WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
На правах рукописи

СТРЕБКОВ Константин Алексеевич

Обоснование эффективных и безопасных

режимов работы ПОГРУЗОЧНО-ДОСТАВОЧНЫХ

машин в подземных выработках

Специальность 05.05.06 Горные машины

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2009

Работа выполнена в государственном образовательном

учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Ложкин В.Н.

кандидат технических наук Попович А.Е.

Ведущее предприятие ОАО «Институт «Гипроруда»»

Защита диссертации состоится 15 июня 2009 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-линия, д.2, ауд. 7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В. Плеханова (технического университета).

Автореферат разослан мая 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор В.В. ГАБОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из направлений технического оснащения подземных рудников в последние 25-30 лет является внедрение самоходного оборудования. При добыче полезных ископаемых подземным способом широко используются погрузочно-доставочные машины (ПДМ) для погрузки и доставке горной массы. На рудниках цветной металлургии накоплен значительный опыт применения самоходного оборудования при добычных работах в различных горнотехнических условиях. При добыче руд цветных металлов на долю самоходных машин приходится более 60 %.

Пневмоколесный самоходный транспорт имеет значительные перспективы развития благодаря следующим основным достоинствам по сравнению с другими видами транспорта: высокой производительности, безопасности труда проходчиков, мобильности, широкому диапазону грузоподъемностей и мощностей машин. Основным недостатком погрузочно-доставочных машин является токсичность выхлопных газов дизельных двигателей и увеличение расходов на вентиляцию горных выработок.

Значительный вклад в исследования режимов работы погрузочно-доставочных машин внесли С.С. Музгин, А.К. Семенченко, А.И. Липов и другие. Однако исследования влияния режимов работы погрузочно-транспортных машин на объемы вредных выбросов не проводились. В настоящее время очень остро стоит проблема уменьшения загазованности горных выработок рудников.

Поэтому актуальной задачей является выбор рациональных режимов работы подземных погрузочно-доставочных машин с целью минимизации объемов вредных выбросов, что позволит без уменьшения производительности машин с дизельным приводом снизить объемы вредных выбросов в атмосферу рудника, сократить расходы на вентиляцию выемочных участков рудника, соблюдать санитарные нормы на рабочем месте и улучшить условия труда проходчиков.

Цель работы обоснование и выбор скоростных и нагрузочных режимов погрузочно-доставочных машин для условий подземных выработок при минимизации вредных выбросов, что позволит прогнозировать изменение объемов вредных выбросов в зависимости от условий эксплуатации.

Идея работы заключается в обеспечении эффективных и безопасных режимов работы погрузочно-доставочных машин путем обоснования скоростного диапазона с минимизацией вредных выбросов.

Основные задачи исследований

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

  • выполнить анализ факторов, влияющих на режимы работы погрузочно-доставочных машин с дизельным приводом, условий эксплуатации подземной горно-транспортной техники, ее оснащенностью средствами экологической безопасности и применяемых методов снижения токсичности отработавших газов;
  • разработать математическую модель режимов работы погрузочно-доставочной машины, учитывающую условия эксплуатации и температуру отработавших газов и позволяющую определять минимальные объемы вредных выбросов дизельного привода;
  • провести моделирование рабочего процесса погрузочно-доставочной машины и анализ результатов моделирования
  • разработать методику проведения экспериментальных исследований для определения рабочих режимов работы дизельного привода погрузочно-доставочной машины с минимальными объемами вредных выбросов;
  • Обосновать рекомендации по выбору режимов работы и повышению экологичности погрузочно-доставочной машины с дизельным приводом.

Методы исследований: В ходе решения поставленных задач применялся комплексный метод исследования, включающий в себя теоретические исследования режимов работы погрузочно-доставочной машины, а также экспериментальные исследования дизельного привода погрузочно-доставочной машины на полномасштабном стенде.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель функционирования погрузочно-доставочной машины позволяет в зависимости от условий эксплуатации выявить нагрузочные режимы работы, характеризующиеся минимальными объемами вредных выбросов дизельного привода при выполнении машиной операций технологического цикла

2. Экспериментально установлено, что при движении погрузочно-доставочной машины в диапазоне скоростей от 8 до 13 км/ч достигается минимизация удельных вредных выбросов по оксидам азота до 10,5-11,5, по оксиду углерода до 3-3,5

Научная новизна

1. Обоснован и экспериментально подтвержден скоростной диапазон погрузочно-доставочной машины с минимизацией вредных выбросов.

2. Разработана математическая модель, позволяющая исследовать изменение объемов вредных выбросов в зависимости от условий эксплуатации.

3. Получены зависимости скоростных режимов работы и экологических характеристик погрузочно-доставочной машины от удельного сопротивления движению и угла наклона выработки.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается экспериментальными исследованиями на полномасштабном стенде; сопоставлением результатов теоретических и экспериментальных исследований с применением методов математической статистики.

Практическая значимость работы:

  • разработана методика расчета и выбора рациональных режимов работы погрузочно-доставочной машины при минимизации вредных выбросов.
  • разработан алгоритм и программа на его основе для расчета объемов вредных выбросов отработавших газов дизельных двигателей с учетом температуры отработавших газов.
  • предложены технически эффективные конструктивные решения средств снижения токсичности отработавших газов погрузочно-доставочной машины.

Связь темы диссертации с научно-техническими программами: Работа проводилась в рамках научно-технических программ: 1. «Разработка комплексов горно-транспортного оборудования с улучшенными энергетическими и экологическими характеристиками» в СПГГИ(ТУ) (2003-2006 г.г.); 2. «Создание экологически безопасных конкурентоспособных дизелей специального назначения для механизации работ в закрытых помещениях и угольных шахтах» совместно с ФГУП ЦНИДИ (2004-2006 г.г.).

Апробация работы: Основные положения и результаты работы докладывались на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в 2005, 2006, 2007 годах в СПГГИ (ТУ), на семинарах кафедры «Горных транспортных машин» СПГГИ (ТУ).

Личный вклад автора

Определены основные факторы, влияющие на нагруженность погрузочно-доставочной машины в технологическом цикле. На основе анализа рабочего цикла и условий эксплуатации определены скоростные режимы работы погрузочно-доставочной машины с минимизацией вредных выбросов. Выполнены экспериментальные исследования на полномасштабном стенде двигателя 3Д6. Определены объемы вредных выбросов на различных режимах работы дизельного двигателя. Получены зависимости удельных вредных выбросов от частоты вращения вала, мощности двигателя.

Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 137 наименований и приложений. Работа изложена на 132 страницах, содержит 28 рисунков, 18 таблиц.

Во введении изложены актуальность, цель, задачи, идея работы и научная новизна.

В первой главе проведены: анализ факторов, влияющих на режимы работы погрузочно-доставочных машин с дизельным приводом, дана оценка экологичности горно-транспортных дизелей и методов снижения токсичности отработавших газов.

Во второй главе разработана методика расчета экологических показателей погрузочно-доставочной машины. Предложен метод оптимизации режимов работы погрузочно-доставочных машин путем моделирования рабочего процесса дизельного двигателя.

В третьей главе описаны экспериментальный стенд, оборудование, методика проведения и результаты экспериментов по определению зависимости изменения объемов вредных выбросов отработавших газов от режимов работы дизельного двигателя. Приведены результаты экспериментов.

В четверной главе разработаны рекомендации по выбору и расчету каталитического и жидкостного нейтрализаторов.

В заключении даны основные выводы, научные и практические результаты работы.

защищаемые научные положения

1. Математическая модель функционирования погрузочно-доставочной машины позволяет в зависимости от условий эксплуатации выявить нагрузочные режимы работы, характеризующиеся минимальными объемами вредных выбросов дизельного привода при выполнении машиной операций технологического цикла

Анализ влияния условий эксплуатации ПДМ с дизельным приводом показал, что основными факторами, определяющими нагрузочный режим дизеля и, как следствие объемы вредных выбросов, являются условия эксплуатации.

Для описания силовой составляющей нагрузочного режима был принят кусочно-интегральный детерминированный подход, включающий в себя детализацию технологического цикла по элементарным операциям, в течение которых количество воздействующих факторов было бы неизменно. По этому принципу весь рабочий цикл ПДМ разбивается на операции: черпание, транспортирование и разгрузка (табл. 1).

Таблица 1

Структура рабочего цикла ПДМ

Операция

Факторы, влияющие на силовую составляющую режима нагружения привода

1. Черпание:

- первоначальное внедрение;

- частичный вырыв;

- заглубление;

- полный вырыв.

Дорожные условия, физико-механические свойства горной массы, геометрические параметры развала, конструктивные особенности машины

2. Транспортирование и маневры:

- ускоренно-замедленное, равномерное движение с грузом;

- то же порожняком.

Масса груза, дорожные условия, динамические показатели передающих узлов

3. Разгрузка:

- подъем стрелы;

- опрокидывание ковша;

- подъем ковша;

- опускание стрелы.

Масса груза, физико-механические свойства горной массы, массы металлоконструкций стрелы и ковша

По известным методикам, в зависимости от условий эксплуатации рассчитана силовая составляющая нагрузочного режима, влияющая на режим работы ПДМ. Доля статического режима составляет 85 % от всего технологического цикла ПДМ, поэтому при описании силовой составляющей нагрузочного режима переходными процессами можно пренебречь.

В зависимости от выполняемой технологической операции учитывались два направления потока мощности:

1. двигатель трансмиссия приводные колеса

2. двигатель гидропривод штоки гидроцилиндров

В теоретических исследованиях использована математическая модель, позволяющая определить величину момента и частоту вращения вала дизельного двигателя ПДМ на различных этапах технологического цикла и производить выбор режимов работы с минимальными объемами вредных выбросов.

По характеристике двигателя с учетом силовой составляющей нагрузочного режима выбраны частоты вращения вала дизельного двигателя с минимизацией объемов вредных выбросов. Это позволило установить, что благодаря выбору рациональной частоты вращения вала двигателя, снижение объемов вредных выбросов отработавших газов может составлять 20-25%.

Для определения объемов вредных выбросов на каждом этапе технологического цикла использован расчет рабочего процесса дизельного двигателя. На основании физических и эмпирических зависимостей, описывающих совместную работу дизеля и турбокомпрессора, составлены уравнения, по которым выполнен расчет режимов работы дизельного двигателя.

Для уточнения расчета рабочего процесса дизельного двигателя экспериментально установлено:

Pages:     || 2 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»