книги / Ремонт шагающих экскаваторов

Внезапные отказы элементов, характеризующиеся разбросом показателей наработки на отказ, устраняют в процессе техни­ ческого обслуживания (замена элементов).

Степень влияния отдельных функциональных групп (элемент тов) на надежность системы в целом определяется через коэф­ фициент отказов — отношение параметра потока отказов функ­ циональных групп к общему параметру отказов системы электро­ оборудования драглайна. Коэффициенты отказов электрообору­ дования экскаваторов ЭШ 10.70А и ЭШ 15.90А приведены ниже.

Отказы по функциональным группам распределяются нерав­ номерно. Наибольший процент отказов приходится на электри­ ческие машины — 53,1—57,2%, цепи управления — 33—38,1%, высоковольтную аппаратуру и токосъемники — 8,5—8,7%.

Э л е к т р и ч е с к и е машины. Максимальное число отказов (39,4%) приходится на 15 электрических машин постоянного тока, 18% отказов — на 23 машины переменного тока.

Распределение отказов для различных машин постоянного тока в пределах одной функциональной группы и между блока­ ми неодинаково. Для установления наименее надежных элемен­ тов электрическая машина постоянного тока рассматривалась как система, состоящая из следующих элементов: индуктора, обмотки якоря, коллектора, щеточного аппарата, соединитель­ ных машин с выводными перемычками и механической части.

Наибольшее число отказов электрооборудования имеют эле­ менты: щеточный аппарат — 33,75%, обмотка якоря— 14,37% и индуктор— 13,73%. Процент отказов от суммы всех отказов машин постоянного тока из-за основных причин, приводящих к снижению надежности экскаваторных электрических машин и аварийному выходу их из строя, составляет 10,61% (перегрев), 16,29% (вибрация), 18,44% (износ щеток), 12,9% (запылен­ ность и высокая влажность среды).

Основным воздействием, приводящим к повреждению изоля­ ции, является тепловое. Как известно, величина перегрева за­ висит от конструкции электрической машины, нагрузки при эксплуатации и температуры окружающей среды. В зависимо­ сти от условий эксплуатации отказы по причине перегрева изо­ ляции электрических машин распределились следующим! обра­ зом: для экскаваторов, работающих по II и III категориям но*

роды, они 'составили 3,21%, а по IV категории породы — 7,4%. По причине перегрева происходят следующие виды отказов:

межвитковое замыкание, пробой на корпус изоляции обмотки, •понижение сопротивления изоляции ниже допустимого предела и распайка соединений с общим временем восстановления 33,41 % от всего времени простоя.

С изменением диэлектрических свойств изоляционных мате­ риалов и пропиточных лаков вследствие теплового старения виб­ рация оказывает все большее влияние на надежность изоляции обмотки и выводных проводов. При вибрации происходит ос­ лабление креплений полюсов и шпилек панели, индуктора, кол­ лектора, траверсы, обрыв, межвитковое замыкание и пробой на корпус изоляции обмотки.

Общее время восстановления указанных выше отказов из-за вибрации составило 14,27% суммарного времени простоя машин постоянного тока.

Электрооборудование экскаваторов, работающих в условиях вскрыши и переэкскавации грунта, находится в условиях повы­ шенной запыленности.

Образующаяся при экскавации пыль проникает в вентиля­ ционные каналы электрических машин, покрывает обмотки и ак­ тивную сталь теплоизолирующим слоем. Кроме ухудшения ох­ лаждения пыль загрязняет обмотки, изоляционные пластины, коллектор, что приводит при высокой влажности к понижению поверхностного сопротивления изоляции и ее пробою на корпус. В зимние месяцы концентрация пыли влияет на увеличение от­

казов.

По причине запыленности и высокой влажности неплановые простои 'составили 7,44% всех отказов машин постоянного тока.

ны для летних месяцев.

В процессе эксплуатации происходит износ, обгорание и вы­ крашивание по краям щеток, а за счет запыленности запрес­ совка щеток в обойме, что приводит также к неплановым про­ стоям. Срок службы электрощеток составляет 1300—1800 ч.

В электрических машинах переменного тока наибольшее чис­ ло отказов приходится на обмотку статора из-за: перегрева — 12,1%, старения изоляции — 41,2%, перегрузки — 8,31% и виб­ рации— 9,5%. Значительная доля отказов (15,16%) наблюдает­ ся у механической части электрических машин.

Це п и у п р а в л е н и я . В блоке управления подавляющее число отказов происходит на станции управления приводами —

главными (48,5%). 'вспомогательными (19,6%) и «а .резисто­ рах — 13,8%.

Между схемами управления приводами все отказы распреде­ ляются следующим образом: схема управления приводом — 15%, приводом подъема — 41,7%, приводом поворота — 43,3%.

Большее пиело отказов схем управления приводами поворо­ та и подъема, чем схем управления приводом тяги, объясняется большей продолжительностью работы 'аппаратуры в течение цикла: если черпание осуществляется в течение 12—30 с, то ра­ бота указанных выше приводов продолжается 30—54 с непре­ рывно.

В станции управления вспомогательными приводами отказы составляют: автоматы — 44,5%, пускатели — 7,4%, цепи ком­ мутации переменного тока— 18,5%. Отказы блока управления по основным причинам следующие: из-за подгорания контактов в контакторах, пускателях, автоматах— 10,3%, виткового замы­ кания катушек — 5,6%, ослабления крепления в процессе виб­ рации и подгорания шпилек, отгорания концов провода у сопро­ тивления— 42,4%, пробоя диодов— 10,3%, регулировки реле РНТВ — 7,5%, переналадки привода — 4,7%, перегорания со­ противлений 4,7%.

В ы с о к о в о л ь т н о е р а с п р е д у с т р о й с т в о. Основные причины его отказов следующие: подгорание подвижных и розеточных контактов — 31,6%, самоотвинчивание металлокерамиче­ ского наконечника— 13,4%, излом текстолитовой крышки под­ шипников валя привода— 10,5%, утечка масла из полюсов — 10,5%, плохой контакт в штепсельном разъеме— 15,8%.

В ы с о к о в о л ь т н ы е к а б е л ь н ы е п е р е м ы ч к и . Для подсоединения экскаваторов к электрическим сетям с изолиро­ ванной нейтралью при номинальном напряжении 6 и 10 кВ пе­ ременного тока частотой 50 Гц применяют гибкий высоковольт­ ный кабель. В условиях высокой влажности и запыленности на поверхности изоляции концевых разделок кабелей конденсиру­ ется влага и оседает пыль, в результате чего поверхностная про­ водимость изоляции резко возрастает. При подаче напряжения на поверхности увлажненной изоляции происходят сложные про­ цессы — подсушивание пленки токами утечек и электрические разряды, которые могут закончиться полным пробоем. Кроме того, длительное воздействие неравномерного электрического поля и эксплуатационные перенапряжения вызывают иониза­ цию воздушны* включений и последующий электрический про­ бой изоляции. Степень разрушения изоляции под действием электрического поля зависит от величины внутренних механиче­ ских напряжений, возникающих вследствие деформации кабеля при его прокладке по желобам экскаватора и подключении к вводным устройствам.

Резиновая изоляция токоведущих жил в 'концевых (разделках подвергается непосредственному воздействию атмосферы и сол­ нечной радиации, поэтому она находится в более тяжелых усло­ виях, чем изоляция жил кабеля.

Температура окружающей среды существенно влияет на на­ дежность кабельных перемычек. Проложенные в желобах экска­ ватора, они подвергаются изменениям температуры. Например, температура воздуха может иметь месячный перепад, достигаю­ щий 48 °С. Резкие (колебания температуры наблюдаются в те­ чение суток и составляют иногда 18—23 °С.

Таким образом, в процессе эксплуатации кабель периодиче­ ски подвергается многократному воздействию положительных и отрицательных температур, в результате чего изменяются раз­ меры входящих в него материалов и качественное состояние изоляции.

При низких температурах кабельная резина переходит из эластичного в твердое состояние и может разрушиться. Разру­ шение выражается в образовании характерных трещин в меха­ нически напряженных местах (в изгибах кабеля). Потеря элас­ тичных свойств резины обусловлена происходящими в ней про­ цессами кристаллизации и стеклования каучуков.

Эксплуатационные причины повреждения кабельных перемы­ чек — недоброкачественная разделка концов кабелей: надрезы изоляционной резины в корешках разделки, неснятие слоя полупроводящей резины, оставление концов токоведущих жил большой длины, остатки грязи и графита на поверхности изо­ ляционной резины, некачественная опрессовка наконечников.

Низкое качество выполнения разделочных работ обусловли­ вается отсутствием соответствующих приспособлений и инстру­ ментов. I

Безопасность эксплуатации электрооборудования и беспере­ бойность работы экскаватора в значительной мере определяют­ ся надежностью экскаваторных кабелей.

Отказы кабельных перемычек, проложенных внутри экскава­ тора, составляют около 13% всех учтенных отказов элементов электрооборудования. За зимний (летний) период при низких (высоких) температурах происходит нарушение целостности изоляции и образование в ней микротрещин.

С наступлением весны или осени увеличиваются относитель­ ная влажность и количество осадков. Влага конденсируется на кабельных разделках; частицы грязи, графита впитывают ее, нз-за чего возрастает проводимость изоляции, что в конечном счете приводит к ее пробою.

Наиболее полными характеристиками безотказности горного оборудования и его систем и элементов являются наработки на отказ и среднее время восстановления (табл. 1.5).

ний деталей, которые, в свою очередь, не могут быть определе- «ы без оценки их предельных состояний. Последнее — сложная задача в решении общей проблемы расчета деталей машин на износ.

Сложность состоит в том, что износ и повреждения, их вели­ чины зависят от случайных причин; в основном от нагрузок, оп­ ределение которых по существующим методам весьма прибли­ зительно.

