Кемерово
05 марта 2016г.
Режим управления экскаватором циклического действия характеризуется не только продолжительностью его включения, но и числом включений, чередованием промежутков рабочего и нерабочего периодов, качественной характеристикой спектра нагрузок. Из сказанного следует, что коэффициент качества управления Kу определяться с учетом продолжительности цикла экскавации и периода черпания, а также числа переключений командоконтролеров подъемного и напорного механизмов за цикл экскавации
где Kу1 – коэффициент управления экскаватором по продолжительности цикла;
Kу2 – коэффициент управления экскаватором по продолжительности черпания;
Kу3 – коэффициент управления экскаватором по числу переключений командоконтролера подъемного механизма за цикл экскавации;
Kу4 – коэффициент управления экскаватором по числу переключений командоконтролера напорного механизма за цикл экскавации;
Ку5 – коэффициент управления экскаватором по числу переключений командоконтролера подъемного механизма за период черпания;
Ку6 – коэффициент управления экскаватором по числу переключений командоконтролера напорного механизма за период черпания;
R – количество учитываемых параметров цикла экскавации.
Для анализа уровня качества управления (определения численных значений коэффициентов Kу1 – Kу6) была проведена регистрация рабочих процессов (ток якоря двигателя напора; ток якоря двигателя подъема; ток задающей обмотки магнитного усилителя привода подъема; напряжение генератора напора; напряжение генератора подъема) на экскаваторах ЭКГ-8И. Исследования проводились при работе 8 машинистов различной квалификации при экскавации трех групп пород, различающихся по трудности экскавации. Всего в обработку было взято 185 рабочих циклов, для которых определялись продолжительность цикла экскавации, продолжительность периода черпания, число переключений командоконтролера подъемного механизма за цикл экскавации, число переключений командоконтролера напорного механизма за цикл экскавации, число переключений командоконтролера подъемного механизма за период черпания, число переключений командоконтролера напорного механизма за период черпания, частота и продолжительность пиковых нагрузок различной величины в приводе подъемного механизма, частота и продолжительность пиковых нагрузок различной величины в приводе напорного механизма [2].
Обработка экспериментальных данных позволила получить закономерность распределения параметров цикла экскавации, рассчитать их дифференциальные и интегральные (Рисунок 1) функции распределения. Анализ полученных результатов свидетельствует о значительном различии режимов управления у различных машинистов. По данным экспериментальных исследований определены средние статистические и минимально возможные значения параметров цикла экскавации, полученные при наблюдении за машинистами экскаваторов, имеющими различную квалификацию, при разработке горных пород, имеющих различную категорию трудности экскавации. Эти результаты позволили оценить не только влияние квалификации машиниста экскаватора (Табл.1), но и определить значения коэффициентов управления экскаватором (Табл.2).
С увеличением категории пород по трудности экскавации увеличивается и длительность типичных циклических нагрузок, что отрицательно сказывается на главных приводах экскаваторов.
а) продолжительность цикла
экскавации; б) продолжительность периода черпания;
в) число переключений командоконтролера подъемного механизмаза цикл экскавации; г) число переключений командоконтролера напорного механизмаза цикл экскавации;
д) число переключений командоконтролера подъемного механизмаза период черпания; е) число переключений командоконтролера напорного механизма
за период черпания; 14; 17; 21; 29; 24; 25; 33; 35 – номера экскаваторов;
экскавация пород I и II категорий; экскавация пород III категории; экскавация пород IV и V категорий
Таблица 1
Среднее статистическое и минимально достигнутое значения параметров цикла экскавации машинистов
экскаваторов
|
Параметры цикла экскавации и их значения
|
Категория пород
|
|
V, IV
|
III
|
II, I
|
|
номера экскаваторов
|
|
21
|
14
|
35
|
33
|
24
|
25
|
17
|
22
|
|
разряды машинистов экскаваторов
|
|
VI
|
V
|
V
|
IV
|
IV
|
V
|
IV
|
V
|
|
Минимально достигнутое Тц, min, с
|
25,4
|
23,7
|
24,1
|
21,1
|
20,4
|
22,5
|
24,2
|
20,3
|
|
Среднее статистическое значение Тц, с
|
33,2
|
35,2
|
35,6
|
27,1
|
27,1
|
26,4
|
33,1
|
23,7
|
|
Минимально достигнутое Тч,min, с
|
8,0
|
7,9
|
7,9
|
7,2
|
3,9
|
4,9
|
28,2
|
3,6
|
|
Среднее статистическое значение Тч, с
|
15,1
|
16,8
|
15,1
|
7,5
|
7,1
|
7,4
|
16,5
|
4,9
|
|
Минимально достигнутое Nп,ц
|
47
|
33
|
32
|
15
|
14
|
18
|
33
|
14
|
|
Среднее статистическое значение Nп,ц
|
66
|
69
|
63
|
27
|
25
|
22
|
69
|
25
|
|
Минимально достигнутое Nн,ц
|
34
|
33
|
30
|
15
|
19
|
17
|
31
|
17
|
|
Среднее статистическое значение Nн,ц
|
63
|
67
|
64
|
28
|
27
|
26
|
70
|
27
|
|
Минимально достигнутое Nп,ч
|
9
|
12
|
10
|
3
|
3
|
3
|
10
|
3
|
|
Среднее статистическое значение Nп,ч
|
37
|
29
|
25
|
5
|
6
|
6
|
33
|
6
|
|
Минимально достигнутое Nн,ч
|
12
|
11
|
10
|
2
|
4
|
3
|
13
|
3
|
|
Среднее статистическое значение Nн,ч
|
32
|
30
|
30
|
7
|
7
|
11
|
29
|
8
|
Оценка влияния квалификации машиниста
на безотказность экскаватора может быть произведена путем сравнения осциллограмм
нагружения главных приводов, полученных при работе машинистов высокой (5 разряд) и низкой (3 разряд) квалификаций, работающих в одинаковых условиях. Из сравнения осциллограмм (Рисунок 2) установлено, что при высококвалифицированном управлении экскаватором изменение нагрузок во времени имеет сравнительно спокойный характер,
в то время как при работе оператора с низкой квалификацией, нагружение главных приводов носит ярко выраженный, нестабильный колебательный характер и резко возрастает
за весьма короткий промежуток времени, достигая значений, близких к стопорным, что пагубно сказывается на работе основных узлов экскаватора.
