close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

uploaded 0E2F9CF046

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ЯРМОВИЧ ЯРОСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
ОПОРНЫХ УЗЛОВ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК
Специальность
05.05.04. – «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Омск – 2017
2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный
университет (СибАДИ)» г. Омск.
Научный руководитель:
Кузнецова Виктория Николаевна, доктор технических наук, доцент, профессор
кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в
строительстве», федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
(СибАДИ)», г. Омск.
Официальные оппоненты:
Веригин Юрий Алексеевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры
«Технологии и механизации строительства», Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный технический
университет им. И.И. Ползунова», г. Барнаул.
Колунин Александр Витальевич, кандидат технических наук, доцент 7 кафедры
(ремонта бронетанковой и автомобильной техники), Филиал федерального государственного
казенного военного образовательного учреждения высшего образования «Военная академия
материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулева» Министерства
обороны Российской Федерации в г. Омске.
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет»
(ИРНИТУ), г. Иркутск.
Защита диссертации состоится «27» сентября 2017 г. в 14:00 часов на заседании
диссертационного совета ВАК РФ Д 212.250.02 при ФГБОУ ВО «Сибирский государственный
автомобильно-дорожный университет» (СибАДИ) по адресу: 644080,
г. Омск, проспект Мира, 5, аудитория 3124. Тел. (3812) 65-03-23, e-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Сибирский
государственный автомобильно-дорожный университет» (СибАДИ) и на сайте университета
по
адресу
http://www.sibadi.org/about/units/institut-magistratury-iaspirantury/studies/dissertations/47191/.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью
учреждения, просим направлять в диссертационный совет по адресу: 644080, г. Омск, проспект
Мира, 5. Тел. (3812) 65-03-23, e-mail: [email protected]
Автореферат разослан «25» августа 2017 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор технических наук, доцент
Кузнецова В.Н.
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Концепция долгосрочного социально-экономического
развития и транспортная стратегия Российской Федерации предусматривает увеличение объемов
дорожных и строительных работ промышленной и гражданской направленности в Российской
Федерации, в том числе на Дальнем Востоке и Крымском полуострове, что потребуют обеспечения
их строительными сыпучими и каменными материалами, к которым относится щебень,
получаемый путем механического дробления. В России потребность в щебне только для нужд
дорожного строительства из года в год неуклонно возрастает: если в 2002 году она составляла 9,6
млн. м3, то к 2020 г. ее значение достигнет 37,0 млн. м3.
Переработка каменных материалов осуществляется на камнедробильных предприятиях и в
притрассовых карьерах с помощью строительных машин для дробления - конусных дробилок
различного вида. При этом элементы конусных дробилок испытывают большие динамические
нагрузки. Особенно характерно это проявляется в опорных узлах рабочих органов оборудования: на
них приходится воздействие от веса как рабочих органов, так и обрабатываемого сырья, а также
реакции от динамического воздействия на обрабатываемый каменный материал. Ресурс этих узлов
редко превышает 9000 ч. В результате необходимым является проведение сервисных работ с
длительной остановкой оборудования, что отрицательно сказывается на объеме и сроках выпуска
продукции. В случае несвоевременного устранения последствий отказов и связанных с ними
простоев предприятия несет колоссальные потери.
На поддержание показателей надежности и эффективности эксплуатации конусных дробилок
направлены работы по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту. ТО является составляющей
частью технической эксплуатации, поэтому управление надежностью машин и оборудования
возможно только при своевременном и достоверном определении их фактического состояния,
использованием научно обоснованных технических требований, допускаемых износов элементов
оборудования, порядка, вида и периодичности проведения ТО и ремонта, что необходимо
осуществлять применением обоснованных зависимостей между показателями надежности машин и
оборудования и их фактическим состоянием. На фактическое состояние опорных узлов конусных
дробилок большое влияние оказывает целый ряд факторов: нагрузки, действующие в элементах
конусных дробилок, условия эксплуатации и режимы дробления, изменение параметров опорных
узлов и свойств смазочного материала.
У данного вида оборудования встречаются системы смазки ѐмкостью до 60 м3. По словам
проф. В.А. Зорина, смазку необходимо рассматривать, как самостоятельный конструктивный
элемент. В перечень необходимых работ по ТО конусных дробилок входит периодическая замена
смазочного материала системы смазки, которая обеспечивает работоспособность опорных узлов,
загрязнение которых в результате негерметичности системы, приводит резкой потери
работоспособности, возникновению внезапных отказов и к увеличению простоев дробилок.
Поддержание оптимально низкого уровня загрязнений и создание таких систем очистки, в которых
процесс удаления механических примесей происходил бы постоянно, позволит эксплуатировать
4
опорные узлы в исправном и работоспособном состоянии, и в результате значительно увеличить их
ресурс. Следовательно, необходимо создание методики обоснования периодичности ТО и ресурса
опорных узлов конусных дробилок, которая бы учитывала изменение их технического состояния с
учетом характеристик обрабатываемого сырья.
