Модернизация механизма открывания днища ковша экскаватора ЭКГ-20, производства ПАО "Уралмашзавод"
Аннотация
В период развития промышленной экономики, как в России, так и за рубежом была выявлена тенденция постоянного увеличения потребления основных видов твёрдых полезных ископаемых. В различные периоды раз-вития мировой промышленности, с характерными экономическими прогрессом и регрессом, наблюдались колебания спроса на минеральное сы-рьё. Однако общий тренд суммарных объёмов его потребления за послед-ние 100 лет упорно растёт, данный рост обусловлен увеличением численно-сти населения планеты и неуклонным промышленным ростом.
Отечественный и мировой опыт работы карьерного выемочно-погрузочного оборудования показывает, что при разработке крепких скальных пород в сложных забоях наиболее эффективными являются элек-трические одноковшовые карьерные экскаваторы.
Одним из основных видов оборудования для горнодобывающей про-мышленности является экскаватор. Наиболее крупным производителем данного вида оборудования в Российской федерации является ПАО «Урал-машзавод» г. Екатеринбург. Наиболее распространенным среди используемых экскаваторов является серийный электрический экскаватор ЭКГ-20 с гусеничным ходом и с объемом ковша от 18 до 22 куб.м по международному стандарту SAE J67.
На основе собранных статистических данных, было проведено исследование эффективности рабо-ты экскаватора. Основным критерием, определяющим эффективность экс-каватора, является коэффициент технической готовности - отношение полезной работы экскаватора к его простоям.
В ходе статистического исследования было выявлено, что наибольший процент аварийных простоев, связан с механизмом открывания днища ковша.
Объектом данного проекта является электрический одноковшовый карьерный экскаватор ЭКГ-20, производства ПАО «Уралмашзавод». Предметом исследования является механизма открывания днища ковша. Основная цель данной работы является модернизация механизм открывания днища ковша, а также проведение анализа эксплуатационных показателей и экономической целесообразности проведения модернизации.
Актуальность выбора данного узла для модернизации основана на том, что исследуемый механизм является одним из основных в конструкции экскаватора, а также недостаточной его изученностью на предприятии ПАО «Уралмашзавод». Несмотря на наличие ряда исследований в этой области, на сегодняшний день, по данным, полученным в ходе статистического ис-следования эксплуатации экскаватора, выявлено что существует ряд про-блем вязанных с механизмом.
В ходе модернизации был произведен анализ существующих кон-струкций и анализ данных, полученных в ходе эксплуатации экскаватора с базовой версией механизма. На основе этих анализов была выбрана оптимальная конфигурация механизма открывания днища ковша. При модер-низации были приняты следующие технические решения:
• Разработана сварная конструкция днища ковша из высокопрочного листового металла типа RAEX с использованием дополнительной легкой футеровки из биметалла;
• Увеличена длина рычага на днище ковша;
• Заменена система пантографов на простую однорычажную компановку;
• Использованы двухрядные шариковые подшипники закрытого типа для рычагов ОДК;
• Перенесены места крепления рычага и применено болтовое крепление корпуса рычага к рукояти;
• Разработан барабан лебедки ОДК под 29 мм полиамидный канат;
• Подобран более мощный электродвигатель.
Далее был произведен расчет основных параметров механизма и на основе полученных данных разработана конструкция узлов механизма. За-тем был произведен прочностной анализ наиболее нагруженных элементов в расчетной программе NX Siemens.
На основе полученных данных по эксплуатации экскаваторов с обои-ми видами механизма открывания ковша, был проведен анализ произведенной модернизации. Благодаря выполненному анализу, был сделан вы-вод об успешном проведении модернизации, данный вывод следует из того, что было увеличено время основной работы экскаватора на 5%, увеличен коэффициент технической готовности с 96,1% до 97,5%, увеличен коэффициент использования рабочего фонда времени с 86,4% до 91,1% и увеличен объем выполненных работ.
Финальным этапом выпускной квалификационной работы, является экономический анализ технических решений. Анализ показал, что стоимость модернизированной модели значительно ниже базовой модификации, а именно на 38,2%. Несмотря на улучшения эксплуатационных характеристик, за счет увеличения мощности электродвигателя, а также оптимизации конструкции мы получили значительное снижение стоимости, которое в свою очередь получилось за счет, снижения металлоемкости конструкции, а именно перехода полностью на свариваемые конструкции, т.е. в ходе мо-дернизации мы отказались от дорогостоящего литья. Соответственно, практически весь цикл производства механизма открывания днища ковша, за исключением покупных готовых изделий, выполняется силами завода-изготовителя, а именно ПАО «Уралмашзавод».
