Методология обоснования предельных состояний и резерва элементов гидропривода горных машин

При оценке эффективности эксплуатации гидропривода по влиянию на производительность машины необходимо оперировать затратами времени на единицу продолжительности эксплуатации (наработки в машино-часах).

Для определения минимальных затрат средств на единицу произведенной машиной продукции в исходную целевую функцию вместо величины интервала между заменами подставляется расчетное выражение для определения оптимального интервала между заменами (36).

Подстановкой в исходное выражение значения затрат и убытков при оптимальных, определяемых по формуле (36), и фактических наработках между заменами устанавливается значение коэффициента эффективности.

(36)

Рассмотрено влияние разницы между фактической и оптимальной расчетными величинами интервала между заменами на эксплуатационные затраты в зависимости от различных факторов.

Зависимость изменения величины затрат на единицу произведенной продукции или продолжительности эксплуатации от величины отклонения наработки между заменами от оптимальной предложено учитывать коэффициентом «пологости» , определяемым из следующего выражения:

,(37)

где - наработка (фактический интервал эксплуатации) до замены; - оптимальная наработка (расчетный интервал эксплуатации) до замены; - величина, характеризующая отклонение от оптимальной наработки (в долях от ее величины); , - фактическая величина затрат на единицу произведенной продукции или продолжительности эксплуатации; , - оптимальная (расчетная) величина затрат на единицу произведенной продукции или продолжительности эксплуатации; - разница значений затрат при различных наработках.

Величине , характеризующей отклонение от оптимальной наработки, соответствует выражение

. (38)

Предлагается анализировать изменение затрат при следующих значениях - 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 2.0, 3.0.

На рис. 7 приведена зависимость разности затрат на час работы и значения коэффициента пологости от отношения фактической наработки к оптимальной при различных начальных значениях параметра и постоянных затратах. Значение коэффициентов пологости меняется в несколько раз медленнее, чем влияющие на его значение факторы - затраты на замену и поддержание функционирования элемента гидропривода, коэффициент влияния, скорость изменения параметра и вызываемый этим ущерб.

Рис. 7. Зависимости а) разности затрат на час работы и б) значения коэффициента пологости от отношения фактической наработки к оптимальной , ряд 1 - , ; ряд 2 - , ; ряд 3 - , ; ряд 4 - , .

При несоблюдении оптимальных расчетных наработок между заменами эффективность уменьшается быстрее при уменьшении наработок между заменами относительно оптимальных, чем при увеличении, из чего следует, что недоиспользование ресурса - наименее эффективная стратегия эксплуатации элементов гидропривода горных машин.

Предложены классификационные признаки, учитывающие влияние технического состояния элементов гидропривода на производительность и эффективность эксплуатации горных машин: степень влияния ухудшения технического состояния элемента гидропривода на производительность машины, степень эффективности эксплуатации, коэффициент пологости, удельный условный простой.

На основе выполненных исследований разработаны методы и методики, позволяющие обоснованно устанавливать наработку между заменами, критерии предельного состояния и резерв элементов гидропривода горных машин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе теоретически обоснована и решена крупная научно-техническая проблема в области надежности и технического обслуживания, заключающаяся в разработке методологии обоснования предельных состояний и резерва элементов гидропривода горных машин, включающей математические модели, методы и методики их установления, закономерности и зависимости, систему показателей и коэффициентов и позволяющей рассчитывать дифференцированные наработки между заменами и предельные состояния, количество запасных частей, уточненные значения коэффициентов готовности, технической и эксплуатационной производительности, что существенно повышает эффективность проектирования и эксплуатации и имеет важное хозяйственное значение для горнодобывающей отрасли.

Основные научные выводы и результаты, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Разработана методология обоснования дифференцированных предельных состояний и резерва элементов гидропривода с учетом влияния их технического состояния на производительность горной машины в различных условиях, ущерба из-за ее уменьшения, скорости изменения параметра, затрат на замену и возможности повторного использования элемента.

2. Разработаны математические модели функционирования элементов гидропривода с постепенно изменяющимися параметрами, учитывающие их влияние на уменьшение производительности машины, позволяющие рассчитывать наработку между заменами и величину предельного состояния таких элементов.

3. На основе анализа установленных зависимостей выявлен ряд закономерностей формирования дифференцированных значений предельного состояния и оптимальных наработок между заменами с учетом основных факторов эксплуатации. В частности, установлено, что величина оптимальной наработки возрастает, а оптимального предельного состояния уменьшается с увеличением стоимости замены элемента, с уменьшением скорости изменения параметра, значения коэффициента влияния, величины ущерба из-за условного простоя.

