Выявление причин низкой эксплуатационной надежности карьерных автосамосвалов

«Ташкентский государственный технический университет» имени И.А.Каримова

Науч. рук. к.т.н. доц. Г.М. Мирсаидов.

Магистрант ФГ и М Абдуллаев А.А.

Основным видом транспортных средств, в условиях открытых разработок месторождений полезных ископаемых, являются карьерные автосамосвалы (КАС). в Узбекистане, главным образом, эксплуатируются автосамосвалы          по «БелАЗ», которые также поставляются на рынки ближнего и дальнего зарубежья. За более чем полувековую историю автозаводом было разработано более 400 модификаций и выпущено свыше 120 тысяч единиц карьерных самосвалов грузоподъемностью от 27 до 360 тонн. В последние десятилетия в Узбекистане появились самосвалы нового поколения грузоподъемностью              55–60, 90, 160, 240 и 320–360 т, оптимально соответствующие потребностям горнодобывающей промышленности [1–7].

Расширяя номенклатуру выпускаемой продукции, ПО «БелАЗ» постоянно ведет работу по повышению надежности серийно выпускаемых узлов и агрегатов, уделяет большое внимание созданию бортовых систем управления безопасностью и получения информации о параметрах работы узлов и систем, обеспечивает комфортные условия для водителей.

В 70–80 годы 20 века самосвалы БелАЗ-7548 грузоподъемностью 42 тонны являлись основным технологически транспортом в карьерах и крупных строительных сооружениях. Однако с ухудшением горнотехнических условий открытых горных разработок, связанных с увеличением глубины и пространственных размеров карьеров, спрос на самосвалы такой грузоподъемности снизился. Приоритеты для карьеров большой мощности, с позиции увеличении производительности по горной массе, были отданы самосвалам большой и особо большой грузоподъемности с электромеханическими трансмиссиями (ЭМТ) [8,].

Тем не менее, «ниша» в классе грузоподъемности самосвалов до 75 тонн не опустела. На смену пришли 45-тонные БелАЗ-7547 и 55–60-тонные БелАЗ-7555. Такие самосвалы, оснащенные гидромеханическими трансмиссиями (ГМТ), сегодня используются на карьере «МУРУНТАУ» ГП НГМК и на карьере «КАЛЬМАКЫР» АОА АГМК при добыче полезных ископаемых и вскрышных пород на малой, как на разрезе «АНГРЕНСКИЙ», но и на большой, где глубина может превышать более 400 м.

В настоящее время все карьерные автосамосвалы БелАЗ в классах грузоподъемности до 75 т оснащены ГМТ, которые имеют более высокую эффективность механической силовой передачи, по сравнению с ЭМТ, и что делает возможным эксплуатацию самосвалов на затяжных и повышенных уклонах без перегрева узлов трансмиссии. Однако основным недостатком ГМТ является более низкий ресурс до капитального ремонта основных узлов и возрастание общих издержек за период эксплуатации самосвалов [8, 12].

Зарубежные автопроизводители карьерного автотранспорта (Caterpillar, Haulpak, Perlini, O&K, Terex и др.), аналогично производителям БелАЗ, оснащают самосвалы грузоподъемностью до 65 т ГМТ примерно с одинаковыми характеристиками [13–18]. В последние 15–20 лет практически все фирмы-производители вели активные работы по переоборудованию 90–218-тонных самосвалов гидромеханическими трансмиссиями, что свидетельствует о перспективности использования ГМТ в приводах карьерного автотранспорта.

Белорусский автозавод уже длительное время ведет проектные работы по созданию самосвалов с ГМТ грузоподъемностью более 90 т. Но отсутствие необходимого опыта не позволяет запустить в производство автомобили с данным типом трансмиссий, которые будут предназначены, в первую очередь, для горнодобывающей отрасли стран СНГ [18].

Например, в России более 40 % добываемого угля сосредоточено в Кузбассе [19]. В связи с более низкой рентабельностью подземных работ и вынужденным закрытием ряда шахт, возрастает значение открытого способа добычи угля [20, 21]. При этом около 50 % угля Кузбасса добывается открытым способом, где в разработках принимают участие около 20 акционерных обществ и компаний.

Для осуществления транспортного процесса на предприятиях Кузбасса сделана ставка на использование самосвалов с ГМТ марок БелАЗ-7540 (540) грузоподъемностью 30 (27) т, БелАЗ-7548 (548) – 42 (40) т, БелАЗ-7547 – 45 т, БелАЗ-7555 – 55–60 т. Выбор БелАЗов с ГМТ обосновывается во многом тем, что такие автосамосвалы эксплуатируются длительное время и хорошо изучены [22–24]. В работе [18] проводится анализ эксплуатационных показателей самосвалов с ГМТ в сравнении с ЭМТ, где показана равнозначность влияния технических характеристик привода на эксплуатационные показатели самосвалов с ЭМТ и ГМТ.

Самосвалы БелАЗ, как транспорт рабочей зоны карьера, в наибольшей степени подвержены воздействию усложняющихся с глубиной горнотехнических условий разработки [1, 12]. Производство вскрышных работ, в таком случае, зависит от грузоподъемности самосвалов, которые, в свою очередь, ограничиваются мощностью двигателя, несущей способностью шин и типом применяемых трансмиссий. Увеличение объемов вскрышных работ снижает производительность карьерного автотранспорта, самосвалы испытывают повышенные нагрузки, и это негативно сказывается на надежности их силовых агрегатов [25–27].

