Текущее состояние. Карьерные экскаваторы, являясь сложной и дорогостоящей горной машиной, требуют для управления высококвалифицированный персонал, который сможет обеспечить безопасную и эффективную работу оборудования. Начиная с 2010 г. наблюдается рост единичной мощности карьерных экскаваторов на горнодобывающих предприятиях РФ и стран ближнего зарубежья. Увеличение в технологических парках предприятий экскаваторов с большой единичной мощностью накладывает на машинистов экскаваторов определенные требования по их квалификации.

Решаемая научная проблема. Повышение квалификации машинистов экскаваторов для обеспечения эффективной работы машины и минимизации отклонений от базовых условий эксплуатации.

Методы исследования. Натурные наблюдения за экскаватором ЭКГ-20КМ на железорудном карьере России в период его гарантийного сервисного сопровождения. Моделирование процесса функционирования экскаватора модели ЭКГ-18Р при экскавации и погрузке в автосамосвал грузоподъемностью 220 т на основе данных мгновенных значений нагрузки главных приводов, получаемых с информационно-диагностической системы. Сравнение динамических процессов нагрузки экскаватора при наборе горной массы под управлением машинистом-инструктором и помощником машиниста проведено с использованием алгоритмов спектрального анализа.

Детали исследования. В рамках проведенного исследования выявлено характерное наличие влияния качества управления экскаватором на поток отказов его узлов и агрегатов. При наблюдении за машиной ЭКГ-20КМ, на которой работала бригада машинистов четырьмя сменами А, Б, В и Г (состав смены – машинист и помощник машиниста) был проведен анализ неплановых отказов оборудования с разбивкой по каждой смене персонально. Как результат, выявлено, что в определенные смены вероятность возникновения отказов выше, чем в иные. Плотность распределения отказов по сменам машинистов экскаватора приведена на рис. 1.

По плотности распределения отказов, приходящихся на отдельные смены «машинист-помощник машиниста» смены «Б» и «В», имеющих близкую наименьшую частоту отказов, следовательно, оцениваются как лучшие из наблюдаемых. Смена «В» имеет наименьшую дисперсию распределения, что характеризует ее, как наиболее прогнозируемую, т.е. машинист в различных возникающих ситуациях показывает однородные ответные реакции управления машиной. Также смену «В» можно охарактеризовать, как имеющую наибольший потенциал к повышению уровня квалификации. У смены «Г» наблюдается наибольшая вероятность ошибочного управленческого ответа на изменение условий эксплуатации.

Одним из ключевых факторов, влияющих на мастерство машиниста, является продолжительность приема и переработки информации. Машинист должен быстро и точно реагировать на любые изменения внешней среды для удержания нагрузки при копании в номинальных режимах, минимизации аварийных ситуаций и обеспечения безопасности.

Наиболее характерные различия в приемах управления процессом капания наблюдаются на стадии зачерпывания горной массы. В рамках единичного цикла экскавации, стадия набора горной массы составляет порядка 5 с. Однако в данный промежуток экскаватор испытывает все основные динамические нагрузки. Плотности распределения вероятности мгновенного значения нагрузки привода подъема в процессе набора горной массы при управлении машинистом-инструктором представлен на рис. 2, помощника машиниста – на рис. 3.

Заключение. Установлена тенденция увеличения доли вновь вводимых в эксплуатацию на горнодобывающих предприятиях России и стан ближнего зарубежья карьерных канатных экскаваторов большой единичной мощности. Обозначена проблема влияния качества управления экскаватором на поток отказов его узлов и агрегатов. Проведенное исследование выявило, что среди бригады машинистов, работающих на одном экскаваторе, вероятность возникновения отказов выше в определенные смены, чем в другие. Раскрыты отдельные закономерности при сравнении динамических процессов нагрузки экскаватора в процессе набора горной массы машинистами разной квалификации. Выявленные тенденции позволяют лучше понять процессы управления экскаватором при наборе горной массы и выявить особенности интенсивности расходования ресурса машины при управлении машинистами различной квалификации.