СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЕМОНТНЫХ РАБОТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГОРНОГО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

АННОТАЦИЯ

В работе приведен краткий анализ, применяемых способов восстановления размеров изношенных деталей горно-рудной техники, преимущества и недостатки, присущие этим технологиям. Отмечается, что большинство деталей, типа тел вращения при величине износе до 1,5 мм теряют свои функциональные назначения. Для нанесения таких тонких покрытий следует применять прогрессивные технологии и новые композиционные материалы. Рассмотрены проблемы повышения эффективности самой системы организации и планирования работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Важным пунктом является также подготовка и переподготовка ремонтного, обслуживающего и инженерно-технического персонала, способного квалифицированно решать организационные и технические вопросы проведения ремонтных работ.

ABSTRACT

The article provides a brief overview of repair works and restoration technologies used in mining and metallurgical enterprises of the Almalyk-Angren region. The enterprises have their own repair departments. The technical equipment of repair enterprises is gradually being updated. To improve the quality of repair work, reduce costs to ensure the working condition of the equipment, it is necessary to introduce modern systems for organizing repair work, new materials.

Ключевые слова: ремонт, износ, восстановление, хромирование, железнение, дуговая сварка, газовая сварка, композитные материалы.

Keywords: repair, wear, restoration, chrome plating, iron plating, arc welding, gas welding, composite materials.

Экономическая эффективность работы горно-металлургической отрасли во многом зависит от производительности и надежности работы оборудования всей технологической цепочки, используемой на предприятии. Современные предприятия для добычи, транспортировки, переработки руды располагают крупногабаритным, дорогостоящим и сложным в обслуживании оборудованием. Во всём мире увеличивается добыча и переработка полезных ископаемых, запасы богатых месторождений с каждым годом сокращаются.

Обеспечение постоянной рабочей готовности достигается соблюдением технологических режимов, своевременным ремонтом и техническим обслуживанием оборудования. Малые ресурсы оборудования, интенсивный износ отдельных составляющих частей оборудования и вынужденные ремонтные работы снижают технико-экономические показатели предприятия. Дополнительные расходы приводят к повышению себестоимости конечной продукции. На ремонт оборудование, на изготовление запасных частей ежегодно расходуются сотни тысяч тонн металла. Отставание производства запасных частей для используемой новой техники также усугубляют положение.

Всё это в совокупности требует применения новых технологий и материалов для ремонта оборудования, восстановления и упрочнения деталей при минимальных затратах. Для комплексного решения этих задач необходимо провести анализ применяемых на сегодняшний день способов восстановления деталей в условиях производства и возможности повышения технологических, эксплуатационных свойств оборудования с применением перспективных материалов и технологий.

Одним из основных проблем, связанных с малым сроком службы деталей горно-металлургического оборудования является интенсивной износ вследствие работы в агрессивной среде, абразивной и гидроабразивный износ. Затраты на ремонт в период эксплуатации могут быть в 5-10 раз больше, чем первоначальная стоимость закупаемого нового оборудования. Разработать один универсальный способ восстановления и метод защиты для разных деталей практически невозможно из-за различных условий эксплуатации, воздействующей внешней агрессивной среды, абразивности перерабатываемого материала, конструктивных особенностей узлов и оборудования.

Анализ литературных данных показывает, что проблема надёжности и долговечности деталей напрямую связаны с выявлением механизма и характера изнашивания [1]. По данным исследований, износ большинства деталей типа вал, втулка для различного технологического оборудования находится в пределах 0,1÷1,5 мм. [2]

При этом около 80% деталей имеют износ до 0,6 мм, что достаточно для потери функциональных свойств сопрягаемых деталей. Следует отметить также, что более 50% из общего объёма изношенных деталей в горно-металлургической отрасли составляют деталей типа тел вращения. Гистограмма величин износа защитных втулок грунтовых насосов ГрАТ различной производительности, широко применяемых в обогатительных фабриках горно-металлургического комплекса приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Частоты повторения размеров изношенных втулок h_m – частота повторения размеров

Учитывая, что износ до 1,5 мм практически является пределом потери работоспособности для вращающихся пар, в статье приведен обзор наиболее распространённых технологий восстановления размеров деталей, применяемых сегодня в горно-металлургической отрасли, возможности новых композиционных материалов для проведения ремонтных работ.

Применяемая технология восстановления и присадочный материал должны не только восстанавливать первоначальные размеры изношенной детали, но и обеспечивать увеличение срока службы, быть экономически целесообразным, учитывать износ трибосопрягаемой детали.

Для восстановления рабочих поверхности гидроцилиндров и штоков технологического транспорта применяется хромирование. В качестве электролита применяется водный раствор С₂О₃ и Н₂SО₄ в соотношении 1:100. Для хромовых покрытий используют разведенные, концентрированные и универсальные электролиты, отличающихся разными выходами по току, твердостью и износостойкостью получаемых покрытий. Регулируя режим хромирования можно получить покрытия точечной или канальной пористости, рис.2.

Рисунок  2. Восстановление штоков гидроцилиндров карьерного технологического транспорта

В настоящее время ремонтные организации горно-добывающей перерабатывающей отрасли для восстановления размеров изношенных деталей в основном используют дуговые и газопламенные способы.

Дуговые способы характеризуются большим тепловложением в процессе наплавки, что отрицательно влияет на основного металла. Особенно для деталей, изготовленных из закаливающихся сталей термическое влияние приводит к изменению механических свойств в зоне соединения с покрытием, к появлению остаточных напряжений и деформаций. Кроме этого дуговые способы ограничены технологическими возможностями получения тонких сплошных покрытий. Для обеспечения сплошного металла покрытия толщиной 1 мм необходимо нанести минимум 2-3 слоя валиков. После нанесения покрытия требуется механическая обработка для удаления лишнего слоя металла, рис.4.

Рисунок 3. Защитная втулка насоса, наплавленная электроконтактным припеканием

Рисунок. 4 Защитная втулка насоса, наплавленная ручной электродуговой сваркой

Результаты замеров износа на 12 защитных втулках показали, что величина износа имеет разброс от 0,3 до 0,6 мм, редко до размера 1,5 мм. Частота повторения размера 99,7 мм составила 50 раз, размер 99,4 мм зафиксировано 8 раз. По результатам замеров было принято техническое решение нанести покрытие электроконтактным припеканием рис.3. Электроконтактное припекание позволяет наносит тонкие покрытия, обеспечивает Энерго-и материалосбережение, экологическую чистоту, минимальный припуск на финишную обработку, отсутствует тепловое воздействие на деталь. Оборудование для нанесения тонких покрытий электроконтактным припеканием можно изготовит в условиях предприятия, не требуется больших затрат. 

Газопламенные способы не всегда обеспечивают необходимой прочности сцепления с основным металлом, покрытие имеет пористость.  При толщине более 1мм наблюдается самоотслоение покрытия, рис.5 [ 2]

Рисунок 5 Самоотслоение покрытия, нанесенного газопламенным способом

Применяются новые газотермические способы, как высокоскоростное кислородно-топливное газопламенное напыление HVOF spraying (High Velosity Oxygen fuel) и высокоскоростное воздушно- топливное напыление HVAF-SPRAYING (High Velociy Air Fuel) основаны на использовании сверхзвуковых скоростей полета частиц- до 900м/с. Полученные покрытия имеют пористость до 0.1% и прочность сцепления с основным металлом 80 Мпа и более, микротвёрдость до 1200 HV.

Для эффективной работы крупногабаритного горного оборудования, имеющего высокую стоимость, требуется обеспечения максимальной и желательно равноресурсной работы всех и узлов. В связи с этим совершенствование технологических процессов восстановления размеров изношенных деталей, и процесса в целом являются актуальными. При этом необходимо учесть, что затраты на разработку и внедрение новых технологий должны быть технологически и экономически выгодными для ремонтной

организации. Для нанесения тонких упрочняющих покрытий, восстановления изношенных размеров деталей до 1,5 мм и более предприятия широко начали применять плазменно – порошковое напыление, электроконтактное припекание и др. [2]

Одним из перспективных способов ремонта горного оборудования является так называемое «безремонтное восстановление размеров» сопряженных узлов с применением композиционных материалов на неметаллической основе. Применение композиционных материалов позволят снизить трудоемкость ремонта на 20-40- %, себестоимость работ до 50%, сократить расход металлов и сроки ремонта. Для сопряженных трибопар рекомендуется добавлять различные компоненты в масло агрегата трибопрепараты из смеси минералов группы серпаитина, наноалмазные суспензии, трибопрепараты ИМАШ РАН. [3,4]

В таблице 1 приведены основные физико-механические данные выпускаемых композиционных материалов различных фирм. Композиционные материалы особенно эффективны при восстановлении посадочных мест подшипников в корпусных деталях, рабочих поверхностей как плоских, так и цилиндрических и сложных форм. Практически применяя эти материалы можно добиться безремонтного восстановления размеров сопрягаемых   поверхностей[3].  

