автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Исследование влияния вибрации одноковшовых экскаваторов на состояние порошковых средств пожаротушения и разработка способов повышения их эффективности

Государственный комитет Украины по угольной промышленности государственный макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (МакНКИ)

На правах рукописи

УДК [621 .879.3:622.271 .4):[614.844.1-752+621 .929.7].001.57

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИИ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ НА СОСТОЯНИЕ ПОРОШКОВЫХ СРЕДСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Специальность 05.26.01 -"Охрана труда и пожарная безопасность"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ой

7 « ■"■л т

ДУЗЬ Людмила Евгеньевна

Макеевка 1994

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте горноспасательного дела (НИИГД)

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук

А.И.Козлик А.И.Бобров

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

кандидат технических наук

Н.Р.Шевцов И.Н.Марченко

Ведущее предприятие - Производственное объединение

"Александрияуголь"

Защита диссертации состоится " 1994 г. в Ю

часов на заседании специализированного совета K-I35.08.0I в Государственном Макеевском научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности (339008, Макеевка Донецкой области, ул.Лихачева, 60).

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке, института.

Автореферат разослан " ¿9" 1994 г.

Ученый секретарь' специализированного совета канд.техн.наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Роль, угля в топливно-энергетическом комплексе Украины в обозримой перспективе будет повышаться, так как обеспеченность потребностей ньрэднсго хозяйства' собственными ресурсами снижается вследствие сокращения производства электроэнергии, исчерпания разведанных месторождений нефти и природного газа, отставания в развитии шахтного фонда. Для удовлетворения внутренних потребностей Украины необходимо довести добычу угля к 2005 г. до ' 158 млн.т с последующим увеличением ее до 170...172 млн.т."Программа развития угольной промышленности Украины и ее социальной сферы до 2005 г." предусматривает интенсивное развитие как подземного, так и открытого способа разработки полезных ископаемых. Кроме того, преобладающее значение открытые разработки приобрели при добыче руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья и строительных материалов.

Выемочно-погрузочные машины, входящие в угледобывающие комп- • лексы разрезов, имеют высокую энерговооруженность и протяженную кабельную сеть, в них широко применяются минеральные масла и другие горючие материалы, а следовательно, они являются объектами повышенной пожароопасности. Основной путь снижения потерь от пожаров заключается в их предупреждении, своевременном обнаружении и ликвидации на начальной стадии развития. Однако из действующих угледобывающих комплексов и горно-транспортного оборудования только 10 % оснащено современной системой аварийной сигнализации и автоматическими средствами порошкового пожаротушения, разработанными ВНИИГД. Системы порошкового пожаротушешя представляют собой комплект оборудования, в состав которого входят: автоматическая станция пожарной сигнализации, тепловые пожарные изващатели, порошковые установки модели УПУ и перфорированные трубопровода. При возникновении пожара в защищаемом помещении срабатывает тепловой изве-щатель, электрический сигнал от которого поступает на станцию пожарной сигнализации, где вырабатывается управляющий импульс на включение порошковой установки. При этом сжатый воздух из баллона поступает в емкость с огнетушвщим порошком, обеспечивая его выброс через перфорированный трубопровод.

Надежность срабатывания порошковой техники (порошковых агнату-

шителей, покаротушащих установок и т.д.) во многом определяется физико-химическими свойствами порошковых составов, в частности слеживаемостыо. В качестве огнетушащего средства в автоматических средствах пожаротушения используется порошок И-2АП (ранее -П-1А). Очевидно, что от огнетушащего порошка требуется вытечь (выброситься) из емкости и потушить (локализовать) очаг горения. Выполнение первой функции осложняется способностью порошковых смесей поглощать влагу, уплотняться при действии вибрации, а также изменять свои свойства при циклической смене температур. Для сохранения текучести порошка из емкости повышают его влаго-, термо-, виброустойчивость и антислеживаемость. Однако указанными способами полностью устранить виброуплотнение огнетушащих порошков, в частности, автоматических систем пожаротушения экскаваторов не удается.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует, с одной стороны, о необходимости ускорить внедрение автоматических систем пожаротушения на выэмочно-погрузочных машинах разрезов, с другой -об актуальности проблемы снижения слеживаемости огнетушагуа: порошков, обусловленной воздействием на них вибраций, формирующихся в процессе работы карьерных экскаваторов, решение которой позволит повысить. эффективность и надежность функционирования пожаротушацих установок этих машин.

Диссертация выполнялась в рамках научно-исследовательской работы ВНИИГД N 1995332000 "Исследовать влияние вибрационных нагрузок на системы пожаротушения шагающих экскаваторов".

Цель работы - установление закономерностей поведения огнету-шащих порошков под действием механических колебаний и разработка ' способов снижения их слеживаемости в емкости пожаротушащей установки для повышения надежности и эффективности функционирования систем противопожарной защиты одноковшовых экскаваторов.

Идея работы заключается в оптимизации динамических свойств подвеса емкости с- огнетушащим порошком пожаротушащей установки.

Защищаемые научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

математическая модель подвеса емкости с огнетушащим порошком, отличающаяся представлением кинематических возбуждений в виде полигармонического процесса с основными статистическими характеристиками, близкими или равными соответствующим параметрам аппроксимируемых колебаний защищаемого объекта;

аналитические выражения для определения, в зависимости от высоты слоя порошка, основных характеристик вибрационных воздействий, обеспечивающих его объемное виОрокипение в емкости пожароту-шащей установки;

рациональные параметры подвеса емкости с огнетушащим порошком, обеспечивающие устойчивое объемное виброкипеше (вспушивание) или снижение дисперсии виброускорения колебаний емкости покароту-шащей установки мехлопаты ЭКГ-20 в 2...18 и драглайна ЭШ 20.90 в 2...330 раз.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждаются: применением современных методов теории колебаний, статистической динамики и структурно-параметрической оптимизации динамических- систем; использованием измерительной аппаратуры, отвечающей условиям безыскаженной передачи информации в рассматриваемом частотном диапазоне¡достаточностью для решения поставленных задач объема материала,' полученного при натурном и вычислительном экспериментах; приемлемой степенью адекватности разработанной математической модели реальным, физическим объектам, установленной сравнительным анализом результатов натурного эксперимента и моделирования (максимальные расхождения основных статистических характеристик исследуемых процессов не превышают 15 % ).

Научное значение диссертации состоит в установлении закономерностей поведения огнетушащих порошков под воздействием механических колебаний, формирующихся в процессе функционирования одноковшовых экскаваторов,и совершенствовании средств порошкового пожаротушения как динамических объектов.

Практическое значение работы состоит в возможности использования при создании, совершенствовании и исследовании средств порошкового пожаротушения: разработанной математической модели подвеса емкости с огнетушащим порошком; методик выбора рациональных параметров подвеса и исследования влияния механических колебаний на поведение огнетушащих порошков; оценок статистических характеристик вибраций поворотных платфорл рассмотренных одноковшовых экскаваторов; закономерностей поведения огнетушащих порошков под воздействием механических колебаний и аналитических выражений для определения основных параметров вибрационных воздействий, обеспечивающих их объемное виброкипение; рекомендуемых параметров подвеса, обеспечи-

вапцих вспушивание огнетушащих порошков или существенное снижение дисперсии виброускорения колебаний емкости пожаротушащих установок экскаваторов ЭКГ-20 и ЭШ 20.90.

Реализация выводов и рекомендаций работы. На основе выполненных исследований разработаны "Рекомендации по проектированию средств порошкового пожаротушения одноковшовых экскаваторов", которые переданы НИИ горноспасательного дела (Украина) и НИИТЯЯМАШ ПО "Уралмаш" (Россия) и использованы при создании и модернизации средств пожарозащиты выемочно-погрузочных машин.

Апробация работы. Основные результаты и работа в целом доложены й одобрены на: республиканском научно-техническом семинаре "Профилактика и тушение пожаров на объектах народного хозяйства" (Севастополь, 1988 г.); научно-технической конференции "Разработка и внедрение новых средств и способов, обеспечивающих улучшение охраны труда и; техники безопасности на предприятиях отрасли" (Свердловск, 1989 г.);республиканской научно-практической конференции "Повышение надежности и эффективности автоматической пожарной зашиты объектов" (Севастополь, 1989 г.); Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы производства и применения огнетушащих порошков" (Кингисепп, 1991 г.); республика«ской научно-технической конференции "Современные проблемы обеспечения пожаробезопасности и пожаротушения в замкнутых пространствах" (Севастополь, 1991 г.); заседании научно-технического совета отдела противопожарной зашиты открытых горных работ (1989, 1990 гг.), секции ученого совета "Предупреждение и тушение подземных пожаров" (1990,- 1994 гг.) и заседании ученого совета (1994 г.) ВНИИГД (НИИГД).

. Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей и получены два авторских, свидетельства на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов с выводами и заключения, изложенных на 93 страницах машинописного текста, и содержит 49 рисунков, 16 таблиц, список использованной литературы из 68 наименований и приложения.

Автор' выражает благодарность доктору технических наук Пашков-скому П.С. и кандидату технических наук Кривченко Ю.А. за помощь при подготовке диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основным видом оборудования, применяемого при добыче полезных ископаемых открытым способом, являются выемочно-погрузочные машины (экскаваторы). В процессе функционирования втих машин возникают значительные динамические нагрузки в элементах их конструкций и, как следствие, рабочее оборудование и механизмы воспринимают интенсивные вибрации, которые обусловливают частые отказы силовых подсистем и средств пожаротушения. Однако одноковшовые экскаваторы как сложные нелинейные динамичеcraie системы исследованы недостаточно, изученность закономерностей динамического Функционирования 'рассматриваемых землеройных машин низкая. При решении задач, связанных с' динамикой конкретных выемочно-погрузочных машин, соответствующие показатели, характеризующие уровень динамической нагруженности силовых элементов, определяются, как правило, на базе экспериментальных исследований. Вместе с тзм анализ имеющегося в публикациях материала показал, что в настоящее время нет в необходимом объеме даннйх о параметрах вибрации поворотных платформ, на которых обыч- ' но размещаются средства порошкового пожаротушения одноковшовых экскаваторов.

Огнетушащие порошковые составы (ОПС) являются одним из основных современных средств борьбы, с пожарами. Однако они, в зависимости от условий хранения и эксплуатации, под влиянием механических воздействий теряют некоторые важные физико-химические свойства, например текучесть. Это отрицательно сказывается и на их огнетушащей способности. Кроме того, слежавшийся (уплотненный) порошок непригоден для транспортировки по трубопроводам без предварительного разрыхления, а также является одной из основных причин низкой эффективности и надежности срабатывания автоматических систем пожаротушения. Однако вибрационные нагрузки могут приводить, с одной стороны, к упомянутым выше негативным явлениям, а с другой - существенно интенсифицировать процессы перемещения и переработки сыпучих материалов. Под действием вибрации в них происходят изменения, характер которых определяется интенсивностью колебаний, в первую очередь амплитудой виброускорений и (или) частотой. При амплитудных значениях виброускорений колеблющейся поверхности в пределах значений ускорения свободного падения (g) сыпучий материал переходит в состояние вибро-окижения„ а при дальнейшем росте интенсивности механических колеба-