Таблица 2
Значения коэффициентов
управления
|
Коэффициент управления
|
Категория пород по трудности экскавации
|
|
V, IV
|
III
|
II, I
|
|
Номера экскаваторов
|
|
21
|
14
|
35
|
33
|
24
|
25
|
17
|
22
|
|
Разряды машинистов экскаваторов
|
|
VI
|
V
|
V
|
IV
|
IV
|
V
|
IV
|
V
|
|
По продолжительности цикла
экскавации
|
0,765
|
0,673
|
0,677
|
0,778
|
0,752
|
0,852
|
0,731
|
0,856
|
|
По продолжительности периода черпания
|
0,529
|
0,47
|
0,523
|
0,826
|
0,549
|
0,662
|
0,446
|
0,734
|
|
По числу переключений командоконтролера подъемного механизма
за цикл экскавации
|
0,712
|
0,478
|
0,508
|
0,555
|
0,56
|
0,818
|
0,478
|
0,56
|
|
По числу переключений командоконтролера напорного механизма
за цикл экскавации
|
0,539
|
0,492
|
0,468
|
0,535
|
0,703
|
0,654
|
0,443
|
0,629
|
|
По числу переключений командоконтролера подъемного механизма
за период черпания
|
0,243
|
0,413
|
0,401
|
0,610
|
0,505
|
0,515
|
0,303
|
0,512
|
|
По числу переключений командоконтролера напорного механизма
за период черпания
|
0,375
|
0,366
|
0,322
|
0,285
|
0,571
|
0,272
|
0,448
|
0,370
|
|
Среднее значение для машиниста
|
0,528
|
0,482
|
0,485
|
0,596
|
0,606
|
0,626
|
0,478
|
0,609
|
|
Среднее значение для группы горнотехнических условий
|
0,498
|
0,609
|
0,542
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 Рассматривая кривые соответствующих участков осциллограммы, как отдельные реализации случайной функции тока в приводе подъема во времени,
можно общепринятыми методами
построить нормированные корреляционные функции [1], позволяющие установить влияние квалификации машиниста на безотказность работы экскаватора (Рисунок 3).  В Табл.3 приведены
усредненные оценки нормированных корреляционных функций вдоль главных диагоналей матриц, представленных на Рисунок
3.
Таблица 3
Усредненные оценки корреляционных функций
|
T
|
0,0
|
0,5
|
1,0
|
1,5
|
2,0
|
2,5
|
3,0
|
3,5
|
4,0
|
|
ry (t)1
|
1,00
|
0,45
|
0,06
|
0,09
|
0,02
|
-0,08
|
-0,24
|
-0,21
|
-0,02
|
|
ry (t)2
|
1,00
|
0,66
|
0,41
|
0,18
|
0,09
|
-0,07
|
-0,13
|
-0,19
|
-0,33
|
|
T
|
4,5
|
5,0
|
5,5
|
6,0
|
6,5
|
7,0
|
7,5
|
8,0
|
8,5
|
|
ry (t)1
|
0,07
|
0,00
|
-0,02
|
-0,04
|
-0,04
|
0,16
|
0,45
|
0,63
|
0,37
|
|
ry (t)2
|
-0,42
|
-0,41
|
-0,27
|
-0,05
|
0,09
|
0,02
|
0,06
|
0,26
|
0,26
|
Из сравнительного анализа графиков нормированных корреляционных функций видно, что функция ry(t)2 убывает значительно медленнее, чем ry(t)1, что является признаком
менее жестких корреляционных связей между временем и током главной
цепи привода подъема, что, в свою очередь, свидетельствует о больших
величинах случайных
компонентов нагрузки в приводе подъемного механизма при работе машиниста
низкой квалификации. Такие периодически повторяющиеся от цикла к циклу перегрузки значительно сокращают срок службы и могут быть причиной преждевременного разрушения многих деталей
и узлов (зубчатые передачи,
валы и др.) карьерных механических лопат [3].
Список литературы
1.
Диагностика горных машин и
оборудования./ Б.Л. Герике, П.Б. Герике,
В.С. Квагинидзе [и др.] – М.: ИПО«У Никитских ворот», 2012. – 400 с.
2. Экскаваторы на карьерах: конструкция, эксплуатация, расчет./ В.С. Квагинидзе, Г.И. Козовой, Ф.А. Чакветадзе [и др.]. – М.: Изд-во «Горная книга». – 2011.
– 409 с.
3.
Kovalev V., Gerike B, Khoreshok A., Gerike P. Preventive Maintenance of Mining Equipment
Based on Identification of Its Actual
Technical State. – Taishan Academic
Forum – Project on Mine
Disaster Prevention and Control. – October, 17-20 Qingdao, China. – Atlantis Press. Amsterdam, Paris,
Beijing. 2014. P. 184-189. |