Таблица 1.

Во многих отраслях, в т.ч и горно-металлургической, ремонтные работы ведутся согласно составленного на текущий год системы планово-предупредительного ремонта (ППР). Система ППР основана на нормативных сроках эксплуатации оборудования. Современное развитие техники, технологии и экономических отношений требуют повышения эффективности проводимых ремонтных работ, применения энерго- и материалосберегающих методов. К едостатком ППР следует отнести то, что ремонтные работы ведутся без учета реального состояния оборудования, иногда даже в случаях без необходимости проведения ремонта по фактическому состоянию т.к. ремонт предусмотрен календарным планом ППР. [5]

Промышленно развитые страны США, Германия, Япония и другие при в проведении ремонтных работ используют и совершенствуют японскую систему TPM (Total productive maintenance) - техническое обслуживание и ремонта, позволяющая обеспечить максимальную эффективность работы оборудования на весь период эксплуатации (до списания по фактическому состоянию или как морально устаревшие), с участием всего персонала предприятия [1]. Система предусматривает четыре фактора- технология, персонал, материалы и оборудование. Ожидаемые результаты факторов: производительность, качество, себестоимость, сроки ремонта, безопасность рабочих мест, инициатива персонала.

По оценкам специалистов TPM приобретает всё более широкое применение в современных условиях, когда усиливается конкурентная борьба за рынки.

Во многих предприятиях эксплуатируется оборудование, износ которых превышает установленные нормативы. Одним из эффективных способов повышения качества ремонтных работ является, обслуживание по фактическому состоянию оборудования. Основными направлениями при решении комплексных задач по совершенствованию приводимых работ можно отметить также следующие:

• разработка систем ранней диагностики состояние оборудования, в частности, как эффективный метод- периодические замеры выборосостояния, так как вибросигналы несут большой объём информации о техническом состоянии оборудования;
• разработка и исследование наиболее эффективных и экономических технологий восстановления и упрочнения, новых композиционных материалов, обладающих необходимыми эксплуатационными свойствами, способов финишной обработки нанесённых покрытий, имеющих комплекс механических и технологических свойств.

Одним основных слагающих, обеспечивающих качество проведения ремонтных работ горнорудного оборудования является повышение квалификации ремонтного персонала, инженерно-технических кадров с учётом специфики применяемого современного оборудования.

Вывод

Предприятия горно-металлургической отрасли в современных экологических условиях сталкиваются с проблемой необходимости совершенствования своих систем обслуживания и ремонта технологического оборудования новыми стратегиями и направлениями, уже принятыми или принимаемыми ведущими ремонтными организациями.

С учётом непрерывности производства горно-металлургической отрасли, где имеются различные технологические и организационные ограничения, принимаемая система ТОиР должна быть гибкой, для ремонта должны использоваться новые материалы и технологии, обеспечивающие достаточный ресурс работы деталей.

Также важным элементом является постоянный мониторинг состояния оборудования, наличия специалистов соответствующей квалификации, высокая культура производства.

Список литературы:

1. Подерни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров издание 8-е, переработанное и дополненное. – М.: МГГУ, 2013.
2. Эргашев М. Совершенствование технологии электроконтактного припекания композиционными материалами деталей горнорудной техники. Диссертация на соискание ученой степени доктора философии по техническим наукам (PhD). Ташкент., 2022.
3. Дунаев А.В Состояние применения нетрадиционной триботехники для безремонтного восстановления сопряжений трения узлов и агрегатов машин и оборудования. Сборник научных трудов семинара «Современные технологии в горном машиностроении». «Неделя горняка – 2012» - М.: МГГУ, 2012 – с. 154-164.
4. Ловчинский Э.В. Реорганизация системы технического обслуживания и ремонта оборудования предприятий: методическое пособие. –М.: ИПУ РАН. 2006. -386 с.
5. Эргашев М., Абдукаххаров А.А., Комилов И.Р., Т.Н. Кенджаев Ейилган деталларни кайта тиклаш ва мустахкамлаш технологииларининг самарадорлигини таккошлаш // Наука и образование. 2023. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/yeyilgan-detallarni-qayta-tiklash-va-mustahkamlash-texnologiyalarining-samaradorligini-taqqoslash  (дата обращения: 16.04.2024).