4. Разработан метод установления зависимости производительности машины от ухудшения технического состояния элемента, использующий предложенный коэффициент влияния.

Установлено, что значения коэффициентов влияния для насосов, гидрораспределителей, гидроцилиндров проходческих и очистных комбайнов, механизированных крепей, насосных станций, буровых станков и гидравлических экскаваторов находятся в диапазоне от 0.0003 до 0.7. Широкий диапазон их величин доказывает целесообразность установления дифференцированных значений предельного состояния элементов гидропривода.

5. Предложена система показателей, позволяющая оценить влияние технического состояния элементов гидропривода на коэффициент готовности, техническую и эксплуатационную производительность горных машин, и метод оценки эффективности эксплуатации гидропривода, позволяющий обоснованно выбирать и выводить из эксплуатации оборудование.

6. Для анализа факторов, влияющих на величины наработок до замены и предельных состояний, и удобства использования разработанных расчетных зависимостей предложена система коэффициентов резерва параметра и относительных затрат времени и средств.

7. Установленные зависимости производительности горных машин, а также оптимальных предельных состояний элементов гидропривода от скорости ухудшения их технического состояния и величины резерва параметра целесообразно учитывать при конструировании горных машин для выбора параметров элементов гидропривода и установления критериев предельного состояния.

8. Разработан метод расчета количества запасных частей для гидропривода горных машин, учитывающий влияние изменения параметров элементов на производительность и безотказность горных машин, горнотехнические и экономические факторы эксплуатации, возможность повторного использования ранее замененного элемента. Выполненными расчетами для типовых условий установлено, что необходимое количество запасных частей отличается от среднего расхода в 1.1 - 2.2 раза.

9. Методики «Определение влияния технического состояния элементов гидропривода на производительность горнопроходческих машин», «Расчет дифференцированных наработок до замен и предельных состояний элементов гидропривода горнопроходческих машин», «Расчет коэффициента готовности, технической и эксплуатационной производительности гидрофицированных горнопроходческих машин с учетом технического состояния элементов гидропривода», «Определение ущерба от ухудшения технического состояния элементов гидропривода горнопроходческих машин», «Расчет резерва параметра элементов гидропривода горнопроходческих машин» приняты к использованию в ОАО «ЦНИИподземмаш» для проектирования горнопроходческих машин. Методики «Определение влияния технического состояния элементов гидросистемы на производительность угледобывающих комплексов», «Расчет дифференцированных наработок до замен и предельных состояний элементов гидросистемы угледобывающих комплексов», «Расчет коэффициента готовности, технической и эксплуатационной производительности угледобывающих комплексов с учетом технического состояния элементов гидросистемы», «Расчет резерва параметра элементов гидросистемы угледобывающих комплексов» использованы в ОАО «Объединенные машиностроительные технологии» при проектировании угледобывающих комплексов.

Методики «Расчет дифференцированных наработок до замен и предельных состояний элементов гидропривода горных машин» и «Расчет необходимого количества запасных частей элементов гидропривода горных машин» использованы в ОАО «ХК СДС - Уголь» при эксплуатации гидрофицированных горных машин.

Основные научные результаты диссертации используются в учебном процессе Московского государственного горного университета при подготовке дипломированных специалистов по специальности 150402 - «Горные машины и оборудование».

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Рахутин М.Г. Выбор рациональных предельных состояний элементов гидросистемы проходческих комбайнов / М.Г. Рахутин, В.Н. Гетопанов // Проблемы повышения надежности, уровня безаварийной эксплуатации электротехнических и электромеханических систем, комплексов и оборудования горных и промышленных предприятий: сб. науч. тр. / Мос. гос. горный ун-т. - М.: МГГУ, 1994. - С. 58-59.

2. Рахутин М.Г. Перспективы применения полимерных композитных материалов в угольной промышленности // Материалы международного семинара "Проблемы и перспективы развития горной техники". - М., МГГУ 1995. - С. 71-72.

3. Рахутин М.Г. Формализация процесса выбора между заменой и ремонтом // Материалы международного симпозиума "Горная техника на пороге XXI века". - М., МГГУ, 1996. - С.60-61.

4. Рахутин М.Г. Установление предельного состояния элементов гидрооборудования в зависимости от условий эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 1999. - № 7. - С. 166-167.

5. Рахутин М.Г. Установление предельных состояний элементов забойного оборудования для конечного интервала эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2000. - № 4. - С. 71-73.

