книги из ГПНТБ / Кулешов А.А. Эксплуатация карьерного транспорта в условиях Севера

приносит большие убытки народному хозяйству. Расчеты

показы ­

вают, что

общие

потери по этой

причине составляют 400

млн. руб .

в год (по всем отраслям народного хозяйства) [7].

К а к

следует из рис. 1, степень

у д о р о ж а н и я эксплуатации

те

ремонта

техники в различных зонах Севера значительна . На

пред­

приятиях

Кольского

полуострова

она

в

3—4

раза,

а в

Н о р и л ь с к е

в 5—6 р а з

выше, чем в районах средней

полосы.

К а р ь е р ы Севера несут большие издержки не только по причине

относительно низкой надежности узлов оборудования, но

и

из-за

необходимости вести борьбу со снегом, останавливать

работу

транспорта в условиях отсутствия видимости при метелях

и

ту ­

манах .

Так,

на карьере

Ц е н т р а л ь н ы й

общий

объем снегонакопления

в

карьере

за год достигает 1,5 млн. м3 .

Н а

уборку

только

части

этого объема снега затрачивается в год

около 0,5 млн. руб.

Все

снегоуборочные

работы на северных

к а р ь е р а х ведутся

при

помощи

экскаваторов,

бульдозеров,

самосвалов .

И с п о л ь з о в а н и е

мощной

техники

на

снегоуборке

крайне

неэффективно,

т а к

к а к

о б ъ е м н а я

масса

снега

невелика,

а рабочее

оборудование

экскава ­

торов и

грузоподъемность самосвалов

остаются такими

ж е ,

как

и

при погрузке горной массы.

Д л я

этих работ

необходимо

применять

специальную

технику,

дование экскаваторов

и кузовы автосамосвалов .

Специфические условия северных карьеров о к а з ы в а ю т

особен­

но большое

влияние

на состояние организма рабочих, обслужива ­

ющих горнотранспортные машины . Чтобы нейтрализовать

вредное

воздействие

климата,

необходимо повысить требования к

обору­

ровать р е ж и м его работы и отдыха.

Низкие температуры и сильные ветры п р е д ъ я в л я ю т

повышен­

ные требования к теплоизоляции кабин автосамосвалов .

Сущест­

вующие приспособления д л я очистки стекол от снега и

изморози

рабочих

мест, резко повысить комфортность

и безопасность работы

о б с л у ж и в а ю щ е г о персонала . Некоторые усовершенствования

у ж е

сделаны

конструкторами . Так, ветровые

стекла автосамосвала

Б е л А З - 5 4 0 С (в северном исполнении) выполнены двойными и

име­

щих требований

(стойкость к атмосферным воздействиям, к дей­

ствию топлива,

масел и

с м а з к и ) ,

к ним

п р е д ъ я в л я ю т с я

дополни ­

тельные требования — стойкость к

низким

температурам

и

резкой

смене температур .

Ц в е т кузовов

и кабин

горнотранспортных машин д о л ж е н

быть

преиму щественно к р а с н ы м

или оранжевым,, т а к

к а к

это

обеспечи ­

вает большую безопасность

работ

в условиях

плохой

видимости.

Н а экскаваторах, электровозах,

а в т о с а м о с в а л а х

д о л ж н ы быть-

шей термоизоляции,

а

следовательно, и

звукоизоляции

кабин .

Все автосамосвалы,

р а б о т а ю щ и е на

северных

карьерах,

д о л ж ­

ны

быть

с н а б ж е н ы

противотуманными

ф а р а м и ,

которые, хотя

и

не

р е ш а ю т полностью

з а д а ч у

обеспечения

безопасности

д в и ж е н и я

в

туман

и пургу, но все ж е

обеспечивают

лучшую видимость

на

трассе, чем обычные

ф а р ы .

П р о б л е м а устранения или существенного

уменьшения

потерь,

от

эксплуатации на

к а р ь е р а х

Севера не

приспособленного к

север­

ным условиям горнотранспортного оборудования не имеет

о д н о ­

значного решения . Здесь в о з м о ж н о несколько экономических

р е ­

шений:

приспособление серийной техники к этим условиям,

повышение-

ее надежности и долговечности;

создание специализированной

техники д л я

условий

Севера;

установление уменьшенного

(в пределах

экономической

ц е л е ­

Н а открытых горных

р а б о т а х в районах Севера необходимо

использовать к а ж д о е из

этих направлений, однако основным сле ­

транспортных машин, полностью учитывающих специфику

работы-

в суровых климатических условиях и приспособленных к

ним.

атационных качеств, условий эксплуатации и

уровня

организации

технологического процесса. Д л и т е л ь н ы й

опыт

эксплуатации пока ­

зал, что

р е ж и м

их

работы в

условиях Севера

резко отличается

от

р е ж и м а

работы

на

карьерах,

р а с п о л о ж е н н ы х

в более

б л а г о п р и я т ­

ных климатических

зонах.

Тягово-динамические характеристики

автомобиля

зависят

o r

двигателей внутреннего сгорания

(д. в. с.) в значительной мере не­

соответствуют характеристике идеального тягового двигателя .

Приспособленность д. в. с. к

тяговой, работеоценивается к о э ф ­

фициентом приспособляемости:

м„

/ с =

Mj\r max = 1,1

- 1,2,

где

Almas — максимальный момент,

р а з в и в а е м ы й

двигателем,

кгс - м; Mjvmax — момент,

р а з в и в а е м ы й

двигателем при

м а к с и м а л ь ­

ной

мощности, кгс - м .

определенном числе оборотов, соответствующем К=

1, значительно

улучшает тягово-динамические качества автомобиля,

т а к к а к

резко

увеличивает

к. п. д. Внешняя

х а р а к ­

теристика силового агрегата с бло­

кируемым

гидротрансформатором

приведена на

рис. 15.

"н

Чткс"0,В5

ч

_jiiS^<—1

\

\ ч

30

36 1Г,КМ/Ч О

Рис. 15.

Внешняя

характеристика

Рис.

16. Тягово-дннампческая

характе­

д. в. с.

с блокируемым

гидротранс­

ристика

автосамосвала БелАЗ-548А

форматором

Применение

гидротрансформатора

не

улучшает тягово-дина-

мическую характеристику

автомобиля,

но

значительно

повышает

проходимость по м а л о с в я з а н н ы м грунтам

и снегу, так как обеспе­

чивает

плавное

подведение

крутящего

момента большой

величины

динамические нагрузки в трансмиссии. Тягово - динамическая

харак-'

теристика

автосамосвала

БелАЗ - 548А имеет

вид, показанный

на

рис. 16.

На к а р ь е р а х Севера автосамосвалы часто эксплуатируются на

дорогах,'

расположенных

на значительной высоте над уровнем

мо­

ря

(1000

м и более) . В этих условиях существенное влияние на

ухудшение рабочих

характеристик двигателя

о к а з ы в а е т уменьше ­

ние плотности воздуха.

С понижением плотности воздуха ухудшается наполнение ци­

линдров

двигателя,

уменьшается

температура

конца

такта

с ж а т и я ,

а

вследствие этого

увеличивается

период з а д е р ж к и

воспламенения .

Поэтому

с изменением высоты необходимо изменять

подачу

топли-

где

От — часовая

подача топлива

на

высоте

Я.

Регулировка

производится

путем

доведения

д и з е л я до

преде­

л а

д ы м л е н и я на данной высоте;

несколько уменьшить давление впрыска —

д л я

уменьшения

дальнобойности

струи

впрыска

топлива; величину д а в л е н и я

впры­

ска необходимо установить

экспериментально;

из-за уменьшения

температуры

конца

такта

с ж а т и я целесооб­

р а з н о увеличить

угол

опережения

впрыска

на

Г

на к а ж д ы е

500 м

высоты.

Значительное

улучшение

мощностных

показателей

дизельного

условиях.

Система

поддува

д л я

компенсации

потерь

мощности

высотного

двигателя д о л ж н а

р а з в и в а т ь

напор,

который

соответст­

вовал бы оптимальному значению д а в л е н и я поддува

д л я

всего

диапазона скорости в р а щ е н и я

в а л а двигателя

и

высоты

над

уров­

нем моря .

П о д д у в

д л я форсирования

двигателя

отличается от

компенса­

ционного поддува тем, что при применении первого

возрастают

нагрузки на детали двигателя, давление и температура

рабочих

циклов.

Следует отметить, что в настоящее время

отсутствуют

высот­

ные корректоры д л я четырехтактных дизельных

двигателей,

хотя

для к а р б ю р а т о р н ы х

двигателей их р а з р а б о т а н о

достаточно.

Д л я дизельного

двигателя

с

турбоподдувом

характерно

явле­

Влияние

низких

температур

на тягово-динамические качества

могут

быть

оценены

по выбегу

автомобиля . Н и з к и е температуры

повышают

вязкость

смазочных масел . Недостаточная подача их

к т р у щ и м с я

д е т а л я м

может привести к аварийным износам. Повы­

шенная

вязкость по

сравнению

с нормальной увеличивает силы

венно,

снижает

к.

п. д.

механизмов

и п е р е д а в а е м ы й

крутящий

момент.

Применение

на

открытых р а з р а б о т к а х

дизельных

двигателей

в сочетании с

г и д р о т р а н с ф о р м а т о р а м и позволило при

значитель­

ном облегчении у п р а в л е н и я автомобилем и улучшении

проходимо­

сти получить достаточно

близкую к

идеальной

тягово-динамиче-

скую характеристику .

П р и

эксплуатации в

горных условиях

д л я

улучшения тягово-

гателей с

турбоподдувом или специальными, ж е л а т е л ь н о

автома ­

тическими,

корректорами подачи

топлива и

угла опережения

впрыска .

Д л я улучшения тягово-динамических качеств

и повышения бе­

зопасности

движения целесообразно

рассмотреть' вопрос о

приме-

нении

рекуперативных тормозных

устройств,

которые поглощали

бы энергию д в и ж у щ е г о с я автосамосвала при

необходимом

замед ­

лении

его и

в о з в р а щ а л и бы ее в

случае последующего

разгона .

В настоящее

время

р а з р а б а т ы в а ю т с я

конструкции подобных тор­

мозов д л я автобусов

Л И А З и Л А З .

Поскольку

одной

из основных проблем повышения производи­

тельности карьерного

автотранспорта

является

проблема увеличе­

Среднетехнические скорости

д в и ж е н и я

автомашин

в

карьере

м о ж н о повысить за счет оптимизации р е ж и м о в их работы,

так как

практически имеющиеся резервы используются д а л е к о

не полно­

стью.

Современное состояние теории автомобиля позволяет

ответить

на

частные вопросы практики по

тягово-скоростной характеристи ­

ке,

с помощью которой можно определить: скорость

д в и ж е н и я

при

заданном суммарном сопротивлении;

суммарное

сопротивле­

подъемы,

которые могут быть

определены при движении

по дан ­

ной дороге.

О д н а к о

по тягово-скоростной характеристике нельзя

получить

средние скорости д в и ж е н и я на маршруте .

Расчеты средних скоростей

д в и ж е н и я методом равновесных

скоростей

ведутся из предположения о полной

з а г р у з к е двигателя,

что практически не имеет места

в реальных условиях эксплуатации .

Уточнение

этих показателей необходимо д л я

правильного норми­

Методы

расчета средней

скорости и расхода топлива

могут

быть созданы

на основе экспериментальных и статистических и с ­

следований,

с

применением

статистически-вероятностного

метода

мосвалов

в зависимости от условий эксплуатации .

С этой

целью на

карьере Ц е н т р а л ь н ы й в 1970—1971 гг. прово­

дились исследования

эксплуатационных р е ж и м о в работы автоса­

метров машины осуществлялась специальным комплектом

аппара ­

туры при движении

автосамосвала в общем транспортном

потоке

по характерным д л я

карьера трассам . Большинство обследован­

ющими

покрытия,

часто

неровными и плохо укатанными .

П е р в и ч н а я обработка

осциллограмм

и

промежуточная обра­

ботка

первичных

т а б л и ц

с помощью Э

В Ц М

«Минск-22» позвочи-

3*

''

35

руту и его составным

элементам.

Средневзвешенная скорость движения на каждом конкретном

маршруте для грузового и порожнего

направлений

определяется

по формуле

oCD —

. км/ч,

где L — общая протяженность маршрута, км; 1Ь 1Ь U — длина

отдельных участков пути, км; v\, v<i... vn

— скорость движения авто­

самосвала на участке, км/ч.

По полученным значениям средневзвешенных скоростей движе­

ния рассчитываются

нормы выработки

на

каждый

автосамосвал.

Режимы

работы гидротрансформатора,

продолжительность ис­

пользования

передач,

загрузка двигателя

по оборотам и измене­

ние

скорости движения автосамосвала при движении по характер­

ной

для карьера трассе показаны на рис. 17. Протяженность

трассы

1,4 км, имеются два

последовательно

расположенных

съезда

с подъемом в грузовом

направлении в 7

и 9%, радиусами

Г и с т о г р а м мы скоростей

д в и ж е н и я

(рис.

19)

наглядно,

показы ­

вают

распределение

скоростей

по маршруту . Т а к , ' г р у ж е н а я

м а ш и ­

на

до

60% времени д в и ж е н и я

проходит

на

скорости

10—16

км/ч,

в

то

время к а к движение

без

груза

в этом

интервале

составляет

ot%

Груженый

р^0

Порожний

й-5

19,3

t/,5f7.5,e„

9,0

Рис.

19.

Гистограммы

Z5

Л5.0

тиМ ПП 111

распределения

скоростей

движения аптосамосвала

а г

ь е в

to п

«is

w го

?

4 е в w i2 w ts

18211 гг

БелАЗ-548

V.KM/Ч

V, КМ/Ч

всего

около 30%

времени. О д н а к о 50%

времени

п о р о ж н я я

м а ш и н а

идет со скоростью 16—22 км/ч.

Исследования позволили установить к а к численные значения

скорости

д в и ж е н и я

автосамосвалов,

т а к и

оценить

р е ж и м

работы

их агрегатов.

Среднетехнические скорости д в и ж е н и я м а ш и н ы с грузом и по­

рожняком

весьма

низкие

за

счет

недоиспользования

мощности

двигателя

при движении

с

грузом

и

плохого состояния

проезжей

части

дороги

(неровности,

с у ж е н и я ) .

При движении

с грузом

3-я

передача

не используется, большую

часть времени — около 60%

— движение

осуществляется на 2-й

передаче и значительную часть — 34%

—

на 1-й. П р и

д в и ж е н и и

порожняком машина работает 40% времени на

2-й

передаче и

более

50% на 3-й

и 4-й передаче.

Установлено,

что

только

около 50% времени гидротрансформа ­

тор работает

в

оптимальном • р е ж и м е

гидромуфты . Это

в ы з ы в а е т

повышенный

его

износ, приводит к

увеличению

расхода

топлива

и является одной из причин снижения средних

скоростей

движе ­

ния автосамосвалов за счет потерь мощности в гидропередаче.

Повышение показателей

работы

большегрузных"автосамосвалов

шением

п а р а м е т р о в карьерных автодорог, их покрытий и содер­

ж а н и я

при эксплуатации (см. гл. I I I ) .

Применение

большегрузного

автотранспорта н а р я д у с очевид­

ными

достижениями

имеет

и

некоторые отрицательные последст­

вия:

выхлопные

газы

от работы

дизельных двигателей

резко ухуд­

ш а ю т

состав атмосферы

и,

следовательно, условия

работы на

к а р ь е р а х (табл .

11).

.

•

Состав

отработавших газов

Т а б л и ц а 1 i

Компоненты

Концентрация.

Примечание

% по о б ъ е м у

Азот

76—78

Нетоксичен

Кислород . . • •

2—18

То же

Пары воды . . .

0,5—4

Двуокись углерода

1,0—10

Окись углерода

0,01—0,5

Токсичен

Окислы азота - .

0,0002—0,5

То же

Углеводороды . .

0,009—0,5

Альдегиды . . . .

0.001—0,009

Сажа

0,01 — 1,1 г/м3

Н а

глубоких

карьерах

Севера

следует

т а к ж е

учитывать, что

из-за повышенного расхода

топлива

(на

15—20%

больше, чем в

среднеширотных и ю ж н ы х

районах)

и

м е н е е ' п о л н о г о сгорания

его вследствие низких температур воздуха, особенно

в период за­

пуска

двигателя,

к а ж д ы й автосамосвал выделяет при работе боль­

ше ядовитых газов. При сильных

морозах

и штиле

в к а р ь е р а х

данным

исследований, превышает

санитарную

норму в 20—30 раз .

Существует несколько

способов

снижения

концентрации

ядо­

витых примесей в выхлопных газах.

Основные

из них: адсорбция

сорбентами,

адсорбция жидкостями

(поглотителями),"

химические

реакции,

п р е в р а щ а ю щ и е

вредные

вещества в

безвредные,

непо­

средственное

дожигание,

д о ж и г а н и е

на к а т а л и з а т о р е ,

комбинации

предыдущих

способов.

П е р в ы й способ, при котором ядовитые компоненты

поглощают ­

ции)

. Химические

растворы

при взаимодействии с выхлопными га­

з а м и

с в я з ы в а ю т

ядовитые

примеси в устойчивые безвредные хи­

мические соединения. Так, в присутствии

двууглекислойсоды

окислы азота образуют азотную кислоту

и соль N a N 0 3 по ре­

акции