В связи с вышеизложенным, исследование, направленное на снижение простоев и затрат при
выполнении работ по ТО опорных узлов конусных дробилок на основе учета их фактического
состояния, изменяемого в результате воздействия научно обоснованных в диссертации факторов,
является актуальным.
Степень разработанности темы исследования. Теория и практика ТО машин и
оборудования рассмотрены в работах В.А. Зорина, А.В. Каракулева, С.В. Корнеева,
А.Н. Максименко, В. М. Михлина, А.С. Проникова, А.К. Рейша, А.М. Шейнина и др.
Теория развития и совершенствования дорожных, строительных машин изложена в работах
К.А. Артемьева, Т.В. Алексеевой, В. И. Баловнева, Ю.А. Веригина и др. Теоретическими вопросами
процессов потери долговечности занимались Н. А. Буше, И.А. Буяновский, И.В. Крагельский,
Ю.К. Машков, М.М. Тененбаум, М.М. Хрущев, А.В. Чичинадзе и др.
Вопросами совершенствования конструкций дробилок и повышением эффективности их
эксплуатации занимались С.Е. Андреев, В.А. Арсентьев, В.А. Бауман, И.И. Блехман, А.И. Зимин,
В.Р. Кубачек, Ю.А. Муйземнек, С.А. Панкратов, В.Д. Руднев, А.Д. Табарин и др.
Диссертация соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.05.04
«Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины»: п. 2. (методы моделирования,
прогнозирования, исследований, расчета технологических параметров, проектирования, испытаний
машин, комплектов и систем, исходя из условий их применения), п. 5. (методы повышения
долговечности, надежности и безопасности эксплуатации машин, машинных комплексов и систем).
Объект исследования – процесс ТО опорных узлов конусных дробилок.
Предмет исследования – закономерности процесса ТО опорных узлов конусных дробилок.
Цель работы – повышение эффективности процесса эксплуатации конусных дробилок за
счет совершенствования ТО опорных узлов и конструкции конусных дробилок.
Задачи исследования:
1.
Проведение комплексной оценки и анализа факторов, влияющих на фактическое
состояние и периодичность проведения ТО опорных узлов конусных дробилок.
2.
Исследование влияния крепости обрабатываемого сырья и предельной концентрации
механических примесей на фактическое состояния опорных узлов конусных дробилок.
3.
Разработка методики оценки фактического состояния опорных узлов конусных
дробилок.
4.
Совершенствование методики обоснования периодичности ТО и ресурса опорных
узлов конусных дробилок с учетом фактического состояния.
5
5.
Разработка методики обоснования конструктивных параметров бака-отстойника
системы смазки для увеличения ресурса опорных узлов конусных дробилок.
Научная новизна диссертационной работы заключается:
1.
Определены и обоснованы факторы, влияющие на техническое состояние опорных
узлов конусных дробилок.
2.
Установлена зависимость предельной концентрации механических примесей в
опорных узлах конусных дробилок от крепости обрабатываемого сырья.
3.
Усовершенствована методика обоснования периодичности ТО и ресурса опорных
узлов конусных дробилок на основе технико-экономического метода.
Теоретическая и практическая значимость работы:
1.
Разработана методика оценки фактического состояния опорных узлов конусных
дробилок.
2.
Установлена зависимость периодичности проведения ТО опорных узлов конусных
дробилок от крепости обрабатываемого сырья.
3.
Разработана методика обоснования параметров и усовершенствована конструкция
бака-отстойника системы смазки конусных дробилок.
4.
Результаты исследований приняты для внедрения в производство на АК «АЛРОСА»
(ОАО), г. Мирный; ТОО «Стадия», г. Петропавловск; используются в учебном процессе
ФГБОУ ВО ОмГТУ.
Методология и методы исследования носят комплексный характер, предусматривают
проведение экспериментальных и теоретических исследований процессов потери
работоспособности и долговечности опорных узлов конусных дробилок в процессе эксплуатации;
лабораторных, стендовых и эксплуатационных испытаний. При проведении исследований
использовался аппарат системного анализа, математического моделирования и инженерного
анализа, а также стандартное методическое обеспечение определения показателей качества и
надежности. При проведении экспериментальных исследований использованы современное
оборудование, контрольно-измерительные приборы и статистическая обработка результатов.
Положения, выносимые на защиту.
Автор защищает совокупность научных положений, на базе которых разработана методика
оценки фактического состояния опорных узлов конусных дробилок в зависимости от крепости
обрабатываемого сырья; анализ результатов лабораторных и эксплуатационных испытаний;
методика обоснования конструктивных параметров бака-отстойника конусных дробилок; методика
определения периодичности проведения ТО и ресурса опорных узлов конусных дробилок.
Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается
методологической базой исследования, основанной на фундаментальных теоретических
положениях с соблюдением основных принципов математического моделирования; достаточной
6
аргументированностью принятых допущений; адекватностью результатов теоретических и
экспериментальных исследований.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на IV международном конгресс
«Цветные металлы – 2012» (г. Красноярск, 2012 г.); на техническом совещании АК «АЛРОСА»
(ОАО) (г. Мирный, 2012 г.); восьмом международном конгрессе «Цветные металлы и минералы
2016» (г. Красноярск, 2016 г.); всероссийской научно-практической конференции «Архитектурностроительный и дорожно-транспортный комплекс: проблемы, перспективы, новации»
(с международным участием) (г. Омск, 2016 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 5 статей в
изданиях, рекомендованных ВАК РФ; получены два свидетельства о регистрации электронных
ресурсов РФ. Подана заявка на полезную модель конструкции бака-отстойника конусных дробилок.
Реализация результатов исследования. Результаты исследований приняты для внедрения в
производство на АК «АЛРОСА» (ОАО), г. Мирный; ТОО «Стадия», г. Петропавловск. Результаты
диссертационных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВО ОмГТУ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка
литературы из 151 наименования, 8 приложений; всего на 162 страницах машинописного текста,
рисунков - 63, таблиц - 34.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В ведении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель и
задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна,
теоретическая и практическая значимость работы.
В первой главе рассмотрены схемы получения щебня, конструкции конусных дробилок
и их опорных узлов. Проанализированы проблемы, связанные с эксплуатацией и ТО опорных
узлов конусных дробилок. Особое внимание уделяется проблемам, связанным потерей
долговечности, исправного и работоспособного состояния опорных узлов конусных дробилок,
в частности, сферические подпятники и эксцентрики конусных дробилок.
Рассмотрены возможные пути увеличения ресурса опорных узлов конусных дробилок и
сокращения расходов на эксплуатацию. Определены основные направления диссертации проведение исследования по вопросам ТО опорных узлов конусных дробилок на основе
оценки их фактического состояния, что позволит обосновать периодичность проведения ТО и
увеличить ресурс опорных узлов конусных дробилок.
Во второй главе рассмотрены факторы, влияющие на работоспособность и
долговечность опорных узлов конусных дробилок.
7
Реакция в эксцентриковом узле RЭ:
Э =
Рисунок 1 - Схема для расчета нагрузок,
действующих в конусных дробилках

В
с  +(Н +В )
,
(1)
где N – мощность двигателя, Вт; η – кпд
передачи; ωВ – угловая скорость втулки, рад/с;
f - коэффициент трения в подшипниках;
rH и rB - радиусы наружной поверхности втулки
и внутреннего отверстия, м; с – эксцентриситет
втулки, м; γ – угол между линией действия
реакции RЭ и следом плоскости наибольшего
эксцентриситета втулки.
Сила дробления Q приложена посередине
высоты камеры дробления. Ее вертикальная
составляющая
QВ = QГ ctgβ,
(2)
где QГ - горизонтальная составляющая силы Q;
β - угол наклона образующей конуса к его
основанию.
Горизонтальная
составляющая
силы
дробления,
вызывающая
изгиб
вала,
определяется из уравнения моментов сил
относительно точки А:
  + − 
Г = Э 1 2  ,
(3)
 1 + 
где GK – сила тяжести подвижного конуса, Н.
Произведен расчет нагрузок (рисунок 1), действующих в элементах конусных дробилок
ККД 900/140 и КСД 2200. В результате расчетов по приведенным в диссертации зависимостям
с учетом реальных условий эксплуатации конусных дробилок установлено, что при дроблении
материала возникают силы реакции в опоре эксцентрикового узла RЭ = 1·106 Н. При этом
горизонтальная сила дробления QГ = 1,8·106 Н, вертикальная величина силы дробления
составит QВ = 1·106 Н. В результате, давление, создаваемое в эксцентриковом узле валом на
вкладыш эксцентрика, может достигать 6,5 МПа. В условиях значительного износа
эксцентрикового узла значения силы реакции в опоре эксцентрикового узла составит
RЭ = 0,14·106 Н. Соответственно, это приведет к изменению вертикальных и горизонтальных
сил дробления: QГ = 0,15·106 Н, QВ = 0,08·106 Н. Очевидно, что значительный износ
эксцентрикового узла приводит к уменьшению величин сил дробления, изменению
гранулометрического состава получаемого продукта, что значительно снижает
производительность конусных дробилок.
Основной причиной износа поверхности вкладыша эксцентрика является значительное
изменение параметров качества смазочного материала, используемого в опорных узлах. Для
оценки влияния показателей качества смазочного материала на состояние опорных узлов
конусных дробилок было проведены производственно-лабораторные испытания. Были
8
Концентрация K, % масс
отобраны и проанализированы образцы проб масел И-ГТ-А 100 с различной концентрацией
механических примесей из 10 конусных дробилок ККД 900/140 и КСД 2200,
перерабатывающих каменное сырье с различной крепостью по шкале профессора М.М.
Протодьяконова. Исследованиями предусматривалось определение следующих показателей
качества индустриальных масел: вязкости, кислотного числа, содержание механических
примесей и воды. Результаты проведенных исследований показали, что масла, работающие в
опорных узлах конусных дробилок ККД 900/140 и КСД 2200, в процессе эксплуатации не
теряют своих физико-химических свойств, то есть в течение их длительного использования не
достигаются предельные значения по основным показателям качества, но интенсивно
изменяется содержание механических примесей (рисунок 2).
2,5
Пробы
масел
с
загрязнениями
Предельно допустимая концентрация
использовались для проведения лабораторных
механических примесей
2
исследований моделей опорных узлов по
схеме «вал – частичный вкладыш». Условия
1,5
проведения эксперимента соответствовали
K = 0,0742t1,7714
реальным условиям эксплуатации опорных
R² = 0,9651
1
узлов конусных дробилок ККД 900/140 и
КСД 2200. Вкладыш изготавливался из
0,5
баббита Б 16, ролик (вал) вытачивался из стали
45 и закаливался. Образцы материалов до и
0
после
испытаний
взвешивались
с
0
2
4
6
погрешностью не более 0,1 мг на
Наработка t, мес
аналитических весах МВ 210-А. Температура
Рисунок 2 - Процесс накопления механических
в околоконтактной зоне фиксировалась
примесей в смазочном материале системы смазки
конусных дробилок ККД 900/140 и КСД 2200
термопарой типа ТХК.
Давление вкладыша на вал составляло 6,5 МПа, скорость скольжения вала о вкладыш 1,64 м/с, время испытания составляло 20 мин. на каждой концентрации загрязнения с
различной крепостью обрабатываемого сырья. Испытания повторялись по пять раз, что
соответствует значению, определенному в соответствии с законами математической
статистики. Фиксировались такие показатели потери долговечности опорных узлов конусных
дробилок, как температура в зоне контакта, износ материала вкладыша и вала, момент трения в
пусковом и установившемся режимах. В результате испытаний получены графические и
регрессионные зависимости потери долговечности опорных узлов от концентрации
механических примесей и крепости обрабатываемого сырья f по шкале М. М. Протодьяконова,
равного 5, 8, 10, 12, 15 и 18 (рисунки 3 - 5).
9
7
Сталь 45
U = 0,1395K2 - 0,7791K + 1,4672;
R² = 0,9656.
5
4
Баббит Б16
U = 0,006K6 - 0,0453K5 - 0,1518K4 +
+1,8018K3 - 3,5558K2 + 1,6284K + 1,7927;
2
R² = 0,9966.
Суммарный
износ
1
U = 0,0542K5 - 0,7693K4 + 3,6063K3 0
-5,9412K2 + 2,2992K + 3,1416
R² = 0,9951
0
1
2
3
4
5
6
Процентное содержание примесей по массе K, %
Рисунок 3 - Зависимость износа вала (сталь 45), вкладыша (баббит Б16)
и суммарный износ от загрязненности масла И-ГТ-А 100 для f = 8
75
III
3
Температура Т, 0С
Износ U, 10-3 гр
II
I
6
I
70
II
III
65
60
Т = -0,5215К3 + 4,0706К2 - 3,1108К +
+51,395;
R² = 0,9749.
55
50
Момент трения МУ, МП, 10-1 Нм
0
1
2
3
4
5
6
Процентное содержание примесей по массе К, %
Рисунок 4 - Зависимость температуры в околоконтактной зоне при установившемся
режиме трения от загрязненности масла И-ГТ-А 100 для f = 8
4,5
4
I
II
3,5
3
2,5
2
1,5
III
Пусковой момент трения
МП = -0,074К3 + 0,615К2 - 0,735К +
+1,568;
R² = 0,978.
Момент трения в
установившемся режиме
МУ = -0,011К2 + 0,179К + 1,201;
R² = 0,975.
1
0
1
2
3
4
5
6
Процентное содержание примесей по массе K, %
Рисунок 5 - Зависимость момента трения в установившемся режиме
и пускового момента трения от загрязненности масла И-ГТ-А 100 для f = 8
10
Как видно из графических зависимостей, можно выделить несколько зон (I - III). В первой
зоне (I) наблюдается относительно небольшой износ опорного узла: незначительное внедрение
абразива в поверхность баббита упрочняет его, но эта концентрация не вызывает износ вала.
Кроме этого, можно наблюдать плавное увеличение температуры в зоне контакта, повышение
момента трения в установившемся и пусковом режимах. В следующей зоне (II) наблюдается
резкое повышение температуры и момента трения, что говорит о разрушении поверхности
вкладыша опорного узла. В зоне III продолжается рост содержания механических примесей в
смазочном материале: при данных концентрациях происходит внедрение абразива в мягкий
материал вкладыша опорного узла, что увеличивает твердость его поверхности и уменьшает
износ. Но все это вызывает интенсивный износ вала. Температура в зоне контакта меняется
незначительно, как и момент трения.
По итогам обработки представленных выше результатов установлена эмпирическая
зависимость предельной концентрации механических примесей КП в системе смазки опорных
узлов конусных дробилок от коэффициента крепости f обрабатываемого сырья, а также
эмпирические коэффициенты 1 и b1, устанавливающие влияние на долговечность и
ресурс работы опорных узлов конусных дробилок. Для обеспечения работоспособного
состояния опорных узлов конусных дробилок необходимо обеспечить содержание
механических примесей в смазочном материале на заданном уровне, что можно осуществить
своевременным проведением ТО. При этом периодичность проведения ТО должна быть
обоснована, чтобы не допустить чрезмерных расходов на эксплуатацию.
В третьей главе рассмотрены вопросы, связанные с периодичностью проведения ТО
опорных узлов конусных дробилок и их ресурса, основанные на технико-экономическом
методе, а также разработана методика обоснования конструктивных параметров бакаотстойника системы смазки конусных дробилок.
Для опорных узлов конусных дробилок усовершенствована методика обоснования
периодичности проведения ТО опорных узлов конусных дробилок введением коэффициента
предельной концентрации механических примесей КП. Установлено, что данный коэффициент
связан с эмпирическими коэффициентами процесса накопления механических примесей 1 и
b1, значения которых определены в результате проведенной подконтрольной и представленной
выше эксплуатации конусных дробилок ККД 900/140 и КСД 2200:
=
КП
1
1
1
.
(4)
Исходя из зависимости (4), установлено, что для обрабатываемого сырья при f = 1 - 20 и
предельной концентрации механических примесей Kп = 2,6 - 0,4 % периодичность ТО
опорных узлов конусных дробилок составит от 7,5 до 2,5 месяцев.
Путем оптимизации по критерию снижения суммарных удельных затрат на ТО получена
оптимальная периодичность ТО и ресурс опорных узлов конусных дробилок (рисунок 6).
Значения ресурса определяются интервалом минимального износа. По установленным
11
зависимостям суммарного износа (рисунок 3) для заданной концентрации механических
примесей определены значения ресурса опорных узлов конусных дробилок. Результаты
представлены на рисунке 7 и в таблице 1.
70
Затраты З, тыс. руб./мес.
60
ЗСУМ = 7,3175t2 - 86,297t + 306,93;
R² = 0,9998.
50
40
ЗРЕМ = 6,729t2 - 75,038t + 235,55;
R² = 0,9999.
30
20
Затраты на ТО
Затраты на ремонт
Суммарные затраты
ЗТО = 63,857e-0,156t;
R² = 0,9982.
10
0
4
5
6
7
8
Наработка t, мес.
9
10
Рисунок 6 - Суммарные удельные затраты на проведение ТО и Р
опорных узлов конусных дробилок при f = 8
Ресурс опорного узла
Р, мес
70
Р=
60
Р = -5,1514t2 + 51,914t - 72,309;
+ 66,513t - 103,32;
R² = 0,9969.
R² = 0,999.
-6,9818t2
50
f=18
f=8
40
Р = -3,5842t2 + 21,23t + 23,914;
R² = 0,9992.
30
f=12
20
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Периодичность технического обслуживания t, мес.
8,0
Рисунок 7 – Зависимость ресурса опорного узла конусной дробилки от периодичности
ТО с учетом крепости обрабатываемого сырья
Таблица 1
Категория
I
II
III
IIІа
IV
IV
V
VI
VIa
VII
Результаты расчетов представленной методики
Степень крепости
f
КП, % t, мес.
В высшей степени крепкие породы 20
0,9
4,1
Очень крепкие породы
15
1,2
4,9
Крепкие породы
10
1,6
5,6
То же
8
1,8
6,0
Довольно крепкие породы
6
1,9
6,2
То же
5
2
6,4
Средние породы
4
2,1
6,5
Довольно мягкие породы
2
2,2
6,8
То же
1,5
2,3
6,9
Мягкие породы
1
2,4
7,0
Р, мес.
46,7
50,3
53,1
54
54,8
55,1
55,5
56
56,1
56,2
Р, ч
33624
36216
38232
38880
39456
39672
39960
40320
40392
40464
12
Предельное содержание
механичских примесей, КП %
С учетом вышеизложенного, теоретически уточнена регрессионная зависимость
предельной концентрации механических примесей от коэффициента крепости
обрабатываемого сырья по шкале профессора М.М. Протодьяконова в соответствии с техникоэкономическим методом определения периодичности ТО и ресурса опорных узлов конусных
дробилок (рисунок 8):
КП = - 0,0784∙f + 2,405.
(5)
2,5
2
Уточненная
зависимость
КП = -0,0784f + 2,405;
R² = 0,9953.
1,5
1
Первоначальная
зависимость
КП = -0,1138f + 2,697;
R² = 0,9724.
0,5
0
0
5
10
15
Коэффициент крепости обрабатываемого сырья f
20
Рисунок 8 - Зависимость предельной концентрации механических примесей
от крепости обрабатываемого сырья по шкале проф. М. М. Протодьяконова
В результате исследований получены значения фактической наработки опорных узлов
конусных дробилок до проведения ТО, во время которого необходимо провести работы по
поддержанию работоспособного состояния опорных узлов конусных дробилок.
Существует возможность увеличения ресурса опорных узлов конусных дробилок за счет
постоянной очистки смазочного материала, поступающего в опорный узел, а именно,
рациональной установки в баке системы смазки конусных дробилок переливной перегородки.
В настоящее время установка переливной перегородки не обоснована, ее устанавливают
посередине бака или же делят бак на несколько частей. В связи с этим необходима разработка
методики на основе расчетов отстойников гидравлических систем, в соответствии с которой
место установки переливной перегородки было бы обосновано.
Фактически бак будет разделен на две части: на отстойник, в котором будет происходить
осаждение крупных частиц, и бак с маслозаборником (рисунок 9). При расчете были приняты
некоторые допущения: 1 – режим движения жидкости ламинарный; 2 – жидкость однородная;
3 – расход жидкости постоянный и не изменяется; 4 – объем потока жидкости в баке-отстойнике
равен номинальной подаче насоса. В системах смазки конусных дробилок используются масла
марки И-Г-А 68 и И-ГТ-А 100.
13
Рисунок 9 - Схема бака-отстойника
По полученным в результате реализации методики зависимостям можно оценить,
частицы какого размера будут выходить из движущегося потока масла при заданной скорости
этого потока жидкости, и рассчитать расстояние установки переливной перегородки для
обеспечения осаждения механических частиц определенного размера и предотвращения
повышенного износа опорных узлов конусных дробилок. Из рисунка 10 видно, что для длины
бака-отстойника 1,5 … 3,0 м и размера частиц механических примесей 25 мкм расстояние от
успокоительной до переливной перегородки составит 1,0 … 2,0 м.
3,5
Длина бака
1- 3м
Растояние до перегордки lП, м
3
2,5
2
1,5
1
1
0,5
5
3
4
2
0
15
20
25
30
35
40
45
lП = 1191d-1,99;
R² = 0,999.
2 - 2,5 м
lП = 994,2d-1,99;
R² = 0,999.
3 - 2м
lП = 852,4d-2,01;
R² = 0,999.
4 - 1,5
lП = 532,1d-1,96;
R² = 0,999.
5- 1м
lП = 351,7d-1,95;
R² = 1.
50
Диаметр частиц d, мкм
Рисунок 10 - Зависимость расстояния до переливной перегородки и размера частиц (ρч = 2100 кг/м3)
Получена трехмерная графическая зависимость размера осаждаемых частиц от расстояния до
переливной перегородки и скорости осаждения частиц (рисунок 11).
14
Диаметр частиц d, мкм
45-50
40-45
Диаметр частиц d, мкм
35-40
30-35
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
25-30
20-25
15-20
10-15
5-10
0-5
0,009
0,008
0,006
3
0,005
2,5
0,003
2
1,5
0,002
1
0,5
Рисунок 11 - Зависимость диаметра осаждаемых частиц от расстояния
до переливной перегородки и скорости потока (масло И-ГТ-А 100)
Обоснованная установка переливной перегородки в баке-отстойнике системы смазки
конусных дробилок позволит обеспечить осаждение частиц механических примесей размером
до 20 мкм и предотвратить попадание механических примесей в опорный узел конусных
дробилок большего размера, чем толщина масляной пленки. Это обеспечит уменьшение
износа опорных узлов конусных дробилок и увеличение периодичности проведения ТО, что
увеличит ресурс опорных узлов конусных дробилок на 15 - 18 %.
В четвертой главе приведены результаты внедрения проведенных исследований.
В таблице 2 представлены результаты периодичности проведения ТО опорных узлов
конусных дробилок с учетом крепости обрабатываемого сырья. Как видно из таблицы 2 и
рисунка 12, наработка опорных узлов конусных дробилок, полученная в результате
теоретических исследований, и наработка, полученная в результате подконтрольной
эксплуатации, практически совпадают.
