РАЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ РЕМОНТА ГИДРОПРИВОДОВ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Аннотация. Выбраны критерии, разработаны принципы и последовательность определения необходимого числа запасных частей для ремонтов проходческих комбайнов. Проведены экспериментальные исследования по получению данных о затратах времени восстановления агрегатов и узлов гидроприводов проходческих машин типа КСП-32

Ключевые слова: горнопроходческие комбайны запасные части, ремонт, время восстановления.

Повышения надежности проходческих комбайнов и их гидравлических приводов, обеспечиваются, при прочих равных условиях, за счет снижения времени ремонтов после отказов. Время восстановления комбайнов в работоспособное состояние после отказов и особенно после внезапных отказов зависит от сложности и времени доставки запасных частей к ремонтируемым комбайнам. В случае если запасные части имеются в местах хранения на проходческих участках или на складах механических мастерских шахт, то не требуются больших затрат времени на доставки к местам ремонтов комбайнов, поэтому и простои оборудования, связанные с ремонтами незначительные. Это позволяет повысить показатели надежности проходческих комбайнов такие как, например, время восстановления, коэффициенты готовности и др.

Для обеспечения повышения уровня эксплуатационной надежности комбайнов очень важно определение номенклатуры и количества запасных частей, которые необходимо хранить в доступных местах, обеспечивающих без затруднений доставку и использование при ремонтах проходческих комбайнов избирательного действия и их гидроприводов.

Определению номенклатуры и количества запасных частей ( ЗИП [1] ) для ремонтов оборудования посвящено большое число работ. В статье [3] предлагается на основе данных исследований потока расходования ЗИП для ремонтов автомобилей крупного транспортного предприятия разработать предложения по оптимальным объемам и наименованию запасных частей. В работе [2] приведены результаты исследований по определению объемов и ЗИП горных машин, используемых для проведения гонных выработок в объемах поставок запасных частей для производственных объединений. Отсутствие системы достаточного учета расхода запасных частей [2], приводит к недостаточности запаса номенклатуры и количества ЗИП, что обусловливает необоснованно большие убытки из-за простоя оборудования. Вместе с тем в работах Оренбургского государственного университета [5] отмечается, что кроме нехватки ЗИП, которая влияет на простои технологического оборудования и приводит к значительным убыткам, существует и проблема излишнего запаса ЗИП. Излишки ЗИП также приводят к значительным убыткам из-за материальных затрат на покупку запасных частей, которые не используются или недостаточно используются при ремонтах и обслуживании проходческих машин.

Количественный и номенклатурный состав запасных частей должны отвечать [5] двум основным требованиям. Первое требование обеспечивается при достаточности ЗИП, определяющих минимальное время восстановления после отказов, что приводит к повышению коэффициента готовности проходческих комбайнов и исключает простои оборудования из-за отсутствия отдельных типов деталей, подлежащих замене. Во-вторых, исключение накопления не используемых запасных частей, что снижает стоимость на их закупку транспортировку и складское хранение. Так как финансовые и трудовые затраты на реализацию различных количественных и номенклатурных вариантов поставки и хранения запасных частей будет различаться, то возникает вопрос оптимизации (минимизации) затрат с учетом указанных ограничений.

Целью настоящей работы является снижение простоев и повышения коэффициентов готовности проходческих комбайнов типа КСП-32 при эксплуатации путем оптимизации численного и списочного составов ЗИП, необходимых для их ремонтов.

Для достижения цели исследования в работе были поставлены задачи:

- выбрать критерии определения необходимого запаса ЗИП;

-   разработать принципы и последовательность установления потребности в ЗИП;

-       провести экспериментальные исследования по получению данных о затратах времени восстановления агрегатов и узлов гидроприводов проходческих машин типа КСП-32 .

-    разработать рекомендации для использования электромеханическими службами шахт.

При определении необходимого количества запасных частей, обеспечивающих своевременные ремонты проходческих комбайнов данного типа с минимальными затратами, возможны следующие случаи формирования ЗИП:

-только для одного комбайна, эксплуатируемого на шахте;

-   для нескольких комбайнов одного типа, эксплуатируемых на шахте;

-   для большого числа комбайнов одного типа, работающих на группе шахт.

При любом варианте формирования ЗИП одним из критериев может быть время восстановления узла, агрегата или подсистемы Тв, которое определяется по зависимости:

Тв = Ти + Тп . з . ,                                                                                (1)

Где Ти – идеальное время восстановления работоспособности узла или подсистемы комбайна после отказа, т.е. в предположении, что запчасти для ремонта доставлены и находятся на рабочем месте ремонтников;

Тп.з.,- время доставки запчастей к комбайну для ремонта. Коэффициент готовности Кг в этом случае определяется:

Формулу (2) можно преобразовать умножив и числитель, и знаменатель на сумму (Тв + ТИ).

Где Кг1- коэффициент готовности без учета времени доставки запчастей для ремонта,

Кп.з.,- составляющая коэффициента готовности, учитывающая доставку запчастей для ремонта, и она может учитываться как критерий достаточности ЗИП для ремонта.

Время доставки запчастей может изменяться в значительных пределах. При доставке из хранилища (кайбаша) на проходческом участке Тп.з. может исчисляться минутами, при доставке с поверхностного склада шахты - часами, при доставке с центрального склада производственного объединения – днями, а при поставке с завода изготовителя – неделями. Поэтому простои комбайна и, связанные с простоями комбайна, простои проходческого участка могут быть значительными.

