Б.А ЖАУТИКОВ, Ф.Н.БУЛАТБАЕВ

Карагандинский государственный технический университет

Анализ неисправностей элементов рычажно-шарнирного механизма тормозного устройства шахтных подъемных машин УД АО «АрселорМиттал Темиртау» и АО «Богатырь Комир»

Канатные шахтные подъемные машины являются важнейшим звеном в транспортной цепочке перемещения полезного ископаемого с нижних горизонтов шахты на поверхность, а также обеспечивают транспортирование персонала и оборудования. Срок службы шахтной подъемной машины (ШПМ), как правило, равен сроку службы горнодобывающего предприятия.

Исследованиям динамических процессов в элементах шахтной подъемной машины посвящены многочисленные работы отечественных и зарубежных ученых. Однако анализ литературных источников позволяет утверждать о недостаточности исследований вопросов надежной работы элементов шарнирно-рычажного механизма тормоза ШПМ и проблеме увеличения их рабочего ресурса. Решение этой актуальной задачи позволит существенно продлить срок эксплуатации тормоза ШПМ и увеличить межремонтный период.

Отсутствие методики исследований по определению влияния эксплуатационных нагрузок на надежную работу шарнирных соединений тормозного устройства не позволяет оценить реальные контактные напряжения и износ втулочно-пальцевой пары в период ее эксплуатации.

В процессе нормальной работы или в аварийных ситуациях, вследствие превышения нагрузки или резких остановок подъемного сосуда, в элементах тормозного устройства шахтной подъемной машины возникают значительные тормозные усилия.

Передаваемые тормозные усилия от тормозных цилиндров через кинематические элементы тормозной системы – колодкам создают значительные нагрузки на эти элементы. При эксплуатации подъемной установки и перегрузках в отдельных элементах тормозных устройств возникают повреждения, связанные с временной усталостью метала, что приводит к появлению трещин.

В настоящее время в горной промышленности эксплуатируются подъемные машины, запущенные в работу в 60-80-е годы прошлого века. Полная замена этого оборудования не предусматривалась как раньше, так и сейчас, особенно в условиях экономического кризиса. Исходя из этого, возрастает необходимость в разработке методов повышения прочности, надежности и увеличения срока службы элементов тормозных устройств ШПМ.

Проведенные обследования состояния тормозных устройств и наличия дефектов по элементам тормозной системы на действующих грузовых, грузолюдских и людских установках шахт Карагандинского и Экибастузского регионов показали следующие результаты: повреждения шарнирных соединений составляют 38,5 % от общего числа дефектов, усталостные трещины в областях крепления втулок тормозных балок, в теле вертикальных и горизонтальных тяг - 57,3%.

Шарнирные соединения тормозных балок и тяг оказались в нерабочем состоянии у большинства подъемных установок. Сюда относятся тормозная балка, а именно ее верхняя часть, где находятся втулки пальцев тормозной тяги и сами горизонтальные и вертикальные тяги. То есть задача повышения надежности работы этих элементов остается нерешенной.

Все эти неисправности влекут за собой неточную работу тормозной системы, невозможность ее наладки, опасность внезапной поломки элементов тормоза вследствие развития усталостных трещин. Ликвидация выше перечислимых неисправностей требует проведения дорогостоящих трудоемких ремонтов. Учитывая обстоятельство, что срок эксплуатации большинства подъемных установок составляет 20 лет и более, затраты на поддержание работоспособности установок резко возрастают.

Практика эксплуатации тормозных устройств показала, что чрезмерное увеличение зазоров вследствие износа деталей шарнира приводит к нарушению кинематической точности и заклиниванию рычажно-шарнирного механизма, недопустимому пepepacпределению нагрузки между элементами тормозного устройства и является причиной образования усталостных трещин в проушинах крепления втулок тормозной балки и разрывов тормозных тяг.

Шахтную подъемную установку необходимо представлять как единую совокупность взаимосвязанных элементов. Все процессы, происходящие в тормозном устройстве ШПМ, необходимо рассматривать с позиции системного подхода и только в этом случае результаты исследований будут иметь полноту и достоверность.

Заметим, что остро встала задача определения состояния тормозного устройства, его работоспособности – важной составляющей проблемы оценки остаточного ресурса ШПМ, с учетом фактора их длительной эксплуатации. Используя результаты исследований проведенных в работе, можно утверждать, что находящиеся в Республике Казахстан ШПМ требуют более детального обследования на предмет усталостных разрушений. Несомненно актуально применение методов неразрушающего контроля шарнирных соединений тормозных устройств шахтных подъемных машин при проведении ремонтных и наладочных работ, с целью повышения их технического уровня, качества и эффективности.