Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите Ctrl + Enter

Новые подходы и успешный опыт модернизации стрелы шагающего экскаватора ЭШ 10/70 в условиях импортозамещения

Главная / Угольная промышленность / Новые подходы и успешный опыт модернизации стрелы шагающего экскаватора ЭШ 10/70 в условиях импортозамещения

22.08.2024

добыча угля ЭКГСервис экскаватор

Реклама. АО «ЭКГСервис», ИНН 7448067392
Erid: F7NfYUJCUneLtX7ePGaV

Основными потребителями продукции компании АО «ЭКГСервис» являются крупные горнодобывающие предприятия Российской Федерации и стран СНГ, ведущие разработку месторождений твёрдых полезных ископаемых: угля, железной руды, меди, золота, бокситов, апатита, асбеста и т. д.

В общей сложности за 20 лет существования компания поставила на горнодобывающие предприятия России и стран СНГ порядка 1500 позиций оборудования, металлоконструкций, комплектующих и запасных частей к горной технике и оборудованию не только отечественного, но и зарубежного производства.

Поскольку сегодня угледобывающие предприятия являются одними из ключевых потребителей горного оборудования и техники, для компании АО «ЭКГСервис» важно следовать требованиям этого рынка.

Исходная ситуация и поставленная задача

В последние годы горнодобывающие предприятия столкнулись с проблемой поддержания работоспособности имеющихся горных машин в состоянии, позволяющем достигать намеченных плановых показателей, а у инженерной школы появились новые возможности реализации своего потенциала. Сложности и вызовы сегодняшнего времени не только повлияли на темпы своевременного обновления парка горной техники, но и стали «активатором» возрождения инженерной школы и активного импортозамещения в самом широком смысле этого слова.

В российской угольной промышленности развиваются объекты открытых горных работ, 65% полезного ископаемого добывают таким способом. На разрезах добывается практически весь энергетический уголь и порядка 15% коксующегося. Технологии добычи угля открытым способом часто подразумевает большой объём вскрышных работ, поэтому угольные предприятия раньше других начали эксплуатировать экскаваторы большой единичной мощности.

Эти машины используют на разрезах и сегодня. Среди популярных моделей — экскаваторы марок ЭШ-10/70, ЭШ 11/70, ЭШ-13/50 и ЭШ-14/50, находящиеся в эксплуатации с 1970-х годов, прошедшие несколько модернизаций и капитальных ремонтов.

В силу известных причин завод-изготовитель этих машин, НКМЗ, не способен поставлять запасные части к данным моделям экскаваторов, поэтому дефицит качественных комплектующих и запасных частей ощущается особенно остро.

Так, на одном из разрезов угледобывающего предприятия, входящего в «СУЭК-Красноярск», возникла потребность в приобретении стрелы шагающего экскаватора ЭШ 10/70. Требования к общей конструкции стрелы и её различных элементов были обозначены с позиции повышения эффективности, надёжности и безопасности эксплуатации и обслуживания.

Исследования, новые подходы и конструкторские решения

Этап исследования и изучения опыта эксплуатации, ремонтного обслуживания и модернизации стрел экскаваторов ЭШ 10/70 проводился на многих горнодобывающих предприятиях, в том числе детально изучался на предприятии заказчика. Подробное изучение условий и режимов эксплуатации шагающих экскаваторов стало «отправной точкой» в реализации непростых процессов конструирования и расчётов. В результате исследований специалисты челябинского предприятия АО «ЭКГСервис» зафиксировали основные недочёты, слабые места в конструкциях стрел, неудобства и, что особенно важно, вопросы безопасности при эксплуатации и ремонтном обслуживании.

Сложность конструкции стрелы и наличие нескольких видов нагрузок требовало применения специальных программ для точного расчёта напряжения. Учитывая необходимость точных расчётов, совместно с учёными кафедры «Горные машины и комплексы» Уральского государственного горного университета (г. Екатеринбург) специалисты компании провели исследования и получили результаты необходимых изменений в конструкции стрелы. Были использованы новейшие технологии 3D-проектирования, позволяющие определить значения напряжений во всех элементах стрелы, подобрать рациональные геометрические параметры и внести элементы модернизации, тем самым улучшив параметры металлоконструкции.

Так, по результатам расчётов и составленным моделям были выполнены исследования для нескольких расчётных положений ковша. Было определено, что условие прочности выполняется. Коэффициент запаса по пределу текучести — 1,78. Условие устойчивости выполняется. Коэффициент запаса по устойчивости > 9. (Рис.1).

Была разработана конструкция переходного конуса с внутренними рёбрами жёсткости («плавник акулы»), что позволило значительно упрочнить конструкцию и снять внутренне напряжение узла (рис. 2).

Рис. 2. Результаты расчёта напряжений для конуса нижней секции

Форма каплевидной серьги была изменена, что позволило увеличить её прочность в два раза. Ролики на подшипниках были заменены на рельсы.

Лестницы для осмотра разместили по обе стороны стрелы, что сбалансировало металлоконструкцию по нагрузке. Определение оптимального значения угла наклона лестниц и площадок для обслуживания (площадка прожекторов, площадки пилонов, площадка головы стрелы) относительно горизонта значительно повысило уровень безопасности перемещения персонала при осмотре стрелы.