Совершенствуя производственные процессы при разработке открытых месторождений полезных ископаемых, за счет передовых технологий и комплексной механизации [28, 29], карьерному автотранспорту отводится первостепенная роль в грузоперевозках. Однако, высокая стоимость автосамосвалов, их зависимость от качества дорог и климатических условий, а также значительная трудоемкость технического обслуживания и ремонта (ТО и Р), существенно ограничивают рост производительности КАС на предприятиях горнодобывающей отрасли.

Например, на рынке карьерной техники, в зависимости от возраста и модификации, автосамосвал БелАЗ-7555 может стоить 135-140 тыс. у.е.. [30]. Таким образом, даже БелАЗ не очень большой производственной мощности весьма дорог и потеря его работоспособности отразится миллионными затратами.

Проведение ТО и Р автосамосвалов является важным и необходимым производственным процессом в технологических процессах открытых горных работ [28, 29]. Затраты на проведение ТО и Р автомобиля составляют 35–38 % от затрат на перевозки. По данным [31], трудовые затраты на ТО и Р автосамосвала составляют 86,8 %, на капитальный ремонт – 8,5 %, а на производство автомобиля – всего 4,7 %. Следовательно, вопрос снижения затрат на ТО и ремонт КАС является актуальным.

Постановка проблемы. В настоящее время в на карьерах Узбекистана эксплуатация КАС регламентируется системой ТО и Р, которая отражена в нормативных документах: «Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» и «Положение о техническом обслуживании и ремонте автомобилей БелАЗ грузоподъемностью 75 т и более (временное)» Данные документы были разработаны более 25 лет назад, и до настоящего времени не пересматривались. Следует отметить, что за прошедший период времени существенно обновился парк отечественных автомобилей, стали более совершенны технологические процессы ТО и Р, и предлагаются рациональные цикловые графики периодичности технического обслуживания.

Работы, которые были выполнены на автохозяйствах карьеров Узбекистана показали, что даже полное соблюдение существующей системы ТО и Р, согласно, не дало желаемого результата по поддержанию КАС в технически исправном состоянии. Коэффициент технической готовности (КТГ) с возрастом автомобилей по маркам постоянно снижался, и находился в пределах 0,45–0,60, что, на наш взгляд, является недопустимо низким. При этом наибольшее число отказов приходилось на двигатели, узлы и агрегаты гидромеханической трансмиссии и гидравлической системы.

Подобная ситуация наблюдалась в автотранспортном управлении                      ОАО Разреза «Ангренский». Исследованиями было установлено, что простои автосамосвалов БелАЗ, связанные с неисправностями двигателя, составляют порядка- 29 % в общем балансе простоев, агрегатов трансмиссии – 17 %, гидравлических систем – 8 %, проведением ТО – 6 %. Большое количество простоев связано с ремонтом и заменой шин – 14 %, а 24 % составляют долю простоев остальных неисправностей (тормозной системы, ходовой части, электрооборудования, рамы, оперения, кабины и грузовой платформы). Также установлено, что 27 % простоев связано с устранением постепенных (износовых) отказов.

Основными причинами постепенных отказов агрегатов, являются абразивные и коррозионно-механические изнашивания, которые характерны для агрегатов, оборудованных замкнутыми системами смазки двигатели внутреннего сгорания (ДВС), гидромеханические передачи (ГМП), коробки переключения передач (КПП), редукторы ведущих мостов (РВМ), редукторы мотор-колес (РМК), гидравлические системы (ГС).

Одновременно в автосамосвалах БелАЗ имеют место и внезапные отказы,  20 % которых, возникают при сочетании неблагоприятных факторов. К таким отказам относятся повреждения корпуса редуктора, откол зубьев шестерен и срез шлицев торсионного вала. Эти отказы связанны с повышением усталостной прочности металла и ростом концентраций механических примесей в масле.

Так планетарные РМК автосамосвалов БелАЗ грузоподъемностью свыше           75 т, с электромеханической трансмиссией, имеют ряд «критических» деталей: солнечные шестерни 1-го и 2-го ряда, сателлиты, подшипники сателлитов, торсионные валы и сапуны. При этом эксплуатационный ресурс подшипников РМК ниже нормативного в 1,3–1,5 раза.

Наиболее характерными отказами РМК в эксплуатации является утечка масла через уплотнения и соединения. При этом величина утечек может достигать от 10 % и более на 1000 км пробега, а содержание кремния в масле – 0,086 %.  При удовлетворительном техническом состоянии герметичности РМК содержание кремния в работающем масле находится в пределах 0,032 %.

Список литературы:

  1. Казарез А.Н., Кулешов А.А. Эксплуатация карьерных автосамасволов с электромеханической трансмиссией. Москва “ Недра” 1988
  2. Галкин В.И., Шешко Е.Е. Горное машиностроение транспортные машины Москва 2010.
  3. Анистратов Ю.И. Техналогия открытых горных работ. Москва. “Недра” 1984
  4. Белозерских А.П. Щербаков А.А. Башнатов В.В. Бригадная форма организации труда водителей большегрузных автомобилей.- промишленный транспорт, 1984. № 7, с. 5-6
  5. Колганов А.Г. О расчете параметров сверхтяжелых автомобилей – Промышленный транспорт, 1984, № 10, с. 18-19.
  6. Кулешов А.А. Мощные экскаваторно – автомобильные комплексы кареров. Москва, Недра, 1980.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *