Характеристика и анализ элементов исследуемой системы ТОР

26.09.2019

Направляющие башмаки скольжения


Направляющие устройства обеспечивают направленность движения подъемного сосуда (клети, скипа) или противовеса в проводниках армировки ствола.

В практике применяют на подъемных установках с жесткой армировкой направляющие устройства скольжения и качения. Направляющие устройства скольжения разделяются на рабочие, предохранительные, дополнительные и вспомогательные (рис. 1.1).

Доля рабочих жестких направляющих устройств скольжения в общем объеме применяемых направляющих скольжения составляет 95 %.

В настоящее время направляющие башмаки скольжения установлены на подъемных сосудах со сравнительно низкими концевыми массами и скоростями движения (до 12,5 м/с). При противоположно расположенных проводниках применяют башмаки открытого типа, при одностороннем и диагональном — полузакрытого типа. Они состоят из корпуса и футеровочных вкладышей.

Срок службы корпусов направляющих устройств скольжения меньше срока службы подъемных сосудов. Длина рабочих направляющих скольжения составляет от 150 до 450 мм. Твердость рабочих поверхностей направляющих устройств не должна превышать твердости материала рабочих поверхностей металлических проводников. На одной подъемной установке с двумя сосудами устанавливают восемь направляющих устройств. На скиповых подъемных установках срок службы башмаков недопустимо низок (не превышает 1 мес). Так, на шахте им. газеты «Социалистический Донбасс» ПО «Донецкуголь» срок службы проводников на скиповом подъеме 4 года, вкладыши служат 4—5 дней, проходят за это время путь длиной до 700 км. В ш/у «Октябрьское» ПО «Донецкуголь» направляющие скольжения, изготовляемые из бронзы, служат 10 дней.

Традиционные методы повышения долговечности рассматриваемого объекта ТОР указаны на рис. 1.2.

Замену башмаков скольжения производят при превышении предельно допустимых нормативных зазоров в кинематической паре «башмак — проводник» из-за износа или выхода из строя. До настоящего времени изношенные направляющие устройства скольжения — башмаки и втулки не восстанавливались, после однократного использования сдавались в металлолом. В наиболее распространенных конструкциях башмаков скольжения полузакрытого типа не предусмотрено сменных вкладышей, что приводит к их интенсивному изнашиванию, малому сроку службы рельсовых проводников.

Направляющие втулки скольжения


Направляющие устройства подъемных установок с гибкой армировкой разделяются на рабочие, предохранительные и вспомогательные.

В качестве рабочих направляющих устройств широко применяют разрезные цилиндрические втулки скольжения со сменными вкладышами.

Вкладыши в процессе работы быстро изнашиваются, что приводит к преждевременному истиранию канатов. Срок службы вкладышей из антифрикционного чугуна, как правило не превышает трех дней. На практике чугунные вкладыши заменяют капроновыми, резиновыми из конвейерной ленты, резиной (в виде набивки). Срок службы такой набивки 7—8 дней. Для уменьшения износа проводники смазывают.

Причины износа элементов пары трения


В процессе эксплуатации подъемного комплекса из-за просыпания породы и угля при загрузке-разгрузке скипа образуется большое количество пыли. Эта пыль попадает в зону контакта элементов пары трения «проводник — направляющее устройство скольжения» и играет роль абразива. Из-за наличия пыли, воды, значительных удельных давлений, многочисленных фрикционных воздействий ударного характера в паре трения наблюдается коррозионный, усталостный и абразивный износ. Увеличение контактных напряжений и износа обусловлена также тем, что поверхности литых корпусов имеют раковины,, плохо обработаны.

Существенными недостатками направляющих башмаков скольжения являются интенсивный механический износ трущихся рабочих поверхностей элементов пар трения, значительные динамические нагрузки, обусловленные неудовлетворительным профилем рельсовых проводников, малый срок службы (от нескольких дней до двух месяцев), повышенные трудовые затраты на техническое обслуживание.

Износ втулок обусловлен физико-механическими свойствами вкладышей и проводников, влиянием окружающей среды. На износ существенно влияют скорость скольжения, характер движения, величина удельного давления, температура трущихся тел, наличие смазки и др. Продолжительность службы проводников в значительной степени зависит также от материала вкладышей и направляющих муфт. Широко применяют бронзовые, деревянные, чугунные, а также вкладыши из антифрикционного чугуна.

Важной задачей обеспечения дальнейшего повышения качества и надежности ремонтируемого оборудования является внедрение прогрессивных способов его восстановления.

Смазывание проводников


Проводники, находящиеся в стволах с относительно невысокой водообильностью, периодически один раз в 2—3 мес покрываются по всей глубине ствола слоем консистентной водостойкой смазки (синтетический солидол). Проводники, находящиеся в водообильных стволах, смазывать по всей глубине ствола нецелесообразно из-за быстрого смывания смазки. В таких случаях их покрывают консистентной смазкой только в верхней части ствола и на сухих его участках. Для этих целей в сухих и относительно сухих шахтных стволах применяют жидкие сорта смазки — масло И-20 и И-30.

Важным фактором является продолжительность эффективного влияния смазки на фрикционный износ рельсовых проводников в вертикальных стволах шахт. Для исследования закона распределения продолжительности влияния смазки рельсовых проводников вертикальных стволов на износ проведены эксперименты на шахтах Минуглепрома России.

В результате наблюдений по 102 сухим вертикальным стволам Минуглепрома России установлено, что смазка держится на рельсовых проводниках от 3 до 31 дня.

Применение полимерных материалов


Вопросам улучшения работы узлов трения промышленного оборудования и снижения трудоемкости, снижения расхода материалов и средств при ремонтах в последние годы уделяется особое внимание. Так, разработаны и внедряются новые материалы — металлополимеры, фторопласты, металлокерамика, самосмазывающиеся полимерные покрытия. Однако наряду с целым рядом преимуществ — снижение коэффициента трения о металл, повышение адгезии к металлу, технологичность — применение их в тяжелонагруженной паре трения «проводник — направляющее устройство скольжения» не может быть целесообразным. Причинами этого являются отслаивание покрытия от изделия, различия в коэффициентах термического расширения, подверженность абразивному износу и др.

Изучение зарубежной и отечественной научно-технической литературы предопределило проведение исследований по созданию антифрикционной полимерной композиции холодного отвердения для получения полимерного покрытия на элементах пары трения, разработке технологии восстановления пары тренда. Выбор обусловлен возможностью проведения работ непосредственно на шахте без необходимости подвода тепла и других видов энергии.

На ряде шахт применяется направляющее устройство скольжения подъемного сосуда, содержащее поворотный вкладыш в виде полиамидного корпуса с продольным пазом, в гранях которого расположены закладные металлические абразивные пластины, обеспечивающие притирку рабочих поверхностей проводников жесткой армировки до необходимого класса чистоты. По окончании притирки закладные пластины с граней вкладыша удаляют и в дальнейшем скольжение вкладыша по рабочим поверхностям проводника происходит по основному материалу вкладыша, т. е. полиамиду.

Данное устройство будет работать эффективно лишь в том случае, когда подъемный сосуд эксплуатируется в условиях среды, в которой отсутствуют абразивные частицы, например в шахте лифта. Вертикальные стволы же угольных и рудных шахт лишены таких условий, так как в их атмосфере, как правило, присутствует высокий процент механических взвесей. Данные взвеси, попадая в зону контакта пары трения «вкладыш башмака — проводник», сводят к минимуму эффект притирки рабочих поверхностей проводников и полиамидный корпус вкладыша будет интенсивно изнашиваться. Кроме того, в процессе эксплуатации вертикальные стволы шахт под воздействием горного давления подвергаются определенным деформациям, что нарушает стыковку звеньев проводников. Наличие уступов на стыках звеньев проводников приводит к резкому износу рабочих поверхностей полиамидного вкладыша направляющего устройства скольжения.

Более широко применяется направляющее устройство скольжения шахтного подъемного сосуда, содержащее П-образный металлический корпус с тремя рабочими поверхностями, на котором смонтированы сменные металлические вкладыши.

Недостатком известного устройства является малый срок службы металлических вкладышей и проводников вследствие высокой степени износа их рабочих поверхностей.

Интенсивный износ рельсовых проводников вследствие многочисленных фрикционных воздействий ударного характера обусловливает их малый срок службы.

Статистическая обработка собранного материала на шахтах производственного объединения «Макеевуголь» показывает, что распределение случайных величин — срока службы рельсовых проводников — подчиняется нормальному закону.

При уровне значимости а=0,95 установлены основные количественные показатели нормального закона распределения:

среднее арифметическое х=9,3 лет; дисперсия о2=8,4 лет; среднеквадратическое отклонение о=2,9 лет.

Качественная оценка согласия эмпирической и теоретической функции распределения срока службы произведена на основе критерия согласия Пирсона. Срок, службы рельсовый проводников составляет в среднем 9,3 лет и колеблется в диапазоне 6,4—12,2 лет.

Определение закона распределения позволяет прогнозировать изменение срока службы проводников. Результаты исследований хорошо согласуются с исследованиями ВИИИОМШСа при обследовании 63 шахтных стволов Донбасса, которыми было установлено, что срок службы проводников находится в пределах 7—8 лет, а при более благоприятных условиях достигает 10—13 лет.

В последние десятилетия с увеличением глубины разработки полезных ископаемых возросла протяженность вертикальных шахтных стволов. На шахтах Минуглепрома России она составляет в среднем 450 м. В связи с интенсификацией производства повысилась нагрузка на оборудование подъемных установок, постоянно увеличивается потребность в реконструкции шахтных стволов, модернизации, капитальном ремонте оборудования. Обеспечение надежной и безопасной эксплуатации подъемных установок во многом достигается своевременным проведением мероприятий по. техническому обслуживанию и ремонту (ТОР) оборудования шахтных стволов.

Вопросы повышения эффективности эксплуатации этого оборудования а, следовательно, и совершенствование ТОР весьма актуальны для всех шахт и рудников угольной, горнорудной и других отраслей народного хозяйства страны.

Долговечность, а соответственно и работоспособность оборудования зависят от ряда факторов, и в первую очередь от таких, как конструктивные, технологические, эксплуатационные.

Среди элементов оборудования наименьший срок службы имеют направляющие устройства скольжения, подъемные и направляющие канаты, частая замена которых увеличивает эксплуатационные затраты и уменьшает полезное время работы шахтного подъема. Техническое обслуживание и ремонт рассматриваемого оборудования регламентированы рядом нормативных документов, которые предусматривают периодичность осмотра и ремонта.

Несмотря на достаточно глубокую проработку отдельных вопросов функционирования энергомеханической службы предприятия, в комплексе пока еще не изучена сложная проблема технического обслуживания и ремонта оборудования шахтных стволов. До сих пор недостаточно полно разработаны научные основы эксплуатации и ремонта этого оборудования, не рассмотрено влияние системы ТОР на надежность оборудования, отсутствует методика планирования и прогнозирования ремонтных работ.

С 1974 г. во ВНИИГМ им. М.М. Федорова проводятся исследования по техническому обслуживанию и ремонту оборудования вертикальных стволов действующих шахт. Здесь изучаются вопросы организации системы ТОР, принципов ее формирования, техники безопасности при этих работах, определяются уровень средств механизации, объем ремонтных работ и т. п. Целями этих исследований является стремление показать практическую целесообразность, принципиальную и техническую возможность, а также экономическую эффективность научно обоснованного подхода к ТОР оборудования шахтных стволов, достичь улучшения технико-экономических показателей функционирования подъемных комплексов без дополнительных капитальных вложений.

На шахтах Минуглепрома России были распределены анкеты, проведены экспертные опросы работников энергомеханической службы шахт и производственных объединений, изучались условия работы оборудования и техническая документация по ТОР, проводился хронометраж операций рабочих процессов и сбор опытно-статистических данных по шахтам.

Существенные особенности обусловливают сложность ТОР оборудования. К тому же на ремонт большинства видов оборудования отсутствуют технические условия его производства.

Анализ существующих нормативных документов, регламентирующих работы по техническому обслуживанию и ремонту, показал, что для реализации системы планово-предупредительного ремонта оборудования шахтных стволов в настоящее время отсутствуют в полной мере научно обоснованные отраслевые нормативы.

При применении существующих организации и технологии работ и уровня средств механизации годовые затраты времени на текущий и капитальный ремонты вертикальных стволов, по данным ВНИИГМ им. М.М. Федорова, колеблются в широком диапазоне.

Выполнение заданного объема работ по ТОР требует обязательной остановки подъемного комплекса, продолжительность которой зависит от вида и числа подъемных установок, их назначения, вида оборудования, глубины ствола, вида технического обслуживания и ремонта, а также срока службы оборудования.

В организации системы ТОР оборудования шахтных стволов еще низок общий технический уровень обслуживания и его организации, имеет место необеспеченность необходимыми средствами механизации и диагностики, а также резервным оборудованием. Крупные ремонтные работы в шахтном стволе носят характер единичного производства, что препятствует эффективному применению высокопроизводительной технологической оснастки. Весьма большой объем работ по замене оборудования, его техническому обслуживанию выполняется вручную. Ремонтные бригады не имеют необходимых комплексов механических устройств, приспособлений, инструмента. Многообразие строительных характеристик, различные условия эксплуатации препятствуют его типизации и унификации. Все это приводит к тому, что отдельные шахтные стволы эксплуатируются с нарушением правил безопасности.

В настоящее время отсутствуют научно обоснованные периодичность и объем работ по техническому обслуживанию оборудования стволов, а также технические условия на дефектацию элементов шахтного ствола. Из-за отсутствия необходимых совершенных средств диагностики, технологической оснастки и прогрессивной технологии проведение работ в стволе все еще экономически дорого, низка эффективность технологического процесса ТОР шахтных стволов, качество их проведения не обеспечивает в достаточной мере надежность и безопасность работы подъемных установок.

Анализом показателей и организации ТОР установлено, что существующие методы производства работ обусловливают довольно высокие простои шахтного подъемного комплекса; в нормативной технической документации отсутствуют сведения по периодичности, составу и объему обязательных плановых работ в пределах ремонтного цикла, которые должен выполнять обслуживающий персонал для обеспечения производительной и надежной работы шахтного подъемного комплекса, состав и объем этих работ зависят от вида и конструктивной сложности эксплуатируемого оборудования, ремонтопригодности; низок уровень специализации ремонтных работ; ремонтные предприятия и шахты отрасли резко различаются между собой по объемам проводимых работ, уровням оснащения оборудованием и квалификации кадров; почти весь объем работ выполняется силами шахты и лишь незначительный — другими специализированными организациями; слабое развитие системы современных методов учета показателей работы подъемного комплекса, из-за чего невозможно определить фактические трудовые затраты на ТОР и рационально спланировать ремонтные работы в зависимости от их технического состояния; несовершенная технология капитального ремонта оборудования обусловливает длительные простои подъемных установок; отсутствуют научно обоснованные рекомендации по выбору рациональной технологии крупных ремонтных работ в шахтном стволе, из-за чего применяется большое многообразие несовершенных технологических схем (так, продолжительность остановки подъема для замены проводников в стволе составляет 6 % от времени, затрачиваемого на ремонт оборудования подъемного комплекса в течение года, а время замены одного звена проводников 47—146,3 мин); отсутствуют достаточная степень детализации технологии ведения ремонтных работ, научно обоснованные нормативы по ТОР.

Работы по техническому обслуживанию и ремонту оборудования выполняет бригада энергомеханической службы шахты, закрепленная за определенными шахтными стволами. Хронометраж, проведенный на предприятиях Минуглепрома Украины, показал разброс в широком диапазоне продолжительности выполнения одной и той же технологической операции в разных вертикальных стволах.

В настоящее время получили распространение децентрализованная и централизованная системы ТОР.

Причинами аварий на подъемных комплексах зачастую являются грубые нарушения, допускаемые при эксплуатации, несоблюдение регламентных работ по техническому обслуживанию и ремонту шахтных стволов. На шахтах допускается эксплуатация подъемных установок без выполнения необходимого объема работ по ежесуточному техническому обслуживанию, текущему ремонту оборудования. Повышению эффективности работы подъемного комплекса препятствует все значительное несоответствие между сравнительно высокой технической оснащенностью и низким уровнем вспомогательных ремонтных работ. Из-за отсутствия программы повышения квалификации персонала имеются трудности в его подготовке.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна