Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 1 (спецвып.5)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ

МАШИН
НА МЕСТЕ

И МЕТОДЫ
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ИХ КАЧЕСТВА

РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ГОРНЫХ

ЭКСПЛУАТАЦИИ
ОЦЕНОЧНОГО

Я М Радкевич
П Ф Бойко
.
.
.
.

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК

№ 1

5

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Р 15 

621, 621.926.5:621.833 
Р 15 
 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14 
 
 
 
 
 
 
 
Радкевич Я.М., Бойко П.Ф. 

Технологические методы восстановления работоспособности 

горных машин на месте эксплуатации и методы оценочного прогнозирования их качества. Отдельные статьи: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).
— 2015. — № 1 (специальный выпуск 5). — 16 с. — М.: Издательство «Горная книга» 
ISSN 0236-1493 
Изложены технологические решения и специальные многофункциональные мобильные станочные модули, обеспечивающие восстановление геометрической точности крупногабаритных деталей на местах
установки уникального дробильно-размольного оборудования большой единичной мощности и методы оценки и прогнозирования качества машин. 

УДК 621, 621.926.5:621.833

©  Я.М. Радкевич, П.Ф. Бойко, 2015 
©  Издательство «Горная книга», 2015 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2015 

УДК 621 
© Я.М. Радкевич, П.Ф. Бойко, 2015 
 

ОЦЕНКА УРОВНЯ КАЧЕСТВА МАШИН 
 

Изложен метод оценки и прогнозирования качества машин, позволяющий 
находить наиболее эффективные решения при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин.  
Ключевые слова: дробильное оборудование, уникальные  дробилки, крупногабаритные валы, восстановление точности, технологические модули, мобильные станочные модули, места установки оборудования. 
 
В основу предложенного метода оценки качества положен 
принцип сопоставления величины расходуемых ресурсов на достижение единицы конечного результата функционирования машины (КРФМ). Для определения КРФМ предложена формула, 
структура которой является общей для любых машин [1] 
(
, ) ,
λ =
i
i
ij
V c u u  
 (1) 

где 
(
, )
i
ij
V c u u  — производительность i -й машины как функция ее 

конструктивных и режимных параметров 
ijc  и параметра u , наи
более полно характеризующего условия эксплуатации. Параметр 
u  имеет размерность [ед. энергии/ед. продукции]; 
iV  – [ед. продукции/ед. времени]; и, как следствие, КРФМ – [ед. энергии/ ед. 
времени]. 
Расходуемые ресурсы (показатели качества 
ijP ) в общем слу
чае можно разделить на две группы: увеличивающие и уменьшающие. К увеличивающим относятся показатели, с уменьшением которых качество машины при прочих равных условиях увеличивается; к уменьшающим — показатели, с уменьшением которых качество машины при прочих равных условиях снижается. 
Удельные значения показателей качества 
ij
q  характеризуют 

величину расходуемых ресурсов, приходящихся на единицу 
КРФМ λi ; определяются по формуле 

,
= λ

ij
ij
i

P
q
 
 (2) 

где λi  — конечный результат функционирования i -й машины; i  
— порядковый номер машины в совокупности машин, подлежа

щих оценке (
1,2,...,
=
i
n ); j  — порядковый номер показателя качества (
1,2,...,
=
j
m ). 
В качестве базового значения для j -го увеличивающего показателя принимается минимальное значение удельной величины, т.е. 
{ }

1min
,
бj
ij
j n
q
q
≤ ≤
=
 
 (3) 

Для j -го уменьшающего показателя базовое значение определяется по формуле 
{ }

1max
.
бj
ij
j n
q
q
≤ ≤
=
 
 (4) 

Уровни качества по единичным показателям определяются 
по формулам: 
для увеличивающих, для уменьшающих показателей 

1,
бj
ij
ij

q
k
q
=
≤
 (5) 
1,
ij
ij
бj

q
k
q
=
≤
 
 (6) 

Уровень качества по комплексному показателю определяется 

(
)

2

1
1

1
1

=
=

=

⎡
⎤
⎛
⎞
−
⎢
⎥
⎜
⎟
⎢
⎥
⎝
⎠
⎣
⎦
=
−

∑
∑

∑

m
m

ij
ij
ij
j
j

i
m

ij
j

m
k
k
k

K
m
k
. 
 (7) 

Как показывают исследования, функции 
(
)
ν
=
K
f k
 на отрез
ке [
]
0
ν
≤
≤ ∞
k
 отражает закономерности, типичные для большинства процессов развития: замедленное начальное развитие, 
интенсивный рост и, наконец, насыщение к уровню, определяющему предел повышения уровня качества машины за счет увеличения (уменьшения) отдельного единичного показателя. 
В результате моделирования на ЭВМ показано, что среднее 
квадратичное отклонение уровня качества по комплексному показателю 
K
S  уменьшается с увеличением количества показателей, принятых для оценки: 

0.705
0.4186
,
−
=
K
S
m
  
(8) 

если уровни качества по единичным показателям распределены 
по равномерному закону (
0.5,
0.2886
=
=
j
j
k
k
S
), и 

0.705
0.2366
,
−
=
K
S
m
  
(9) 

если уровни качества по единичным показателям распределены 
по нормальному закону (
0.5,
0.1667
=
=
j
j
k
k
S
). 

Отношение l  среднего квадратичного отклонения уровня 
качества по j -му единичному показателю к среднему квадратичному значению уровня качества по комплексному показателю 
практически не зависит от закона распределения уровней качества по единичным показателям и снижается с увеличением количества показателей m , принятых для оценки: 

0.705
1.45
−
=
=
jk

K

S
l
m
S
 для равномерного закона и 

0.705
1.42
−
=
=
jk

K

S
l
m
S
 для нормального закона. 

Такая предварительная обработка информации о качестве 
машин одного функционального назначения позволяет использовать для прогнозирования уровня качества метод математических 
моделей, константы которых определяются средствами регрессионного анализа. 
Процесс изменения уровня качества по комплексному показателю в общем случае можно описать следующими дифференциальными уравнениями: 

( );
= ϕ
dK
t
dt
 (10) 1
( ).
= φ
dK
t
K dt
 
 (11) 

Уравнение (10) характеризует скорость, а уравнение (11) относительную скорость изменения уровня качества по комплексному показателю как функцию времени. Конкретный вид функций 
( )
ϕ t  и ( )
φ t  устанавливается на основании анализа динамики 
качества. 
Для оценки уровня качества и параметров моделей, разработаны специальные программы. Метод позволяет устанавливать 
предельные значения показателей перспективных машин, уро

вень качества которых будет не ниже требуемого на заданном отрезке времени. Изложенный метод оценки и прогнозирования качества позволяет находить наиболее эффективные пути решения 
задач, возникающих при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, за счет выявления лимитирующих элементов в 
машине. 
 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Радкевич Я.М., Схиртладзе А.Г., Лактионов Б.И. Метрология, 
стандартизация и сертификация. — М.: Издательство МГГУ, 2003. — 
785 с. 
 
 

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ 

Радкевич Яков Михайлович — доктор технических наук, профессор, зав. 
каф. «Технология машиностроения и ремонта горных машин», Московский горный университет, 
Бойко Порфирий Федорович — кандидат технических наук, главный механик в ОАО «Стойленский ГОК», Boiko_ PF@Sgok.ru. 
 
 
 
 
UDC 621 
 
ASSESSMENT OF LEVEL OF QUALITY CARS 
 
Radkevich Yakov Mikhailovich, doctor of technical Sciences, Professor, head. DEP. 
«Manufacturing engineering and repair of mining machinery», the Moscow state mining University, Russia, 
Boyko Porfiry Petrovich, candidate of technical Sciences, chief engineer at JSC 
«Stoilensky GOK», Russia. 
 
