CC BY
2УДК 621.436.052
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРОВ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ
Базаров Бахтиёр Имамович Ташкентский государственный транспортный университет, д.т.н., профессор, baxtbb@mail. га
orcid.0000-0002-3343-3932
Абдирашидов Аслидин Абдумухдммад угли Ташкентский государственный транспортный университет, соискатель,
abdumuhammadugliaslidin@gmail.com
Annotation: The widespread use of heavy-duty dump trucks for intra-barrier freight transportation is an urgent direction to meet the existing modern energy and environmental requirements in this industry.
In the process of carrying out research and practical work on the operation of heavy-duty quarry dump trucks, the need to improve the technology of maintenance (maintenance) of the internal combustion engine air purification system has been established, where one of the important components is the use of a device for mechanized cleaning of air filters, which improve the quality of work and increase their service life.
This article presents the results of scientific research to determine the main parameters of a device for mechanized cleaning of cylindrical air filters of dump trucks.
Method: Currently, almost all manufacturers of internal combustion engine air purifiers, when testing their products, are guided by the requirements of existing regulatory documents [16,17,18].
Since the cleaning of internal combustion engine air purifiers from dust must take into account those complex processes of their contamination, the selected parameters of the installation being developed for this purpose should ensure the quality of the work performed and a possible increase in their service life.
The assessment of the degree of purification of internal combustion engine air purifiers from dust during manual and mechanized cleaning is carried out by comparing the mass of residual dust after the appropriate cleaning method.
The developed installation also allows the determination of the hydraulic resistance to the air flow and at the same time the tightness of the cleaned filter by vacuuming (creating a pressure drop between the inner and outer surfaces of the filter) using an exhaust (suction) air fan.
Results: The performed operational studies to determine the effectiveness of mechanized cleaning of air purifiers have shown that the use of this cleaning method allows to reduce the mass of residual dust after cleaning and thereby improve the quality of work performed during maintenance of the air treatment system of engines of dump trucks.
Conclusion: The comparative operational studies of the installation for mechanized cleaning of air filters have shown that the use of this installation simultaneously ensures the quality of the work performed and an increase in the multiplicity of reusable air purifiers after cleaning, which in turn will reduce operating costs and significantly improve working conditions.
Keywords: dump trucks, engine air purification system, air filter cleaning device.
Annotatsiya: Avtomobillar ichida yuk tashish uchun og'ir yuk mashinalaridan keng foydalanish ushbu sohada mavjud zamonaviy energiya-ekologik talablarni bajarish uchun
dolzarb yo'nalishdir.
Og'ir yuk ko'taruvchi karer avtosamosvallaridan foydalanish bo'yicha ilmiy-tadqiqot va amaliy ishlarni bajarish jarayonida ichki yonish dvigatelining havoni tozalash tizimiga texnik xizmat ko'rsatish texnologiyasini (texnik xizmat ko'rsatish) takomillashtirish zarurati aniqlandi, bu yerda muhim tarkibiy qismlardan biri bu havo filtrlarini mexanizatsiyalashgan tozalash uchun moslama, bu ish sifatini oshirish va ularning ishlash muddatini oshirishga imkon beradi.
Ushbu maqolada asosiy parametrlarni aniqlash bo'yicha olib borilgan ilmiy ishlanmalar natijalari keltirilgan karer avtosamosvallarining silindrsimon havo filtrlarini mexanizatsiyalashgan tozalash uchun qurilma keltirilgan.
Usui: Hozirgi vaqtda ichki yonish dvigatellari uchun havo tozalagichlarning deyarli barcha ishlab chiqaruvchilari o'z mahsulotlarini sinovdan o'tkazishda amaldagi me'yoriy hujjatlar talablariga amal qilishadi [16,17,18].
Ichki yonish dvigatellarining havo tozalagichlarini changdan tozalash ularning ifloslanishining ushbu murakkab jarayonlarini hisobga olishi kerakligi sababli shu maqsadda ishlab chiqilgan muddatining tanlangan parametrlari bajarilgan ishlarning sifatini va ularning ishlash muddatini uzaytirishni ta'minlashi kerak.
Qo'lda va mexanizatsiyalashgan tozalash paytida ichki yonuv dvigatellarining havo tozalagichlarini changdan tozalash darajasini baholash tegishli tozalash usulidan keyin qoldiq chang massasini taqqoslash orqali amalga oshiriladi. Ishlab chiqilgan muddatining shuningdek havo oqimining gidravlik qarshiligini va shu bilan birga chiqindi havo yordamida vakum (filtrning ichki va tashqi yuzalari o'rtasida bosim farqini yaratish) orqali tozalanadigan filtrning ishlash qobilyati aniqlashga imkon beradi.
Natijaiar: Havo tozalagichlarni mexanizatsiyalashgan tozalash samaradorligini aniqlash bo'yicha o'tkazilgan ekspluatatsiyon tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ushbu tozalash usulidan foydalanish tozalashdan keyin qoldiq chang massasini kamaytirishga imkon beradi va shu bilan karer avtosamosvallari dvigatellarini havo ta'minlash tizimiga texnik xizmat ko'rsatishda bajarilgan ishlarning sifatini oshiradi.
Xuiosa: Havo filtrlarini mexanizatsiyalashgan tozalash qurulmasining qiyosiy ekspluatatsion tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, ushbu qurilmadan foydalanish bir vaqtning o'zida bajarilgan ishlarning sifatini va tozalashdan keyin qayta ishlatiladigan havo tozalagichlarning ko'proq ishlatilishini ta'minlaydi, bu esa o'z navbatida ekspluatatsiyon xarajatlarni kamaytiradi va ishchilarning ish sharoitlarini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Kaiit so'ziar: karer avtosamosvallari, dvigatel havosini tozalash tizimi, havo filtrini tozalash moslamasi
Аннотация: Широкое использование большегрузных автосамосвалов для внутри карьерных грузовых перевозок является актуальным направлением по выполнению существующих современных энергоэкологических требований в данной отрасли. В процессе выполнения научно-исследовательских и практических работ по эксплуатации большегрузных карьерных автосамосвалов установлена необходимость совершенствования технологии технического обслуживания (ТО) системы очистки воздуха ДВС, где одним из важных составляющих является использование устройства для механизированной очистки воздушных фильтров, позволяющее повысить качество работ и увеличить срок их службы.
В данной статье приводятся результаты проведенных научных разработок по определению основных параметров устройства для механизированной очистки цилиндрических воздушных фильтров карьерных автосамосвалов.
Ключевые слова: карьерные автосамосвалы, система очистки воздуха двигателя,
устройство очистки воздушного фильтра.
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на современных транспортных средствах, включая карьерных автосамосвалов широко использются различные средства фильтрации в т.ч. воздухоочистители двигателей внутреннего сгорания (ДВС), являющиеся важным элементом его системы воздух подготовки.
В процессе работы карьерных автосамосвалов загрязненный воздух, проходя через воздушный фильтр, очищается в основном от пыли и, как следствие, воздушный фильтр засоряется, что приводит к снижению коэффициента наполнения цилиндров двигателя и ухудшаются его мощностные и топливно-экономические показатели.
В целях исключения указанных возможных случаев, воздушные фильтры ДВС подвергаются процессу очистки. Периодичность и кратность очистки воздушных фильтров определяются в зависимости от конкретных эксплуатационных условий. Однако выбранный способ очистки воздушных фильтров имеет важное значение при обеспечении качества выполняемых технологических работ и рациональных их сроков службы.
Известно, что определение рационального способа очистки воздушных фильтров ДВС даст необходимые научно-практические сведения о возможности его применения в условиях эксплуатации.
2. ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Ообщеизвестно, что у новых воздушных фильтров коэффициент очистки в начале эксплуатации начинает увеличиваться, из-за засорения крупных пор частицами пыли или в начале эксплуатации воздушные фильтры пропитываются слоем мелкой пыли и эффективность их фильтрации возрастает, а затем после достижения максимального значения коэффициента очистки, начинают уменьшаться вследствие засорения.
В связи с этим, производители воздушных фильтров используют среднее значение их коэффициента очистки. Таким образом, условно весь период загрязнения воздушного фильтра состоит из двух частей, первая- коэффициент очистки начинает увеличиваться до максимального значения, вторая- коэффициент очистки начинает уменьшатся до допустимого значения гидравлического сопротивления фильтра потоку очищаемого воздуха, после чего требуется его очистка.
Естественно, по мере увеличения кратности очисток сокращается период наступления, когда по величине гидравлического сопротивления фильтра потоку очищаемого воздуха отпадает необходимость его очистки, т.е. происходит перенасыщение фильтра задерживаемыми частицами пыли, что во многом зависит от способа (ручной или механизированный) его очистки.
Поскольку, масса остаточной пыли после каждой механизированной очистки воздушного фильтра гораздо меньше, чем при ручной очистке, то время перенасыщения фильтра задерживаемыми частицами пыли наступает значительно позже.