6. Рахутин М.Г. Перспективы применения нейросетей для прогноза расхода запасных частей гидрооборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2002. - № 3. - С. 146-147.

7. Гетопанов В.Н. Определение уровня надежности дробильно-фрезерной машины ДФМ-11А для измельчения смерзшегося угля на тепловых электростанциях / В.Н. Гетопанов, М.Г. Рахутин, И.А. Полосина // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2002. - № 3. - С. 139-141.

8. Рахутин М.Г. Влияние параметров элементов гидросистемы на ресурс и производительность забойного оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2003. - № 7 - С. 166-167.

9. Рахутин М.Г. Установление оптимальных предельных состояний элементов гидропривода на примере горношахтного оборудования. // Материалы II международной конференции «Проблемы механики современных машин» Т.2. - Улан-Удэ: ВСТГУ, 2003. - С. 246-248.

10. Рахутин М.Г. Влияние параметров гидросистемы на производительность проходческого комбайна избирательного действия / М.Г. Рахутин, К.М. Поминов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 4. - С. 247-248.

11. Рахутин М.Г. Классификация элементов гидросистем по степени их влияния на производительность оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 6. - С. 291-292.

12. Рахутин М.Г. Принципы управления запасом элементов гидросистем забойного оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 11. - С. 289-291.

13. Рахутин М.Г. Расчет рационального количества запасных частей элементов с постепенно изменяющимися параметрами // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 12. - С. 221-222.

14. Рахутин М.Г. Модель оптимизации наработок до замен элементов гидропривода, влияющих на производительность // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2004. - Выпуск 2. - Т. 11. - С. 390-391.

15. Рахутин М.Г. Влияние скорости изменения параметров на величину предельного состояния элементов гидропривода технологических машин // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2004. - Выпуск 4. - Т. 11. - С. 909-910.

16. Рахутин М.Г. Модель расчета резерва запасных частей с учетом параметрических отказов // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2005. - Выпуск 2. - Т. 12. - С. 494-495.

17. Рахутин М.Г. Специфика управления запасом элементов гидросистем забойных машин // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2005. - Выпуск 4. - Т. 12. - С. 1070.

18. Рахутин М.Г. Установление интервала между заменами элементов забойного гидрооборудования для ограниченного срока эксплуатации // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2005. - Выпуск 4. - Т. 12. - С. 1071.

19. Рахутин М.Г. Учет влияния изменения параметров элементов гидропривода на производительность забойных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 5. - С. 78-81.

20. Рахутин М.Г. Изыскание резервов повышения эффективности эксплуатации оборудования // Уголь. - 2006. - № 5. С. 44 - 46.

21. Рахутин М.Г. Управление резервом запасных частей - один из путей повышения эффективности работы горнодобывающих предприятий // Горный журнал. - 2006. - № 12. - С. 32-33.

22. Рахутин М.Г. Зависимость производительности забойных машин от технического состояния гидропривода // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 8. - С. 122-124.

23. Рахутин М.Г. Анализ влияния изменения параметров элементов гидропривода на производительность забойных машин / М.Г. Рахутин // Горный журнал - известия вузов. - 2007. - № 3. С. 20-22.

24. Рахутин М.Г. Концепция формирования моделей оптимизации предельных состояний элементов гидросистем забойного оборудования // Горное оборудование и электромеханика. - 2007. - № 1. - С. 16-18.

25. Поминов К.П. Обоснование рациональных соотношений усилия подачи и мощности привода исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия. / К.П. Поминов, М.Г. Рахутин // Горное оборудование и электромеханика. - 2008. - № 6. - С. 14 - 17.

26. Рахутин Г.С. Стандарт ИСО 9004: принципы разработки раздела по анализу несоответствий / Г.С. Рахутин, М.Г. Рахутин // Стандарты и качество. - 2008. - № 11. - С. 22-25.

27. Рахутин М.Г. Концепция оптимизации предельных состояний элементов гидросистем забойного оборудования // Научные школы Московского государственного горного университета: сб. науч. тр. / Мос. гос. горный ун-т. - М.: МГГУ, 2008. - Т.2. - С. 362-364.

28. Рахутин М.Г. Оценка эффективности эксплуатации гидропривода горных машин // Горное оборудование и электромеханика. - 2009. - № 1. - С. 19-22.

29. Рахутин М.Г. Резервы повышения эффективности эксплуатации оборудования // Нерудные материалы. - 2010. - № 43. - С. 23-25.

Размещено на Allbest.ru