 
This article describes a method of evaluating and predicting the quality of cars that allows 
you to find the most effective solutions in the design, manufacture and operation of machines. 
Key words: machine, base value, performance, operation, comprehensive index. 
 
REFERENCES 
 
1. Radkevich Ja.M., Shirtladze A.G., Laktionov B.I. Metrologija, standartizacija i sertifikacija (Metrology, standardization and certification). Moscow: Izdatel'stvo MGGU, 2003, 785 з. 

УДК 621.926.5:621.833 
© П.Ф. Бойко, 2015 
 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ 
КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС 
 

Изложены технологические решения, применяемые для восстановления 
точности большого числа крепежных отверстий крупногабаритной венцовой шестерни. Реализация предложенной технологии предусматривает 
применение переносного сверлильного станка, что позволяет восстановить работоспособность шестерни без ее демонтажа. 
Ключевые слова: размольное оборудование, уникальные мельницы, крупногабаритные венцовые шестерни, восстановление точности, многочисленные отверстия, технологические модули, мобильные сверлильно-расточные станки. 
 
Шаровые мельницы МШЦ 55х65 с центральной разгрузкой 
предназначены для мокрого шарового измельчения руд. При отсутствии футеровки внутренний диаметр барабана мельницы — 
5500 мм; длина корпуса барабана — 6500 мм; номинальный рабочий объем барабана — 140 м3; масса загрузки барабана шарами, не более — 275 т, а масса всей мельницы – 634,4 т. 
К разгрузочной торцевой стенке барабана крепится зубчатый 
венец, передающий вращение барабану. Диаметр зубчатого венца 
Ф 6391,45 мм, вес 47347 кг, частота вращения барабана от привода мельницы 13,69 об/мин. 
Венцовая шестерня имеет нормальный модуль mn 25, число 
зубьев z 252. Шестерня состоит из 4-х секторов и собирается в 
одно колесо на рабочем месте перед установкой на мельницу. 
Соединение венцовой шестерни и крышки барабана конструктивно осуществляется болтами М64х300, расположенными по 
периметру окружности Ф 3300±1 мм. Количество болтов: черновых — 12 шт. и чистовых — 24 шт, диаметр отверстий под болты 
Ф 67Н9. Точность расположения отверстий по периметру определяется угловым шагом 10° ± 03′. 
Номинальный срок службы венцовой шестерни 5 лет, однако в результате действия больших динамических нагрузок происходит разбивка крепежных отверстий и повреждение зубчатого венца. В результате этого при выполнении капитальных ремонтов выполняют замену торцевых стенок, патрубков и зубчатых венцов. 

Для выполнения замены венцовой шестерни непосредственно на рабочем месте была разработана новая ремонтная технология. Для реализации этой технологии был спроектирован и изготовлен на базе агрегатной силовой головки специальный мобильный сверлильный станок, обеспечивающий выполнение механической обработки чистовых отверстий Ф 58Н9 и Ф 67Н9. 
Обработку отверстий выполняют за два перехода сверлением и 
последующим зенкерованием. Восстанавливаемое отверстие в начале рассверливают с Ф 64 мм до Ф 72 мм при глубине t = 4 мм и осевой подаче S = 150 мм / мин. Затем выполняют зенкерование отверстия с Ф 72 мм до Ф 74 мм при глубине t = 1 мм и осевой подаче S = 
23 мм / мин. При частоте вращения шпинделя n = 65 об/мин скорость резания при сверлении составляет v =14. 7 м /мин. Выбранные 
режимы обеспечивают получение требуемой шероховатости поверхности отверстий по Ra 2,5. Сверление и зенкерование выполняют с обильной подачей СОЖ. Перед обработкой переносной станок 
выставляют в требуемое положение и фиксируют болтами. Переход 
на позицию каждого нового отверстия осуществляют путем поворота барабана на требуемый угловой шаг. 
Требуемая точность относительного положения восстанавливаемых отверстий непосредственно зависит от точности установки переносного станка, который базируется по трем плоскостям (рис. 1, а) 

1
2
3
4
5
6
(
,
,
,
,
,
)
= Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
T
z
z
z
y
y
x
. 

 
 

 
Рис. 1 

Наличие погрешности установки станка, определяемое вектором 

ωу = (aу, bу, cу, λу, βу, γу), 
 (1) 
означает формирование на основных базах станка (координатная система OXYZ ) трех параметров смещения (aу,bу,cу) и трех параметров 
поворот (λу, βу, γу). 
Отклонение вершины сверла (центра отверстия) от требуемого положения 
,
ε
ε
x
z  
 в направлении осей X и Y проявляется 
как приведенная погрешность установки, которая зависит как от 
составляющих вектора ωу, так и от положения вершины инструмента относительно основных баз станка [1]. 

(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)

0

0

уст
y
нап
нап
x
уст
x
y
уст
уст
у
нап
z
y

а
z
y
c
y
x

λ
ε
=
+
⋅ β
ε
γ

, 
 (2) 

где x, y, z – координаты, определяющие положения вершины 
сверла относительно основных баз станка. 
Согласно технических требований положение центра крепежных отверстий определяет допуск расположения Ф1мм. В 
общем случае смещение центра отверстия Δτ в плоскости X 0 Z 
(см. рис. 1, б) определяется как результат двух смешений 
,
Δ
Δ
À
à , 
формируемых в направлении координатных осей X, Z 

2
2
А
Г
Δτ =
Δ + Δ
. 
 (3) 

Для отверстия Ф74Н9 наибольшее смещение в пределах допуска расположения составляет Δτ = 0,5 мм и при Δ = Δ
À
à  получим: 

0,35 мм
2
А
Г
Δτ
Δ = Δ
=
=
. 

Это означает, что предельные значения параметров смещения А, Г составят: 

0,35
0

в
в
А
Г
н
н
А
Г

⎡
⎤
⎡
⎤
Δ
Δ
⎡
⎤
=
=
⎢
⎥
⎢
⎥
⎢
⎥
Δ
Δ
⎣
⎦
⎣
⎦
⎣
⎦
. 
 (4) 

Требование, определяющее допустимый перекос оси отверстия Δϕ [мм/м], регламентируемое как отклонение от перпендикулярности оси к плоскости X 0 Z определяют угловые параметры 
λ и γ. (см. рис. 1, б) Перекос оси Δϕ возникает в результате формирования угловых отклонений 
,
λ
γ
Δ
Δ  формируемых в коорди
натных плоскостях Y0Z и X0Y 

2
2
2
λ
γ
Δ ϕ = Δ + Δ . 
 (5) 

Допускаемое в пределах половины допуска расположения 
угловое отклонение Δϕ при длине отверстия L = 150 мм составляет Δϕ = 0,25 / 150. При равной вероятности формирования одинаковых угловых отклонений 
λ
γ
Δ = Δ  согласно (5 ) имеет место 

равенство: 

1
0,18/150
2
λ
γ
Δ = Δ =
Δϕ =
. 
(6) 

В соответствии с этим, для достижения требуемой точности 
положения центров восстанавливаемых отверстий, отклонения 
вершины инструмента переносного станка не должны превышать: 

(
)

(
)

нап
А
x
уст
Г
z

Δ
ε
≤ Δ
ε
. 
 (7) 

В числовых значениях это означает: 
{εx
(нап) = εz
(уст) } ≤ 0,35. 
В свою очередь, для достижения требуемой точности углового положения осей восстанавливаемых отверстий, необходимо 
выполнение условий: 

у

у

λ

γ

⎡
⎤
⎡
⎤
λ
Δ
=
⎢
⎥
⎢
⎥
γ
Δ
⎣
⎦
⎣
⎦
,  
(8) 

которые в числовом выражении означают 
{λу = γу } ≤ 0,18 / 150. 
Т.о., приведенные выражения определяют условия точной 
установки переносного сверлильно-расточного станка, при кото