Надежность и аварийность карьерных автосамосвалов

При определении областей рационального использования карьерных автосамосвалов практически не учитывается фактический уровень надежности машин, его влияние на эффективность работы экскаваторно-автомобильного комплекса в целом. Вместе с тем, при эксплуатации карьерных автосамосвалов имеют место многочисленные случаи отказов, повреждений и разрушений деталей, узлов, элементов конструкций, что резко снижает эффективность использования машин на горных предприятиях. Это подтверждается результатами исследований многих авторов по данным эксплуатации парка автосамосвалов на различных горных предприятиях.

Так, на разрезах Кузбасса отмечаются большие простои подвижного состава, вызванные частыми поломками узлов и агрегатов автосамосвалов. Анализ показывает, что основные отказы в гарантийный период эксплуатации автосамосвалов БелАЗ проявляют себя при достижении 4000 моточасов. Наибольшая доля отказов приходится на автомобили БелАЗ-75303, БелАЗ-75131, БелАЗ-75128, БелАЗ-7548А [11].

С ростом единичной мощности машин в условиях холодного климата увеличивается вероятность возникновения хрупких разрушений металлоконструкций и возрастание простоя из-за внеплановых ремонтов на 30-40%. Результаты натурных наблюдений распределения отказов автосамосвалов грузоподъемностью 170-180 т на угольном разрезе “Нерюнгринский” представлены на рисунке 1.1.

Распределение отказов механической части автосамосвалов
Распределение отказов механической части автосамосвалов

Рисунок 1.1 – Распределение отказов механической части автосамосвалов БелАЗ-75211, -75213: 1 – ступица; 2 – обод; 3 – задний мост; 4 – рама; 5 – платформа; 6 – передняя балка; 7 – подвеска; 8 – реактивная штанга

Наиболее тяжелые последствия наблюдаются в случае трещинообразования и разрушения несущих элементов рам. Это обусловлено большими габаритами рам карьерных автосамосвалов, значительной стоимостью их ремонта. Доля разрушений элементов рамы в структуре потока отказов механической части автосамосвалов в целом значительна. Так, около 11% составляют отказы, вызванные разрушениями сварных узлов и деталей, или отказы, устранение которых требует применения сварки. При этом более 1/3 отказов приходится на раму. Практически половина отказов рамы приходится на возникновение трещин в продольных траверсах. Длина отдельных трещин достигает 200-300 и более мм [12]. В качестве типичных можно указать следующие случаи повреждений и разрушений рам.

При эксплуатации автосамосвалов БелАЗ в условиях низких температур на горных предприятиях Якутии [13, 14] наблюдается частое разрушение поперечины № 3 рамы БелАЗ-7549 (рисунок 1.2) после пробега 19-20 тыс. км. Очагом разрушения служат усталостные трещины, которые зарождаются, как правило, на границе сплавления основного металла и сварного шва. Все разрушения происходят по наиболее нагруженному участку поперечины на расстоянии 700-800 мм от ее торца. Положение усугубляется тем, что, как показывает анализ [14], аварийный отказ поперечины влечет за собой разрушение и других элементов рамы.

Схема и места разрушения поперечины № 3 автосамосвала

Рисунок 1.2 – Схема и места разрушения поперечины № 3 автосамосвала БелАЗ-7549 (сварные швы показаны стрелками)

Опыт эксплуатации парка импортных 180 т автосамосвалов М-200 (фирма “Юнит Риг”) на горнодобывающих предприятиях Якутии показывает систематическое возникновение трещин в рамах около накладок, в местах конструктивного изгиба рамы, соединения сваркой проката и литья и недостаточных закруглений, в пересечении нескольких сварных швов (рисунок 1.3). При пробегах 5000 км и температуре ниже 233 К появляются трещины:

Рама 180-тонного автосамосвала М-200

Рисунок 1.3 – Рама 180-тонного автосамосвала М-200. Кружками указаны места появления трещин

  • по сварным швам крепления кронштейнов к лонжеронам и соединения их поперечными балками;
  • по месту сварки стойки подрамника;
  • на главной раме в месте крепления передних и задних подвесок;
  • в поперечинах № 1-3 по сварке;
  • по месту крепления кронштейнов навесного оборудования;
  • в продольной балке в месте крепления кронштейнов кузова;
  • по основному металлу продольной балки: по внутренней, наружной и нижней сторонам.

Анализ работы парка большегрузных карьерных автосамосвалов, выполненный по данным службы эксплуатации АТА ГУП «Якутуголь» за период с 1990 по 1999 г показал, что карьерные автосамосвалы много простаивают. Коэффициент их использования не превышает 0,261-0,595. Основная часть нерабочего времени приходилась на плановые ремонты и техническое обслуживание (45,4- 49,0%) [96]. Обобщенные результаты анализа причин аварийных отказов и продолжительности простоев горно-транспортных машин приведены на рисунке 1.4.

Аварийные простои и отказы большегрузных карьерных автосамосвалов
Аварийные простои и отказы большегрузных карьерных автосамосвалов

Рисунок 1.4 – Аварийные простои и отказы большегрузных карьерных автосамосвалов [96]

В условиях Мазульского известнякового и Кия-Шалтырского нефелинового рудников ОАО “Ачинский глиноземный комбинат” (общий парк самосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ-7549 около 40 единиц) типичными повреждениями по данным эксплуатационных наблюдений автора являются трещины усталости в вертикальных листах лонжеронов (приложение 4).

Следует также отметить, что при сравнительно невысоких значениях параметра потока отказов повреждения рам приводят к значительным материальным потерям вследствие следующих факторов: а) трудоемкость и стоимость ремонта поврежденных рам достаточно высока; б) вследствие того, что устранение повреждений выполняется чаще всего в полевых условиях, иногда при низких температурах, создаются предпосылки к снижению надежности рам при дальнейшей их эксплуатации. С учетом последнего фактора можно считать, что, в отличие от прочих ремонтируемых и заменяемых узлов и деталей, раму в какой-то степени можно отнести к категории невосстанавливаемых узлов, для которых недопустимы разрушения отдельных несущих элементов.

Таким образом, причинно-следственный комплекс формирования аварий и показателей надежности рам карьерных автосамосвалов укрупненно может быть представлен следующим образом (рисунок 1.5).

Причинно-следственный комплекс формирования аварий
Причинно-следственный комплекс формирования аварий

Рисунок 1.5 – Причинно-следственный комплекс формирования аварий и показателей надежности

Таким образом, отказы металлоконструкций автосамосвалов вносят существенный вклад в формирование низких показателей надежности. По данным разных исследователей [95-97] коэффициент технического использования машин не превышает 0,6. При этом по результатам анализа около 500 случаев хрупкого разрушения за пятилетний период наблюдений в условиях АТА ГУП «Якутуголь» установлено [96], что тяжесть последствий отказов металлоконструкций – материальные и финансовые затраты – достигают 80% общих затрат на текущие ремонты.

Интерес представляет анализ структуры простоев ЭАК. Так на разрезах КАТЭКа простои экскаваторов составляют 11-16% из-за их отказов и аварий, и 37-66% из-за отсутствия транспорта по организационным и техническим причинам [98]. На разрезах Кузбасса доля простоев автосамосвалов, обусловленная простоями экскаваторов в ремонтах, составила в 2002 г. 26,3% [11]. Это позволяет считать вклады простоев экскаваторов и автосамосвалов в общие простои ЭАК сопоставимыми.

Из вышесказанного можно сделать общий вывод, что актуальными являются исследования, направленные на повышение прочности и надежности рам карьерных автосамосвалов в эксплуатационных условиях, организацию эксплуатации парка машин с учетом фактических и прогнозируемых показателей прочности и надежности.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector