Влияние условий эксплуатации на температурный режим редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов

• Автор: Стенина, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В реализации технологии открытого способа добычи угля и других полезных ископаемых, карьерный автотранспорт является одним из главных звеньев в создании систем автомобильно-экскаваторного комплекса (ЭАК).
В настоящее время наибольшее распространение получили автосамосвалы грузоподъемностью 130-220 т.
Тяжелые условия работы карьерных автосамосвалов предъявляют повышенные требования к используемым при эксплуатации горюче-смазочным материалам. Физико-химические свойства масел изменяются значительно быстрее, чем наступает отказ техники. В условиях развития предотказного состояния техники резко увеличивается содержание продуктов износа и температура масла редуктора мотор-колес (РМК) карьерных автосамосвалов. Простои автосамосвалов из-за отказов и неисправностей несущей части составили 28 % от общих простоев, а из распределения этих простоев на долю отказов по причине неисправности РМК приходится 37 %. Температурный режим РМК взаимосвязан с параметрами его технического состояния от работоспособного до предельного или аварийного. Изменение технического состояния РМК, как и других агрегатов карьерных автосамосвалов, зависит от режимов их работы, характеризующихся условиями эксплуатации.
Одной из причин изменения технического состояния РМК является перегрев его элементов и масла в нем. Исследования по определению зависимости условий эксплуатации от температурного режима редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов ранее не проводились. Таким образом, тема диссертационной работы является актуальной.
Цель работы - определение влияния условий эксплуатации на температурный режим редукторов мотор-колес карьерных автосамосвалов.
Идея работы в использовании температуры масла редукторов мотор-колес для определения показателей их надежности и выбора рациональных условий эксплуатации карьерных автосамосвалов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести экспериментальные исследования по определению влияния условий эксплуатации на температурный режим редукторов мотор-колес и на техническое состояние карьерных автосамосвалов;
- разработать модель регрессии температуры масла редукторов мотор-колес от коэффициента использования грузоподъемности, длины ездки с грузом, температуры окружающей среды и продольного уклона;
- установить зависимость температурного режима редукторов мотор-колес от коэффициента использования грузоподъемности и создать модель определения рациональной зафузки карьерных авгосамосвалов в конкретных условиях эксплуатации.
Научная новизна работы заключается:
- в определении влияния на температуру масла РМК эксплуатационных показателей, основным из которых является коэффициент использования фузо-подъемпости;
- в разработке модели регрессии, позволяющей определить влияние основных эксплуатационных показателей на температурный режим РМК;
- в установлении зависимостей показателей надежности редуктора от температуры масла и от коэффициента использования грузоподъемности;
- в создании модели определения рациональной загрузки карьерных автосамосвалов в конкретных условиях эксплуатации.
Практическая значимость работы состоит в разработке:
- алгоритмического и профаммного обеспечения расчетов для определения рационального коэффициента использования фузоподъемности при различных сочетаниях ЭАК;
- методики определения рационального коэффициента использования фузоподъемности с учетом температурного режима РМК карьерных автосамосвалов.

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы статистической обработки данных и построения регрессионных моделей, анализа и синтеза, математическое моделирование и аппарат линейного программирования.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Температурный режим редукторов мотор-колес объективно оценивает их техническое состояние через показатели надежности: количество отказов, коэффициент готовности и коэффициент стоимости эксплуатации. При отклонении температуры масла от критического значения 120° до минимального 95°, количество отказов снижается на 25 %, при увеличении до максимального значения 161° - увеличивается в 9 раз.
2. Температура масла редукторов мотор-колес определяется показателями условий эксплуатации: коэффициент использования грузоподъемности, длина ездки с грузом, температура окружающей среды и продольный уклон. Зависимости температуры масла от данных показателей носят линейный характер. Наибольшее влияние на температуру масла оказывают температура окружающей среды и коэффициент использования грузоподъемности.
3. Зависимость удельных затрат от коэффициента использования грузоподъемности с учетом температурного режима редукторов мотор-колес является параболической и имеет экстремум, при котором удельные затраты минимальны, а коэффициент использования грузоподъемности рациональный.
Степень достоверности научных результатов подтверждена корректным выбором критериев эффективности, результатами эксперимента, сопоставлением результатов моделирования с фактическими показателями эксплуатации карьерных автосамосвалов.
Личный вклад автора заключается: в постановке задач исследований и разработке методов их решения; в выполнении аналитических и экспериментальных исследований; в разработке методики определения рационального коэффициента использования грузоподъемности для конкретных условий эксплуатации по минимуму удельных затрат с учетом температурного режима работы РМК карь-

Часть тепла отводится через элементы подвески моста. Этой долей теплоты также можно пренебречь ввиду малой площади стыков и малых градиентов температур в них. В уточненных расчетах следует учитывать и тепловое взаимодействие кожухов с деталями ступиц колес и тормозных механизмов [100]. Ограниченность экспериментальных данных по тепловым режимам редукторов мотор-колес в эксплуатации не позволяет определенно рекомендовать обязательное принудительное охлаждение редуктора.
Как отмечено А. В. Кудреватых [67], трение и износ в машинах и механизмах — это сложный процесс механического и физико-химического взаимодействия контактирующих поверхностей твердых тел и среды, что является взаимосвязью между процессами трения, износа и смазки. Взаимодействие масла с трущимися поверхностями влечет за собой изменение свойств и состояния работающего масла. Эти изменения являются богатейшей информацией о процессах, протекающих в машине и в работающем масле. Она дает возможность по результатам анализа масла одновременно оценивать работоспособность машины без разборки и влияние работающего масла на ее надежность.
Исследования показывают, что снижение надежности агрегатов горного оборудования с замкнутой системой смазки происходит как из-за ухудшения технического состояния самих агрегатов в результате износа, качественного изменения свойств работающего масла [67].
Работающее масло несет комплексную информацию, позволяющую не только диагностировать и прогнозировать техническое состояние объекта, но и описывать различные процессы, протекающие в нем, что дает возможность выявлять причины снижения надежности и оценивать их количественно.
Однако другим, не менее важным параметром, характеризующим состояние смазываемого материала, является его температура, превышение критических величин которой свидетельствует о начале необратимых изменений в системе «трущаяся пара - смазочный материал» [67].