Analiza uszkodzeń maszyny wyciągowej

(1)

Seria: GÓRNICTWO z. 113 Nr kol. 698

A leksander LUTYfiSKI

A N AL IZ A USZKCDZEfi MA SZYNY WYCIĄGOWEJ

St re sz c z e n i e , w referacie omówiono pewne problemy uszkodzeń czę

ści mechanicznej maszyn wyciągowych. Zaprezentowano wyniki analizy uszkodzeń 55 maszyn, przeprowadzone dla wyróżnionych zespołów cha

rakteryzujących się różnymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi. Podano średnie czasy pracy pomiędzy uszkodzeniami, średnie czasy napraw i pr awdopodobieństwo wystąpienia naprawy dla zespołów, podzespołów i elementów.

Analizę wszelkiego rodzaju przerw w pracy urządzeń wyciągowych, trans

portujących urobek z podziemi kopalń na powierzchnię, uznać należy za nie

zwykle istotną w świetle istniejących w przemyśle wydobywczym tendencji do stałego wzrostu wydobycia, które Jest w znacznej mierze związane ze zwiększeniem strumienia masy transportowanej w szybach. An alizy te stano

wią bowiem podstawę do wyciągania przez ko ns truktorów,producentów,eksploa

tatorów tych maszyn odpowiednich wnio sk ów oraz podejmowania określonych przedsięwzięć, mających na celu ograniczenie występowania przerw w pracy urządzeń wyciągowych. Jak i złagodzenie skutków tych przerw.

Jednym z podsystemów składowych urządzenia wyciągowego Jest maszyna w y  ciągowa. Przerwy z przyczyn własnych tej maszyny, czyli jej uszkodzenia, są przerwami w pracy urządzenia wyciągowego. Maszynę wyciągową, na jogól

niej rzecz ujmując, podzielić można na jej część mechaniczną, elektryczną i sterowniczą. Każda z wymienionych części ma innego producenta i z tego względu zaprezentowany, bardzo ogólny, podział wydaje się być uzasadniony.

Badania niezawodności maszyn wy ci ąg ow yc h prowadzone były w Instytucie Mechanizacji Górnictwa na zlecenie producenta ZUT "ZGODA“ w Świętochłowi

cach [l] . Zakład ten jest wykonawcą części mechanicznej maszyn wyciągowych i z tego względu uszkodzenia tej części poddane zostały wnikliwej anali

zie. Wspomnieć należy, że część mechanicznś ma, w stosunku do pozostałych dwóch wyżej wymienionych części maszyny, wysokj. poziom niezawodności.Część mechaniczną można wy różnić w przeważającej liczbie zespołów składowych m a  szyny wyciągowej. Zespołami tymi (przyjmując za [2]) są:

- nośnik lin,

- zespół wy ko na wczo-napędowy hamulca, - zespół sterowania hamulcem,

- zespół zasilania hamulca, ^

- zespół smarowania, - zespół transmisji mocy.

(2)

68 A. Lutyński

- Z8spół silników głównych,

- zespół zasilania silników głównych, - z e s p ó ł p r o g r a m o w a n i a ruchu,

- zespół sterowania i regulacji, - obwód bezpieczeństwa,

- zabezpieczenia własne, - wyposażenie diagnostyczne.

Prowadząc badania niezawodności maszyn wyciągowych należy zdawać sobie sprawę z faktu, że z punktu widzenia produkcji są to obiekty Jednostkowe lub co najwyżej powtarzalne. Różnią się pomiędzy sobą nie tylko parametra

mi techniczno-eksploatacyjnymi, lecz również konstrukcją poszczególnych zespołów i podzespołów.

Z tego względu wydaje się słuszne dokonanie analizy niezawodności czę

ści mechanicznej w taki sposób. Jakby badane były poszczególne zespoły i podzespoły jednorodne z punktu widzenia konstrukcji. Takie podejście wy ma

ga ałożenia, że potencjał eksploatacyjny wszystkich rozpatrywanych'w da

nej grupie ze społów czy podzespołów jest w przybliżeniu ten sam.

Badaniami objęto 55 maszyn wyciągowych eksploatowanych w kopalniach w ę  gla kamiennego i zakładach górniczych miedzi. Sumaryczny czas obserwacji tych maszyn wy niósł 980 333 godziny.

W tablicy 1 przedstawiono informacje, które podają jakie typy rozwią

zań poszczególnych zespołów obserwowane były w badaniach, Jakie były ich liczności i w jak długich sumarycznych okresach czasu dokonywano obserwa

cji zespołu danego typu.

Tablica 1 Ty py zespołów, ich liczności oraz sumaryczne czasy obserwacji

zespołu danego typu Nazwa zespołu,

typ

Liczność w danym typie

Sumaryczny czas obserwa

cji danego typu zespołu [h]

Zespół oroaramowśnia r u c h u :

SKX ) 32 608 791

TVNGOASEA 8 42 478

Hydrauliczny 4 51 314

Krzywkowy st. typu 11 277 749

Zesoół sterowania hamul

cami :

ZEPX ^ 24 305 329

Iversen 26 652 253

Hydrauliczny 5 22 751

(3)

cd. tablicy 1 Nazwa zespołu,

typ

Liczność w danym

typie Sumaryczny czas obserwa

cji danego typu zespołu [h]

Zespół wv ko na wczo-naoedowv h a m u l c ó w :

Szczękowe 50 957 582

Tarczowe 5 22 751

Zespół silników ałównvch:

pr.st.zasil, z przetwornic 4l\ 845 679

siln.pr.st.zasilane

z przekształtników tyrysto

rowych 8 42 478

silniki asynchroniczne 6 92 176

x )W badaniach nie ro zr óżniono odmian w regulatorze jazdy SK i zespole s t e

rowniczym ZEP. .

Przeprowadzone badania maszyn wyciągowych pozwoliły na dokonanie osza

cowania wskaźników niezawodności zespołów, podzespołów Jak również ich elementów. Wskaźnikami tymi są średnie czasy trwania stanów pracy pomiędzy naprawami i napraw oraz prawdopodobieństwo naprawy zespołu.

Oako estymator wartości oczekiwanej pracy pomiędzy naprawami przyjęto st a t y s t y k ę :

( i >

g d z i e :

^ J * p j i ” sumaryczny czas trwania stanu pracy pomiędzy naprawami j-tego zespołu i-tego typu we wszystkich maszynach,w których zn aj du

je się zespół o rozwiązaniu tego typu,

J

n ^ - liczba zaobserwowanych napraw j-tego zespołu i-tego typu w tych maszynach, których czas trwania stanu pracy wchodzi w skład

E s t y m a t o r e m w a r t o ś c i o c z e k i w a n e j c z a s u t r w a n i a s t a n u n a p r a w y z e s p o ł u m a s z y n y w y c i ą g o w e j b y ł a ś r e d n i a a r y t m e t y c z n a :

(4)

70 A. Lutyński

g d z i e :

\ - sumaryczny czas trwania stanu naprawy j-tego zespołu i-tego typu we wszystkich maszynach, w których występuje zespół o- kreślonego typu.

Na podstawie wyznaczonych oszacowań wartości przeciętnych czasów trwa

nia stanów obliczono oceny prawdopodobieństw napraw zespołów maszyny wy

ciągowej . Zależność, która była podstawę do wyznaczenia oceny prawdopodo

bieństw napraw przedstawia się następująco:

pij = t— " T r • (3)

•lJ oji pji

Według wyżej prezentowanych zależności (l), (2), (3) wyznaczone zostały pa

rametry niezawodności w odniesieniu do podzespołów i elementów maszyny wy

ciągowej w jej części mechanicznej.

Wyniki ilustruje tablica 2.

Zaprezentowana tablica daje możliwość, oprócz zorientowania się w po

ziomie niezawodności poszczególnych zespołów, podzespołów i elementów,do

konania pewnej oceny różnorodnych rozwiązań konstrukcyjnych poszczególnych zespołów. Łatwo zauważyć, że spośród regulatorów jazdy, w zespole progra

mowania ruchu, najniższym poziomem niezawodności charakteryzuje się regu

lator hydrauliczny, ma on najniższy czas bezawaryjnej pracy spośród wszyst

kich analizowanych zespołów maszyny wyciągowej. W zespole sterowania ha

mulcami, zespół ZEP ma najniższy czas pracy pomiędzy uszkodzeniami i naj

wyższe prawdopodobieństwo pojawienia się uszkodzenia.

Na zwrócenie uwagi zasługuje niski czas pomiędzy uszkodzeniami łożysk wału głównego maszyn wyciągowych, w których zastosowano hamulce tarczowe.

Niekorzystny wpływ tego rodzaju hamulców na łożyska wału spowodował Już podjęcie prac nad pewną zmianą w konstrukcji maszyny, zabezpieczającą ło

żyska przad wymienionym ujemnym zjawiskiem.

Powyższa tablica pozwala również na wskazanie słabych ogniw w części mechanicznej maszyny wyciągowej. Identyfikacja ta może być przeprowadzona, kiedy jako kryterium oceny przyjęta będzie częstość pojawienia się uszko

dzeń oraz czas usuwania uszkodzenia.

(5)

WskaźnikiniezawodnościczęściMechanicznejmaszyny -O

©

•H O)

©

£

I - r i O I

I T J H

> * o > e i i a c > o

- > £ C

•H <0 > N ~ 0 O O - H rM 0) O O r ł SD C H O T3 - O O O # Q . E a o C N <0 > C X H T J T J W * r l O O C

o o a t- > Q - o j é

> ü - H © • o N 5 o • c a N « 4-» O O

• 3 O «0 - H T 3 *

• H U O C © £ C O - O r ł CO - O o

V V» O . E £

• J É © > £ ©

c o j¿ n a

•N * 0 4 - 0 0 )

£ N C O O

O T J r ł f n 2 O* •

•H ® * rM E t - > O C C C r ł ^ L O J É jQ o n > . o > >j q a * a >

N £ £ C H ł O a _ D

O (0 -

o >*© ©

C C H H N r t C o T3

>h ⁿo a o _ _

£ T J N N £ C - m ©

CO O O O O O O 0 «*H o Q . - H 1- r*r3 O j c p 8 ( o c j c a

N O N

U C N

I I I

O H 3

*0 <D L.

O N O JO O E

N (i)

£ ©3 O O -H C • • C CO O O

£ *H *H O C O

£ O S O U N U

©•o O ffl O H

jo jé a.

O N CO 0) O N 3 H

c

C *■* £

O O O

* H 4- - O C . * © O O co

• r ł C O E " O O .

> • O

£ t-> * •

O O T J X - H CO

co a c o

C co o ^O

O H r ł ©»

o . c c « o

I

O (0

£ -rł O C

£ CO 4» E O > <

o N Z ) U O H O co N N

O E

•H O C T J

■M O

O £ •

U O > « J É CL £

3 O

£ O U

T ) rM CL

>. co

* -Q C , - - O

*-» N C O T->

O o o u o U ©» -H •*-»

J É t-> C * 0 3 ©O N C U -H f - j ©

* 0 <0 6 o _Q

• r - ł « £ U ><•

X C s - c - O - H >

> © O £ N 4* -rł C 09 O O O © 3TS& CL C E

O

NO

N

© 3

C •

cO 1

O n ^ o ^{c n} ^{CD O} ^N^O ^CM ^{r o} ^N C0 CM

r S U l * '* *

t n H r o " t O ci ^CM ^{i n} ^H ^N ^{CM CO}

K ) O CM CM CO N 0 0 CM vO r o CM

•H CL

i n CM . r o i n I D r o H rH

ł— i - C

'—1 / 0 ) CD LD v0 O N O c o N i n cO r o l d

•H * *

n <rt H O i n © H r o O m m r o N N

o CM

ł ~

r — , \

X O vO vD r H ^ vD r-ł ^{O )} o O ) r o H 0 0 -M-

k—j rO c o vO 00 CD Q H H r o CM c o CM r o (T>

r o o CM CM CD CD i n t s O N O LO N CM

•H r o H H O cO 00 i n i n 00 O N T-ł •«t o c

Ol i n r o r o H CM r o N H CM i n N

f - H H H CM

O -H X -H

N U CM CD n n • 00 K ) CM I D M1 <H CT» H "M" N r o

O O r ł H vH

•H £ - J ©

• 5 -

£ 5 >

O O C

r—{ o N

J * o >■ CO LLh> O •

• H £ O O 4-» a . •H ©

C o O £ © © r H £

X z ^O ^{O £} z 3 O

J É U M o av n O o ^U OM ^©

& SD n X O N O © N - O N •H

H CD 3 v £ O U • H O N O c

> » CO M U ' ON O X 1 X N © >

• C -H Z SD O ) O 4J < <0 • r ł C

a •H C CD * N N Z C H

o N O Z O 0 H O © o ^•H <D r H N

N 3 H O O Q Í C > o S D r H r H -o ^{> -} £ ^{r H} ^{N ©}

T J H -1. H I » h - T5 c ty 3 3 O © O 3 O rM

1 O C JkT tM CO - H rM O E E m H I < rM 6 N - *

o O . O * > Ó H ł r H O J É 03 CO 0 9 •H © © > *

a s W e £ a O -5C e - * a « X X ©» E £ O - J CD X E 3 £

N H I © O U J U O o. ^{U J <}

z £ N ^OL ^£ hI ^CD ^£ ^{N X} ^£

OI

T J O X )

o c • •

• o o

£

^©^N

£ OTO

O O O rM J Q J É

• H O N W O © N 3

©

• r ł * ©

C O C

£ O O U - H U

O C J ¿ N O O

• H C O E T J r M > ©

•H £ fj

a

©» t j x v c s o o c o o o H z o . c

N

•H X *4-

o >

>•4-»

£ C O © - Q " O 3 -H U N SD O

•H C C O N O O H co* c rM © O N

0.-0

O

* J é O N J É ©

O 3

>»4»

c o

> H U

• N •

(6)

cd. tablicy2 72

i

A., Lutyński

- C

o « 1

•H •H CD

C C © 1 © 1 1

TO L . N TO O H TO

J O 2 1. -H rM rM - O Ü ^ 3 - O

5 »© © © 2 © H 2 ©

• 3 N H r H rM c ©

O H 0 TO 3 3 o © o a

C - * 3 O C • • IM c

' © 2 C D - * 3 3 © © TO © ©

2 > © N •H H 2 H O 2 H

o N N © C C O C - * O C

2 u L 3 © © 2 © N 2 ©

L ^ Q - N N im N © L . N

« © • H O O © O © O

J O H 3 C - * J C JO - * © JO - *

o C rM w N N O M H O M

0 N N 2 im • 3 3 N 3 w N 3

■ o - * O O

• O • > * c J Z - C • © im * ©

C N CD L . 2 © © C w > C w

o © © w o * _ * O O N o o

- H 3 c - * TO TO - H im im • • H C

C N N - H © © • C J C V 2 C - *

fM C o Ł- > > * > H •H C N J * •H C •

E V w O w N • N C E TO © H E TO X

> O C L . O 1» TO > © L H - > * © a

2 U © © © a r M a © 2 **“ > 0 > • 2 * o >

J t J t - r f O CD »M P 2

TO o © C *H 3 <D* 3 J C TO J O © c TO - C O

a s c © N jQ N - O © © Ü H © © o c

C TO -N 2 © O l . O N C f f l r H - O C © H

o © O O -H a u O H © - H O H H

CL • O ' M r-1 C 2 < o 2 a CL C CO N 1 C J C

0 r o r O r o

CM N CM CO • «

* • • • ÍN CO i n in ii i 1 N

i n 1 1 00 0 c o CM 1 CO CM N O

rt

^{i n} ^{r i} ^H ^{i n} ^{i n} ^CM ^{t H}

H tH

r o H i n 1 0 CM r o N m 0

1 1 * • « CM 1 « % • 1 1 1 1 «

H CM CM i n i n tH O tH tH

CM CM * o I D O ' O ' tH o 10 m O ' CM CM •M- 0

O ' O ' CM r o N O ' CM CM GO o O ' N t o N N o 0 »

O ' O ' o O ' O ' k o r * i n f O CM m O ' M ’ M M CO

ro GO CO tH 0 0 n m K> O ' o t H o m c o c o i n *

O ' N N I O r O tH tH i n r o CM CO O O tH

r O r o tH H tH C M CM 'M

CM CM CM K ) 0 * 2 2 10 CM O ' N M r o CM CM >0 o

H H tH i n CM

M

D z

X <

a o

3 - I

X 3 ©

2 • H

< < c

w X ©

z •H

< © < C

■H 2 P . > M N z • H

tH C

a s s < rM < N •H < ■H H O 3 S

2 a n CD U J > * o C C - * w o L

•H H U ■ ÿ < Z N TO N im N rM N t J H f Q . CD

O t o 1» CO o 4-» w 3 4-* (0

U J U J

9 LÜ

N ÛC 2 2 O 2 N

I

(7)

cd.tablicy2

\

1 © N 1

3 -C

O t - C

O I

•H © / <0 /

C ©

4* C •

CD

©

■H ® > . Q> O ) N o *■* c C N

3 > o *♦- O N 2 C O c 2 C

•H 3 1 3 •H O C •H HT C N •H * J N N •

9 2 i n i n '«t CO r o i 0 O l tH O N

r o «H tH tH rH tH tH O ID tH

tH tH tH

o j o CO co ID O CO ID ID OJ tH O ' t

* ^ l • • I I I 1 1 *

OJ tH o o tH tH K ) Hf OJ o tH OJ tH

c n o OJ OJ CO N vO ID o O (O 1 0 O ' OJ OJ 10 10 O

o> t o OJ 0 5 G> 10 h* w o i a> i o N N > > rv r o

o OJ c o co ID 0> CO H tH OJ o ID ^ ^ ^ 10 ID 05

tO c o & o o CD ID tH OJ O O N ' to to CO c o O ID

(O CO OJ -tf tH (D r o t t CO O J tH * O Q O 10 OJ CO

tH a ^ tH tH ^ t í OJ OJ

OJ t * r o OJ n OJ ID O lO tH fO tH OJ o jo j. ■«t r o

OJ OJ tH OJ tH

■ - ©

* •H

C © ©

•H 0 . C c

O O • HO H0 O "O Z CD O •H

C N •H •H C O N < * c /

*-Ł •»H-H O N M O CD 2

4-» *J *■* OL > - 2 4J o *■* o

> - h - ę n < <

2 2 2 S W 5 2 ł - 2 H

/ V

(8)

74 A. Lutyński

LITERATURA

[1] Antoniak 0., Brodziński S . , Czaplicki J . , Lutyński A.: Badania nieza

wodnościowa urządzeń wyciągowych z uwzględnieniem badań rozruchowych.

Praca n-b (mat. nie publ.) IMG Pol. Sl. Gliwice 75-79.

[2] Brodziński S. : Pewne problemy awaryjności maszyn wyciągowych. ZN Pol.

Sl. Górnictwo z. 92, Gliwice 1978.

Wpłynęło do Redakcji w kwietniu 1981 r.

R e c e n z e n t : Doc. dr inż. Tadeusz Zmysłowski

ÁHajiH3 noBpejweHHñ noAieuHOk uauHuu

P e 3 » u e

B A O K z s u e o ó c y x A e H u a e K o i o p u e B o n p o c u n o B p e x A e H a i í M e x a H a a e c K o ñ n a c í a n o - A'fceMHUx u a m a u . I I p e A c i a B z e H U p e 3 y z Ł x a T U a a a A Z 3 a n o 8 p e * A e H a a 5 5 u a u H H , n p o s e - A e H H o r o a j í« B u ó p a H H u x y s a o B , x a p a K i e p a 3 y i o m a x c a p a 3 H m a a K O H C T p y K u a o H H Ł m a p e - neHHaiia. lloAasu c p e A H e e B p e u H p a ó o x u ot n o B p e a t A e H a a a o n o B p e x A e H a a , o p e A H e e B p e M H p e u o H x a a B e p o a i H o c i b H e o C x o A H U o c x a p e u o H i a b óyAymeii a a a y 3 a o b , n o - A y 3jioB a 3Ae ue HT OB.

Analysis of wi nd er failures

S u m m a r y

In the paper some problems on failure analysis of the mechanical part of winders have been discussed when considering failures of 55 winders.

The analysis concerns distinguished assemblies of different types. As se m

blies, subassemblies and elements have been described by the following in

dices: mean time between faiures, mean time of repair and probability of repair.