Введение к работе
Актуальность темы. В технологии открытого способа разработок мєстороглєніїі: процесс перемещения горной пассы является одним из основных. Карьерный автомобильный транспорт в горном производстве многих предприятий играет резаюцуэ роль в процессе добычи полезных ископаемых, определяя эсС:ектиняость и экономичность всего комплекса работ. Ознкзе 60,3 горной массы на карьерах СССР лєрєБозптся средствами автомобильного транспорта.
3 ПО "Красноярскуголь" ежегодно автосамосвалами лерезозпт-ся более 45 млн.? гошой кассы, и грузооборот будет интенсивно возрастать.
Однім из условий элективного использования карьерного автотранспорта является предотвращение налипания и намерзания горной кассы к внутренней поверхности кузовов. Прилипание и примерзание снхг-рлэт производительность автотранспорта, повышают расход энергия и другие эксгкуатацпонные расходы. По данным автобаз ПО "Красноярскуголь" средни" объс-и наляддієй п намэрзпей на кузов горной кассы за смеет, в зимний период составляет 1,8 м3 на один автосамосвал БелАЗ-7522.
Очистка транспортных средств от прилипшей породы представляет трудную задачу, которая ещё более усложняется при очистке от примёрзшей породы, так как прочность примерзания на два порядка вкізє прочности прилипания. Суровые климатические условия, в которых разрабатываются месторождения Канско-Ачинского бассейна (КАБа), ещё более обостряют згу проблему.
Обработка кузовов профилактическими пидкостями типа КОС, Ниогрин, применяемыми на -елезнодорозяоы транспорте, не находит применения на автомобильном транспорте из-за технологических трудностей и резкого неприятного запаха, появляющегося в кабине водителя и боксах технического обслуживания в ремонта, а так?є ввиду появления дополнительных экологических осложнений.
В то :*е время одной из благоприятных особенностей автомобильного транспорта является возмо-іность использования тепла выхлопных газов двигателя для обогрева кузова с целью исключения или уменьшения налипания и примерзания. Процессы, происходящие при нагревании в зоне контакта прилипшей породы к металлической поверхности, изучены недостаточно. Таким образом, исследования способов и средств борьбы с налипанием и намерзанием горной
кассы на карьерной автотранспорте н условиях разрезов КАТЭКа являются актуальными.
їїровєдснние исследования непосредственно связаны с планом важнейших НИР ПО "Красноярскуголъ", входящих з государственную програпду "Экологически, частая энергетика".
В работа обобщены теоретические и экспериментальные исследования, шполненше азторо:,". в калостве научного руководителя и ответственного исполнителя плановых тем з период 1985 - 1991 гг. в институте КАТЭКШйуголь.
Целью работы является научное обоснование знергосберегав-и—.г и экологически приемлемых способов и средств борьба с налипанием и намерзанием горной массы к кузовам карьерных автоса-мосвалоз в условиях разрезов КАТЭХа.
Основная идея работы заключается в избирательном использовании, в зависимости от температуры округлзцего воздуха и характера перевозимой горной массы, тепла еыхлолных газов двигателя с повыпением эффективности обогрева в сочетании с устройствами принудительной" очистки кузовов.
Задачи исследования:
анализ и оценка существующих способов и средств борьбы с налипанием и намерзанием горной кассы на карьерном автотранспорте;
углублённое изучений физической сущности процессов прилипания и примерзания горной кассы при тепловом воздействии в кузове автосамосвала и определение сил примерзания вскрышных пород КАТЭКа (суглинков) к различным конструкционным материалам;
исследование эффективности суцбетвухщен и разработка альтернативных схем обогрева кузова автосамосвала БелАЗ-7522 выхлопными газами;
построение математической модели и оценка вариантов схем обогрева кузова авто самосвала;
выбор и установление рациональных условий применения различных способов и средств борьбы с налипанием и намерзанием горной массы к кузовам авгосаиосвалов в ослолщённых условиях эксплуатации на разрезах КДТЭКа.
Методы исследований. Принят комплексный метод исследований, включающий: методы лабораторного эксперимента; графоаналитическое и математическое моделирование процессов; количественной и качественной оценки с применением современных компьютерных
средств - ШМРВ : производственное экспериментирование, испытание и опктно-лрсміЕлсшіая эксплуатация с проведением хронометра~-ных и натурных наблюдении и применение математической статистики для обработки опытных данню:. Научные положения работы:
-
^ля условд.. разрезов Iv.T3Ka и подобных им наиболее простыми в конструктивном отношении, экологически чистыми и энергетически выгодны:.::: в настоящее Бремя яатяэтея тепловой способ предупреждения налипания и примерзания п принудительна? очистім ку-ЗС20В автосамосвазов от калкпщеп и намёрззей горной массы.
-
3(JrejcTiiBHOCTb обогрева определяется максимально возможной температурой нагрева ст выхлопных газоз при равномерном распределении её по поверхности кузова. Существующая схема обогрева кузова БелАЗ-7522 не соответствует этому условию и не обеспечивает полного, полезного использования тепла выхлопных газов.
-
В ::узове ЕедАЗ-7522 вдоль обогрсватачъных каналов возникают елочные процессы, приводящие г. злектромолекулярному взаимодействию поверхности кузова с водой, находящейся б породе, а затем, б процессе .пви:енкя автосалосвала, происходит явление термо-влаголрозодности, которое в совокупности с интенсивным теплообменом газова с окружающим холодны!'! воздухом приводит к образованию прочного агломерата, причём в граничном с кузовом слое породы происходит смерзание частіш, сопровождающееся цементацией льдом.
-
Применение аналитического метода расчёта температурного поля кузовов автосашевадов, созданного на основе разработанных принципов раздадевия кузова на элементарные области, и способ расчёта их температурных полей позволяет синтезировать новые системы обогрева, исключающие или уменьпаэдие налипание и намерзание перевозимой горвоіі ыасск. .
Няучяая новизна работы:
-
газрабогана классификация, систематизирующая способы и средства борьбы с налипанием и примерзанием, позволяющая с учётом современных требований к энергосбережению и экологизации карьеров прогнозировать общие направления развития и обосновывать выбор конкретных методов и технических средств.
-
Определены величины сил примерзания суглинков к различны:.: конструкционным материатам при испытаниях на отрыв и срез в зависимости от влажности грунта в игроком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха.
-
Получена более полная картина изменения гіизического состояния перевозимой горной массы а. процессов со взаимодействия с поверхностью кузова автосамосвада. Выявлены закономерности изменения температурного доля кузова и тсілерагурн выхлопных газов ав-тосакосвала ЕелАЗ-7Ь22 в зависимости от числа оборотов двигателя.
-
Обосновали области рационального применения рассмотренные способов и средств борьбы с налипанием и примерзанием.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендацій обосновывается теорекгшекими ареллосылкамн, базирующимися на .Гузламентальнкх положениях теории механики !.крзлых грунтов, а такте адanaariiOCxby результатов теоретических :ісс"=до?яня:; и данных лабораторных, стендовых к промылленннх экспериментов. Енводы и рекомендации апробированы на разрезах КіТЗКа.
Практическая ценность. Результаты исследования л рекоменда-цші позволяют создавать новые и модернизировать существующие кузова карьерных автосамосвалов с эффективным нагреванием рабочей поверхности кузова и определить рациональные условия применения рассмотренных средств борьбы с налипанием я примерзанием горной :.ассы к кузовам карьерных авюсамосвалов.
Реализация работы. Методика расчета зс:єктішнсстїі обогреза кузовов автосалосвалов выхлопными газами принята Белорусским автомобильным заводом. Разработанные технические решения внедренк в автобазах разрезов "Березовские", "Бородинский" с годовым экономическим эСйекгом 52 тыс.руб. Годовой экономический эгфект от внедрения предлагаемой схемы обогрева в ПО "Красноярскугсль" составит 3,4 тыс.руб. на один автосамосвал.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на научно—практической конференции "Иолодые ученые КАТЭКу" (Красноярск, 1988); на конференции молодых учёных и специалистов "Основные направления открытой угледобычи и переработки КА7" (Красноярск, 1390); в ПО "Красноярскуголь", разрезах, заводе БелАЗ, на научных семинарах в Красноярском институте цветных металлов, Иркутском политехническом институте, КАТЗКШ'Иуголь.
Публикации. Основные положения работы опубликованы в 7 статьях и 4 авторских свидетельствах.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаз, заключения и приложений, содержит 190 страниц, в том числе 13 таблиц, 75 рисунков, список использованной литературы из 105 наименований и 114 страниц приложений.