В этой связи поставлена цель исследований - разработка установки для механизированной очистки воздушных фильтров с научно обоснованными параметрами даст необходимые научно-практические сведения о возможности ее использования и особенности эксплуатации.
3. АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
В настоящее время известны множества способов очистки воздуха от твердых частиц, таких как, порошковые пористые фильтрующие материалы, электровихревые фильтры, электроцентробежные сажевые фильтры, пропитанные смолой бумажные фильтры, фильтры из синтетических волокон и др. [1,2,3].
Известно, что типом фильтрующих элементов определяется их удельное гидравлическое сопротивление, удельная воздушная нагрузка и пылеёмкость при одинаковой эффективности очистки воздуха, и соответственно устанавливаются соответствующие требования к технологиям по техническому обслуживанию [5,6,7].
Причем за последние годы наблюдается динамичное развитие технологии производства воздушных фильтров из неприродных сырьевых ресурсов, но пока основная масса фильтрующих элементов для очистки воздуха составляют бумажные [4,8,9].
Все современные технологии очистки воздушных фильтров, включая воздухоочистителей ДВС, считаются активным способом, где в разной степени удаляется удержйнная пыль с их пористной поверхности и тем самым уменьшая перепад давления (гидродинамическое сопротивление) на фильтрах и увеличивая срок службы фильтров[10,11,12] .
Концентрация пыли в карьерном атмосферном воздухе вокруг движущегося или выполняющего погрузочно-разгрузочных работ транспортного средства непостоянна и зависит в основном от параметров окружающей среды (влажность, температура, давления, направление ветра), типа и состояния дорожного полотна, состояния и состава (минералогический и дисперсный) перевозимого груза, осадков, условий движения транспортного средства (скорость, одиночное или колонное) и других факторов.
Поэтому концентрация пыли в составе воздуха вокруг движущегося автомобиля или другой карьерной техники имеет переменные значения. В этой связи, периодичность и кратность очистки воздушных фильтров также зависит от места работы карьерной техники в карьере и, следовательно, эти обстоятельства также могут повлиять на выбор способа очистки загрязненных воздушных фильтров [13,14,15,19].
Таким образом следует констатировать, что выбор научно обоснованного способа очистки загрязненных воздушных фильтров ДВС карьерной техники и разработка установки для реализации данного способа является важным подходом для совершенствования технологии технического обслуживания (ТО) системы воздухоподготовки двигателей.
4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В настоящее время практически все производители воздухоочистителей ДВС при испытании своей продукции ориентируются на требования существующих нормативных документов [16,17,18].
Поскольку, очистка воздухоочистителей ДВС от пыли должна учитывать те сложные процессы их загрязнений, то выбранные параметры разрабатываемой установки для данной цели, должны обеспечить качество выполняемых работ и возможное увеличение срока их службы.
Оценка степени очистки воздухоочистителей ДВС от пыли при ручной и на установке механизированной очистки производится сравнением массы остаточной пыли, после соответствующем способе очистки.
Разработанная установка также позволяет определение гидравлического сопротивления воздушному потоку и одновременно герметичность очищенного фильтра методом вакуумирования (созданием перепада давлений между внедренной и наружной поверхностями фильтра) с помощью вытяжного (отсасывающего) воздушного вентилятора.
5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
5.1. Принципиальные конструктивные особенности
Установка для механизированной очистки воздушных фильтров разрабатывалась с
учетом характера их загрязнений (задержки пыли по инерции, по эффекту блокировки и по диффузионному эффекту). Поскольку воздушные фильтры работают по принципу глубинной фильтрации и, следовательно, задержанные частицы пыли (размером примерно до 20 мкм) следует удалять с толщины фильтрующего материала. Задержанные частицы пыли и попавшие в глубину структуры фильтровального материала следует очистить потоком сжатого воздуха обратного потока с одновременным созданием необходимого перепада давлений между внутренними и внешними поверхностями, центробежных сил с помощью импульсного (движение верх-вниз) вращательного движения, а также выдуванием более крупных частиц с наружной поверхности воздухоочистителя касательным потоком сжатого воздуха (рис.1). Такой подход исключает запрессовку пыли в поры структуры фильтрующего элемента, деформацию фильтра, разрывы фильтровального элемента и другие возможные дефекты при ручной очистке.
Рис.1. Схема принципа работы и внешный вид установки механизированной очистки воздушных фильтров от пыли
Установка работает следующим образом. Очищаемый воздухоочиститель, устанавливают во внутрь корпуса на оправке, во внутреннюю полость фильтра подводится сжатый воздух (обратный обдув) и одновременно воздушному фильтру передается механические встряхивающее (осевое колебание) и вращательное движения, а также в начале и в конце очистки производится касательный обдув фильтра сжатым воздухом. Окончания процесса очистки воздушного фильтра определяются по показанию моновакуметра или дифференциального манометра по значению снижения гидравлического сопротивления прохождения воздуха через фильтр.
5.2. Эксплуатационные испытания установки механизированной очистки воздушных фильтров
В целях определения отдельных сравнительных оценочных показателей разработанной установки для механизированной очистки воздушных фильтров выполнены эксплуатапционные испытания в условиях карьеры АО "Шаргунькумир". Оценка сравнительной эффективности способов очистки загрязненных фильтров производилась по средному значению массы остаточной пыли после очистки (См. 1-таб.)
1-Таблица
Эксплуатапционные испытания установки для механизированной
Способ очистки воздушного фильтра Масса воздушного фильтра, г Среднее значение массы остаточной пыли после очистки, г
нового загрязненного
Ручной 3315±1,0 3850±55 16,5±2,5
Механизированный 11±2,0
5.3. Обсуждение результатов экспериментальных исследований
Выполненные эксплуатационные исследования по определению эффективности механизированной очистки воздухоочистителей показали, что применение данного способа очистки позволяет уменьшить массы остаточной пыли после очистки и тем самым повысить качество выполняемых работ при техническом обслуживании системы воздухоподготовки двигателей карьерных автосамосвалов.
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполненные сравнительные эксплуатационные исследования установки для механизированной очистки воздушных фильтров показали, что использование данной установки обеспечивает одновременно качество выполняемых работ и увеличение кратности повторно используемых воздухоочистителей после очистки, что в свою очередь позволит уменьшить эксплуатационные затраты и значительно улучшаются условия труда работающих.
ЛИТЕРАТУРА
1. Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров. - М.: Недра, 1983. - 295 с.
2. Егоров А.Н., Павленко Г.И., Лукашевич В.Г. Карьерная техника Справочник изд.-Минск,: 2005.-448с.
3. Акопов В.А. Очистка автомобильных воздушных фильтров. - Т.: Фан, 1995. -92
с.
4. Глыбин А.И. Автотракторные фильтры: Справочник. - Л. : Машиностроение, 1980.- 181 с.
5. ГОСТ 8002-74. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Воздухоочистители. Методы стендовых безмоторных испытаний. -М.: Изд-во стандартов, 1974. - 29 с.
б.Зырянов И. В. Повышение эффективности систем карьерного автотранспорта в экстремальных условиях эксплуатации. Автореф. доктор. диссер. - СПб.: 2006. -42 с.
7. Исаков Ю. Н. Методологические основы совершенствования систем воздухоснабжения транспортных двигателей. Автореф. доктор. диссер. -СПб, 1998. - 44 с.
8. Карьерный автотранспорт: состояние и перспективы/Мариев П. JL, Кулешов А. А., Егоров А. Н., Зырянов И. В. - СПб: Наука, 2004. - 429 с.
9.Власов В.М., Жанказиев С.В., Круглов С.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей.Учебник.- М.: ACADEMA, 2017. - 432 c.
10. Справочник по пыле и золоулавливанию. / М.И. Биргер и др.. -М.: Энергоатомиздат, 1982. - 312 с.
11. Bazarov B.I., Sidikov F. Sh., Abdirashidov A. A., Islomov J. Y. Classification of air cleaning filters.// International Journal of Economy and Innovation, Vol. 30,2022, 7-11
12. Базаров Б. И., Абдирашидов А.А. Повышение эффективности очистки воздуха в
дизелях карьерных автосамосвалов.// Miasto Przysziosci, vol. 27, 2022, 117-120
13. Malmborg P. Engine air filter requirements. Karlstad University, 2019. - 51 р.
14. Manikantan R. Modeling and Analysing of Air Filter in Air Intake System in Automobile Engine.// Advances in Mechanical Engineering, Vol. 5, 2013.-P. 245-252
15. Леонтьев Н.Е. Основы теории фильтрации. -М.: Макс Пресс, 2017. - 88 с.
16. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества.-М.: Машиностроение, 1988.
-368 с.
17. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. -М.: Московский рабочий, 1973. -296
с.
18. Раков Д.Л. Структурный анализ и синтез новых технических систем на базе морфологического подхода. -М.: Либроком, 2011. -160 с.
19.Санников А.А., Н.В. Куцубина. Системный анализ при принятии решений.-Екатеринбур: Урал. лесотех. ун-т, 2015.-137 с.
