Диагностика технического состояния редукторов экскаваторно-автомобильных комплексов

 
 
А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых   
 
 
 
 
 
ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ 
РЕДУКТОРОВ  
ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ  
КОМПЛЕКСОВ 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 

УДК 622.271.4:621 
ББК 73.41(2Рос) 
К88 
 
Р е ц е н з е н т ы : 
начальник отдела по нормативному обеспечению лицензионной  
и аккредитационной деятельности ФГБОУ ВО «Омский государственный  
университет путей сообщения», кандидат технических наук,  
доцент В. М. Филиппов; 
профессор кафедры эксплуатации автомобилей ФГБОУ ВО «Кузбасский  
государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева»,  
кандидат технических наук, доцент Р. Р. Масленников 
 
 
 
 
Кудреватых, А. В. 
К88  
Диагностика технического состояния редукторов экскаваторно- 
автомобильных комплексов : монография / А. В. Кудреватых, Н. В. Кудреватых. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. – 184 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0812-7 
 
Представлены научные исследования, направленные на повышение эксплуатационной надежности редукторов экскаваторно-автомобильных комплексов за счет введения в систему технического обслуживания и ремонта дополнительной технологической операции – диагностики их фактического технического состояния. Изложены методы технического обслуживания горного оборудования. Приведены факторы, влияющие на надежность работы экскаваторноавтомобильных комплексов. 
Для специалистов, занимающихся вопросами эксплуатации горного оборудования. Может быть полезно студентам, аспирантам и преподавателям специальности «Горное дело». 
УДК 622.271.4:621 
ББК 73.41(2Рос) 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0812-7 
” Кудреватых А. В., Кудреватых Н. В., 2022 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ
5
8 
8 
20
25
30
30
45
56
58
70
81
91
92
103
ВВЕДЕНИЕ 
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ 
ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭКСКАВАТОРНОАВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
1.1 Анализ состояния экскаваторно-автомобильных 
комплексов, эксплуатируемых на разрезах 
ОАО УК «Кузбассразрезуголь»
1.2 Анализ научно-технической и патентной 
литературы по вопросам повышения надежности 
экскаваторно-автомобильных комплексов     
1.3 Факторы, влияющие на надежность работы 
экскаваторно-автомобильных комплексов   
ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА,
КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ 
ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ      
2.1 Методы технического обслуживания горного 
оборудования
2.2 Техническая диагностика: задачи, принципы, 
методы и средства диагностирования
2.3 Постановка задачи использования системы 
диагностирования при эксплуатации экскаваторноавтомобильных комплексов
2.4 Характеристика диагностирования экскаваторноавтомобильных комплексов на разрезах 
ОАО УК «Кузбассразрезуголь»
2.5 Анализ причин простоев экскаваторноавтомобильных комплексов
2.6 Редуктор, как объект диагностики   
ГЛАВА 3. ТРИБОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
«МЕХАНИЗМ – МАСЛО» 
3.1 Основы исследования работоспособности узлов 
и агрегатов по параметрам работающего масла
3.2 Подготовка к проведению испытаний и регистрация 
результатов контроля
3

111
116
122
122
155
157
164
3.3 Теоретическое обоснование учета доливов масла при
эксплуатации редукторов экскаваторно-автомобильных 
комплексов
3.4 Влияние температуры в системе «механизм - масло» 
на работоспособность редукторов ЭАК
3.5 Технология определения технического состояния 
редуктора по степени нагрева
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ИЗНОСА РЕДУКТОРОВ 
ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ 
КОМПЛЕКСОВ ПО ПАРАМЕТРАМ РАБОТАЮЩЕГО 
МАСЛА
4.1 Прогнозирование ресурса работы редукторов ЭАК 
с использованием комплексной системы диагностики 
по параметрам работающего масла на основе динамики
температуры
4.2 Корректирование периодичности отбора проб масла 
на основе  динамики температуры 
4.3 Разработка блок-схем обеспечения 
работоспособности редукторов ЭАК по параметрам 
работающего масла  на основе температурных режимов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ  
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
166
4

