Повышение эффективности комплексов многоканатных подъемов с наземным расположением подъемных машин

При этом расчетное допустимое число рабочих циклов структурной единицы подъемной машины от начала ее эксплуатации до ее разрушения:

(42)

где К_з - коэффициент запаса, учитывающий условия эксплуатации и техническое состояние машины;

m - показатель степени, определяемой на основе подобия треугольников усталостной кривой, представляемой в полулогарифмических координатах рассматриваемой марки стали по формуле:

, (43)

где у_max.эк - максимальное эквивалентное напряжение в наиболее нагруженном сечении коренного вала, оболочки органа навивки, тяги тормозного устройства и т. д.;

К_k - коэффициент коррозии; у_-1 - предел выносливости материала при изгибе; К_ц - коэффициент цикла, учитывающий степень его симметричности.

Анализ нагрузок, воздействующих на коренные валы, оболочки органов навивки и тормозные тяги ПМ показывает, что цикл их нагружения относится к симметричным. Следовательно, значение коэффициента К_ц должно быть принято равным единице.

Значения коэффициента запаса К_з предлагается определять в зависимости от экспертной оценки технического состояния ШПМ по параметрам вибрации согласно таблице.

Выбор значений коэффициента запаса К_з

Значение N_доп сравнивается с фактическим числом циклов нагружения вала за весь предшествующий период эксплуатации ШПМ, которое определяется по формуле:

, (44)

где - баланс времени работы ШПМ в течение года;

- коэффициент использования ШПМ в течение времени;

n₁ - число подъемных циклов за один час;

n₂ - число циклов нагружения (оборотов) вала за один подъемный цикл;

t - число лет эксплуатации ШПМ.

При этом остаточный ресурс структурной единицы ПМ определится как разность:

, (45)

где - фактическое число рабочих циклов, совершенных структурной единицей ПМ за все время ее эксплуатации (с начала пуска в работу до момента проведения экспертного обследования с расчетом остаточного ресурса машины).

Для более точного определения этой величины необходим тщательный анализ данных по работе ПУ за все время ее эксплуатации с точки зрения фактического числа подъемных операций в час (или в сутки), количества срабатываний тормозного устройства с учетом маневровых операций и т. д.

С учетом того, что оболочка барабанных органов навивки подвергается в основном сжимающим усилиям (при этом усилия от кручения и изгиба не учитываются ввиду их незначительности), в формуле (43) вместо эквивалентного напряжения подставляется значение максимального приведенного напряжения сжатия , а для тормозных тяг - максимального приведенного напряжения растяжения.

Определяющим при использовании настоящей методики является достоверность определения фактических значений , рассматриваемой структурной единицы (коренного вала, обечайки органа навивки в комплексе с кольцами жесткости, тормозной системы и др.) за весь предшествующий период ее эксплуатации, начиная с даты ввода в эксплуатацию. При этом следует исходить из того, что фактическая нагруженность элементов ПМ не должна превышать паспортных значений (необходимое условие безопасной эксплуатации шахтных подъемных установок).

В случае установления в рамках этого срока периодов с разными нагрузками в расчет следует брать их максимальное или эквивалентное значения, полагая их такими же и на прогнозный период эксплуатации машины (если они остаются неизменными).

Изложенная методика расчета остаточного ресурса ПМ с истекшим нормативным сроком службы положена в основу создания РД МУ 14-2007, разработанных с участием автора.

Поскольку группы классификации и «характеристические числа» для ШПМ еще недостаточно проработаны НСС следует устанавливать на основе сравнительного определения фактической и паспортной ресурсности машин. При этом за основу может быть взят рассчитанный исходя из реальных условий интенсивности использования и нагружения общий ресурс машин.

С учетом этого нормативный срок службы подъемной машины t_нсс в каждом конкретном случае на стадии проектирования подъемных установок может устанавливаться индивидуально проектной организацией на основании принятого в настоящей работе предложения

, (46)

где - общий фактический ресурс базовой структурной единицы ПМ, выраженный в годах;

, (47)

где - фактическое среднегодовое число циклов нагружения структурной единицы ПМ.

Аналогично оценке остаточного ресурса нормативный срок службы ПИ должен устанавливаться по наименее долговечной базовой структурной единице машины.

Заключение

В диссертации, исходя из выполненных автором исследований в области многоканатных подъемных установок шахт и карьеров, решена крупная научная проблема - повышение эффективности эксплуатации комплексов многоканатных подъемных установок горных предприятий с наземным расположением подъемных машин на основе адаптации параметров схем и оборудования к наземному расположению канатоведущих шкивов, что вносит значительный вклад в развитие теории и практики отечественного шахтного подъема.

Выполненные исследования дают основание сделать следующие выводы и обобщения:

1. Выполнено обоснование технико-экономической целесообразности перехода от башенного к наземному расположению многоканатных подъемных машин. Установлено, что при этом достигается повышение экономичности и безопасности эксплуатации многоканатных подъемных установок.

2. Анализ особенностей динамики многоканатных подъемных установок с наземным расположением канатоведущих шкивов трения, позволил установить, что уравнения динамики таких установок согласуются с аналогичными уравнениями для одноканатных уравновешенных подъемов. При этом установлено, что напряжения от изгиба в сечениях коренных валов КВШ снижаются в 1,52 - 1,65 раза при их наземном расположении. Нагруженность остальных элементов шкивов (оболочек, ребер жесткости, лобовин и ступиц) практически остается на том же уровне.

3. Предложена схема наземной многоканатной подъемной установки для карьерных наклонных подъемов, адаптированная к наземному расположению КВШ. Взамен хвостовых канатов для уравновешивания подъема схемой предусматриваются дополнительные приводные станции, расположенные в нижней части карьера.

4. Сформулированы теоретические основы создания оптимальных конструкций большегрузных скипов многоканатных наземных подъемных установок глубоких карьеров значительной производственной мощности. На основе теоретического анализа процесса удара груза по днищу скипа для различных условий и анализа возможных способов разгрузки большегрузных скипов разработана методология их конструктивной оптимизации. Предложены и обоснованы перспективные формы кузова скипов.

5. Разработаны и экспериментально обоснованы оптимальные конструкции большегрузных карьерных скипов, защищенные авторскими свидетельствами СССР. Результаты лабораторного физического эксперимента моделей скипов показали, что фактические напряжения в днище, боковых стенках и задней стенке кузова скипов не превышают допустимых для всех возможных случаев их загрузки.

6. Обосновано представление комплексов подъемных установок шахт и карьеров как сложных систем. Показано, что структуры комплексов подъемов относятся к сложным и сильносвязанным. Установлены возможные траектории развития подъемных установок под воздействием внешних и внутренних дестабилизирующих факторов.

7. На основе причинно-следственного анализа кризисных ситуаций подъемных установок разработана методология оценки общего и остаточного (для машин с истекшим нормативным сроком службы) ресурсов подъемных машин. Предложен подход к дифференцированному обоснованию нормативных сроков службы подъемных машин горных предприятий, учитывающему фактические нагруженности и интенсивности эксплуатации машин, а также влияние условий эксплуатации.

8. Осуществлены апробация и внедрение результатов выполненных исследований в рабочем проекте клетевого и скипового подъемов шахты «Новая» ОАО «Гайский ГОК», а также при реконструкции барабанной подъемной установки на стволе шахты «Скиповая» ОАО «Гайский ГОК», заключающейся в её замене на многоканатную машину с наземным расположением. Годовой экономический эффект от внедрения этих результатов составляет 4 100 тыс. рублей.

9. Разработаны Методические указания по оценке общего и остаточного ресурсов шахтных подъемных машин с истекшим нормативным сроком службы. Указания согласованы Управлением Государственного надзора РФ (письмо № 13-07/1607 от 04.07.2008 г.) и внедрены в ЗАО «Центр диагностики и экспертизы «Цветметналадка».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Ограничение высоты подъема с учетом возможностей стандартного подъемного оборудования/ Б.А. Носырев, Ю.В. Попов, С.М. Кубарев, Л.А. Двинин // Изв. вузов. Горный журнал. 1982. № 7. С.76-79.

2. Волков Г.М., Куткин А.А., Попов Ю.В. Обследование пути Сибайского скипового подъёмника// Промышленный транспорт. 1976. № 5. С.36-39.

3. Попов Ю.В., Лаптев Е.А., Найденов Т.Н. Методика оценки энергетической эффективности подъемной установки// Горные машины и автоматика. 2004. № 1. С.47-51.

4. Попов Ю.В., Неволин В.В. Наземное расположение многоканатных подъемных машин: особенности расчета и проектирования.// Горное оборудование и электромеханика. 2009. № 10. С. 48-50.

5. Попов Ю.В., Тимухин С.А. О прогнозе этапов структурного кризиса комплексов шахтных подъемных установок// Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 11. С. 10-12.

6. Попов Ю.В. К вопросу обоснования нормативных сроков службы шахтных подъемных машин// Горное оборудование и электромеханика. 2009. № 8. С. 37-40.

7. Попов Ю.В., Неволин В.В. Основные закономерности поведения струны каната при наземном расположении многоканатных подъемных машин// Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд. «Горная книга», 2009. № 5. С. 312-317.

8. Попов Ю.В. Расчет нагрузок на основные элементы многоканатных наземных подъемных установок// Изв. вузов. Горный журнал . 2009. № 6. С. 73-76.

9. Попов Ю.В. Особенности многоканатного подъема с наземным расположением подъемных машин// Изв. вузов. Горный журнал. 2010. - № 1. С. 70-72.

10. Попов Ю.В. Комплексное использование оборудования наклонных подъемных установок// Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд. «Горная книга», 2010. № 3. С. 302-304.

