автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование эффективных и безопасных режимов работы погрузочно-доставочных машин в подземных выработках

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

1У8

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

003470198

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

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-я линия, д.2, ауд.7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 14 мая 2009 г.

Кулешов А.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ложкин В.Н.

кандидат технических наук

Попович А.Е.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета д-р техн. 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 погру-зочно-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 г/кВт ■ ч, по оксиду углерода до 3-3,5 г / кВт ■ ч

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 нагружен-ность 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 ЗД6. 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 погру-зочно-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 нагруже-ния 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:

• частота вращения вала дизельного двигателя п, мин"1;

• мощность дизельного двигателя N. кВт;

• часовой расход топлива В, кг/ч;

• данные газового анализа: количество содержания оксида углерода (СО), кислорода (Ог), оксидов азота (№)х).

По результатам измерений вредных выбросов отработавших газов и расходу топлива установлен коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива а, ■ При этом регистрировались следующие параметры: эффективная мощность дизельного двигателя, частота вращения, часовой расход топлива, концентрация оксидов углерода - СО, концентрация кислорода - 02.

Принимаемый алгоритм расчета рабочего процесса дизельного двигателя следующий:

1. Определяется коэффициент наполнения цилиндров дизельного двигателя свежим воздушным зарядом по формуле:

ф =——, (1)

30- т Ры

где вгиг - расход воздуха, кг/ч.

2. Задаются отношением (ра/р0), где ра - начальное давление в цилиндре; р0 - атмосферное давление и уг- коэффициентом остаточных газов.

3. Определяется значение температуры рабочего тела в начале сжатия:

X _ £ , Ра_, К , 1 ^ (2)

° £-1 р0 Фс 1 + уг'

где Е - степень сжатия.

4. Проводится расчет процесса сжатия и расширения.

5. Период задержки самовоспламенения х/ определяется по формуле акад. Н.Н.Семенова:

т =_8217'4 (3)

где Ут - средняя скорость поршня; рш и Тт - давление и температура в цилиндре в момент начала впрыска топлива..

6. Определяется температура отработавших газов.

В результате расчета определяются значения: максимальное давление сгорания, Ье - удельный эффективный расход топлива [ г / кВт ■ ч ], эффективная мощность дизельного двигателя.

На основе алгоритма определения закономерностей изменения объемов вредных выбросов была создана компьютерная программа, выполняющая автоматизированный расчет нагрузочных режимов дизельного двигателя. Математическое моделирование режимов работы погрузочно-доставочной машины позволило определить скоростные и нагрузочные режимы работы привода с минимальными объемами вредными выбросами. По результатам математического моделирования была установлена зависимость температуры отработавших газов погрузочно-доставочной машины от мощности дизельного привода.

На рис. 1 приведен график зависимости температуры отработавших газов погрузочно-доставочной машины от мощности дизельного привода.

ш"

О 50 100 150 200

Потребляемая мощность привода, кВт

Рис. 1. График зависимости температуры отработавших газов от потребляемой мощности дизельного двигателя

На рис. 2 приведен график зависимости степени снижения объемов вредных выбросов СО и СН каталитическим нейтрализатором от температуры отработавших газов дизельного привода.

Температура отработавших газов, "С

Рис. 2. График зависимости степени снижения вредных выбросов СО и СН каталитическим нейтрализатором от температуры отработавших газов дизельного двигателя

Как видно из этого рисунка целесообразной температурой отработавших газов, при которой происходит максимальное снижение вредных выбросов в каталитеском нейтрализаторе является температура в диапазоне 300-400 °С.

По результатам расчетов определены режимы работы по-грузочно-доставочной машины, при которых температура отработавших газов наиболее благоприятна для дожигания вредных выбросов в каталитическом нейтрализаторе.

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 г / кВт ■ ч, по оксиду углерода до 33,5 г / кВт • ч

Для установления закономерностей изменения объемов вредных выбросов от режимов работы ПДМ в реальных условиях эксплуатации были проведены экспериментальные исследования дизельного двигателя 6ЧН СП 15/18. Техническая характеристика двигателя приведена в табл.2.

Таблица 2

Техническая характеристика дизеля 6ЧН СП 15/18

Номинальная частота вращения, мин 1 1500

Номинальная мощность, кВт 173

Частота вращения, максимальная, мин 1680

Число цилиндров, шт. 6

Диаметр цилиндра (Б), мм 150

Ход поршня (Б), мм 180

Расположение цилиндров рядное

Степень сжатия 14

Рабочий объем, дмЗ 19,08

Выбор в качестве объекта исследования этого двигателя обусловлен тем, что он использовался в качестве привода погрузочно-доставочной машины ПД-12. Кроме этого этот двигатель широко применяется на другом шахтном и карьерном транспортном оборудовании.

Экспериментальные исследования проводились на полномасштабном стенде (рис. 3). Стенд позволяет в широких пределах изменять следующие параметры: нагрузку на двигатель, частоту вращения коленчатого вала.

При проведении экспериментальных исследований определялись концентрации вредных выбросов отработавших газов: оксида углерода - СО, углеводородов - СХНХ, оксидов азота - 1\тОх. Изменялось тормозное усилие - гидротормозом с весовой головкой и

при этом определялись: частота вращения - частотомером; концентрации вредных выбросов (NOx, СО, СН) - хемилюминесцент-ным и инфракрасным газоанализаторами, дымность - фильтрационным дымомером "Bosch" и температура отработавших газов -термопарой.

Расход топлива определялся весовым способом. Показания снимались на установившихся режимах. В итоге этих экспериментов были получены значения концентраций вредных выбросов на всех режимах работы двигателя.

Рис. 3. Схема стенда для определения объемов вредных выбросов

отработавших газов 1 - манометр; 2- термометр; 3 - дымомер фильтрационный; 4 -измерительный комплекс «ТЕСТ 1К»; 5 - Бачок расширительный; 6 - холодильник водо-водяной; 7 - холодильник водо-масляный; 8 - бачок масляный; 9 - весы; 10 - бак топливный; 11-

гидротормоз

По результатам проведенных экспериментов были рассчитаны удельные концентрации СО и NOx (г/кВт-ч) при номинальной частоте вращения вала двигателя. Удельный средне-

взвешенный выброс ¡-го вредного вещества рассчитывался по формуле:

т

е> = 0,446• М, ■ * т -, (6)

Реп'2

;=1

где ¡Л1 - молекулярная масса 1-го загрязняющего вещества либо его эквивалента по приведению, кг/кмоль;

т - количество режимов испытаний в испытательном цикле;

] - порядковый номер режима испытаний в испытательном

цикле;

I - индекс загрязняющего вещества (СО, СН, 1ЧОх);

Су - измеренная при испытаниях на _/-м заданном режиме концентрация /-го загрязняющего вещества в ОГ, об.%;

Уехн ] - объемный расход ОГ (во "влажном" или "сухом" состоянии), приведенный к нормальным атмосферным условиям (Т0 = 273_°К, Р0 = 101,3 кПа), м3/ч;

• - отношение эффективной мощности дизеля на данном режиме испытаний к номинальной эффективной мощности;

ДО) - весовой коэффициент режима;

Реп - номинальная эффективная мощность дизеля, кВт.