15
Таблица 2
f
КП,
%
5
8
10
12
15
18
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
Периодичность проведения ТО опорных узлов конусных дробилок
Рекомендуемая
Фактическая периодичность
Регламентируемая
периодичность
проведения ТО в реальных
периодичность
проведения ТО, мес. условиях эксплуатации, мес. проведения ТО, мес.
6,4
7,5
6
6,5
5,6
6
3
5,4
5
4,9
3,5
4,4
3
8
Фактический
периодичность
Наработка t, мес
7
6
Рекомендуемая
периодичность
5
4
Регламентируемая
периодичность
3
2
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Крепость обрабатываемого сырья f
Рисунок 12 - Периодичность проведения ТО опорных узлов конусных дробилок
Проведенные исследования позволили разработать алгоритмы расчета периодичности
ТО опорных узлов конусных дробилок и обоснования места установки переливной
перегородки в баке-отстойнике системы смазки конусных дробилок.
В результате проведенных производственных испытании на предприятии ТОО
«СТАДИЯ», г. Петропавловск, в процессе которых в баках-отстойниках системы смазки
конусных дробилок устанавливалась переливная перегородка в соответствии с представленной
методикой и контролировались основные показатели качества смазочного материала за счет
отбора проб масла каждый месяц, было установлено, что внедрение результатов проведенных
теоретических исследований позволит сократить скорость накопления механических примесей
в маслах системы смазки конусных дробилок в 1,8 раза (рисунок 13), увеличить периодичность
замены смазочного материала в 2 раза и ресурс опорных узлов конусных дробилок на
15 - 18 %.
16
Концентрация механических
примесей К, % масс
2,5
Предельная концентрация
механических примесей
2
1,5
До установки переливной
перегородки
1
К = 0,0652t1,8737;
R² = 0,9773.
После установки
переливной перегородки
К = 0,0349t1,8653;
R² = 0,9883.
0,5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Наработка t, мес.
Рисунок 13 - Накопление механических примесей в баке-отстойнике
системы смазки конусных дробилок с установкой и без установки переливной перегородки
Годовая экономическая эффективность от внедрения результатов диссертационных
исследований определена по следующей зависимости:
Э = (ЭСМ + ЭУ ) − (ЗИ + ЗУ + ЗЭ + ЗА + ЗП + ЗТО ) ,
(6)
где Э – годовая экономическая эффективность, руб.; ЭСМ – экономия смазочного материала,
руб.; ЭУ – экономия на утилизации смазочного материала, руб.; ЗИ – затраты на проведения
испытаний проб смазочного материала в сторонней организации, руб.; ЗУ – затраты на
установку переливной перегородки в баке-отстойнике, руб.; ЗЭ – затраты на электроэнергию,
руб.; ЗА – амортизационные отчисления, руб.; ЗП – затраты на заработную плату сотрудника
при обслуживании оборудования, руб.; ЗТО – затраты на обслуживание оборудования, руб.
Годовая экономическая эффективность составила более 350 тысяч рублей в год на одну
конусную дробилку.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.
Установлено, что фактическое состояние и периодичность ТО опорных узлов
конусных дробилок зависит от крепости обрабатываемого сырья, состояния смазочного материала,
условий и режимов эксплуатации, технических характеристик конусных дробилок.
2.
Установлена зависимость предельной концентрации механических примесей КП от
крепости обрабатываемого сырья f (для f = 5 КП = 2,0 %, для f = 8 КП = 1,8 %; для f = 10 КП = 1,6 %;
для f = 12 КП = 1,4 %; для f = 15 КП = 1,2 %; для f = 18 КП = 1 %), соответствующая
КП = - 0,0784∙f + 2,405. При достижении указанных значений наблюдается резкое изменение
фактического состояния опорных узлов конусных дробилок.
3.
Разработана методика оценки фактического состояния опорных узлов конусных
дробилок, позволяющая предотвратить отказ, снизить затраты на проведение ТО, увеличить срок
эксплуатации конусных дробилок.
17
4.
Усовершенствована методика обоснования периодичности проведения ТО и ресурса
опорных узлов конусных дробилок в зависимости от крепости обрабатываемого сырья и
концентрации механических примесей. В соответствии с установленной регрессионной
зависимостью для конусных дробилок ККД 900/140 и КСД 2200 определено значение
коэффициента, характеризующего скорость накопления механических примесей в смазочном
материале опорных узлов конусных дробилок и зависящего от условий эксплуатации, b1= 0,0742, и
коэффициента α1 = 1,7714, который характеризует интенсивность изменения параметра накопления
механических примесей во всем диапазоне наработки опорного узла и зависит от его материала и
конструкции, условий эксплуатации и режимов работы.
5.
Установлено, что периодичность проведения ТО опорных узлов конусных дробилок
для f = 5 составит 6,4 месяцев, для f = 8 составит 6 месяцев, для f = 10 составит 5,6 месяцев, для f = 12
составит 5,4 месяцев, для f = 15 составит 4,9 месяца, для f = 18 составит 4,4 месяца. При этом ресурс
опорных узлов конусных дробилок увеличится в среднем на 15 - 18 %.
6.
Разработана методика расчета конструктивных параметров бака-отстойника системы
смазки конусных дробилок, позволившая рационализировать его конструкцию и определить место
установки переливной перегородки для обеспечения непрерывной очистки смазочного материала в
баке-отстойнике. Для длины бака, равной 2 м, и диаметра частиц 25 мкм, перегородка должна быть
установлена на расстоянии 1,3 м от успокоительной перегородки бака-отстойника. Годовая
экономическая эффективность от внедрения результатов проведенных диссертационных
исследования составит более 350 тысяч рублей на одну установку.
Направления и перспективы дальнейших исследований: разработка дополнений в
нормативно-техническую документацию на конструкцию и техническую эксплуатацию конусных
дробилок и других видов оборудования; обоснование предельной концентрации механических
примесей в смазочном материале системы смазки для других видов конусных дробилок и
дробильно-размольного оборудования; оптимизация периодичности ТО, ремонта и ресурса
конусных дробилок иных видов и других видов дробильно-размольного оборудования.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ
ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Ярмович, Я. В. О предельном состоянии масел для дробильно-размольного
оборудования/ С. В. Корнеев, Я. В. Ярмович // Тяжелое машиностроение. – 2005. – № 5. – С.
40–41.
2. Ярмович, Я. В. Обобщенная методика расчета бака-отстойника для системы смазки
дробильно-размольного оборудования / С. В. Корнеев, Я. В. Ярмович, В. Н. Кузнецова //
Вестник СибАДИ. – 2015. – № 5 (45). – С. 113–117.
3. Ярмович, Я. В. Обоснование ресурса смазочного материала дробильно-размольного
оборудования / Я. В. Ярмович // Вестник СибАДИ, 2016. – № 4 (50). – С. 43 – 47.
18
4. Ярмович, Я. В. Основные положения методики обоснования ресурса системы смазки
дробильно-размольного оборудования / В. Н. Кузнецова, Я. В. Ярмович // Вестник БГТУ им. В.
Г. Шухова. – 2016. – № 9. – С. 109 – 114.
5. Ярмович, Я. В. Пути увеличения ресурса элементов дробильно-размольного
оборудования / В.Н. Кузнецова, Я.В. Ярмович // Вестник СибАДИ. – 2017. – № 1 (53). – С. 19 –
23.
Свидетельства о регистрации электронного ресурса
6. Алгоритм расчета места установки переливной перегородки в баке-отстойнике
системы смазки дробильно-размольного оборудования: свидетельство о регистрации
электронного ресурса № 21518 от 07.12.2015 / Я. В. Ярмович, С. В. Корнеев, В. Н. Кузнецова. –
М.: ОФЭРНиО, 2015. – 1 с.
7. Алгоритм расчета ресурса смазочного материала в системе смазки дробильноразмольного оборудования: свидетельство о регистрации электронного ресурса № 22105 от
18.08.2016 / Я. В. Ярмович, С. В. Корнеев, В. Н. Кузнецова. – М.: ОФЭРНиО, 2016. –1 с.
В других изданиях:
8. Ярмович, Я. В. Обеспечение работоспособности техники и оборудования в условиях
низких температур / С. В. Корнеев, И. А. Зорин, А. М. Кавыев, Я. В. Ярмович, К. В Финагин //
Цветные металлы 2012 : сб. докл. 4 Междунар. конгресса. – Красноярск, 2012. – С. 784–786.
9. Ярмович, Я. В. Совершенствование эксплуатации дробильно-размольного
оборудования / С. В. Корнеев, Я. В. Ярмович, Р. В. Буравкин // Цветные металлы и минералы
2016 : сб. тез. и докл. 8 Междунар. конгресса. – Красноярск, 2016. – С. 492–493.
10. Ярмович, Я. В. К вопросу определения ресурса системы смазки дробильноразмольного оборудования [Электронный ресурс] / Я. В. Ярмович, В. Н. Кузнецова //
Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы,
новации : материалы Междунар. науч.-практ. конф., 7 - 9 декабря / СибАДИ. – Омск, 2016. – С.
414–418. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/%D0%B5d2224.pdf.
19
ЯРМОВИЧ ЯРОСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
ОПОРНЫХ УЗЛОВ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано к печати 14.06.2017
Формат 60х90 1/16. Бумага писчая.
Оперативный способ печати.
Усл. п. л. 1,1
Тираж 150 Заказ № 180
______________________________________________________________________________
Отпечатано в типографии ИПК СибАДИ
644080, г. Омск, пр. Мира,5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
841 Кб
Теги
0e2f9cf046, uploaded
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа