(11), pp. 85-94. [In Russ].
42. Zvonarev I. E., Ivanov S. L., Shishljannikov D. I., Fokin A. S. Investigations of the surface hardness of metal in areas of increased wear and destruction of mining machine parts. Vest-nik Permskogo natsionalnogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Geologiya Neftegazovoe igornoe delo. 2014, no. 11, pp. 67-76. [In Russ].
43. Gonchar A. V., Klyushnikov V. A., Mishakin V. V., Anosov M. S. Ultrasonic and eddy-current fatigue monitoring of austenitic steel welded joints. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2021, vol. 57, no. 7, pp. 570-578. DOI: 10.1134/S1061830921090126.
44. Potapov A. I. Syas'ko V. A. Nerazrushayushchie metody i sredstva kontrolya tolshchiny pokrytiy i izdeliy: nauchnoe, metodicheskoe i spravochnoe posobie [Non-destructive methods and means of thickness control of coatings and products; scientific, methodological and reference manual], Saint-Petersburg, 2009, 904 p.
45. Gromyka D. S., Gogolinskiy K. V. Method of State and Residual Resource Assessment of Excavator Bucket Tooth Caps. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2022, vol. 58, no. 5. pp. 381-390. DOI: 10.1134/S1061830922050035.
46. Gogolinskii K. V., Syasko V. A., Umanskii A. S., Nikazov A. A., Bobkova T. I. Mechanical properties measurements with portable hardness testers: advantages, limitations, prospects. Journal of Physics Conference Series. 2019, vol. 1384, no. 1, article 012012. DOI: 10.1088/1742-6596/1384/1/012012.
47. Vikhretokovyy defektoskop, available at: constanta.ru/catalog/vikhretokovye_de-fektoskopy_preobrazovateli_kontrolnye_obraztsy (accessed 24.12.2021). [In Russ].
48. Mikhaylov A. V., Kazakov Yu. A., Garifullin D. R., Korotkova O. Yu., Agagena A. Analysis of the mobile complex structure for organogenic materials mining by in-pit method. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-1, pp. 317-330. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493 _2022_61_0_317.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Громыка Дмитрий Сергеевич1 - аспирант,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0002-1976-150X,
Гоголинский Кирилл Валерьевич1 - д-р техн. наук,
доцент, e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0003-4908-0657,
1 Санкт-Петербургский горный университет.
Для контактов: Громыка Д.С., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
D.S. Gromyka1, Graduate Student, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-1976-150X, K.V. Gogolinskiy1, Dr. Sci. (Eng.), Assistant Professor, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-4908-0657, 1 Saint-Petersburg Mining University, 199106, Saint-Petersburg, Russia.
Corresponding author: D.S. Gromyka, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 06.10.2022; получена после рецензии 28.03.2023; принята к печати 10.07.2023.
Received by the editors 06.10.2022; received after the review 28.03.2023; accepted for printing 10.07.2023.
^_
РУКОПИСИ, ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
КООРДИНИРОВАННОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ АВТОНОМНОЙ ПАРОЙ «КАРЬЕРНАЯ МЕХЛОПАТА - КАРЬЕРНЫЙ САМОСВАЛ»
(№ 1265/08-23 от 09.06.2023; 13 с.) Сайкин Дмитрий Олегович1 - аспирант, e-mail: [email protected], Пак Александр Олегович1 - аспирант, e-mail: [email protected],
1 Институт искусственного интеллекта, Российский технологический университет «МИРЭА».
Рассмотрена проблема автоматического управления автономной парой «карьерная мехло-пата - карьерный самосвал». Представлен анализ исследований и публикаций по теме систем автоматического управления карьерной техникой. Поставлена цель научного исследования и задачи, необходимые для ее достижения. Приведена структурная схема системы автоматического управления главными приводами экскаватора-мехлопаты. Представлено два метода решения проблемы: система вида «ведущий - ведомый» и применение мультиагентных систем. В результате сравнения этих методов был сделан вывод о том, что мультиагентные системы обладают такими преимуществами, как масштабируемость и адаптивность, что является необходимым для открытых горных работ. Предложен метод коллективного распределения задач между агентами системы.
Ключевые слова: система автоматического управления, горнодобывающие машины, карьерный транспорт, карьерный экскаватор, карьерный самосвал, координированное управление, экскавация горных пород, открытые горные работы.
COORDINATED AUTOMATIC CONTROL OF AN AUTONOMOUS PAIR OF «OPEN-PIT POWER SHOVEL - OPEN-PIT DUMP TRUCK»
D.O. Saykin1, Graduate Student, e-mail: [email protected], A.O. Pak1, Graduate Student, e-mail: [email protected],
1 Artificial Intelligence Institute, MIREA - Russian Technological University, 119454, Moscow, Russia.
The article is devoted to the problem of automatic control of an autonomous pair of «open-pit power shovel - open-pit dump truck». The analysis of studies and publications on the topic of automatic control systems for quarry machinery is presented. The purpose of scientific research and the tasks necessary for its achievement are set. The structural scheme of the system of automatic control of the main drives of a power shovel is given. Two methods of solving the problem are presented: the system of «master-slave» type and application of multi-agent systems. As a result of comparing these methods it was concluded that multiagent systems have such advantages as scalability and adaptability, which is necessary for open-pit mining operations. A method of collective distribution of tasks between the agents of the system was proposed.
Key words: automatic control system, mining machines, quarry transport, quarry excavator, quarry dump truck, coordinated control, rock excavation, open-pit mining.