ВВЕДЕНИЕ
Ведущее место в горнодобывающей промышленности занимает открытый способ добычи полезных ископаемых как наиболее производительный, экономичный и безопасный, причем в 
ближайшей перспективе он сохранит свое доминирующее положение.
Резервы снижения себестоимости добычи, повышения производительности работы экскаваторно-автомобильных комплексов заключаются в сокращении простоев горных машин и оборудования.
Из-за недостаточной надежности оборудования на его ремонт ежегодно расходуются значительные средства, а затраты на 
ремонт за весь срок службы в несколько раз превышают первоначальную стоимость. Следовательно, возникает необходимость 
повышения качества горных машин, одним из важнейших элементов которого является их надежность.
Наиболее полное использование индивидуальных возможностей горных машин и оборудования и обеспечение на этой основе повышения их надежности может быть осуществлено за 
счет внедрения в технологический процесс технического обслуживания и ремонта дополнительной технологической операции –
диагностирования фактического технического состояния оборудования экскаваторно-автомобильных комплексов.
Диагностирование фактического состояния узлов и агрегатов работающего технологического оборудования может быть 
осуществлено с помощью различных методов, в том числе:
 тепловых (контроль температуры, тепловизионная диагностика);
 проверки плотности рабочих объемов;
 виброакустических;
 физико-химического анализа отработавших эксплуатационных материалов (эмиссионный спектральный анализ масла,
экспресс-анализ отработанного масла на загрязнение);
 ультразвуковых;
 акустических и др.
5

Выбор того или иного метода диагностирования технического состояния агрегата обусловлен следующими условиями:
 контролепригодностью оборудования;
 наличием необходимой приборной базы;
 наличием методики определения технического состояния по
тем или иным диагностическим параметрам и прогнозирования его изменения;
 наличием обученного и аттестованного персонала;
 экономической целесообразностью.
Надежность и долговечность редукторов карьерного автосамосвала и экскаватора закладывается при их проектировании, 
обеспечивается в процессе производства и поддерживается в 
процессе эксплуатации. Предприятия машиностроения постоянно 
ведут работы по совершенствованию конструкции и технологии 
изготовления редукторов. Несмотря на это, в условиях эксплуатации, по причине отказа работы редуктора мотор-колеса разрезами теряется около 23 % от общего времени простоев; по причине отказа работы редукторов экскаваторов – более 15 %.
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, а также несвоевременности взятия проб на анализ, что приводит к внезапным отказам.
Таким образом, наиболее эффективно задача создания систем комплексного контроля, позволяющего диагностировать и 
6

прогнозировать техническое состояние машин и механизмов, а 
также управлять их надежностью, может быть решена на базе физико-химического анализа отработанного масла.
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».
В связи с этим целесообразным является использование 
температуры в качестве индикатора состояния системы с последующим отбором проб масла для эмиссионного спектрального 
анализа.
Разработанный метод комплексного диагностирования поворотных и подъемных редукторов экскаваторов, редукторов мотор-колес автосамосвалов по параметрам работающего масла на 
основе изменения температуры, позволяет диагностировать фактическое техническое состояние агрегатов, осуществлять контроль за состоянием масла, что позволяет своевременно предупреждать отказы.
7

ГЛАВА 1. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ  
ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
1.1 Анализ состояния экскаваторно-автомобильных 
комплексов, эксплуатируемых на разрезах 
ОАО УК «Кузбассразрезуголь»
В настоящее время в условиях открытой разработки месторождений полезных ископаемых превалирующее положение 
занимают экскаваторно-автомобильные комплексы. Это связано с 
тем, что основным видом транспорта в трех четвертях карьеров 
мира является автомобильный. 
Экскаваторно-автомобильные комплексы на   угольных  разрезах   Кузбасса   эксплуатируются   в широком   спектре  климатических и горнотехнических  условий. Это  связано, прежде всего, с  различной   производительностью карьеров,  глубиной,  типом  рельефа   
местности,   формой   залегания  полезного  ископаемого и  т. д.  В  
свою очередь такое различие в условиях эксплуатации    обуславливает    различия  в  основных  эксплуатационных показателях. 
Анализ на общеотраслевом уровне основных тенденций 
развития угольной промышленности показал, что налицо опережающие темпы прироста объемов перевозок автомобильным 
транспортом, доля перевозок которых в общем объеме транспортной работы на горных предприятиях мира достигает 75 %. 
Наибольший прирост объемов автомобильного транспорта в области имеет место в следующих компаниях: «Кузбассразрезуголь», «Прокопьевскуголь», ИК «Соколовская» и др.
Причины этого заключаются в том, что угледобывающие 
компании отдают предпочтение относительно большей надежности и гибкости карьерного автотранспорта, меньшей его капиталоемкости при развитой в предыдущие годы ремонтной инфраструктуре. Кроме этого, достоинствами автомобильного транспорта, обуславливающими эффективность применения его в качестве основного карьерного транспорта, являются:
- высокая маневренность и мобильность благодаря малым
радиусам поворота,  способности преодолевать  достаточно крутые уклоны (до 8 – 10 %) и высокой скорости передвижения;
8

- сравнительно небольшие размеры карьерного автосамосвала;
- возможность доставки груза «от двери к двери» без дополнительных затрат на перегрузку;
- относительно невысокие затраты на обустройство специальных путей;
- автономность, что обеспечивает возможность большей
гибкости 
и 
оперативности 
управления 
экскаваторноавтомобильным комплексом.
Эти качества автомобильного транспорта позволяют легко
переносить места  погрузки в карьере, регулировать транспортные потоки, применять погрузочную технику на более коротком 
фронте работ (чем при железнодорожном транспорте). За счет 
этого может быть повышена производительность экскаваторов в 
результате уменьшения времени их простоев в ожидании подачи 
транспорта, а также сокращения времени на маневры автосамосвалов при установке их под погрузку. Структура парков автосамосвалов ОАО УК «Кузбассразрезуголь» представлена в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Среднесписочное количество автосамосвалов на разрезах ОАО УК 
«Кузбассразрезуголь»
Предприятие
2006 г.
2007 г.
2008 г.
ед.
% 
ед.
% 
ед.
% 
ОАО УК КРУ
479
100
491,6
100
511,6
100
Кедровский
61,4
12,81
65,9
13,4
62,1
12,14
Моховский
21,0
4,38
22,1
4,49
29,8
5,82
Сартакинский
31,4
6,56
31,6
6,43
32,1
6,27
Караканский
13,2
2,76
12,9
2,63
15,5
3,03
Бачатский
67,5
14,09
69,1
14,07
71,2
13,92
Краснобродский
60,6
12,66
69,5
14,14
73,9
14,44
Вахрушевский
24,7
5,15
25,1
5,12
27,4
5,36
Талдинский
54,4
11,36
54,2
11,03
113,7
22,23
Ерунаковский
35,6
7,43
38,4
7,81
33,8
6,61
Калтанский
27,5
5,75
26,7
5,43
29,1
5,69
Осинниковский
23,6
4,93
22,8
4,64
23,0
4,49
Таежный
58,1
12,12
53,3
10,84
*
*
* с 2008 года разрез Таежный ликвидирован
9

Данные таблицы 1.1 свидетельствуют о том, что в течение 
анализируемого периода среднесписочное количество автосамосвалов компании возросло на 32,6 ед. или на 6,81 %. Данное увеличение обусловлено обновлением парка практически всех разрезов, за исключением Ерунаковского, Осинниковского и Таежного.
Обеспеченность разрезов автосамосвалами в 2008 г. представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Среднесписочное количество автосамосвалов 
на разрезах ОАО УК «Кузбассразрезуголь» в 2008 г.
Динамика обеспеченности ОАО УК «Кузбассразрезуголь» 
автосамосвалами представлена на рисунке 1.2.
ед.
600
479
491,6
511,6
500
404,3
400
300
200
100
год
0
2005
2006
2007
2008
Рисунок 1.2 – Среднесписочное количество автосамосвалов
ОАО УК «Кузбассразрезуголь»
10