Министерство образования и науки  Российской Федерации 
 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ  
ГОРНЫХ МАШИН  
И ОБОРУДОВАНИЯ 
 
 
 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов 
Российской Федерации по образованию  в области гор-
ного дела в качестве учебного пособия для  студентов 
вузов, обучающихся по специальности «Горные маши-
ны и оборудование» направления подготовки дипломи-
рованных специалистов «Технологические машины           
и оборудование» 25.03.2010 г. 
 
Под общей редакцией  
доктора технических наук, профессора А. В. Гилева 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2011 
 

УДК 622.6(07) 
ББК 33.16 я73 
О-75 
 
 
А в т о р ы: А. В. Гилёв, В. Т. Чесноков, Н. Б. Лаврова,  
                    Л. В. Хомич, Н. Н. Гилёва,  Л. П. Коростовенко 
 
 
Р е ц е н з е н т ы: А. И. Косолапов, д-р техн. наук, проф. Сибирско-
го федерального университета; А. Н. Анушенков, д-р техн. наук, проф. ве-
дущий научный сотрудник Института горного дела СО РАН. 
 
 
 
 
 
О-75            Основы эксплуатации горных машин и оборудования : учеб. 
пособие / А. В. Гилёв, В. Т. Чесноков, Н. Б. Лаврова и др.; под общ. 
ред. А. В. Гилёва. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2011. – 276 с. 
ISBN 978-5-7638-2194-9 
 
 
В учебном пособии рассмотрены основные положения надежности гор-
ной техники и её эксплуатации. Приведены сведения о смазочных материалах и 
системах смазки, даны основные понятия о разрушении, изнашивании деталей и 
узлов машин, методах и средствах их диагностики. Представлены системы и ме-
тоды технического обслуживания и ремонта горной техники, приведены основ-
ные принципы управления механической службой горного предприятия. 
Предназначено для студентов направления подготовки 150400 «Техноло-
гические машины и оборудование» (специальность 150402.65 «Горные машины 
и оборудование»), а также для горных инженеров, занимающихся эксплуатацией 
горной техники. 
 
 
 
УДК 622.6(07) 
ББК 33.16 я73 
 
 
 
 
 Сибирский федеральный  
ISBN  978-5-7638-2194-9 
университет, 2011 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
В процессе эксплуатации технологического оборудования надеж-
ность, заложенная в нем при конструировании и изготовлении, снижается 
вследствие возникновения различных неисправностей. Эти неисправности 
могут возникнуть в результате несвоевременного и некачественного тех-
нического обслуживания и ремонта машины,  её перегрузки, а также изна-
шивания узлов и деталей. Неисправность  проявляется в нарушениях по-
садки, т.е. нарушений заданных зазоров в подвижных и натягов в непод-
вижных соединениях. В свою очередь всякое нарушение посадок обуслов-
лено изменениями в размерах и форме деталей. Отсюда можно сделать вы-
вод, что любая рассматриваемая неисправность в машине является следст-
вием изменений, происшедших в рабочих характеристиках деталей: конст-
руктивных размеров, качества их поверхностей, химического состава, 
структуры, механических свойств материалов и др. 
При обнаружении неисправностей детали подвергают ремонту или 
заменяют новыми, что существенно повышает затраты, связанные с экс-
плуатацией оборудования. 
Эффективное снижение стоимости ремонта механического оборудо-
вания и повышение его долговечности могут быть достигнуты восстанов-
лением изношенных деталей. Опыт передовых предприятий показывает, 
что восстановление изношенных деталей машин при использовании про-
грессивной технологии позволяет значительно сократить простои обору-
дования, увеличить межремонтный срок службы, уменьшить расход запас-
ных деталей и соответственно материала на их изготовление. 
Современная ремонтная служба на производственных предприятиях 
располагает многими способами восстановления деталей, обеспечиваю-
щими их высокую долговечность. Сложные и дорогостоящие детали  под-
вергаются неоднократному восстановлению, что позволяет во много раз 
повысить их срок службы. Для этого требуется высокая организация тех-
нического обслуживания и ремонта машин, а также современные техноло-
гии ремонтного производства. 
Поэтому необходимо создавать современные ремонтно-механические 
базы на предприятиях, в первую очередь – централизованное восстановле-
ние деталей машин и оборудования. В учебном пособии даны основы на-
дежности механического оборудования, представлены сведения о монтаже 
и сборке машин, рассмотрены смазочные материалы (масла, пластичные и 
твердые смазки) и системы смазки, изложены основные методы техниче-
ской диагностики деталей, даны сведения о методах их восстановления, 
представлены основные понятия о видах неуравновешенности и способах 
балансировки вращающихся деталей, рассмотрены системы и методы ор-

ганизации, технического обслуживания и ремонта, изложены основные 
положения работы ремонтно-механической базы горных предприятий. 
В учебные планы вузов для подготовки горных инженеров в 1937 г. 
был введен курс «Ремонт и монтаж горного оборудования». Развитие тех-
нологии ремонта машин и оборудования основано на фундаментальных 
трудах отечественных ученых, таких как Н. Н. Бернардос и Н. Г.Славянов – 
авторов русского изобретения – электродуговой сварки; академика В. П. Ни-
китина, сконструировавшего сварочные агрегаты; академика Е. О. Патона, 
разработавшего автоматическую электродуговую сварку под слоем флюса; 
академика Б. С. Якоби, предложившего процесс электролитического осаж-
дения металлов; профессора В. П. Вологдина – автора поверхностного на-
грева деталей токами высокой частоты, профессора М. С. Поляка – автора 
многих изобретений в области технологии упрочнения и др. 
Следует отметить, что до 1935 г. в нашей стране плановый ремонт 
горной техники не осуществлялся. В 1934 г. в г. Москва состоялась Первая 
всесоюзная конференция главных механиков шахт, рудников и заводов.  
На ней был рассмотрен вопрос о проблемах в области обслуживания и ремон-
та машин. Конференция постановила внедрить систему планово-предупреди-
тельных работ (ППР), включающую плановые технические осмотры и ре-
монты: текущие, средние и капитальные. 
Система ППР сыграла огромную роль в укреплении технической 
дисциплины по обслуживанию и ремонту машин и оборудования.  
К 1941 г. эта система была внедрена на большинстве горных и ре-
монтно-механических заводах. С некоторыми изменениями в планирова-
нии и с внедрением технической диагностики система ППР и в настоящее 
время является одним из основных организационно-технологических про-
цессов, обеспечивающих значительное увеличение ресурса работы горных 
машин и оборудования. 
Большую роль в разработке научно-методических основ эксплуатации 
горной техники сыграли труды Российских ученых, таких как В. И. Руси-
хин, П. М. Шилов, Л. И. Кантович, Р. Ю. Подэрни, Г. И. Солод, В. И. Со-
лод, В. И. Морозов, Д. Е. Махно, В. С. Квагинидзе, В. Ф. Петров, В. Б. Ко-
рецкий, П. И. Кох, Е. Е. Шешко и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. НАДЕЖНОСТЬ ГОРНОЙ ТЕХНИКИ 
 
 
 
1.1. Основы теории надежности 
 
 
1.1.1. Основные понятия и определения надежности 
 
Надежность – молодая наука, возникшая в 50-е годы ХХ века в от-
расли электроники и распространившаяся в 60-е годы на все отрасли тех-
ники. Наука о надежности изучает закономерности изменения показателей 
качества технических достижений и на основании результатов изучения их 
эксплуатации  разрабатывает методы, обеспечивающие с наименьшими за-
тратами времени и средств   наибольшие   продолжительность  и  безот-
казность  этих  достижений. 
Эта наука рассматривает общие вопросы изменения качества – есте-
ственного и физического без учета морального старения. В машинострое-
нии показатели надежности оценивают физику отказов машин и узлов. 
Главным критерием надежности является экономическая долговечность 
машин. 
Действующий в настоящее время ГОСТ 27.002-89 «Надежность в 
технике. Основные понятия. Термины и определения» устанавливает ос-
новные понятия, термины и определения в области надежности. Он рас-
пространяется на технические объекты, в том числе на горные машины и 
оборудование [1]. 
Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установлен-
ных пределах значения всех параметров, характеризующих способность 
выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях примене-
ния, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. 
Надежность является сложным свойством и характеризуется такими 
показателями, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и 
сохраняемость. 
Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять работо-
способность в течение некоторого времени работы. 
Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособность 
до наступления предельного состояния при установленной системе техни-
ческого обслуживания и ремонта. Долговечность – это показатель эконо-
мической эффективности работы машины, которая должна прослужить так 
долго, чтобы было экономически целесообразным для ее приобретения. 
Ремонтопригодность – это свойство объекта, заключающееся в при-
способленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения 

отказов, повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного 
состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта. 
Сохраняемость – это свойство объекта сохранять значения показате-
лей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после 
хранения и транспортирования. 
 
 
1.1.2. Классификация состояний объекта 
 
Горные машины как объект характеризуются следующими основны-
ми состояниями: исправное, работоспособное, неработоспособное, пре-
дельное, которые между собой взаимосвязаны  (рис. 1.1).  
 
 
 
 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Классификация состояния объектов: 1 – повреждение; 2 – отказ; 
3 – переход в предельное состояние; 4 – восстановление; 5 – ремонт 
 
 
Исправное состояние – это состояние оборудования, при котором 
оно соответствует всем требованиям, установленным нормативно-техни-
ческой документацией. Работоспособное состояние – состояние оборудо-
вания, при котором значения всех параметров, характеризующих способ-

2 

1 
4 

5 

Исправное состояние 

 
Работоспособное состояние 

 
Предельное состояние 

 
Неработоспособное состояние 
 

Списание 

4 

2 

3

3

ность выполнять заданные функции, соответствует нормативно-технической  
и (или) конструкторской (проектной) документации. 
Неработоспособное состояние – это состояние оборудования, при 
котором оно не способно выполнять в данный момент заданные функции. 
Предельное состояние – это состояние оборудования, находящегося 
на грани аварийного. 
Повреждение – это событие, заключающееся в нарушении непра-
вильного состояния объекта при сохранении работоспособности.  
Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного 
состояния. 
Существуют также количественные показатели, характеризующие 
состояние объекта: наработку до отказа, технический ресурс, срок службы. 
Наработка до отказа – это наработка объекта от начала его эксплуа-
тации до возникновения первого отказа. 
Технический ресурс – это наработка объекта от начала (либо возоб-
новления после ремонта) его эксплуатации до возникновения предельного 
состояния, выраженная в часах, километрах  пробега или единицах выра-
батываемой продукции. 
Срок службы – это календарная продолжительность от начала экс-
плуатации объекта (либо возобновления после ремонта) до возникновения 
предельного состояния. 
 
 
 
1.2. Показатели надежности 
 
 
Показатели надежности – это количественные характеристики одно-
го или нескольких объектов, определяющих их надежность [2]. 
Различают единичные и комплексные показатели надежности. Пока-
затели, относящиеся к одному из свойств, определяющих надежность объ-
екта, называются единичными; показатели, относящиеся к нескольким 
свойствам, называются комплексными. 
 
 
1.2.1. Единичные показатели надежности 
 
К единичным показателям относятся: безотказность, долговечность, 
ремонтопригодность и сохраняемость. 
К показателям безотказности относятся: вероятность безотказной ра-
боты, средняя наработка до отказа, интенсивность отказов и параметр по-
тока отказов. 

Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в пре-
делах заданной наработки отказ не возникает. 
Для невосстанавливаемых объектов 
 

                           

o

t
t
N
P
N

 ,                                       (1.1) 

 
где Nt – число объектов, безотказно проработавших до момента времени t; 
Nо – число объектов, эксплуатируемых в начальный момент времени t. 
Для восстанавливаемых объектов 
 

o
t
N
P
r



 ,                                          (1.2) 

 
где  Nσо – число наработок, в течение которых объект работал безотказно 
после восстановления до момента времени t; r – общее число наработок. 
Вероятность отказа – это вероятность того, что в пределах заданной 
наработки t возникает отказ, и объект с начала эксплуатации проработает 
время t1 < t: 
 

 
1
.
t
t
Q
P
 
                                         (1.3) 

 
Средняя наработка до отказа Т – это математическое ожидание нара-
ботки объекта до первого отказа. Определяется она как среднее арифмети-
ческое наработок всех объектов N, поставленных на испытания или сдан-
ных в эксплуатацию: 

o

o
1
o

1
,

N

i
i
T
t
N



                                           (1.4) 

где t – наработка i-го объекта до отказа. 
Средняя наработка до отказа восстанавливаемого объекта – есть от-
ношение наработки к математическому ожиданию числа его отказов в те-
чение этой наработки. Определяется она как среднее значение наработок 
объекта между отказами: 

o
1
,

r
i

i

t
T
r

 
                                                 (1.5)                     

где t – i-я наработка между отказами; r – число отказов в течение наблю-
даемой наработки. 

Интенсивность отказов – это условная плотность вероятности воз-
никновения отказа невосстанавливаемого объекта для рассматриваемого 
периода времени t: 
 

 
 



 

t
t
t
t
t

N
N
,
N
t






 
                                     (1.6) 

 
где N(t) и N(t+Δt) – числа объектов, работоспособных соответственно к мо-
ментам времени t и (t+Δt). 
Параметр потока отказов – есть отношение среднего числа отказов 
восстанавливаемого объекта за производительную наработку к значению 
этой наработки: 
 

 



 

1
1
,

N
N

i t
t
i t
i
i
t

m
m

N
t







 


                                         (1.7) 

 
где mi(t) – число отказов до наработки t i-го объекта; N – число испытывае-
мых объектов. 
Гамма – процентный ресурс – наработка, в течение которой объект 
не достигает предельного состояния с заданной вероятностью γ процентов. 
Это время работы объектов tγ, в течение которого вероятность P(tγ) безот-
казной работы бывает не меньше величины γ/100, т. е. 
 

 
/100,
P t  
                                       (1.8) 

 
где γ обычно для технологического оборудования принимают в пределах 
80–98 %. 
Например, для объектов группы оборудования, в которую входят 
грузоподъемные машины, насосы  γ = 95 %. 
К показателям ремонтопригодности относятся:  
а) вероятность восстановления в заданное время – вероятность то-
го, что время восстановления работоспособности машины не превысит 
заданного; 
б) время восстановления – время, затрачиваемое на обнаружение, 
поиск причины отказа и устранение неисправности. 
 
 

1.2.2. Комплексные показатели надежности 
 
К комплексным показателям надежности машин относятся сле-
дующие: 
1. Коэффициент готовности – вероятность того, что объект окажется 
работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых 
периодов простоя. 
Для одного объекта 
 



в
/
,
K
T
T
T


                                         (1.9) 
 
где Т – наработка до отказа, ч; Тв – среднее время восстановления, 
 

в
1
,

n
i

i

T
T
n

 
                                                   (1.10) 

 
где Тi – время i-го восстановления; n – количество восстановлений i-гo 
объекта. 
2. Коэффициент технического использования – отношение матема-
тического ожидания интервалов времени пребывания машины в работо-
способном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме матема-
тических ожиданий интервалов времени пребывания объекта в работоспо-
собном состоянии, времени простоев на техническое обслуживание и ремонт.  
Для одного объекта 
 

c
ти
c
то
р
,
t
K
t
t
t



 
                              (1.11) 

 
где tc – суммарная наработка до отказа за рассматриваемый период; tто – 
суммарное время простоев из-за технического обслуживания; tо – суммар-
ное время простоев из-за ремонтов за рассматриваемый период. 
3. Коэффициент оперативной готовности – вероятность того, что 
объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент 
времени, кроме планируемых периодов технического обслуживания и ре-
монта. Он вычисляется по формуле 
 

ог
г
( ),
t
K
K
P


                                     (1.12) 
 
где Кг – коэффициент готовности; Р(t) – вероятность безотказной работы.