Заводское исполнение ступенек и площадок обслуживания было заменено на оцинкованный пресс-настил, чтобы избежать налипания и намерзания снега в осенне-зимние периоды и позволить персоналу безопасно передвигаться по лестничным маршам (рис. 3).

Применение стали марки 17Г1С-У позволило значительно повысить устойчивость стрелы к воздействию повышенного давления, крайне низких отрицательных температур (вырос предел холодостойкости металла) и температурных перепадов.

Улучшение конструкции верхнего пояса позволило упростить контроль сварных швов. Был применён металлический лист (12 м), что снизило количество сварных швов практически в два раза.

Рис. 4. Контроль сборки и комплектности стрелы экскаватора ЭШ 10/70

От идеи к реализации

Наличие достаточных производственных площадей, станков, оборудования и кооперации с другими предприятиями и научными организациями позволило спроектировать и изготовить стрелу надлежащего качества в заданные сроки.

Первичная сборка стрелы экскаватора ЭШ 10/70 производилась на производственной площадке с учётом всех требований приёмо-сдаточных испытаний (проверок) на предприятии-изготовителе. Перед отправкой стрелы экскаватора ЭШ 10/70 потребителю специалисты предприятия-изготовителя (АО «ЭКГСервис») и специалисты предприятия-заказчика (АО «СУЭК-Красноярск») провели приёмо-сдаточные испытания, проконтролировав сборку (подсборку) и комплектность изделия.

Результатом испытаний стало подтверждение соответствия изготовленного изделия всем требованиями предприятия-заказчика — были оформлены соответствующие документы.

Дополнительная внешняя нагрузка на металлоконструкцию (снег, оборудование, персонал, находящийся на стреле в процессе её осмотра и обслуживания, инструмент) была учтена при расчётах — до 10% от массы стрелы. Таким образом, в результате модернизации стрелы её масса увеличилась всего на 2,8 т (с 52 до 54,8 т, по нормативам допустимо до 60 т).

В сопровождении к изделию был приложен полный комплект ремонтно-технологической и эксплуатационной документации, разработанный Институтом эффективности и безопасности горного производства (НИИОГР, г. Челябинск) на основе действующих ГОСТов и требований Ростехнадзора РФ: «Технологическое руководство на монтаж-демонтаж, сборку-разборку стрелы», паспорт изделия, формуляр, методика нивелировки стрелы, а также результаты расчётов на прочность, выполненные кафедрой «Горные машины и комплексы» Уральского государственного горного университета.

После поставки стрелы шагающего экскаватора ЭШ 10/70 на предприятие заказчика (Бородинский разрез, АО «СУЭК-Красноярск) специалисты АО «ЭКГСервис» осуществили шефмонтаж в оптимальные сроки.

Все реализованные конструктивные решения соответствуют актуальным требованиям ТБ при эксплуатации техники на горнодобывающих предприятиях РФ («Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых» от 8 декабря 2020 г. N 505).

Рис. 5. Стрела экскаватора ЭШ 10/70 на площадке производителя

Практические результаты

В рамках гарантийного срока и авторского надзора за изделием разработчики и поставщики стрелы в апреле 2024 года осуществляли контроль её фактического технического состояния после эксплуатации в осенне-зимний период.

Контрольная проверка технического состояния стрелы экскаватора ЭШ 10/70 осуществлялась группой специалистов — разработчиков металлоконструкции стрелы с привлечением работников предприятия: механиков и специалистов по ультразвуковой дефектоскопии (УЗД).

Результаты, полученные в ходе комплексной оценки технического состояния модернизированной стрелы экскаватора ЭШ 10/70, свидетельствуют о её надлежащем состоянии. Ультразвуковая дефектоскопия швов металлоконструкции стрелы не выявила каких-либо отклонений.

На момент контрольной проверки cо времени сборки и монтажа модернизированной стрелы экскаватора ЭШ 10/70, эксплуатируемого в «СУЭК-Красноярск», прошло 6 месяцев, и этот период эксплуатации экипаж экскаватора и обслуживающий персонал характеризуют положительно: металлоконструкция стрелы находится в хорошем состоянии и, выполняя свою функцию, позволяет обеспечивать заданные плановые показатели.

Рис. 6. Монтаж стрелы экскаватора ЭШ 10/70

АО «ЭКГСервис» сохраняет за собой и осуществляет авторский надзор металлоконструкции стрелы в период 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию.

В настоящее время у АО «ЭКГСервис» есть необходимый потенциал, достаточный опыт, производственные мощности, техническая база, собственный конструкторский отдел и возможность взаимодействия с научно-исследовательскими институтами.

В компании разработана стратегия развития до 2030 года. Она основана на развитии технологической базы, применении последних достижений науки, техники и технологий. Политика предприятия нацелена на достижение стратегических целей и удовлетворение потребностей заказчика, основу которой составляют задачи повышения качества изготавливаемой продукции, соблюдение сроков поставки, обеспечение авторского сопровождения и соответствующая гарантия.