В перечень возимого (непосредственно на комбайне) ЗИП должны быть включены элементы, которые могут быть повреждены во время ремонта или техническом обслуживании, при разборке и сборке узлов, а также могут быть утеряны, например, из-за вибраций при эксплуатации (это различного рода прокладки, болты, шпильки, кронштейны для крепления трубопроводов, винты, гайки и др.). Желательно также, чтобы эти комплекты ЗИП включали также необходимый перечень расходных материалов и быстроизнашиваемых деталей подсистем гидравлических систем проходческих комбайнов, которые могут внезапно отказывать и должны немедленно заменяться в процессе эксплуатации машин.

Очень часто принцип выбора ЗИП сводится к следующему [5].

Определяется математическое ожидание количества ремонтов после отказов однотипных элементов за время эксплуатации

mз= Nk k 𝜔Tэ                                                                      (4)

где Nk – число комбайнов эксплуатируемых на конкретной шахте или в конкретном производственном

объединении;

k – число однотипных элементов в конструкции одного комбайна;

Tэ- время эксплуатации, на которое рассчитана деталь или элемент гидросистемы;

𝜔- параметр потока отказов детали или элемента.

Затем вычисляется стоимость З затрат, связанных с заменой вышедших из строя элементов

З= ( Зпр + mз+Зэ) / Nk                                                                      (5)

где Зп р - стоимость затрат на приспособления, необходимые для ремонта;

З Э- стоимость затрат на одну запасную часть (элемент).

Находим    математическое     ожидание     времени     восстановления tв.cр одного     изделия     в     часах    за рассматриваемое время эксплуатации Трэ.

tв.cр = k·tвi / Nk                                                                    (6),

где tвi -время восстановления подсистемы за счет замены i-го вышедшего элемента на новую запасную часть.

Если стоимость затрат З и среднее время восстановления tв.cр не превышают заданных значений, то данная запасная часть включается в перечень необходимых запчастей.

Следует заметить, что значение времени Трэ практически никогда не равно значению времени эксплуатации комбайна до капитального ремонта, которое может составлять и 30, и 40 месяцев. Рассматриваемое время Трэ – это время, на которое рассчитывается запас ЗИП. Для проходческих комбайнов

–   это время составляет примерно 6÷9 месяцев. После использования для ремонтов какой-то позиции из

номенклатуры или числа резерва запчастей, производится пополнение необходимого количества запчастей на следующий промежуток времени Трэ . также примерно 6÷9 месяцев.

В таблице 1. приведены данные по времени       восстановлению отказов некоторых элементов

гидравлических приводов проходческих комбайнов избирательного действия, полученных при проведении экспериментальных исследований в шахтных условиях.

Табл.1 Время восстановления неисправностей узлов комбайна КСП-32.

Из данных, приведенных в таблице 1, следует, что время восстановления (простоя), приведенной номенклатуры узлов значительное и достигает иногда более трех рабочих смен. При работе комбайнов часто наблюдаются ремонты, связанные с заменой резинотехнических изделий в подземных условиях, что приводит к большим простоям, но коэффициент восстановления ресурса ремонтируемого узла при этом низкий. Поэтому способ ремонта, основанный на замене агрегатов, является более предпочтительным, так затраты времени на восстановление примерно такие же как и при замене резинотехнических изделий, но восстановление ресурса при агрегатном ремонте значительно выше.

Наиболее простой способ определения среднего аср значения запасных частей состоит в делении рассматриваемого срока эксплуатации элемента на величину его наработки между отказами [5]

где      Tср - средняя наработка между отказами элемента.

Зависимость (7) позволяет определить среднее необходимое количество запасных частей. Вместе с тем,

существует некоторая вероятность того, что в какой-то промежуток  времени может потребоваться меньшее или больше, чем среднее количество запасных частей. Поэтому для более точного расчета необходимости в запасных частях вводится доверительный интервал, определяемый по формуле:

U - квантиль функции нормального распределения для заданной вероятности Р (Р = 0,9 ... 0,99).

Значения U табулированы [5].

Выводы

Выбраны критерии для определения необходимого запаса ЗИП, обеспечивающие минимальные экономические потери при отказах гидроприводов комбайнов.

Разработаны принципы и последовательность установления рациональной потребности в ЗИП для ремонтов.

Проведены экспериментальные исследования в шахтных условиях по получению данных о затратах времени восстановления агрегатов и узлов гидроприводов проходческих машин типа КСП-32.

Разработаны рекомендации электромеханическим службам шахт по резервированию ЗИП, необходимых для ремонтов с минимальными потерями.

Список литературы

1 .ГОСТ 2.601-2013 «Единая система конструкторской документации.

2 .Носенко В. В. Сервисное обеспечение эксплуатации шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия.. автореф. дисс…. канд. техн. наук: 05.05.06/ Носенко Виктория Владимировна. Новочеркасск – 2010. 27 с.

2. Поляков А. П.,. Галущак Д. А;. Галущак А. А;. Антонюк О. П Метод формирования необходимого количества запасных частей для ремонта средств транспорта. Наукові праці ВНТУ, 2012, № 2 с 1-5.

3.    Труханов В.М. Надежность технических систем типа подвижных установок на   этапе проектирования и испытания опытных образцов. М., Машиностроение, 2003. - 320 с.

4.   Филатов М.И., Юсупова О.В. Формирование резерва запасных частей для ремонта транспортно-технологических машин. Вестник Орембургского гос. университета №10 (171). 2014. С- 213-218.