Отечественный и мировой опыт работы карьерного выемочно-погрузочного оборудования показывает, что при разработке крепких скальных пород в сложных забоях наиболее эффективными являются элек-трические одноковшовые карьерные экскаваторы.
Одним из основных видов оборудования для горнодобывающей про-мышленности является экскаватор. Наиболее крупным производителем данного вида оборудования в Российской федерации является ПАО «Урал-машзавод» г. Екатеринбург. Наиболее распространенным среди используемых экскаваторов является серийный электрический экскаватор ЭКГ-20 с гусеничным ходом и с объемом ковша от 18 до 22 куб.м по международному стандарту SAE J67.
На основе собранных статистических данных, было проведено исследование эффективности рабо-ты экскаватора. Основным критерием, определяющим эффективность экс-каватора, является коэффициент технической готовности - отношение полезной работы экскаватора к его простоям.
В ходе статистического исследования было выявлено, что наибольший процент аварийных простоев, связан с механизмом открывания днища ковша.
Объектом данного проекта является электрический одноковшовый карьерный экскаватор ЭКГ-20, производства ПАО «Уралмашзавод». Предметом исследования является механизма открывания днища ковша. Основная цель данной работы является модернизация механизм открывания днища ковша, а также проведение анализа эксплуатационных показателей и экономической целесообразности проведения модернизации.
Актуальность выбора данного узла для модернизации основана на том, что исследуемый механизм является одним из основных в конструкции экскаватора, а также недостаточной его изученностью на предприятии ПАО «Уралмашзавод». Несмотря на наличие ряда исследований в этой области, на сегодняшний день, по данным, полученным в ходе статистического ис-следования эксплуатации экскаватора, выявлено что существует ряд про-блем вязанных с механизмом.
В ходе модернизации был произведен анализ существующих кон-струкций и анализ данных, полученных в ходе эксплуатации экскаватора с базовой версией механизма. На основе этих анализов была выбрана оптимальная конфигурация механизма открывания днища ковша. При модер-низации были приняты следующие технические решения:
• Разработана сварная конструкция днища ковша из высокопрочного листового металла типа RAEX с использованием дополнительной легкой футеровки из биметалла;
• Увеличена длина рычага на днище ковша;
• Заменена система пантографов на простую однорычажную компановку;
• Использованы двухрядные шариковые подшипники закрытого типа для рычагов ОДК;
• Перенесены места крепления рычага и применено болтовое крепление корпуса рычага к рукояти;
• Разработан барабан лебедки ОДК под 29 мм полиамидный канат;
• Подобран более мощный электродвигатель.
Далее был произведен расчет основных параметров механизма и на основе полученных данных разработана конструкция узлов механизма. За-тем был произведен прочностной анализ наиболее нагруженных элементов в расчетной программе NX Siemens.
На основе полученных данных по эксплуатации экскаваторов с обои-ми видами механизма открывания ковша, был проведен анализ произведенной модернизации. Благодаря выполненному анализу, был сделан вы-вод об успешном проведении модернизации, данный вывод следует из того, что было увеличено время основной работы экскаватора на 5%, увеличен коэффициент технической готовности с 96,1% до 97,5%, увеличен коэффициент использования рабочего фонда времени с 86,4% до 91,1% и увеличен объем выполненных работ.
Финальным этапом выпускной квалификационной работы, является экономический анализ технических решений. Анализ показал, что стоимость модернизированной модели значительно ниже базовой модификации, а именно на 38,2%. Несмотря на улучшения эксплуатационных характеристик, за счет увеличения мощности электродвигателя, а также оптимизации конструкции мы получили значительное снижение стоимости, которое в свою очередь получилось за счет, снижения металлоемкости конструкции, а именно перехода полностью на свариваемые конструкции, т.е. в ходе мо-дернизации мы отказались от дорогостоящего литья. Соответственно, практически весь цикл производства механизма открывания днища ковша, за исключением покупных готовых изделий, выполняется силами завода-изготовителя, а именно ПАО «Уралмашзавод».