ний - виброкипения. Однако в некоторых случаях- отрыву материала от вибрирующей поверхности и разрыву связей между. отдельными частицами-при указанных критических ускорениях препятствуют- высокие адгезионные и ван-дер-ваальсовы силы. Кроме того, анализ литературных данных показал, что различие физико-химических свойств обусловливает отличительные особенности динамического поведения- сыпучих материалов под действием механических.колебаний, а-параметры-вибрационных воздействий, обеспечивающие устойчивое■объемное виброкипение (вспушивание) этих веществ, строго.определенные, для.каждого из них. Последние для огнетушащих порошков, в-первую очередь зависят, от следующих физико-химических свойств:; гигроскопичности, слеживаемости, качества гидрофобизации, текучести; Поэтому при необходимости численные значения этих параметров для-конкретных сыпучих материалов, как правило, определяются экспериментальна*!-путем; Однако, несмотря на сравнительно большое количество работ-,, посвященных динамике сыпучих материалов, к настоящему времени'исследования, направленные на установление особенностей■динамического поведения огнетушащих порошков П-1А и П-2АП, нашедших,широкое применение в пожароту-шащей технике, под действием механических- колебаний, практически отсутствуют.

Таким образом, вибрационные вездейетвия обусловливают, с одной стороны, слеживаемость порошков- в-емкостях средств пожаротушения, что негативно сказывается на. эффективности- и надежности их функционирования, с другой - вибрации-о, определенными параметрами могут обеспечить виброкипение ОПС; в- это- часто используется в пожарной технике как полезное явление.

Положительные эффекты вибрационных возмущений в серийно выпускаемых в настоящее время установках, порошкового пожаротушения типа УПУ не используются. С целью защиты¿огнетушащего порошка этих уст. ройств от слеживаемости, обусловленной^вредными -воздействиями на них вибраций, формирующихся в процессе работы защищаемого оборудования, в конструкцию указанной установки- введен блок аэрации, в котором для вспушивания сыпучего материала используется энергия сжатого воздуха.

Опыт эксплуатации- средств порошкового пожаротушения на экскаваторах показал неэффективность- такого способа сохранения текучести ОПС. Кроме того,.следует¡отметить еще ряд недостатков: высокая трудоемкость- пррцвссва вспушивания огнетушащего порошка

(тем более 1цри оснащении горной машины несколькими установками типа УНУ) и обслуживания блока аэрации; возмошость ложного срабатывания пожаротушащей установки при осуществлении аэрации; наличие порошка :в воздухе, выпускаемом при аэрации в атмосферу (выход из строя , фильтра):; .нарушение .герметичности подсоединения блока аэрации к емкости вызывает попадание влаги в огнетушещий порошок (в этой связи следует отметить дополнительный положительный эффект воздействия механических колебаний - -в состоянии виброкишния огнетушащих порошков восстанавливаются их реологические свойства).

■Исходя из .вышеизложенного, для достижения поставленной в работе цели решались следующие основтша -задачи: выбрать наиболее приемлемый способ .повышения эффективности й надежности функционирования средств порошкового яожаротушегшя одноковшовых экскаваторов; определить статистические характеристики механических колебаний объектов размещения оредств ишаротушетшя; исследовать влияние вибрации на поведение огнетушащих .порошков; обосновать рациональные'параметры подвеса емкости с огнетушащим порошком (на примере одной пожаротушащей установки типа. УНУ), для чего разработать математическую модель подвеса емкости с ОПС пожаротушащей установки, выбрать функции цели, ограничения и метод поиска оптимальных значений динамических параметров, выполнить оптимизацию динамических свойств подвеса.

8 качестве объектов исследований в настоящей работе были приняты механическая лопата"ЭKIc2(TlГшaУaiffl®Г^фaFлaйн'ЭШ""20~.Э0.

Проблема повышения эффективности и надежности работы средств порошкового пожаротушения экскаваторов решалась по двум направ-дашшл:

виброуплотнение ОПС полностью устраняется путем перевода сыпучего материала в состояние объемного виброкипения. При этом в свою очередь возможны два варианта, в которых в качестве механических воздействий выступают вибрационные кинематические возбуждения- (I эта1- исследований), обусловленные колебаниями поворотной платформы экскаватора, формирующимися при его функционировании, или кинематические и силовые вибрационные возбуждения, (2 этап исследований). Последние вводятся (путем установки на емкости с порошком, например, центробежного вибровозбудителя общего назначения) в.случае, когда обеспечить устойчивое кипение сыпучего материала, используя

только "рабочие" колебания корпуса горной машины, невозможно;

снижается слекиваемость огнетушащего порошка методами виОро-защиты (3 этап исследований).

Оба направления отрабатывались подбором рациональных значений динамических (упругих и диссипативных) параметров подвеса емкости с порошком на поворотную платформу выемочно-погрузочной машины.

Движение исследуемой системы, динамическая модель которой показана на рис.1, в общем случае описывается уравнением:

■ Му + Р(у-гх) + О(у-х) = Р0в1п (I)

где х,у; х,у; х,у - виброперемещение, виброскорость и виброускоре-ниэ соответственно основания (поворотной платформы экскаватора) и несомого тела (емкости с ОПС); м=ш+шв; ш - масса емкости с порошком; тв - масса вибровозОудителя (вибратора); с, р - эквивалентные коэффициенты жесткости и сопротивления подвеса, который в общем случае-может иметь п опор; Ро, шв-амплитуда и частота вынуждающей силы Ь - текущее время.

П(пу)

у//;;///;//////////

Рис. I. Расчетная схема подвеса емкости с порошком

Первое направление повышения эффективности и надежности работы средств порошкового пожаротушения экскаваторов конструктивно проще всего может быть реализовано с помощью винтовых цилиндрических пружин сжатия и растяжения, диссипативные свойства которых обусловлены главным образом внутренним трением материала и весьма малы, т.е. принимался р=0. На I- этапе исследований вибратор исключался путем обнуления параметров Р0, ив и ша.: При реализации второго направления в качестве виброзащитных устройств использовались серийно выпускаемые виброизоляторы, диссипативные свойства которых характеризовались линеаризованным относительным

демпфированием <|> : р=2({У ом .

В качестве критерия перехода порошка в' состояние виброкипения было принято выражение:

О- » 0,715 , (2)

а эффективность виброзащиты характеризовалась коэффициентом к : оГ ,

(3)

где о-.оу - средние квадратичные отклонения (СКО) виброускорений колебаний соответственно основания и несомого тела.

Кинематические возмущения представлены в виде полигармонического процесса, у которого основные статистические характеристики близки )йш равны соответствующим параметрам аппроксимируемых- колебаний:

х = 2 А. + фг), (4)

где N - число выделяемых из спектра вертикальных колебания поворотной платформы составляющих, характерных и доминирующих во всех периодах рабочего цикла одноковшового экскаватора; А^- эквивалентная амплитуда 1-той учитываемой компоненты; со.ф^ - частота и начальная фаза ¿-той составляющей. Эти параметры определялись экспериментально по методике, представленной на рис.2, где Б (и) -

спектральная плотность виброперамещэний, .или виброскорости, или виброускорения колебаний поворотной щлатформц в вертикальном направлении; а, а . - СКО соответственно виброперемещения, виброскорости и виброускорения вертикальных колебаний корпуса экскаватора для к -той октавной.шш .подуоктавной, или третьоктавной и т.д. полосы со среднегеометрической'частотой ш.

. 8«1» ,

ы

ш

ек

о =0 (о. =о. ; о- =о.. );

XI хКч х\. хк' XI хК "

А = ич^л (А» =1 ■ 4,Ю41 и?; А, =1,410^ )

Рис. 2. Определение параметров полигармонического процесса

1'3'

Тйким» образом, при разработке: математической модели подвеса приняты-' следукщие допущения: подвес емкости- с ОПС установки для тушения•пожароя на экскаваторах-рассматривается как линейная динамическая система; учитываются только'колебания' вдоль вертикальной оси подвеса; стохастические по своей природе1 вибрации корпуса экскаватора аппроксимированы неслучайным'колебательным процессом, описываемым аналитическим выражением-(4); начальные фйзы <р. принимались равными нулю.

Автостатистики механических колебаний поворотной платформы объектов размещения средств порошкового пожаротушения, а также материал, необходимый* для' проверки' адекватности разработанной математической модели;, были- полутоны! на' базе" натурных экспериментальных исследований! экскаваторов ЭКГ-20 и ЭШ 20.90 в представительных условиях разрезов-соответственно "Нерюнгринский" ПО "Якутуголь" и "Морозовский1' ПО "'Айексавдрияуголь''. Основные закономерности поведения порошков типагП-1А! ИП-2АП при действии на них вибрации устанавливались: на » основ© стендовых экспериментов в лабораторных условиях.

Анализ всей совокупности полученных- экспериментальных данных ' позволил сделать следующие выводе:- уровень- динамических нагрузок поворотных платформ одноковшовых экскаваторов сравнительно низкий, поэтому колебания, формирующиеся в* процессе функционирования этих машин, обусловливает только виброуплотнение (слеживае-мость, усадку) огне тушащих порошков- средств' противопожарной защиты ' (ручных порошковых огнетушителей; порошковых пожаротушащих установок и:;ткд-;);:виброкипение ОПС начинается с верхних' слоев и распространяется-! вглубь1, вплоть-до их'вспушивания-,-тогда'-как процесс усадки-;. наоборот;. начитается"снизу;_ интенсивный"процесс слеживае-мости- происходит1 в:- частотном■ диапазоне 25'.. .160' Гц (установлен вид зависимости-* усадки-, огнвтушащих горошков' от'времени действия вибраций-- с различным»-параметрами);. значения ■ виброускорений, при которых начинается-'виброкипонив огнвтушащих порошков, для разцых частот различны (получены¿аналитические выражения для -определения, в зависимости от'высоты--слоя'порошка Н" в^ емкости, минимального значения СКО виброускорения" с^ ,. пр1гкотором,1начипается процесс объемного виброкипения, первой''резонансной"частоты слоя сыпучего материала 1 1 и времени вспушивания" т:'

аар1=-0,009Н+13,8 , мс"2;

Г =-0,0НН+14,9 , Гц; р*

т=0,015Н1',| МИН,

где Н ' 6 [150 мм; 650 мм]); независимо от частоты колебаний устойчивое протекание процесса вспушивания огнетушащих порошков возможно при СКО виброускорения, большем или равно« 55 мс~2, ср. с критерием (2); в качестве максимально допустимой величины слеживае-мости огнетушащих порошков средств пожаротушения экскаваторов следует принять относительную усадку, равную 20 %■. (о максимальной степени усадки порошка свидетельствует глубина протыкания 30...35 мм при усилии 50 Н прутком диаметром 1,6 мм при заточка его конца'под углом 49°); разработанная математическая модель в достаточной степени адекватна реальным объектам.

Вычислительный эксперимент, выполненный на ПЭВМ с использованием рассмотренной выше математической модели, позволил установить:

устойчивое объемное виброкипениэ огнетушащих порошков средств противопожарной защиты одноковшовых экскаваторов можно обеспечить только за счет применения вибровозбудителей и соответствующего подбора динамических параметров подвеса емкости с сыпучим материалом. Причем' с целью упрощения оптимизацию допускается выполнять ; без учета внешних кинематических возмущений, формирующихся в процессе функционирования рассматриваемых выемочно-погрузочных машин, ввиду их малости по сравнению с силовыми воздействиями, обусловленными работой установленного на емкости с порошком вибровозбудителя;

используя маятниковый вибровозбудитель модели ИВ-101А, настроенный на максимальную амплитуду вынуждающей силы, и пожаро-тушащую установку УПУ с массой заряда 100 кг, для любых типов одноковшовых экскаваторов, применяемых при добыче полезных ископаемых открытым способом, вспушивание огнетушащего порошка будет обеспечиваться при жесткости подвеса 11,1...16,8 МНм"1. При этом непрерывный в течение рабочей смены режим функционирования вибровозбудителя допускается заменять на повторно-кратковременный: 1...2 включения продолжительностью около 19 мин (за это время наряду с восстановлением

текучести порошка улучшаются и другие его реологические свойства);

наибольшей эффективностью обладают пружинные с фрикционным и

цельнометаллические со структурным демпфированием виброизоляторы.

'Указайные виброзащитные устройства, имеющие рациональные динамичес-

о.оэ«...х.иа МН*

кие параметры (жесткость: ---; линеаризованное относительное демпфирование: 0,45), могут обеспечить снижение дисперсии виброускорения вертикальных механических колебаний емкости с огне-тушащим порошком установки типа УПУ (принятых модификаций) мехлопаты ЭКГ-20 в 2...18 и драглайна ЭШ 20.90 в 2...330 раз. При этом оптимальной является жесткость, подвеса 34 кНм"1. Столь высокий эффект достигается главным образом за счет отфильтровывания составляющих вертикальных колебаний поворотной платформы экскаваторов с частотами, превышающими собственную частоту подвеса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи повышения технического уровня средств порошкрвого пожаротушения одноковшовых экскаваторов.

Основные выводы, научные и практические результаты, полученйые в работе:

1. Разработана оптимизационная математическая модель подвеса емкости с огнетушащим порошком средств пожаротушения одноковшовыг экскаваторов.

2. Изучены основные закономерности механических колебаний объектов размещения средств пожаротушения и влияние вибрации на поведение огнетушащих порошков. При этом:

установлено, что колебания поворотных платформ, формирующиеся Э процессе функционирования одноковшовых экскаваторов угольных разрезов, обусловливают только виброуплотнеше (слеживаемость, усадку) огнетушащих порошков средств противопожарной защиты (ручных порошковых огнетушителей, порошковых пожаротушащих установок и т.д.). Интенсивный процесс слекиваемости происходит в диапазоне частот 25...160 Гц;

выявлено, что значения виброускорений, при которых начинается виброкипение огнетушащих порошков, для разных частот различны. Ноказе-ю. ч;го е рэг^'яяс емкостях установок УПУ, широко применяемых на одноковшовых экскаваторах, с массой заряда порошка 100 кг виброкипение смеси наступает при частоте колебаний 7,8...8,3 Гц, среднем квадратичном отклонении виброускорения 8,0...8,4 мс~г и времени воздействия вибрациями 19...17 мин. Устойчивое протекание процесса вспушивания (объемного виброкипения) огнетушащих порошков возможно при среднем квадратичном отклонении виброускорения, большем или равном 55 мс-2, независимо от частоты колебаний;

показано, что в качестве максимально допустимой величины сле-живаемости огнетушащих порошков средств пожаротушения следует принять относительную усадку, равную 20 %.

3. Обоснованы способы снижения слекиваемости огнетушащих порошков и рациональные параметры подвеса емкости пожаротушащих установок одноковшовых экскаваторов. При этом:

• выявлено, что, воздействуя на огнетушащий порошок только кинематическими возмущениями, невозможно обеспечить его устойчивое

объемное виброкипение при любых конструктивно реализуемых кесткостях подвеса емкости пожаротушащей установки одноковшовых экскаваторов, эксплуатирующихся в условиях угольных рагрезов;

показано, что, используя маятниковый вибровозбудатель модели ИВ-101А, настроенный на максимальную амплитуду вынуждающей силы, и средство пожарозащитн типа УПУ с массой заряда 100 кг, для любых типов одноковшовых экскаваторов, применяемых на угольных разрезах, вспушивание огпетушащего порошка будет обеспечиваться при жесткости подвеса 11,1...16,8 МНм"1;

установлено, что использование пружинных о фрикционным и цельнометаллических со структурным демпфированием виброизоляторов с рациональными динамическими параметрами " (жесткость: п-1 (0,034...2,68), МПм-1, где п - количество симметрично расположенных в подвесе опор; линеаризованное относительное демпфирование: 0,45) может обеспечить снижение дисперсии виброускорения вертикальных механических колебаний емкости с огнетушащим порошком установки типа УТСУ (принятых модификаций) мехлопаты ЭКГ-20 в 2...18 и драглайна ЭШ 20.90 в 2...330 раз.

4. Результаты и выводы диссертационной работы послужили основой для разработки "Рекомендаций по проектированию средств порошкового пожаротушения одноковшовых экскаваторов", которые переданы НШ горноспасательного дела (Украина), НИИТЯЖМАШ ПО "Уралмош" (Россия) и использованы при создании и модернизации, средств пожарозащитн выемочно-погрузочных машин угольных разрезов.

ОснЬвные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Автоматические установки пожаротушения модульного построения/В. П. Ме тальников, Л.Е.Дузь, А.П.Черников, Н.Г.Шевченко//Про-филактика и ликвидация аварий на шахтах: Сб.науч.тр./ВНИИГД. -Донецк, 1986. -С.81-86.

2. Метальникон В.П., Дузь Л.Е. Тенденции развития технологии противопожарной завиты горно-транспортного оборудования//Тезисы докладов республиканского научно-технического семинара "Профилактика

и тушение пожаров на объектах народного хозяйства"/Севостопольский приборостроительный институт.-Севастополь, 1988.-С.62.

■ 3. Противопожарная защита горно-добывающей техники угольных разрезов/А. И. Коз люк, Н.Г.Шевченко, В.П.Маталышков, Л.Е.Дузь//Тези-

сы докладов научно-технической конференции "разработка и внедрение нових средств и способов, обеспечивающих улучшение охраны труда и техники безопасности на предприятиях отрасли".7-в сентября I9£>9 г./ Свердловский дом науки и техники.-Свердловск,1989.-С.60.

4. Дузь JI.E. влияние вибрационных нагрузок на состояние порошка в установке пожаротушения/Л'орноспасательное дело: Сб.науч. тр./ВНИИГД.-Донецк, 1990.-С.62-57.

В. Дузь Л.Б., Булгаков Ю.Ф. Влияние вибрационных нагрузок на состояние огнетушащих порошков//Тезисы докладов Всесоюзной научнэ-практической конференции "Проблемы производства и применения огвд-тушащих порошков", 1-Б апреля 1991 г., г.Кингисепп/ЛенНШгипрохим. -Ленинград, 1991.-С.57-58.

6. Дузь Л.Е. Повышение надежности работы автоматических систем локального пожаротушения на экскаваторах цикличного дэйст-,вия//Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции "Современные проблемы обеспечения пожаробезопасности и пожаротушения в замкнутых пространствах"/Севастопольский приборострои- ' тельный институт.-Севастополь, I99I.-C.I5-I6.

7. Дузь Л.Е., Кривченко Ю.А. Математическая модель подвеса емкости с порошком пожаротушащей установки экскаваторов/НИИ горноспасательного дела. -Донецк, 1993. -10 с. -Деп. в ГКГБ Украины 14.10.93, N 1983 -Ук 93.

8. Дузь Л.Е., Кривченко Ю.А., Сиригос П.А. Результаты оптимизации динамических свойств подвеса емкости с порошком пожаротушащей установки экскаватора ЭКГ-20/НШ горноспасат.дела.-Донецк, 1993.-Юс.-Деп. в ГНТБ Украины 14.10.93, и 1984 -Ук 93.

9. A.c. 1780773 СССР, МКИ А62 С35/68. Установка порошкового .'пожаротушения/ В;с.Головин, Н.Н.Груздева, Л.Е.Дузь.-4911046/12;

Заявлено 1Б.02.91; Опубл.15.12.92, Bxw.N 46. -3 с.

10. Решение о выдаче патента 4941737/12 СССР, МКИ А62 С 2/00. Способ восстановления реологических свойств огнегасодего порошка/ В.С.Головин, Л.Е.Дузь, Н.М.Скрипова.- Заявлено 03.06.91.