Тем не менее предельное состояние деталей шагающих экскаваторов можно оценить с достаточной степенью прибли­ жения. Здесь приемлемы и расчеты по ряду деталей и статисти­ ческие оценки по результатам моделирования.

П р е д е л ь н о е с о с т о я н и е — состояние объекта, при ко­ тором его дальнейшее применение по назначению недопустимоили нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

К р и т е р и й п р е д е л ь н о г о с о с т о я н и я — признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, уста­ новленные в нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Предельное состояние детали — базис для определения до­ пустимых ее износов и повреждений— не может быть выбрано или рассчитано вне кинематического соединения с другими де­ талями механизма, без учета ряда факторов, хотя окончатель­ ная его оценка дается только однозначно.

Предельное состояние детали оценивается с помощью раз­ личных критериев: служебный (функциональный); директивный; по скорости изнашивания; по прочности; экономический.

Под служебным (функциональным) критерием предельного состояния подразумевают такое состояние детали, когда нару­ шается ее функциональное назначение согласно техническим условиям на экскаватор или его отдельные агрегаты.

Директивный критерий предельного состояния предусматри­ вает выполнение нормативных технических требований по без­ опасности, норм промышленной санитарии (нормы вибраций в машинном помещении), нормативная замена деталей по сро­ кам эксплуатации, нагрев масел в редукторах и т. д.

По скорости изнашивания оценивают такое состояние дета­ ли, когда устанавливается предельная скорость изнашивания. Наиболее характерный пример — нарастание интенсивного изно­ са при полном повреждении твердого слоя рабочей поверхности зубьев шестерен.

Критерием предельного состояния по прочности является такое отклонение размеров, при котором деталь может разру­ шиться под действием рабочих нагрузок в результате уменьше­ ния ее сечения в процессе изнашивания.

Экономический критерий предельного состояния вводится из

шины до очередного планового ремонта. Последнее и является основным нормативом при проведении дефектации экскаватора по каждому виду технического обслуживания и ремонта.

Оценка допустимого износа зависит от времени, т. е. связа­ на с периодичностью технического обслуживания и ремонтов. Для каждого вида технического обслуживания и ремонта допу­ стимый износ или повреждение деталей оценивается как пре­ дельное значение и приводится также однозначно (интервал от­ клонений давать не принято). Это является основным положе­ нием дефектации деталей экскаваторов.

Имеются исключения, когда оценка допустимого состояния не зависит от времени и вида ремонта, т. е. статична (манже­ ты, уплотнения и т. д.). Такие повреждения, как разрывы и трещины металлоконструкций, являются предельными, незави­ симо от того, в какой период они были обнаружены; их необхо­ димо устранять или при определенном числе повреждений за­ менять элемент конструкции. Количественная же оценка этих повреждений зависит от вида ремонта. Восстановление повреж­ дений лакокрасочного покрытия металлоконструкций не являет­ ся обязательным при текущих ремонтах, хотя при проведении капитального ремонта это расценивается как превышение допу­ стимого норматива.

На рис. 1.16 приведен упрощенный график, который дает ос­ новное представление о правилах выбора рациональной перио­

с недоиспользованным ресурсом, что при большой стоимости де­ талей ведет к значительным затратам. Поэтому для шагающих экскаваторов необходимо так строить систему ремонта, чтобы 5д —<- 5 П, т. е. (5П—5Д) —►min, назначить сроки замены или восстановления деталей в зависимости от их фактического тех­ нического состояния, близкого к предельному.

Согласно требованиям ГОСТ 2.602—68 «ЕСКД. Ремонтные документы» все критерии предельных состояний деталей экска­ ватора должны быть отражены в руководящих ремонтных до­ кументах (руководствах по капитальному ремонту).

Исходя из длительного опыта ремонта экскаваторов в ПО «Кемеровоуголь», где около 33% всего парка экскаваторов со­ ставляют шагающие, установлены предельные (бп) и соответст­ венно допустимые значения взносов и повреждений для различ­ ных типовых групп деталей.

Детали рабочего оборудования. В блоках рабочего оборудо­ вания при симметричном и асимметричном взносах профиля ручья (рис. 1.17) устанавливают предельные износы дна ручья (бп) и стенки (б'п) в средней ее части.

При £>б>1400 мм, бп = 16 мм и б'п= 12 мм, но не более 0,4 Л (здесь £>б — диаметр блока, мм; h — исходная толщина стенки средней части ручья, мм).

При £>б<1400 мм бп = 13 мм и б'н=9 мм.

При больших значениях бп повышается износ каната, а при значениях б'п более установленных напряжение в зоне стенки блоков возрастает в 1,5 раза.

Предельные износы отверстий деталей рабочего оборудова­ ния (коуши, серьги, проушины и оси упряжи ковша) определя­ ют из условия конструктивной прочности в зависимости от но­ минальных размеров сопряжения (табл. 1.6).

Для втулки обоймы уравнительных блоков предельный из­ нос определяется из условий удержания смазки и прочности: