Содержание
Эксплуатация машин, это процесс целенаправленного их использования, при котором должна обеспечиваться бесперебойная и безопасная работа при максимальной производительности и при минимальных затратах на изготовление, ремонт и техническое обслуживание.
Свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта принято называть долговечностью [1].
Основными характеристиками долговечности изделия являются срок службы и ресурс, которые имеют много общего, так как определяются одним и тем же предельным состоянием.
Анализ данных по эксплуатации редукторов на предприятии
Срок службы, это календарная продолжительность эксплуатации до предельного состояния, а ресурс, это наработка до предельного состояния.
По нормативным документам установлен различный ресурс, в зависимости от конструкции и условий эксплуатации:
- Для забойных конвейеров этот ресурс составляет 5-15 миллионов тонн добытого угля.
- Для подшипниковых узлов 12500 часов для длительной (до 24 час в сутки) работы с постоянными нагрузками.
- Для зубчатых передач н валов 25000 часов для длительной (до 24 час в сутки) работы с постоянными нагрузками [2].
Срок службы редукторов до капитального ремонта установлен 12 месяцев.
Этот срок службы гарантируется при условии, что добыча угля за данный период не превышает установленных норм и максимальную производительность.
Однако фактическая средняя наработка по добыче угля у большинства конвейеров превышает нормативную наработку.
Этот факт свидетельствует об интенсивной эксплуатации конвейеров, поскольку:
- При эксплуатации угольного оборудования допускаются существенные нарушения режима технического обслуживания.
- Нормативное соотношение количества добычных и ремонтно-подготовительных смен установлено 3:1. Но фактически, это соотношение не выполняется.
В результате, редукторы вырабатывают фактический ресурс до первого капитального ремонта раньше установленного срока.
По данным шахты «Комсомолец» угольной компании СУЭК город Ленинск-Кузнецкий, фактический ресурс до первого капитального ремонта редукторов, в частности:
- Редукторы РПК80 конвейеров «Анжера-34» имеют более длительный период эксплуатации, 11 месяцев и выше.
- РПК120 (редуктор планетарно-конический) скребковых конвейеров «Анжера-42» составляет 7-8 месяцев при фактической наработке 2000 тысяч тонн.
- Базовая модель РПК45 конвейеров «Анжера-30», разработанная более 10 лет назад, находит применение до сегодняшнего дня, сохраняя работоспособность в течение более длительного времени.
Получается, что однотипные редуктора, применяемые в одинаковых условиях эксплуатации и разработанные одним производителем в разное время, весьма существенно отличается по качеству и длительности эксплуатации.
Выяснить причины наступления предельного состояния и разработать мероприятия по повышению долговечности можно путем анализа повреждений деталей редукторов, поступивших в капитальный ремонт.
Детали, которые к этому времени имеют предельное или близкое к нему состояние, в первую очередь определяют срок службы до первого капитального ремонта.
В таблице 1, составленной по данным ОАО «Анжеромаш», представлены результаты дефектовки деталей редукторов скребковых конвейеров за 2011 год:
Анализируя данные дефектовки редукторов, можно сделать следующие выводы:
- Наибольший ресурс имеют цилиндрические вал-шестерни и колеса, сателлиты, втулки и крышки.
- Наибольший процент деталей, бракуемых при дефектовке, составляют подшипники, конические вал-шестерни и шестерни, корпусные детали и водила.
- Основной причиной отказов редукторов РНК 120 и РШС80 является разрыв сепаратора и разрушение подшипников качения быстроходной конической вал-шестерни.
- К моменту капитального ремонта около 48,8% основных деталей редукторов имеют предельное состояние, из них 41,9% бракуется и 6,9% идет на восстановление.
Обобщение причин выхода из строя редукторов
Для обеспечения правильной работы подшипников качения необходимо соблюдение соответствующих посадок на цапфах валов и в гнездах корпусов.
Подшипниковые кольца являются тонкостенными деталями, которые легко принимают форму профиля посадочных гнезд корпусных деталей, поэтому:
- Дефекты профиля гнезда влияют на дорожки качения подшипников.
- Это вызывает неравномерное распределение нагрузки, в результате чего наблюдается потеря точности вращения и подшипники преждевременно выходят из строя.
- К таким же результатам приводит возникновение внутренних напряжений и доводка литых корпусов, если корпус редуктора не подвергнут старению.
Погрешность расположения посадочных отверстий корпуса, и прежде всего отклонение от перпендикулярности их осей приводит к неравномерности пятна контакта рабочих поверхностей зубьев конической пары.
Нормальную работу подшипников нарушают их перекосы, в связи с чем:
- Дорожки качения смещаются, тела качения при их движении получают переменную скорость, создаются дополнительные давления на гнезда сепаратора, они сминаются и перекашивается весь сепаратор.
- Нередко это является причиной разрушения сепаратора и заклинивания шариков его обломками.
- Перекос также может вызвать защемление тел качения, резкое повышение удельных давлений и, как следствие, быстрый износ подшипника.
Другими видами повреждения подшипников являются коррозия, а именно износ беговых дорожек и тел качения бывает двух видов:
- Абразивный.
- Осповидный.
При дефектовке бракуются 100% подшипников, при обнаружении коррозии.
Основными причинами преждевременного выхода из строя подшипников качения являются:
- Деформация корпусов.
- Качество изготовления.
- Нарушение режима смазки.
- Неправильный выбор подшипника.
- Неудовлетворительная герметизация узлов трения.
Одной из причин отказов редукторов является усталостная поломка болтов, крепящих подшипниковую крышку со стороны быстроходного вал-шестерни, соединенного с эластичной муфтой.
Под действием значительных ударных нагрузок, действующих во время работы, детали, соединяемые болтами, могут деформироваться.
Некачественная сборка, завышенные зазоры в узлах редуктора способствуют вибрациям, которые разрушают систему, а именно:
- Посадочное отверстие корпуса.
- Подшипники качения конической вал-шестерни, как наиболее нагруженной.
Анализ повреждений зубчатых колес, выданных на капитальный ремонт, позволил выделить основные виды их повреждений.
Наибольшие повреждения имеет быстроходный конический вал-шестерня.
Общее количество забракованных конических вал-шестерен составило 81,2% от числа дефектованных.
Основные дефекты:
- Излом зубьев.
- Деформация деталей.
- Выкрашивание зубьев.
- Риски на посадочных шейках под подшипники.
Цилиндрические вал-шестерни в меньшей степени подвержены повреждениям.
Общее количество забракованных колес составило 37,4%, причем каждое колесо имело два-три браковочных повреждения.
Основным видом повреждения зубьев является поверхностная усталость (питтинг и отслаивание цементационного слоя).
Причинами прогрессивного выкрашивания поверхности зубьев шестерен являются, неравномерное распределение износа по профилю (особенно в процессе заедания), что приводит к искажению первоначальной формы профиля, в результате:
- Появляется непостоянство угла давления.
- Происходит изменение параметров зацепления.
- Возникает уменьшение рабочей длины зацепления.
- Происходит существенное перераспределение радиусов кривизны зубьев.
Таким образом, первопричиной преждевременного разрушения рабочей поверхности зубьев колес является повышенный износ в результате заедания.
Корпуса редукторов являются несущими конструкциями, на которых смонтированы основные функциональные узлы.
Одновременно они являются базой для взаимной ориентации деталей и узлов, обеспечивающей внутренние кинематические связи.
Основным видом повреждения корпусов редукторов являются:
- Трещины корпусов.
- Изломы поверхностей оболочки.
- Коррозия является одной из причин повышенного износа посадочных мест корпусов.
Посадочные места под подшипники качения имеют риски:
- Образование пробоин.
- Возникновение сколов.
В результате чего, нарушаются требования по соосности и перпендикулярности осей посадочных отверстий.
Подводя итог краткому анализу основных видов повреждений деталей редукторов следует отметить, что основной причиной достижения редуктора предельного состояния являются дефекты в сопряжении быстроходного конического вал-шестерни и корпуса.
На основании анализа, можно предположить:
- Что разрушение из-за сопряжения связано с неисправностью или конструктивными особенностями гидромуфты, которая не компенсирует несоосность валов редуктора и двигателя.
- В результате увеличиваются динамические нагрузки и вибрация подшипника, и вал-шестерни редуктора в районе, примыкающем к соединительной муфте.
- Это может быть следствием износа, который интенсифицируется из-за ошибок конструкции и некачественной сборкой.
В результате износа первоначальная точность снижается настолько, что машина перестает отвечать предъявленным требованиям по служебному назначению.
В связи с этим следует рассмотреть вопрос о роли точности в долговечности и сроке службы редукторов, а также других элементов приводных станций.
Список литературы
- ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1989 год.
- ГОСТ Р 50891-96. Редукторы общемашиностроительного применения. Общие технические условия М.: Издательство стандартов, 1996 год.
- Котляровский Г.П. Основы повышения надежности и долговечности горношахтного оборудования — М: Недра, 2001 год, страница 200.
- Исследования процессов изнашивания редукторов мотор-колес автосамосвалов БелАЗ по параметрам работающего масла.
Источник: Анализ факторов, сокращающих срок службы редукторов скребковых конвейеров / С.Н. Ковальчук // Вестник КузГТУ, 2012 год, №6, страницы 62-64.