11. Попов Ю.В. Определение остаточного ресурса шахтных подъемных машин, работающих с превышением нормативного срока эксплуатации.// Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд. «Горная книга», 2009. Отдельный выпуск № 16. С. 317-321.

12. Попов Ю.В. Новые возможности карьерных наклонных подъемников.// Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд. «Горная книга», 2009. Отдельный выпуск № 16. С. 322-325.

Авторские свидетельства

13. А.с. № 581074 (СССР). Скип/ Ю.В. Попов Заявл. 26.07.76 № 2387635; Опубл. 1978, Бюл., № 4.

14. А. с. № 715424.Саморазгружающийся скип/ Ю.В. Попов, Б.А. Носырев, А.А. Куткин, Заявл. 27.01.78 № 2573284; Опубл. 1980, Бюл. № 6.

15. А. с. № 557979. Устройство для транспортировки рельсовых направляющих скипового подъемника / Ю.В. Попов, Г.М. Волков, А.А. Куткин - Заявл. 02.02.76 № 2321412; Опубл. 1977, Бюл. № 18.

16. А.с. №1601063. Шахтная подъемная установка системы Инглата/ И.Н. Латыпов, Б.А. Носырев, Ю.В. Попов, А.М. Ройтман - Заявл. 29.12.88 № 2321412; Опубл.1990, Бюл. № 39.

Другие публикации по теме диссертации

17. Попов Ю.В., Тимухин С.А., Садыков Е.Л. О методике прогнозирования общего ресурса комплексов шахтных подъемных установок// Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: материалы VII Международной научно-технической конференции. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. С. 116-119.

18. Попов Ю.В., Сорокин Л.А. Опыт, задачи проектирование и эксплуатации мощных скиповых подъемников для глубоких карьеров// Разработка глубоких горизонтов карьеров: материалы III Всесоюзного научно-технического совещания. Киев: Наукова думка, 1977. С. 113-116.

19. Носырев Б.А., Сорокин Л.А., Попов Ю.В. Технические возможности и экономическая эффективность скиповых подъемников большой грузоподъемности для глубоких рудных карьеров// Основные направления развития карьерного транспорта на предприятиях цветной металлургии: материалы Всесоюзной научно-технической конференции. Алмалык, 1977. С. 42-46.

20. Строительство и эксплуатация скипового наклонного подъёмника на Сибайском карьере БМСК/ Д.С. Милицин, Л.А. Сорокин, Ю.В. Попов, В.Т. Берсенев, В.С. Хохряков// Основные направления развития карьерного транспорта на предприятиях цветной металлургии: материалы Всесоюзной научно-технической конференции. Алмалык, 1977. С. 37-41.

21. Носырев Б.А., Сорокин Л.А., Попов Ю.В. Механическое оборудование мощных скиповых подъёмников на карьерах// Научные основы создания комплексно-механизированных и автоматизированных карьеров и подводной добычи полезных ископаемых: материалы Всесоюзной научной конференции. М: МГИ, 1980. С. 77-79.

22. Носырев Б.А., Попов Ю.В., Мухутдинов Ш.Д. Динамика заезда автосамосвалов на клеть-платформу наклонного карьерного подъемника// Динамика горных машин: материалы международной конференции, г. Гливице, ПНР, г. Гливице. 1989. С. 97-105.

23. Попов Ю.В., Неволин В.В. Особенности расчета и проектирования шахтных подъемных комплексов с наземным расположением многоканатной подъемной машины. Материалы V Международной научно-технической конференции: «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности». Екатеринбург. 2007. С. 192-197.

24. Методические указания по определению остаточного ресурса шахтных подъемных машин, работающих с превышением расчетного срока эксплуатации. Общие положения. МК 14- 2007/ С.А. Тимухин, Ю.В. Попов, В.П. Пивоваров, В.А. Юдкин//Согласовано: Управлением государственного горного и металлургического надзора Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (письмо № 13 - 07/1607 от 04.07.2007 г.)/ Екатеринбург, 2007. 25 с.

25. Попов Ю.В., Тимухин С.А. О прогнозе этапов структурных кризисов комплексов шахтных подъемных установок как сложных энергомеханических систем// Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: материалы VI Международной научно-технической конференции. Екатеринбург: Изд-во. УГГУ, 2008. С. 89-92.

26. Попов Ю.В., Тимухин С.А., Садыков Е.Л. Проблемы повышения эффективности шахтных многоканатных подъемных установок с наземным расположением подъемных машин.// Известия Уральского государственного горного университета. Вып. 24. Екатеринбург, 2010 С. 51-59.

Подписано в печать

Печать на ризографе. Бумага писчая.

Формат 60Ч84 1/16 Печ. л. 2,0

Тираж 100 экз. Заказ №

Отпечатано с оригинал-макета

в лаборатории множительной техники изд-ва УГГУ

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

Размещено на Allbest.ru