Полная версия

Главная arrow Техника arrow Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования, 2015, том 2, вып. 2 (3) -

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

РЕСУРС ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

THE RESOURCE OF AUTOMOBILE TRANSPORT IN OPEN PIT MINING

Ключевые слова: большегрузные автосамосвалы, ресурс, открытый карьер

Keywords: heavy dump trucks, resource, open pit mining

В статье показаны неблагоприятные факторы, влияющие на условия работы транспортной техники на открытых карьерах Крайнего Севера. Приведена статистика их отказов из-за разрушения несущих узлов. Образование трещин в рамах автосамосвалов большой грузоподъемности происходит, в основном, по усталостному механизму в местах концентрации напряжений. Имеется различие в пробеге до появления трещин для самосвалов БелАЗ-75306 и БелАЗ-75131. Их надежность ниже, чем другие зарубежные аналоги. Трудоемкость ремонтных работ вдвое превышает трудоемкость ремонта самосвалов аналогичной грузоподъемности. Приведены основные требования к сварным соединениям при их ремонте.

The article shows the adverse factors affecting the working conditions of transport equipment in open quarries of the far North, the statistics of their failures because of the destruction of load-bearing nodes. The formation of cracks in the frames of heavy-duty dump trucks occurs mainly by the mechanism of fatigue in areas of stress concentration. There is a difference in the run up to the appearance of cracks for dump trucks BelAZ-75306 and BelAZ-75131. Their reliability is lower than other foreign counterparts. The complexity of the repair work is twice the complexity of the repair of dump trucks of similar capacity. In article given the basic requirements to the repair welded joints.

На Нерюнгринском и Эльгинском угольных разрезах ОАО ХК «Якутуголь» в настоящее время работает большое количество техники, в том числе автосамосвалы.

Анализ простоев горнотранспортного оборудования, проведенный Ква- гинидзе В.С. с сотрудниками [1, с. 11-21] показал, что время его работы составляет порядка 40% календарного фонда, на долю неплановых простоев приходится почти 25%. Из внеплановых простоев основная часть отказов приходится на механическое (примерно 48%) и электрическое (49%) оборудование. Основные составляющие простоев механического оборудования — простои металлоконструкций (порядка 45%), редукторов (почти 33%), и около 18% приходится на отказы зубчатых передач. Отказы металлоконструкций горнотранспортного оборудования в основном обусловлены разрушением сварных соединений.

Известно [2, с. 9-13], что условия работы горнотранспортного оборудования в районах Крайнего Севера ужесточаются из-за низких температур окружающей среды в зимний период, большой суточной амплитудой изменения температур в весенне-осенний период, наличием многолетней мерзлоты, высокой абразивностью породы, высокими темпами разработки месторождений.

Существенную проблему представляет намерзание горной массы и ее налипание на рабочие поверхности, узлы, элементы горных машин и механизмов. В результате производительность экскаваторов снижается на 12-25 %, автосамосвалов - на 16-22 % [2, с. 12]. Низкие температуры влияют на изменение свойств конструкционных, эксплуатационных, демпфирующих материалов, в итоге увеличиваются динамические нагрузки. Техника работает под нагрузками, имеющими знакопеременный и ударный характер, при наличии вибрации, а также под воздействием резких перепадов температур.

Важным фактором поддержания надежности и повышения эффективности использования машин является качественный и своевременный их ремонт. Одним из основных видов ремонтных работ является восстановительная сварка металлоконструкций, от качества выполнения которой зависит работоспособность базовых узлов техники [3, с. 33-61]. Отсутствие надежной технологии ремонтной сварки разрушенных узлов металлоконструкций увеличивает материальные и трудовые убытки. Вследствие этого чрезмерно повышаются эксплуатационные расходы.

Для изготовления техники с высокой грузоподъёмностью применяются стали с повышенной и высокой прочностью, что достигается комплексным легированием [3, с. 28-33]. Сварка таких сталей требует высокой культуры выполнения работ, специальных сварочных материалов и четкого соблюдения технологии [4, с. 109-146, 5, с. 318-337].

Малоэффективность технического обслуживания и ремонта горнотранспортного оборудования приводит к увеличению простоя техники [6 с. 126-131].

На предприятии ОАО ХК «Якутуголь» собрана обширная статистика отказов техники в зависимости от пробега и наработки.

На раме БелАЗ-75306 (Рис.1.) появляются трещины в следующих местах:

  • - при пробеге 17 300-30 000км и наработке 1 500-2 000 мото/часов возникают первые трещины на внутренней поверхности рамы 1 (рис.1);
  • - через 140 000-150 000км пробега и наработке 10 000-12 500 мото/часов появляется трещина 3 (рис. 1) справа и слева рамы. При устранении которых, необходимы работы выправлению геометрии металлоконструкции рамы и усилению кронштейна задней подвески;
  • - через 250 000-280 000км пробега и наработке 20 000-22 500 мото/часов образуются трещины 7,9 (рис. 1). Выполнение сварочных работ по ремонту данных трещин крайне трудоемок, так как нужен демонтаж топливного бака или гидробака. В этот же период возникают трещины 5,6 (рис. 1), заварка которых также затруднительна.
Трещины рамы БелАЗ-75306

Рисунок 1 - Трещины рамы БелАЗ-75306:

1,2 -трещины в районе картера заднего моста; 3 - кронштейн задней подвески; 4 - распорная труба крепления проушины шарнира задней подвески; 5,6 - распорная труба крепления проушины шарнира передней подвески; 7,9 - трещины в районе гидробака и топливного бака; 8 - трещины в районе П образки

На схеме рамы БелАЗ-75131 (рис. 2) отмечены 6 основных трещин, которые постоянно возникают в процессе эксплуатации автосамосвала:

  • - при пробеге 140 000-275 000км и наработке 10 000-19 000 мото/часов образуются трещины 1 (рис. 2) на задней распорной трубе по сварному шву;
  • - через 250 000-280 000км пробега и наработке 200 000-22 500 мото/часов появляются трещины 2,3,4,5 (рис. 2);
  • - трещины 6 образуются через 275 000-330 000км пробега и наработке 19 000-23 500 мото/часов.

В справке по выполнению сварочных работ, представленной сотрудниками фирмы, показана трудоемкость выполнения сварочных работ по маркам и возрасту автосамосвалов в расчете на один средний автосамосвал.

При сравнении трудоемкостей выполненных сварочных работ на БелАЗах и техники из дальнего зарубежья, очевидно, что при одинаковом возрасте автосамосвалов, БелАЗ уступает зарубежным аналогам в надежности металлоконструкций. Так, например, трудоемкость сварочных работ на БелАЗ-75306 более чем вдвое превышает трудоемкость работ на Холпак D-830E за одинаковые возрастные периоды («до 3 лет» и «от 4 до 7 лет»). БелАЗ-75131 несколько отличается от БелАЗ-75306 по образованию трещин, но также существенно уступает зарубежному аналогу HD-785 по надежности металлоконструкции.

Трещины рамы БелАЗ-75131

Рисунок 2 - Трещины рамы БелАЗ-75131:

1 - трещины задней распорной трубы; 2,3,4,5 - трещины в районе картера заднего моста; 6 - трещины в районе ЛВС

Объемы ковшей экскаваторов, применяемых на добычных работах с погрузкой в автосамосвалы БелАЗ-75131: ЭКГ-8И, объем ковша 8 куб. м.;ЭКГ-10И, объем ковша Юкуб. м.;ЭШ-13/50, объем ковша 13 куб. м; ЭКГ-8И, объем ковша 8 куб. м;РС3000, объем ковша 8,5 куб. м;РС1250, объем ковша 6,7 куб. м.

Объемы ковшей экскаваторов, применяемых на вскрышных работах с погрузкой в автосамосвалы БелАЗ-75306: 301М, объем ковша 40 куб. м; PC 5500, объем ковша 23 куб. м; PC 8000, объем ковша 36 куб. м; ЭКГ-20, объем ковша 20 куб. м. Вес перевозимых грузов: БелАЗ-75306 согласно паспорту загрузки - 201 т; БелАЗ-75131 согласно паспорту загрузки -115 т.

Исследование химсостава образцов металла рам автосамосвалов «Хол- пак», «БелАЗ», показали (таблица 1,2) [7, с. 443-450]:

Проба соответствует стали марки 10ХСНД (ГОСТ 5758-82). _Таблица 2 - Рама «Холпак». Химический состав в %:

С-0.12

Si - 0.25

Мп - 1.37

Сг - 0.02

Ni - 0.02

Р - 0.005

S < 0.003

Си-0.02

А1 - 0.024

Fe - ост.

Таблица 1 - Рама «БелАЗ». Химический состав в %:

С-0.12

Si-0.89

Мп - 0.73

Сг- 0.97

Ni - 0.66

Р-0.012

S - 0.005

Си-0.36

А1 - 0.026

Fe - ост.

Проба соответствует стали марки 09Г2 (ГОСТ 19281-89).

Сварка низколегированных сталей повышенной прочности, к которым относятся эти стали, при наличии жесткого контура, что обычно происходит при заварке трещин, требует применения предварительного, сопутствующего или послесварочного нагревов, для снижения закаленности структуры, снижения остаточных напряжений и удаления диффузионного водорода [8,с. 318-337].

При заварке корня шва, когда нет возможности его подварить с обратной стороны, есть вероятность образования подрезов, несплавлений, которые становятся концентраторами напряжений, что приводит к образованию технологических и усталостных трещин [9, с. 218-224].

Технологические трещины могут образоваться не только в ходе остывания сварного соединения, но и спустя часы и сутки после полного охлаждения [10, с. 579-590, 11, с. 680-682]. Поэтому, технику после ремонта рекомендуется выводить на карьер на следующие сутки.

Для использования полного ресурса несущей конструкции (рамы) автосамосвалов можно использовать различные методы повышения прочности сварных соединений, такие как [12, с. 519-521] - механическая и аргонодуговая обработка переходной зоны, наплавка более мягкой стали на свариваемые кромки, ультразвуковой ударный наклеп, взрывная обработка и др.

Библиографический список

  • 1. Квагинидзе В.С. Эксплуатация карьерного и горнотранспортного оборудования в условиях Севера. - М.: Изд-во Московского гос. горного университета, 2002. - 243 с.
  • 2. Квагинидзе В.С., Петров В.Ф., Чупейкина Н.Н. Восстановление металлоконструкций горнотранспортного оборудования: учебное пособие для вузов. - М.: Горная книга, 2007.-497 с.
  • 3. Слепцов О.И., Шульгинов Б.С., Михайлов В.Е., Сивцев М.Н., Слепцов Г.Н. Повышение прочности сварных металлоконструкций горнодобывающей и транспортной техники в условиях Севера. - Новосибирск: изд-во СО «Наука», 2012. - 201с.
  • 4. Слепцов О.И., Шульгинов Б.С., Михайлов В.Е. Сопротивляемость усталости сварных соединений несущих конструкций горнодобывающей техники в условиях низких температур // Материалы Всероссийской науч.-практ. конференции «Сварка и безопасность». ФГБУН «Институт физико-технических проблем Севера СО РАН. 2012. С. 206-212.
  • 5. Слепцов О.И., Михайлов В.Е., Петушков В.Г. [и др]. Повышение прочности сварных конструкций для Севера. Новосибирск: Наука. Сиб. Отделение, 1989. - 223 с.
  • 6. Предко А.В., Грицук Ю.В., Грицук И.В., Волков В.П. Мониторинг, диагностирование и прогнозирование параметров технического состояния транспортных средств в условиях ITS //Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2. № 1. С. 126-131.
  • 7. Михайлов В.Е., Слепцов Г.Н., Адамов Р.Г., Эверстов М.М. Исследование сварных соединений на сопротивляемость холодным трещинам материалов рам горнодобывающей техники // Труды Евразийского симпозиума по проблемам надежности материалов и машин для регионов холодного климата пленарные доклады 1-3 декабря 2014 г. - СПб.: изд-во Политехи. ун-та. 2014. С. 443-450.
  • 8. Ларионов В.П., Слепцов О.И., Михайлов В.Е. Основные аспекты обеспечения технологической прочности сварных соединений // Сварка и проблемы вязко-хрупкого перехода / Ларионов В.П. и др. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 1998 - С.318-337.
  • 9. Михайлов В.Е. Технологическая прочность низколегированных высокопрочных сталей // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Сварка и безопасность». - Якутск, 2012. - Т. 1. - С. 218-224.
  • 10. Михайлов В.Е. Развитие холодных трещин при испытании технологических проб и малогабаритных образцов // Сб. Докл. Н-я Международная научная конференция «Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных материалов и сплавов», 24-25 ноября 2011г., В 2 т., Т.2. М.: Машиностроение, 2012. - С.579-590.
  • 11. Mikhailov V.Ye. Development of plastic strain in delayed fracture of welded joints from a low-alloy high-strength steel // Metal Science and Heat Treatment. 2014. T. 55. № 11-12. P. 680-682.
  • 12. Михайлов B.E., Слепцов О.И. Эффективность методов повышения работоспособности несущих узлов горнотранспортной техники в условиях низких температур. // Известия Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. № 4 (2). Тематический выпуск.- С.519-521.

© Стручков В.Н., Михайлов В.Е., 2015

УДК 629.3 DOI 10.12737/19361 Тесля В.О. Teslya V.O.

канд. тех. наук, ассистент Тернополь- Cand. Sc. (Eng.), assistant,

ского национального технического Temopil Ivan Puluj National

университета имени Ивана Пулюя, Technical University,

Украина Ukraine

Абрамов Д. В. Abramov D. V.

канд. тех. наук, доцент, докторант ка- Ph. D., Associate Professor, doctoral

федры технологии машиностроения и student of Engineering Techniques and

ремонта машин Харьковского нацио- Machine Repairs Department, Kharkiv нального автомобильно-дорожного National Automobile and Highway Uni-

университета, Украина versity, Ukraine

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>