Зависимость изменения удельных концентраций оксидов азота и оксида углерода от мощности представлена на рис. 4. Из графика видно, что на режимах работы, соответствующих 75% мощности привода происходит снижение удельных вредных выбросов как по оксидам азота, так и по оксиду углерода.

-ЫОх

--СО

Рис. 4. График зависимости удельных выбросов Ж)х и СО от изменения потребляемой мощности дизельного двигателя, при

п=1500мин"'

Структуру рабочего цикла погрузочно-доставочной машины, представленную в табл.1, составляют четыре основные операции: черпание, движение с грузом, движение без груза, разгрузка. Продолжительность каждой операции в технологическом цикле погрузочно-доставочной машины представлена в табл. 3.

Из таблицы видно, что нагрузка на двигатель в технологическом цикле погрузочно-доставочной машины составляет 75% мощности дизельного двигателя.

Сравнение экспериментальных данных с реальными условиями работы погрузочно-доставочной машины позволяет сделать вывод о том, что наибольшие объемы вредных выбросы соответствуют режимам от 50 до 75% нагрузки. Для этих режимов проводился выбор и расчет каталитического и жидкостного нейтрализаторов.

Таблица 3

Нагруженность погрузочно-доставочной машины в технологическом цикле

Операции технологического цикла ПДМ Частота вращения вала дизельного двигателя, мин1 Мощность, % Продолжительность операции в технологическом цикле ПДМ%

Черпание 1500 100 15

Движение с грузом 1300 75 50

Движение без груза 1150 50 25

Разгрузка 900 25 10

На рис. 5 представлена номограмма для определения удельных вредных выбросов при работе погрузочно-доставочной машины. Для выбора скорости движения погрузочно-доставочной машины в реальных условиях эксплуатации, при которой удельные выбросы были бы минимальны, на тяговой характеристике была построена диаграмма изменения удельных вредных выбросов. Пересчет этих выбросов производился при номинальной частоте вращения вала дизеля на каждую передачу погрузочно-доставочной машины в зависимости от условий эксплуатации.

Скорость движения, км/ч

Рис. 5. Номограмма определения удельных выбросов в зависимости от условий эксплуатации (1-4 - номера передач)

Из рис. 5 видно, что минимизация удельных вредных выбросов по оксидам азота до 10,5-11,5 г! кВт • ч, по оксиду углерода до 3-3,5 г! кВт ■ ч достигается при скоростях движения погрузочно-доставочной машины в диапазоне 8-13 км/ч.

Данная номограмма позволяет производить выбор рациональных скоростных режимов работы погрузочно-доставочной машины с минимизацией удельных вредных выбросов в атмосферу рудника для конкретных условий эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на базе выполненных теоретических и экспериментальных исследований, была решена актуальная научно-практическая задача установления закономерностей изменения режимов работы подземной погрузочно-доставочной машины и объемов вредных выбросов от реальных условиях эксплуатации.

Основные научные результаты и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Использование рациональных режимов работы дизельного привода погрузочно-доставочных машин позволяют снизить объемы вредных выбросов на 20-25%.

2. Разработана и апробирована методика для проведения стендовых испытаний, на основе которой получены закономерностей изменения объемов вредных выбросов отработавших газов от режимов работы дизельного двигателя.

3. Разработана математическая модель рабочего процесса погрузочно-доставочной машины и дизельного двигателя, определены нагрузочные режимы работы погрузочно-доставочной машины при минимизации объемов вредных выбросов.

4. Разработана программа для расчета и сравнительного анализа вредных выбросов отработавших газов на различных режимах работы дизеля, позволяющая выбирать режим работы погрузочно-доставочной машины, исходя из условий эксплуатации с минимизацией объемов вредных выбросов.

5. Разработаны рекомендации по обоснованию и выбору средств снижения токсичности - каталитического и жидкостного нейтрализаторов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Стребков К.А. Малотоксичные режимы работы подземных по-грузочно-доставочных машин. // Горное оборудование и электромеханика. №7. СПб., 2008. С. 23-25.

2. Стребков К.А. Взрывобезопасные дизели ЗД6 РВ для подземного самоходного оборудования // Горное оборудование и электромеханика. №7, СПб., 2006. С. 2-4.

3. Стребков К.А. Обоснование требований к экологической безопасности дизельных двигателей транспортных машин для подземных условий // Записки Горного института. СПГТИ(ТУ). Т. 167, ч.1, СПб., 2006. С. 187-189.

4. I Кулешов А.А1 Стребков К.А. Обоснование рациональных технических параметров малотоксичного дизеля для подземного горно-транспотного оборудования. // Записки горного института. СПГГИ(ТУ). Т. 178, СПб., 2008. С. 55-58.

5. Новиков Л.А., Стребков К.А. Новые взрывобезопасные дизели ВАЗ 341РВ для подземного самоходного оборудования//Горные машины и автоматика, №6, СПб., 2004. С.21-24.

РИЦ СПГГИ. 07.05.2009. 3.214. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Введение.

1. Анализ изученности проблемы.

1.1. Анализ факторов, оказывающих влияние на режимы работы погрузочно-доставочных машин с дизельным приводом.

1.2. Анализ экологичности горно-транспортных дизельных приводов.

1.3. Анализ методов снижения токсичности дизелей.

1.4. Анализ исследования технологического цикла ПДМ.

1.5. Цель и задачи исследований.

Выводы к главе 1.

2. Разработка математической модели рабочего процесса ПДМ.

2.1. Структурирование рабочего цикла ПДМ.

2.2. Моделирование рабочего процесса погрузочно-доставочной машины.

2.3. Методика расчета рабочего процесса дизельного привода ПДМ.

Выводы к главе 2.

3. Влияние режимов работы привода погрузочно-доставочной машины на токсичность отработавших газов.

3.1. Экспериментальные исследования технических параметров, влияющих на токсичность дизеля.

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.3". Методика обработки результатов испытаний.

3.4. Результаты экспериментальных исследований.

Выводы к главе 3.

4. Разработка рекомендаций по минимизации вредных выбросов отработавших газов.

4.1. Обоснование и выбор каталитического и жидкостного нейтрализаторов

4.2. Определение параметров устройств снижения токсичности отработавших газов.

Одним из путей технического перевооружения подземных рудников является широкое внедрение самоходного оборудования. Применение самоходного оборудования позволяет повысить скорость проведения горных выработок в 2-2,5 раза (до 150 м в месяц), производительность труда проходчиков в 3-4 раза (до 15 м3/чел. - смену). Технико-экономическая эффективность использования самоходной техники находится в прямой зависимости от организации и условий ее эксплуатации, обслуживания и ремонта.

Широкое применение самоходное оборудование получило также при добычных работах на рудниках цветной металлургии, где к настоящему времени накоплен значительный опыт его применения в различных горнотехнических условиях. Участие самоходных машин в добыче руд всех цветных металлов достигает 60 %.

К особенностям использования самоходной техники относят: относительно большие размеры, масса, мощность привода, газовыделение дизельных двигателей, сложность технического обслуживания и ремонта.

Пневмоколесный самоходный транспорт имеет значительные перспективы развития благодаря следующим основным достоинствам по сравнению с другими видами транспорта:

- высокая производительность;

- улучшение условий работы и повышение производительности труда проходчиков;

- высокая безопасность труда;

- широкий диапазон значений грузоподъемности, производительности и мощности машин, позволяющих подобрать их оптимальное значение для любых заданных условий;

- возможность доставки в забой материалов и оборудования и буксировки других машин.

В последние годы создан ряд высокопроизводительных машин, отвечающих требованиям подземной эксплуатации, причем, наряду с электрическими и пневматическими приводами для передвижения, большое применение получил дизельный, которым оснащено большинство отечественных и зарубежных самоходных машин.

Накопленный обширный опыт работы самоходного оборудования позволил выявить не только его важнейшие преимущества, но и недостатки:

-экономическая целесообразность применения лишь при относительно малых расстояниях доставки горной массы;

- высокая стоимость машин и их ремонта;

- высокая стоимость и расход колесных шин; малый ресурс шин;

- цикличность действия, наличие холостых пробегов;

- сложность управления в подземных условиях;

- сложность автоматизации работы оборудования;

- токсичность выхлопных газов дизельных двигателей и резкое увеличение расходов на вентиляцию;

Однако преимущества дизельного привода в значительной мере превосходят связанные с его эксплуатацией трудности, благодаря чему область применения дизельных самоходных машин постоянно расширяется. Решающими факторами эффективной эксплуатации самоходного оборудования являются его высокая надежность, наличие необходимых резервов прочности, высокая мощность и производительность.

Эксплуатация транспортного самоходного оборудования осложняется двумя серьезными факторами - высокой себестоимостью перевозок, погру-зочно-доставочных работ (затраты на энергоносители составляют 15-20% в общей себестоимости) и отрицательным воздействием на экологическую обстановку в подземных выработках. Новые конструкторские решения, направленные на создание высокоэкономичных дизелей, долгосрочны в своей реализации, поэтому быстрое расширение области применения самоходного горно-транспортного оборудования на подземных рудниках цветной металлургии и значительная доля издержек на погрузочно-доставочные работы в себестоимости добычи полезных ископаемых обусловили необходимость исследования направлений повышения эффективности серийно выпускаемого оборудования. В условиях сложившейся экономической ситуации в стране производство определяет основные приоритеты научных исследований в этом направлении.

Несмотря на ряд проведенных ранее исследований, направленных на повышение эффективности эксплуатации самоходного горнотранспортного оборудования, многие вопросы требуют дальнейшего углубленного изучения. В частности, не определены зависимости влияния силовой составляющей нагрузочного режима дизельного двигателя в течение технологического цикла на количество вредных выбросов, также не определены рациональные режимы работы погрузочно-доставочных машин (ПДМ) при минимизации вредных выбросов.

Решение данных задач позволит: оптимизировать рабочий процесс транспортного самоходного оборудования по экологическим показателям; прогнозировать изменение расхода отработавших газов в зависимости от изменяющихся условий эксплуатации. Все это может быть решено только на базе комплексных экспериментально-теоретических исследований с применением специальной аппаратуры и средств вычислительной техники.

При высоких затратах на приобретение, доставку, ремонт и эксплуатацию транспортного самоходного оборудования проблема повышения его экологичности является актуальной и экономически значимой.

Таким образом, выбор режимов работы погрузочно-доставочных машин с минимизацией вредных выбросов является актуальной задачей, решение которой позволит без уменьшения производительности машин с дизельным приводом снизить объемы вредных выбросов в атмосферу рудника.

Для работы в подземных условиях Ростехнадзор России выдвигает жесткие требования к содержанию в выбросах отработавших газов токсичных компонентов [47, 82]. В подземных условиях допускаются к применению двигатели, в выхлопных газах которых на любом допускаемом режиме эксплуатации концентрация вредных компонентов не превышает величин, указанных в табл. 1

Таблица 1

Допустимый уровень содержания вредных компонентов в выхлопных газах

Наименование Содержание по объему, %

До газоочистки После газоочистки

Оксид углерода СО 0,2 0,08

Оксиды азота в пересчете на Ы205 0,05 0,05

В выработки должен подаваться свежий воздух в количестве, обеспечивающим снижение концентрации вредных продуктов выхлопа в атмосфере о до санитарных норм, но не менее 6,8 м /мин на 1 кВт номинальной мощности дизельных двигателей.

Все машины с дизельными приводами должны быть оборудованы двухступенчатой системой очистки выхлопных газов (каталитической и жидкостной).

В настоящее время на подземных работах происходит интенсивное расширение масштабов использования самоходного оборудования с дизельным приводом. Особенно остро ощущается нехватка погрузочно-доставочных машин в угольных шахтах, опасных по газу и пыли.

Исследование потребностей рынка горно-транспортных машин для угольной отрасли показало, что наиболее востребованными технологическими машинами являются погрузочно-доставочные машины, вспомогательные многоцелевые машины на пневмоколесном ходу, а также грузопассажирские самоходные вагоны.

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.

Научная новизна

1. Обоснован и экспериментально подтвержден скоростной диапазон по-грузочно-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.

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

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 г! кВт • ч, по оксиду углерода до 3-3,5 г! кВт • ч

Выводы к главе 3

1. ' На основании проведенного анализа методов снижения токсичности выявлено, что все мероприятия, направленные на уменьшение токсичности OF дизелей, сводятся к воздействию либо на рабочий процесс в цилиндре двигателя, либо на отработавшие газы после их выхода из цилиндра;

2. Проведенные экспериментальные исследования и расчеты показывают, что после доводки дизеля 6ЧН 15/18 по токсичности ОГ и при использовании каталитического нейтрализатора потребный расход вентиляционного воздуха для него сократится на 20-30%. 3. Выход окислов азота в цилиндрах дизеля тем меньше, чем меньше максимальная температура рабочего цикла, концентрация свободного кислорода в заряде и скорость уменьшения температуры в диапазоне 2100-1900 °К.

4. Показано, что наиболее эффективными способами воздействия на рабочий процесс дизеля для снижения токсичности ОГ являются уменьшение угла опережения впрыска топлива, рециркуляция ОГ и присадка воды во всасываемый воздух.

5. Воздействие на ОГ после их выхода имеет целью восстановление окислов азота, окисление продуктов неполного сгорания топлива, поглощение тепла и очистки от водорастворимых вредных веществ. Для охлаждения ОГ и их очистки от водорастворимых вредных веществ необходимо применять жидкостные нейтрализаторы барботажного типа, в которых в качестве очищающей жидкости используется вода.

6. Применение комбинированной системы газоочистки приводит к увеличению сопротивления на выхлопе и, следовательно, к потере мощности дизеля на 4-5%. Для уменьшения потери мощности необходимы поиски конструкций элементов системы, обеспечивающих минимальное гидравлическое сопротивление при сохранении эффективности газоочистки.

7. Для получения более точных данных угла опережения подачи топлива, количества рециркуляции отработавших газов и других параметров необходимо провести математическое моделирование, а после этого оптимизацию данных параметров.

4. Разработка рекомендаций по минимизации вредных выбросов отработавших газов

4.1. Обоснование и выбор каталитического и жидкостного нейтрализаторов

Согласно требованиям Ростехнадзора РД 50-311-99 "Нормы безопасности на транспорте машин с дизельным приводом для угольных шахт" [98]: Транспортные машины с дизельным приводом и комплектующее оборудование должны соответствовать требованиям, предъявляемым к оборудованию в рудничном нормальном исполнении. На транспортных машинах с дизельным приводом должны устанавливаться малотоксичные дизельные двигатели. Транспортные машины с дизельным приводом должны, как правило, оборудоваться двухступенчатой системой очистки выхлопных газов - каталитическим и жидкостным нейтрализаторами [101, 102, 104, 105]. Содержание в выхлопных газах оксида углерода и оксидов азота в пересчёте на диоксид азота N02 при эксплуатации транспортной машины не должно превышать значений, приведённых в таблице 4.1

Заключение

В работе, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на базе выполненных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-практическая задача - установление закономерностей изменения вредных выбросов ОГ дизельного двигателя от режимов работы погрузочно-доставочной машины, имеющая существенное значение для горной промышленности.

Основные научные результаты и практические рекомендации, заключаются в следующем:

1. Использование предлагаемых режимов работы дизельного привода по-грузочно-доставочных машин позволяют снизить объемы вредных выбросов на 20-25%.

2. Разработаная апробирована методика для проведения стендовых испытаний, на основе которой получены закономерности изменения объемов вредных выбросов отработавших газов от режимов работы дизельного двигателя.

3. Разработаная математическая модель рабочего процесса погрузочно-доставочной машины и дизельного двигателя, позволяет определять скоростные режимы работы погрузочно-доставочной машины для минимизации объемов вредных выбросов. Разработана программа для расчета и сравнительного анализа вредных выбросов отработавших газов на различных режимах работы дизеля, позволяющая выбирать скоростной режим работы погрузочно-доставочной машины, исходя их условий работы, с минимизацией объемов вредных выбросов.

4. Разработаны рекомендации по выбору и обоснованию средств снижения токсичности - каталитического и жидкостного нейтрализаторов.

5. На основе установленных в работе экспериментальным путем закономерностей изменения объемов вредных выбросов ОГ от режимов работы дизельного двигателя сделан вывод о необходимости уточнения методики для проведения стендовых испытаний.

6. Установлено, что минимизация вредных выбросов в технологическом цикле ПДМ достигается выбором оптимальных режимов работы дизельного двигателя по экологическому критерию для каждой технологической операции.

7. Установлено, что минимизация удельных вредных выбросов по оксидам азота до 10,5-11,5 г / кВт ■ ч, по оксиду углерода до 3-3,5 г/ кВт ■ ч достигается при скоростях движения погрузочно-доставочной машины в диапазоне 8-13 км/ч.

8. Разработана универсальная номограмма, позволяющая на стадии проектировнаия прогнозировать изменения объемов вредных выбросов по-грузочно-доставочной машины.

9. На основе выполненных исследований считаем целесообразным создание каталога номограмм под эксплуатируемый парк ПДМ, что позволит прогнозировать экологические показатели работы машин в изменяющихся условиях эксплуатации.

1. Brucker Е. Die Entwicklung des Common-Rail-Einspritzsystems fur die Baureihe 4000 // MTZ Sonderausgabe. 1997. S. 44-48.

2. Geurts D., Schreurs В., Peters M. Managing Euro IV: Cost-Effective Solution for Emission-Busting Technology // Engine Technology International. 1998. -N 2. - P. 23-26.

3. Hoffmann K., Hattel K., Maderstein T. Das Common-Rail-Einspritzsystem ein neues Kapitel der Dieseleinspritztechnik // MTZ. - 1997. - Jg. 58. - N 10. - S. 572-582.

4. Jakobs R., Westbrooke K. Aspects of Influencing Oil Consumption in Diesel Engines for Low Emissions // SAE Technical Paper Series. 1990. - N 900587. -P. 1-18.

5. Jorach R.W., Doppler H., Altmann O. Schwerol-Common-Rail-Einspritzsysteme fur Grossmotoren // MTZ. 2000. - Jg. 61. N 12. - S. 854-861.

6. Klingmann V.R., Bruggemann H. Der neue Vierzylinder-Dieselmotor OM611 mit Common-Rail-Einspritzung // MTZ. 1997. - Jg. 58. - N 12. - S. 760-767.

7. Kruger R., Fahl U., Voss A. Alternative Kraftstoffe und Antriebeein Weg zur Minderung der Kohlenwasserstoffemissionen // ATZ. 1998. Jg. 100. - N 1. -S. 26-32.

8. La regulation electronique de l'injection diesel et son integration au vehicule automobile // Ingenieurs de l'automobile. 1987. - N 10. - P. 55, 57-59.

9. Lange W. W. The Effect in Fuel Properties on Particulates Emission in Heavy-Duty Truck Engines Under Transient Operating Conditions // SAE Technical Paper Series. -1991. N 912425. - P. 1-24.

10. Needhat J.R., Doyle D.M., Nicol A.J. The Low NOx Truck Engine // SAE Technical Paper Series. -1991. N 910731. - P. 1-10.

11. Radwan M.S., Abdallah A.Y., Mahrous K.E. On the Ignition Performance of Some Coal Derived Diesel Engines Fuels // SAE Technical Paper Series.1991.-N912419.-P. 107-118.

12. Robert Bosch GmbH. Diesel-Speichereinspritzsystem Common-Rail // Technische Unterrichtung. 1998. - S. 1-49.

13. Strobel M., Durnholz M. Schadstofflninderungspotential hochauf-geladener Nfz-DI-Dieselmotor // MTZ. 1996. - Jg. 57. - N 6. - S.336-340.

14. TsujiTura K., Kobayashi S. The Effect of Injection Parameters and Swirl on Diesel Combustion with High Pressure Fuel Injection // SAE Technical Paper Series. -1991. N 910489. - P. 13.

15. Ziejewski M., Goettler H.J., Gook L.W. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Emissions from Plant Oil Based Alternative Fuels // SAE Technical Paper Series. 1991.-N 911765. - P. 1-8.

16. Арендарский Д.А., Коротнев А.Г., Петров В.Л., Немцов А.Н., Кульчицкий А.Р., Честиов Ю.И. Исследование степени эффективности стеклотканного катализатора в потоке отработавших газов. //Двигателестроение №2, 2005, с.43-46.

17. Астахов И.В., Голубков Л.Н., Трусов В.И. и др. Топливные системы и экономичность дизелей // М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

18. Байконуров О. А., Филимонов А. Т. Комплексная механизация очистных работ при подземной разработке рудных месторождений. Алма-Ата, Науки КазССР, 1978

19. Блинов А.Д., Голубев П.А, Драган Ю.Е. и др. Современные подходы к созданию дизелей для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков / Под ред. B.C. Папонова, A.M. Минеева. М.: ниц «Инженер», 2000. -332 с.

20. Болдырев ИВ., Смирнова T.JI, Голосман Е.З. Нейтрализатор ОГ ДВС на базе цементосодержащих катализаторов // Двигателестроение. 1998. - № 2.-С. 40-41.

21. Брюховецкий О. С. Основы гидравлики. /М. «Недра», 1991.

22. Галкин В. А. Технологические основы проектирования и планирования грузопотоков на рудных карьерах с автомобильным транспортом./ Авто-реф. дисс. докт. техн. наук. Магнитогорск.: 1987.

23. Гилелес Jl. X. Исследование скоростных качеств и топливной экономичности автомобилей-самосвалов. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Минск, 1974.

24. Голубков JI.H., Савастенко А.А., Эммиль М.В. Топливные насосы высокого давления распределительного типа. М.: Изд-во «Легион-Авто дата», 2000. - 176 с.

25. Горбаневский В.Е., Кислов В.Г., Баширов P.M. и др. Дизельная топливная аппаратура: Оптимизация процесса впрыска, долговечность деталей и пар трения / М.: Изд-во МГТУим. н.э. Баумана, 1996. - 138 с.

26. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1998. -216 с.

27. Горшков Э. В. Обоснование рациональных параметров технологического автотранспорта при повышенных уклонах карьерных автодорог / Автореф. дисс. .канд. тех. наук. Свердловск.: 1984.

28. ГОСТ Р 51249-99 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения.

29. ГОСТ Р 51250-99 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Дым-ность отработавших газов. Нормы и методы определения.

30. Грехов JI.B. Аккумуляторные топливные системы двигателей внутреннего сгорания типа Common-Rail. М.: Изд-во МГТУ им. и.э. Баумана, 2000. -64 с.

31. Грехов J1.B., Марков В.А, Павлов В.А и др. Исследование возможности получения повышенных давлений впрыскивания топливоподающей аппаратурой разделенного типа в автотракторных дизелях // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1997. № 1. - С. 92-103.

32. Грудин Л.Ю., Новиков JI.A., Петров Ю.В. Система для нейтрализации оксидов азота в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания. Патент РФ № 2036315 приоритет от 29.12.1992г., зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 27.05.95г.

33. Долганов К.Б., Вербовский B.C., Ковалев С.А. и др. Исследование топливной экономичности и токсичности отработавших газов газодизеля // Двигателестроение. 1991. - № 8-9. - С.6-9.

34. Драгунов Г.Д., Егоров A.B. О вопросах изменения характеристики ДВС // Двигателестроение. 1991. - № 12 - С. 12-14.

35. Дьяченко Н.Х., Костин А.К., Пугачев Б.Л. и др. Теория двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Н.Х. Дьяченко. Л.: Машиностроение, 1974. -552 с.

36. Жегалин О.И, Патрахальцев НН, Френкель А.И. Каталитические нейтрализаторы транспортных дизелей. М.: Машиностроение, 1979. - 80 с.

37. Жуков Г.В. Использование газоочистительной аппаратуры на машинах с дизельным приводом //Безопасность труда в промышленности. 1993. -№9. С. 48-49

38. Жуков Г.В. Нейтрализация отработавших газов на подземном самоходном оборудовании и карьерном автотранспорте //Горный журнал. 1996. - №7. С. 6-8

39. Жуков Г.В. Новые каталитические нейтрализаторы для подземных самоходных машин с приводом от дизелей //Горный журнал. 1993. №11. С. 37-39

40. Жуков Г.И. Опыт создания и эксплуатации газоочистительной аппаратуры на подземном самоходном оборудовании и карьерном автотранспорте // Горный журнал, 2002. №5. С.95-96

41. Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. М.: Изд. АН СССР, 1947, 147с.

42. Иващенко H.A., Вагнер В.А., Грехов JI.B. Дизельные топливные системы с электронным управлением. Барнаул: Изд-воАлтГТУ, 2000. -112 с.

43. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М, Машиностроение. 1975, 559 с.

44. Ильин С.И., Столбов М.С., Абаляева И.И. Выбор параметров топливной аппаратуры перспективного двигателя 6 ЧН 13/14 // Двигателестроение. -1991.-№12.-С. 29-32.

45. Инструкция по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках. (Утверждена Госгортехнадзором СССР 20.07.72)

46. Кальницкий Я. Б., Филимлнов А.Т. Самоходное погрузочное и доставоч-ное оборудование на подземных рудниках. М., Недра, 1980.

47. Капралов Б.И., Красильников A.C., Мазинг М.В. Оптимизация параметров топливной аппаратуры дизеля грузового автомобиля // Двигателестроение. 1987. - № 5. - С. 20-22.

48. Ковшовые погрузочно-транспортные машины / П. А. Корляков, Г. С. Кор-дюков, Ю. Н. Павлов и др. М., Недра, 1980. 86 с.

49. Колупаев В.Я. Конструкции устройств для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зарубежных быстроходных дизелях: Обзор. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1974. - 28 с.

50. Крутов В.И. Электронные системы регулирования и управления двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во МГТУим. н.э. Баумана, 1991. - 138 с.

51. Кругов В.И., Леонов И.В., Шатров В.И., Формирование внешней скоростной характеристики дизелей автотракторного и транспортного назначения с помощью корректоров // Двигателестроение. 1989. - № 4. - С. 27-30.

52. Крутов В.И., Марков В.А. Анализ влияния изменяющегося по программеугла опережения впрыскивания топлива на качество переходного процесса в дизеле // Двигателестроение. 1991. № 10-11. - С. 53-56.

53. Крутов В.И., Марков В.А. Улучшение характеристик автотракторных дизелей изменением угла опережения впрыскивания топлива // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1993. - № 2. С.66-71.

54. Крутов В.И., Марков В.А., Михальский Л.Л. и др. Исследование опытного насоса высокого давления с регулированием цикловой подачи и угла опережения впрыскивания топлива // Вестник МГТУ. Машиностроение. -1995.-№4.-С. 82-90.

55. Крутов В.И., Марков В.А., Шатров В.И. и др. Определение оптимальных значений угла опережения впрыскивания топлива для дизелей транспортного назначения// Двигателестроение. -1996. —№1. -С. 21-24.

56. Крутов В.И., Марков В.А., Шатров В.И. и др. Система управления транспортным дизелем с регулированием угла опережения впрыскивания // Грузовик &. 1997. - № 12. - С. 26-30.

57. Крутов В.И., Марков В.А., Шатров В.И. Управление углом опережения впрыскивания топлива в дизелях транспортного назначения // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1994. - № 2. С. 34-42.

58. Кузнецов А.Г. Анализ критериев экономичности и токсичности работы транспортных двигателей. //Двигателестроение №2, 1996, с.67-68.

59. Кузнецов А.Г., Леонов И.В., Марков В.А. и др. Улучшение экономических и экологических показателей транспортных дизелей путем совместного управления процессами топливоподачи и воздухоснабжения // Конверсия. 1996.-№10.-С. 40-44.

60. Кузнецов А.Г., Марков В.А., Трифонов В.Л. и др. Система регулирования угла опережения впрыскивания топлива // Автомобильная промышленность. 1994. - № 9. - С. 9-12.

61. Кузнецов А.Г., Марков В.А., Трифонов В.Л. и др. ТНВД с электронным управлением топливоподачей / // Автомобильная промышленность. 2000. -№ 10.-с. 11-15.

62. Кузнецов А.Г., Марков В.А., Трифонов B.JI. и др. Улучшение экологических показателей транспортных дизелей путем управления процессом то-пливоподачи / // Вестник МГТУ. Машиностроение. 2000. - № 2. - С. 6274.

63. Кулешов А. А. Мощные экскаваторно-автомобилъные комплексы карьеров. -М.: Недра, 1980. -317с.

64. Кулешов А. А., Серебренников О. Д. Результаты исследования топливной экономичности автосамосвалов БелАЗ-549 на карьерах цветной металлургии// Цветная металлургия. 1981. №18.

65. Кулешов A.A., Стребков К.А. Обоснование рациональных технических параметров малотоксичного дизеля для подземного горнотранспотного оборудования. // Записки горного института. СПГТИ(ТУ). Т. 178, СПб., 2008. С. 55-58.

66. Кульчицкий А.Р. К вопросу о расчетном определении эмиссии частиц с отработавшими газами дизелей// Двигателестроение. 2000. № 1. -С. 31-38.

67. Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей. -Владимир: ВГУ, 2000. 256 с.

68. Кульчицкий А.Р., Коротнев А.Г., Денисенко И.В. и др. Стандарты на состав отработавших газов тракторных и комбайновых дизелей // Двигателестроение. 1996. - № 1. - С. 13.

69. Кутенев В. Ф.,. Свиридов Ю.Б. Экологические проблемы автомобильного двигателя и путь оптимального решения их // Двигателестроение. 1990. -№ 10. - С. 55-62.

70. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Корнилов Г.С. Научно-технические проблемы улучшения экологических показателей автотранспорта // Автомобильная промышленность. 1998. - № 11. - С.7-11.

71. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Черных В.И. и др. Экологические аспекты применения моторных топлив на транспорте // Автомобильные и тракторные двигатели: Межвуз. сб. М.: Изд-во ТУМАМИ, 1998. - Вып. 14. - С. 150-160.

72. Леонов И.В., Леонов Д.И., Марков В.А. и др. Управление параметрамивпрыскивания топлива в дизеле // Грузовик &. 2001. № 1. - С. 26-30.

73. Лилюев М.И. Повышение точности управления топливоподачей дизелей с помощью микропроцессорных средств // Двигателестроение. -1990. № 8. -С. 31-34.

74. Лиханов В.А., Сайкин А.М. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М.: Колос, 1994. - 224 с.

75. Ложкин В.Н., Николаенко A.B. Экологические проблемы автомобильного транспорта в России и пути их решения. //Двигателестроение №4, 2002, с.31-32.

76. Луканин В.Н., Камфер Г.М. Тепловой двигатель как источник «энтропийного» загрязнения // Двигатели внутреннего сгорания: проблемы, перспективы развития. М.: Изд-во ТУ МАДИ, 2000.-С.51-67.

77. Лурье М. И., Токарев А. А. Скоростные качества и топливная экономичность автомобиля. М., Машиностроение, 1967.

78. Лурье М. И. Выбор мощности двигателя и параметров трансмиссии грузовых автомобилей и автопоездов общего назначения. Труды НАМИ, М., 1968, вып. 96, с. 42-59.

79. Лурье М. И., Таубер Ю. Г. О выборе рациональной мощности двигателя легкового автомобиля в зависимости от условий эксплуатации. Автомобильная промышленность, 1975, № 3, с. 9-11.

80. Лысенко А.Н., Маркелова А.И., Мищенко А.И. и др. Состав и концентрация токсичных компонентов в отработавших газах дизеля // Двигатели внутреннего сгорания: Межведомств, сб. Харьков: Вища школа, 1984. -Вып. 39. - С. 98-103.

81. Мазинг М.В. Законы управления топливоподачей // Автомобильная промышленность. 1994. - № 9. - с. 7-9.

82. Малов Р.В. Рабочие процессы и экологические качества ДВС // Автомобильная промышленность. 1992. - № 9. С. 10-15.

83. Марков В.А. Метод снижения токсичности отработавших газов дизелей транспортного назначения // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1993.10.12. С. 74-83.

84. Марков В.А. Определение оптимальных законов управления углом опережения впрыскивания топлива для транспортных дизелей // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1994. - № 4-6. - С.65-71.

85. Марков В.А. Повышение экономичности транспортных дизелей путем управления процессом впрыскивания топлива // ВестникМГТУ. Машиностроение. 1994. - № 3. - С. 58-66.

86. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей / М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. -376 с.

87. Марков В.А., Кислов В.Г., Хватов В.А. Характеристики топливоподачи транспортных дизелей. М.: Изд-во МГТУим. В.З. Баумана, 1997. -160 с.

88. Марков В.А., Сологубов В.О., Сиротин Е.А. Оптимизация формы частичных регуляторных характеристик транспортного дизеля // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1999. - № 5-6. С. 88-98.

89. Марков В.А., Трифонов В.Д., Сиротин Е.А. Оптимизация характеристик топливоподачи транспортного дизеля // Грузовик &. -2000.-№ 11.-С.14-18.

90. Марков В.А., Шатров В.И. Показатели дизеля при совместном управлении топливо- и воздухоподачей // Автомобильная промышленность. 1998. -№6.-С. 11-12.

91. Марков В.А., Шатров В.И. Характеристики топливоподачи, топливная экономичность и вредные выбросы дизелей // Автомобильная промышленность. 1998. - № 4. - С. 13-16.

92. Марченко А.П., Прохоренко A.A., Осетров A.A. Комплексная физико-математическая модель образования вредных веществ в камере сгорания дизеля. //Двигателестроение. № 2, 2003, с.6-7.

93. Медведев Ю.С. Новая методика снижения дымности отработавших газов автотракторных дизелей. // Двигателестроение. №4, 2002, с.33-35.

94. Медведев Ю.С. Применение методов математического моделирования при проектировании систем снижения токсичности. // Двигателестроение. №1,2005, с.31-32.

95. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. 2-е изд. перераб. и доп. 1980. - 168с.

96. Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2000. 80 с.

97. Новиков JI.A. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей //Двигателестроение. 2001. № 2-3. с. 21-27, 32-34.

98. Новиков JI.A. Технические и экономические проблемы создания малотоксичных транспортных дизелей // Жизнь и безопасность. — 2000. №3-4. с. 157-177

99. Новиков JI.A., Юрченко Э.Н., Шляхтов В.А. Создание установок очистки газов для стационарных дизелей и испытательных станций. // Двигателестроение. №1, 1995, с.72-77.

100. Озимов П.Л., Ванин В.К. Развитие конструкции дизелей с учетом требований экологии // Автомобильная промышленность. -1998. № 11. - С. 31-32.

101. Основенко Н. В. Исследование влияния основных внешних параметров двигателя на тягово-скоростные качества автомобиля. Автореферат дис . канд. техн. наук. Киев, 1971.

102. Панчишный В.И. Нейтрализация оксидов азота в отработавших газах дизелей. //Двигателестроение. №2, 2005, с.35-42

103. Парахонский Э.В. Комплексная защита атмосферы от загрязнения не-оганизованными выбросами вредных веществ //Уголь, №8, 1991, с.15-20

104. Погрузочные машины для сыпучих и кусковых материалов /К. С. Гур-ков, Я. Б. Калъницкий, А. Д. Костылев и др. М., Машгиз, 1962.

105. Попова Н.М. Катализаторы очистки выхлопных газов автотранспорта. -Алма-Ата: Наука, 1987.

106. Попович А.Е. Совершенствование рабочего процесса самоходного по-грузочно-транспортного оборудования при добыче медно-никелевых руд. Дисс. на соиск. уч. степени кандидата техн. наук. СПб, 1998, С.107.

107. Программно-математическое обеспечение ЭВМ. Математическая и экономическая статистика. Оптимальное планирование. / Под ред. В.И. Карастелина. Л.: ЦНИИ «Румб», вып. 19, 1977. - 108с.

108. РД 05-311-99 Нормы безопасности на транспортные машины с дизельным приводом для угольных шахт (от 01.09.2000)

109. Семенов Б.Н., Павлов Е.П., Копцев В.П. Рабочий процесс высокооборотных дизелей малой мощности. JL: Машиностроение, 1990. - 240 с.

110. Серковская Г.С. О канцерогенности нефти и нефтепродуктов // Химия и технология топлив и масел. 1996. - № 1. С. 39-45.113/ Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. JL: Машиностроение, 1972. -128 с.

111. Смайлис В.И. Современное состояние и новые проблемы экологии ди-зелестроения// Двигателестроение. 1991. - №1. С.3-6.

112. Спиваковский А. О. Рудничный транспорт. М., 1958. 592 с.

113. Стребков К.А. Взрывобезопасные дизели ЗД6 РВ для подземного самоходного оборудования // Горное оборудование и электромеханика. №7, СПб., 2006. С. 2-4.

114. Стребков К.А. Малотоксичные режимы работы подземных погрузочно-доставочных машин. // Горное оборудование и электромеханика. №7. СПб., 2008. С. 23-25.

115. Стребков К.А. Обоснование требований к экологической безопасности дизельных двигателей транспортных машин для подземных условий // Записки Горного института. СПГГИ(ТУ). Т. 167, ч.1, СПб., 2006. С. 187-189.

116. Стрельников В.А. Комплексный критерий эффективности каталитического нейтрализатора отработавших газов дизеля. "Двигателестроение" №3, 2004, с.24-26.

117. Тарасов П. И., Горшков Э. В. Исследование расхода топлива карьерными автосамосвалами по элементам транспортного цикла./ Труды МЧМ СССР. -Свердловск: 1980.- Вып. 62.

118. Тарасов П. И., Горшков Э. В. О топливной экономичности автосамосвалов БелАз-549 //Промышленный транспорт. №3. 1982.

119. Тихонов Н. В., Рысев Г. С. Шахтные погрузочно-транспортные машины. М., Недра, 1976.

120. Толшин В.И. Оценка характера изменения концентрации NOx при рециркуляции отработавших газов дизеля (по данным испытаний дизеля 64 18/22). //Двигателестроение №1, 2002, с.32-33.

121. Толшин В.И. Форсированные дизели: переходные режимы, регулирование. М.: Машиностроение, 1993. -198 с.

122. Толшин В.И., Якунчиков В.В. Режимы работы и токсичные выбросы отработавших газов судовых дизелей. М.: Изд-во МГАВТ, 1999. -190 с.

123. Файнлейб Б.Н. Оценка возможностей дизельной топливной аппаратуры повышать давление впрыскивания топлива // Двигателестроение.-1989.- № 3. С.12-16.

124. Файнлейб Б.Н., Гинзбург A.M., Волков В.И. Оптимизация угла опережения впрыска в дизелях // Двигателестроение. 1981. № 2. - С. 16-19.

125. Филипосянц Т.Р., Кратко А.П., Мазинг М.В. Пути снижения вредных выбросов отработавшими газами автомобильных двигателей. М.: НИИ-Навтопром, 1979. - 64 с.

126. Хватов В.Н, Логинов Н.В. Пути снижения дымности отработавших газов автотракторных дизелей // Двигателестроение. 1991. № 5. - С. 42-44.

127. Храмов Б.Л., Юрченко Э.Н., Новиков Л.А., Сотовый блочный катализатор восстановления окислов азота аммиаком. Патент РФ № 2061543, приоритет от 01.08.1994г., зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 10.06.94г.

128. Хрящев Ю.Е., Слабов Е.Л., Матросов Л.Л. Об управлении внешней скоростной характеристикой дизеля // Автомобильная промышленность. -1999. -№11 -С. 7-10.

129. Шатров В.И, Кузнецов А.Г., Марков В.А. Проблемы создания и совершенствования систем управления дизелей // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1999. № 5-6. - С. 76-87.

130. Шахтные самоходные вагоны. /В. А. Бреннер, А. В. Бауман, С. К. Кожаханов и др. М., Недра, 1972.

131. Шегалов И.Л. Экологическая роль транспортных двигателей // Двига-телестроение. 1986. - № 8. - С. 56-60.

132. Шенк X. Теория инженерного эксперимента М.: Высшая школа, 1985.-381 с.

133. Щупов А. М. Совершенствование методов нормирования расхода топлива для транспортных средств угольных разрезов./ Автореф. дисс. .канд. эконом, наук. Челябинск: 1986.

134. Юрченко Э.Н., Храмов Б.Л., Новиков Л.А. Восстановление окислов азота аммиаком в модельных и реальных выхлопных газах в присутствии сотовых блочных катализаторов. "Прикладная химия", том 66, вып. №4, 1993г. с. 732-736.

135. Данные окружающей среды, параметры дизеля и выбросы ГЮХ Испытательный цикл Р21. Режим 1 2 3 4 5

136. Мощность, % 100 75 50 25 10

137. Крутящий момент, % 0 0 0 0 0

138. Частота вращения, % 100 100 100 100 100

139. Весовой коэффициент 0,05 0,25 0,30 0,30 0,10

140. Время начала режима 0 0 0 0 01. Данные окружающей среды:

141. Атмосферное давление, кПа 100,6 100,6 100,6 100,6 100,6

142. Температура воздуха.град.С 10 10 10 10 10

143. Влажность воздуха, % 43 43 43 43 43

144. Влажность воздуха, г/кг 3,30 3,30 3,30 3,30 3,30

145. Атмосферный фактор ^а) 0,92 0,92 0,92 0,92 0,921. Параметры дизеля:

146. Частота вращения, об/мин 1500 1500 1500 1500 1500

147. Мощность, кВт 173,0 129,8 86,5 43,3 17,3

148. Расход топлива, кг/ч 36,73 27,27 20 13,43 9,23

149. Удельный эффективный расход топлива, г/кВт.ч 212,31 210,09 231,21 310,16 533,53

150. Расход воздуха, кг/ч 1120,0 1035,6 1055,0 1091,1 1032,0

151. Среднее эффективное давление, МПа 0,726 0,545 0,363 0,182 0,073

152. Удельный расход воздуха,кг/кВт ч 6,5 8,0 12,2 25,2 59,7

153. Противодавление на выпуске, кПа 9,5 6,6 4,6 2,5 0

154. Температура отработавших газов, гр.С 440 350 280 200 0

155. Температура воды на выходе из двигателя, гр.С 80 820 80 80 0

156. Температура воды на входе в двигатель, гр.С 70 70 70 70 0

157. Температура смазочного масла, гр.С 90 90 90 80 70

158. Давление смазочного масла, МПа 1,0 0,93 0,95 1,0 1,1

159. Удельная теплота сгорания, МДж/кВтч 9,07 8,98 9,88 13,26 22,801. Газообразные выбросы:

160. Концентрация 1\Юх, ррт сух. 1008 944 605 299 170

161. Концентрация СО, ррт сух. 830 430 320 340 370

162. Концентрация С02, % сух. 6,95 5,58 3,99 2,56 1,84

163. Концентрация 02, % сух. 11,4 13,3 15,5 17,5 18,5

164. Концентрация СН, ррт вл. 33 15 20 25 26

165. Дымносгь N 0.43,% 25 18 15 12 10

166. Расход отработавших газов, нмЗ/ч 892 820 830 854 805

167. Массовый выброс Г^Ох, кг/ч 1,731 1,508 0,991 0,510 0,275

168. Массовый выброс СО, кг/ч 0,868 0,418 0,319 0,353 0,364

169. Массовый выброс СН, кг/ч 0,054 0,023 0,031 0,041 0,040

170. Удельный выброс МОх, г/кВтч 10,00 11,61 11,46 11,77 15,89

171. Удельный выброс СО, г/кВтч 5,01 3,22 3,69 8,15 21,06

172. Удельный выброс СН, г/кВтч 0,31 0,18 0,36 0,94 2,33

173. ЯРН 1,759 1,769 1,780 1,791 1,796

174. К\л/г 0,937 0,948 0,961 0,973 0,9791. Результаты испытаний

175. Результаты испытаний на выбросы по ГОСТ Р 51249-99 и ГОСТ Р 51250-99:

176. Цикл испытаний по ГОСТ 30574-98 Э2

177. Компонент !ЧОх СО СН №/о тах

178. Удельный средневзвешенный выброс, г/кВт.ч, дымность №/о тах 11,51 4,72 0,42 25

179. Предельно допустимое значение выброса, г/кВт.ч, дымности,% 17,00 6,0 2,4 40

180. Данные окружающей среды, параметры дизеля и выбросы N04 Испытательный цикл Р11. Режим 1 2 31. Мощность, % 100 75 501. Крутящий момент, % 0 0 0

181. Частота вращения, % 100 100 100

182. Весовой коэффициент 0,30 0,50 0,201. Время начала режима 0 0 01. Данные окружающей среды:

183. Атмосферное давление, кПа 100,6 100,6 100,6

184. Температура воздуха,град.С 10 10 10

185. Влажность воздуха, % 43 43 43

186. Влажность воздуха, г/кг 3,30 3,30 3,30

187. Атмосферный фактор ^а) 0,92 0,92 0,921. Параметры дизеля:

188. Частота вращения, об/мин 1500 1500 1500

189. Мощность, кВт 173,0 129,8 86,5

190. Расход топлива, кг/ч 36,73 27,27 20

191. Удельный эффективный расход топлива, г/кВт.ч 212,31 210,09 231,21

192. Расход воздуха, кг/ч 1120,0 1035,6 1055,0

193. Среднее эффективное давление, МПа 0,726 0,545 0,363

194. Удельный расход воздуха,кг/кВт ч 6,5 8,0 12,2

195. Противодавление на выпуске, кПа 9,5 6,6 4,6

196. Температура отработавших газов, гр.С 440 350 280

197. Температура воды на выходе из двигателя, гр.С 80 80 80

198. Температура воды на входе в двигатель, гр.С 70 70 70

199. Температура смазочного масла. гр.С 90 90 90

200. Давление смазочного масла, МПа 1,0 0,93 0,95

201. Удельная теплота сгорания, МДж/кВтч 9,07 8,98 9,881. Газообразные выбросы:

202. Концентрация ЫОх, ррт сух. 1008 944 605

203. Концентрация СО, ррт сух. 830 430 320

204. Концентрация С02, % сух. 6,95 5,58 3,99

205. Концентрация 02,% сух. 11,4 13,3 15,5

206. Концентрация СН, ррт вл. 33 15 20

207. Дымность N 0.43,% 25 18 15

208. Расход отработавших газов, нмЗ/ч 892 820 830

209. Массовый выброс 1Юх, кг/ч 1,731 1,508 0,991

210. Массовый выброс СО, кг/ч 0,868 0,418 0,319

211. Массовый выброс СН, кг/ч 0,054 0,023 0,031

212. Удельный выброс Г^Ох, г/кВтч 10,00 11,61 11,46

213. Удельный выброс СО, г/кВтч 5,01 3,22 3,69

214. Удельный выброс СН, г/кВтч 0,31 0,18 0,361. РЯН • 1,759 1,769 1,7801. К\л?г 0,937 0,948 0,9611. Результаты испытаний

215. Результаты испытаний на выбросы по ГОСТ Р 51249-99 и ГОСТ Р 51250-99:

216. Цикл испытаний по ГОСТ 30574-98 02

217. Компонент ЫОх СО СН N^0 тах

218. Удельный средневзвешенный выброс, г/кВт.ч, дымность М% тах 10,97 3,98 0,25 25

219. Предельно допустимое значение выброса, г/кВт.ч, дымности,% 17,00 6,0 2,4 35