CC BY
25
Khegay Oleg Nikolaevich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor Department of "Urban Construction and Management" of the Institute of Information Technology and Engineering Education Khakassia State University
УДК 625.08
ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ КОМПЛЕКТОВ ТЕХНИКИ В СЛОЖНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Чооду О.А., Евтюков С.А.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург
THE PROBLEMS OF INCREASING THE TECHNICAL READINESS OF EQUIPMENT KITSIN DIFFICULT CLIMATIC CONDITIONS
Choodu OA, Evtyukov S.A.
Tuvan State University, Kyzyl Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, Saint-Petersburg
В статье обосновывается необходимость создания универсальных комплектов техники для различных отраслей народного хозяйства страны в зависимости от условий технической эксплуатации. Предлагаются пути создания высокоэффективных парков с интеграционной адаптивностью к новым достижениям в науке и технике.
Ключевые слова: парк машин, техническая эксплуатация, рельеф, адаптация,наука.
The article explains the need for a new direction in the formation of parks of machinery and equipment for various sectors of the national economy depending on the terrain and its technical operation. The ways of creation of highly parks integration adaptability to new developments in science and technology.
Key words: fleet, technical maintenance, relief, adaptation, science.
Человеческая цивилизация на современном этапе своего развития сталкивается с множеством новых проблем, одной из которых является так называемый «климатический вызов». В связи с суровыми климатическими условиями в значительной части территории Российской Федерации и участившимися изменениями в климате актуальность исследования влияния климата на технические средства является обоснованной проблемой.
Автомобильный транспорт - наиболее массовый вид транспорта. Экономичная и эффективная работа автомобильного транспорта обеспечивается рациональным использованием многомиллионного парка подвижного состава -грузовых и легковых автомобилей, автобусов, прицепов и полуприцепов.
В настоящее время автомобильный парк России пополняется автотранспортными средствами новой конструкции, использующими альтернативные виды топлива, совершенствуется структура подвижного состава, увеличивается численность дизельного парка, растет число транспортных средств большой грузоподъемности и универсальности.
Однако, на содержание автотранспортных средств в технически исправном состоянии, обеспечивающем эффективный транспортный процесс, отрасль несет большие ресурсные издержки. Так, усложнение конструкции автомобилей приводит, как правило, к увеличению объема работ по техническому обслуживанию и ремонту, к росту затрат на обеспечение работоспособности.
Исходя, из сложности условий эксплуатации техники в данных условиях, и при обеспечении высокого уровня качества технической эксплуатации строительных машин организациями должны учитываться и разрабатываться, и внедряться эффективные методики, обуславливающие качество технической эксплуатации машин и комплектов.
Программа планово-предупредительного ремонта (ППР) и технического обслуживания и ремонта (ТОиР) должна учитывать условия их непосредственной эксплуатации. Все организационные работы должны отвечать требованиям нормативов и в исключительных ситуациях корректироваться под условия эксплуатации машин, либо организации должны разрабатывать новые технические решения, которые учитывают особенности технических условий [1].
Большие перепады температур воздуха, разреженность воздуха и особенности рельефа вызывают большие нагрузки, быстрый износ узлов и агрегатов также нарушают свойства технических жидкостей, а двигатель расходует больше топлива. Срок службы несущих конструкций сокращается несколько раз. Выявленные особенности условий местности отрицательно сказываются на уровне производственной эксплуатации и на экономическую эффективность дорожно-строительных машин.
Известно [2-10], что на производительность комплектов машин значительное влияние оказывают конструктивные, климатические, организационные, технологические и социально-экономические факторы. Природно-климатические условия местности приводят к увеличению количества и стоимости работ по ТОиР, что в свою очередь влияет на производительность - а для увеличения производительности строительной техники организациям в таких условиях приходиться увеличивать количество строительной техники. Количество техники в свою очередь влияет на формирование парков и комплектов строительных машин.
Факторы, оказывающие влияние на формирование состава комплектов машин можно систематизировать следующим образом: степень сосредоточенности объектов строительства, наличие и состояние подъездных дорог, рельефные условия, сильно влияющие на затраты по перебазированию машин; технология производства строительно-монтажных работ, которая определяется составом операций и степенью совмещения отдельных операций и процессов, размещением средств механизации на строительном объекте и т. п.; механовооруженность
строительной организации, технические и организационные формы содержания и обслуживания средств механизации и др.
Для поддержания должной надежности парков, комплектов строительной техники приходится дублировать наиболее неприспособленные к таким условиям технику. Все это вызывает удорожание и увеличение сроков производства строительных работ [2-11].
Анализ вышеперечисленных данных показывает, что рельефные и климатические условия занимают особое место в формировании парков, комплектов машин.
Интенсивность воздействия всего комплекса климатических факторов на свойства материалов и надежность технических устройств удобно учитывать с помощью коэффициентов климата и рельефа местности [2].
Здесь под термином техническая жесткость климата понимается интенсивность воздействия комплекса климатических факторов на свойства материалов и надежность технических устройств. Для определения технической жесткости П.И. Кохом была разработана математическая модель в виде многофакторной функции (1) следующего вида:
N к, N п, SK, Sn, = f [Q (т), t (т), а(т), о(т), р(т), nu (т), тм. ] (1)
где МД- обобщенные показатели технической жесткости соответственно холодного климата и погоды; S^ 8п - то же, жаркого климата и погоды; Q- суммарная солнечная радиация; t - температура наружного воздуха; ст - средняя амплитуда суточных колебаний температуры воздуха; и -средняя скорость ветра; ф -относительная влажность воздуха; ^.я. - атмосферные явления, влияющие на надежность машин; Тх.я. - время действия отрицательных и положительных температур воздуха в течении года.
Однако эта формула не учитывает зависимость изменений климатических факторов от изменения рельефа местности, что является весьма существенным для территории Российской Федерации, на ее территории в значительной степени изменяются параметры климата в зависимости от рельефа местности.
Для решения этой проблемы, для оценки интенсивности воздействия факторов климата от рельефа местности произведем следующие преобразования известных методик [2] и расчеты.
В соответствии с предложенной методикой [2,4] в формулу [1] вводится корректирующий коэффициент /рел, которым учитывается зависимость температуры воздуха и скорости ветра от изменения рельефа местности с помощью коэффициентов kа.д. - коэффициента зависимости атмосферного давления от высоты, 5сниж. - коэффициента, учитывающего зависимость температуры воздуха от высоты над уровнем моря и ц,зм. - коэффициента зависимости изменения скорости ветра от высоты над уровнем моря.
Указанные коэффициенты [3] определялись по формулам [2 - 3]:
kad = P.(1--^)5'256 (2)
■ ■ 44300
S . = tn - 0.065 H
snig 0
(3)
где ка.д. и бсниж. - давление и температура на высоте Н; Ро и Ь - давление и температура на высоте уровня моря.
На рис.1. представлены вычисленные значения коэффициентов ка.д., бсниж. и коэффициент иизм- зависимости изменения скорости ветра от высоты над уровнем моря, определенный ГОСТ 1451-77.
3,5
2,5 2 1,5 1
0,5
500-1000 Низкие горы
■ка.д
1000-2000
Средневысотные горы
5сниж.
выше 3000 Высокие горы
■иизм.
Рис. 1 Изменение коэффициентов ка.д, бсниж.
и ии
Поправочный коэффициент /рея., учитывающий характер рельефа местности определяется по формуле [4]:
k + s + и
а.д. сниж. изм.
(4)
где п - общее число коэффициентов; кад. - коэффициент атмосферного давления; бсниж. - коэффициент учитывающий понижение температуры по мере увеличения высоты над уровнем моря; иизм. - коэффициент изменения скорости ветра по мере увеличения высоты над уровнем.
Таким образом, общий вид модели «Климат-рельеф» представит собой многофакторную функцию следующего вида [5]:
[6]:
N к, N п, 5 к, 5 п, = f [Q (т), t (т), a (т), и(т), р(т), n ^ (т), тм (5)
Отсюда формула технической жесткости холодного климата принимает вид
N = f [t . ,а,и,р, n ,т ]у
к •> L min ' ' ' ' ' а.я . ' х.я. J р
(6)
С использованием результатов рангового анализа и уравнения [5] формула для определения технической жесткости холодного климата в баллах (условных показателях) примет вид [7]:
3
0
А рел
n
Nk = [(0,75^ ср. + 0,25^ абс. )(1 + 0,015 ах)(1 + 0,015 uх)(1 + 0,26Фх) х
х (1 + 0,26«т.м.)(1 + 0,022 тх)]хрел. (7)
где /тп - значение средних минимальных температур воздуха за три
наиболее холодных месяца, градус С; /тп а6с - среднее значение абсолютного
минимума температуры воздуха за три наиболее холодных месяца, градус С; а х -средняя непериодическая амплитуда суточных колебаний температуры воздуха за три наиболее холодных месяца, градус С; ux - средняя скорость ветра за три
наиболее холодных месяца, м/с; фх - среднее значение относительной влажности воздуха за три наиболее холодных месяца в долях единиц; wtm - среднее значение за месяц числа дней с туманом и метелью за три наиболее холодных месяца; тх -продолжительность действия в месяцах средней температуры воздуха ниже нуля; х - коэффициент, учитывающий характер рельефа местности.
Вероятность безотказной работы техники за время т при воздействии основных факторов [2-10] выражена следующей зависимостью [8]:
m
Рк (т) = П(1 - q (т)) (8)
i = 1
где, q (т) - вероятность отказа машины вследствие воздействия i- го
климатического фактора.
С учетом факторов, влияющих на вероятность безотказной работы техники, формула [8] примет вид [9]:
Рк (т) = [1 - qe (т)][ 1 - q, (т)][ 1 - qa (т)][ 1 - qu (т)][ 1 - qф (т)][ 1 - qz (т)] (9)
где Q - суммарная солнечная радиация; t - температура наружного воздуха; ст - средняя амплитуда суточных колебаний температуры воздуха; и - средняя скорость ветра; ф - относительная влажность воздуха; n - атмосферные явления, влияющие на надежность машин; т - время действия отрицательных и положительных температур воздуха в течении года.
Как видно из формулы [9], П.И. Кохом здесь не учтены особенности параметров климата, характеризуемым как жесткость, в состав которых входит и рельеф местности.
Поэтому для более точного определения вероятности безотказной работы машин, с учетом особенностей рельефа, здесь так же, как и при определении жесткости климата, необходимо ввести поправочный коэффициент /рел.
При этом формула [9] примет вид [10]:
Р (г) = [1 - дв (г)][1 - д, (г)][1 - да (г)][1 - ди (г)][1 - д^ (г)][1 - дт (г)] Хрел (10)
Как известно, для характеристики эксплуатации техники используется коэффициент использования машин по времени в течении смены Кв, определяемый по формуле [11]:
Т -У гп К в = с У (11)
Т
с
где Тс - время смены; у гя - продолжительность всех видов простоев;
здесь [12]
= т + т + г + г , (12)
П Т ТО рем . орг. ' \ '
где гт - продолжительность простоев на технологическое обслуживание; гто -продолжительность простоев на техническое обслуживание; г - продолжительность простоев на все виды ремонта; г - продолжительность простоев по
организационным причинам и метеоусловиям.
Поскольку, как видно из формулы [10], вероятность безотказной работы Рк(т) зависит от /рел, то этот параметр должен учитываться при определении производительности техники, графиках технического обслуживания и ремонта, а также при определении экономических показателей их эксплуатации, в связи с чем введем этот параметр в формулу [11] и получим формулу [13]:
-У tu
К В = с У (13)
с
Из вышесказанного видно, что факторы рельефа местности в значительной степени влияют на техническую эксплуатацию техники и являются одним из основных параметров, которую нужно учитывать при формировании парков и комплектов техники.
Библиографический список
1. МДС 12-8.2000 Рекомендации по организации технического обслуживания и ремонта строительных машин. / Госстрой России, ЦНИИОМТП - М.:ГУП ЦПП, 2000.- 76 с.
2. Кох П.И. Климат и надежность машин / П.И. Кох. - М.: «Машиностроение», 1981.175 с. ил. 21.
3. Кузьмин Н.А. Техническая эксплуатация автомобилей: закономерности изменения работоспособности: учеб.пособие / Н.А. Кузьмин. - Н.Новгород: НГТУ, 2002. - 72 с.
4. Чооду О.А. Проблемы эксплуатации дорожных и строительных машин /О.А. Чооду // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2008. - № 70.- С. 67 - 73.
5. Сизиков С.А., Евтюков С.А., Скрипилов А.П. Оптимизация комплексно-механизированных работ в строительстве: учебное пособие / С.А. Сизиков, С.А., Евтюков, А.П. Скрипилов. - СПб.: СПбГАСУ, 2011. - 159 с.
6. Чооду О.А. Разработка методики оценки влияния климатических условий на эксплуатацию дорожно-строительных машин (на примере территории Республики Тыва): дис. ... канд. техн. наук: 05.05.04: / О.А. Чооду. - СПб., 2009.- 128 с.
7. Чооду О.А. Эксплуатация горных транспортно-технологических машин на месторождениях полезных ископаемых на территории РТ / О.А. Чооду // Вестник ТувГУ. 2014. -№ 3(22). - С. 92 - 102.
8. Евтюков С.А., Подопригора Н.В. Совершенствование методики вычисления остановочного пути / С.А. Евтюков, Н.В. Подопригора // Вестник гражданских инженеров. -2012. - №4 (33). - С. 92 - 102.
9. Ким Б.Г. Обеспечение работоспособности и исправности парков строительной техники: Учебное пособие /Б.Г. Ким.- Владимир.: ВладГУ,2000.- 147 с.
10. Кузнецов П.А. Надежность эксплуатации парка машин при переустройстве аварийных объектов /П.А. Кузнецов, С.П. Олейник, Д.Ю. Коротков // Механизация строительства. -2006.-№1.- С. 14-16.
11. Чооду О.А., Евтюков С.А., Монгуш С.Ч. Формирование высокоэффективного парка транспортно-технологических комплексов и оборудования для различных отраслей народного хозяйства страны / О.А. Чооду, С.А. Евтюков, С.Ч. Монгуш // Естественные и технические науки. 2015. - № 5 (83).- С. 89 - 91.
Bibliograficheskijspisok
1. MDS 12-8.2000 Rekomendatsii po organizatsii tekhnicheskogo obsluzhivaniya i remonta stroitelnykh mashin. / GosstrojRossii, tsniiomtp - M.:GUP TSPP, 2000. - 76 s.
2. Kokh P.I. Klimat i nadezhnost mashin / P.I. Kokh. - M.: "Mashinostroenie", 1981. - 175
s. il. 21.
3. Kuzmin N.A. Tekhnicheskaya ekspluatatsiya avtomobilej: zakonomernosti izmeneniya rabotosposobnosti: ucheb. posobie / N.A. Kuzmin. - N.Novgorod: NGTU, 2002. - 72 s.
4. Choodu O.A. Problemy ekspluatatsii dorozhnykh i stroitelnykh mashin /O.A. Choodu // Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbGPU. 2008. - 70. - S. 67 - 73.
5. Sizikov S.A., Evtyukov S.A., Skripilov A.P. Optimizatsiya kompleksno-mekhanizirovannykh rabot v stroitelstve: uchebnoe posobie / S.A. Sizikov, S.A. Evtyukov, A.P. Skripilov. - SPB.: Spbgasu, 2011. - 159 s.
6. Choodu O.A. Razrabotka metodiki otsenki vliyaniya klimaticheskikh uslovij na ekspluatatsiyu dorozhno-stroitelnykh mashin (na primere territorii Respubliki Tyva): Dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.05.04: / O.A. Choodu. - SPb., 2009. - 128 s.
7. Choodu O.A. Ekspluatatsiya gornykh transportno-tekhnologicheskikh mashin na mestorozhdeniyakh poleznykh iskopaemykh na territorii RT / O.A. Choodu// VestnikTuvGU. 2014. -3(22). - S. 92 - 102.
8. Evtyukov S.A., Podoprigora N.V. Sovershenstvovanie metodiki vychisleniya ostanovochnogo puti / S.A. Evtyukov, N.V. Podoprigora// Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. - 2012. -4 (33). - S. 92 - 102.
9. Kim B.G. Obespechenie rabotosposobnosti i ispravnosti parkov stroitelnoj tekhniki: uchebnoeposobie / B.G. Kim. Vladimir.: VladGU, 2000. ? 147 s.
10. Kuznetsov P.A. Nadezhnost ekspluatatsii parka mashin pri pereustrojstvea varijnykh obektov / P.A. Kuznetsov, S.P. Olejnik, D.Yu. Korotkov// Mekhanizatsiya stroitelstva. -2006. - 1. - S. 14-16.
11. Choodu O.A., Evtyukov S.A., Mongush S.Ch. Formirovanie vysokoeffektivnogo parka transportno-tekhnologicheskikh kompleksov i oborudovaniya dlya razlichnykh otraslej narodnogo khozyajstva strany / O.A. Choodu, S.A. Evtyukov, S.Ch. Mongush// Estestvennyei tekhnicheskienauki. 2015. - 5 (83). - s. 89 - 91.
Чооду Остап Андреевич - кандидат технических наук, доцент, Тувинский государственный университет. E-mail: [email protected]
Евтюков Сергей Аркадъевич - доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
Choodu Ostap - candidate of technical Sciences, associate Professor of the Tuvan state University. [email protected].
Evtyukov Sergey - Doctor of Technical Sciences, Professor, St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering.
УДК 621.182
ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ «ЦИЛИНДР В ЦИЛИНДРЕ»
Дамдын С.И.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
HOT WATER BOILER «CYLINDER IN CYLINDER"
Damdyn S.I.
Tuvan state university, Kyzyl
В статье рассматриваются вопросы, связанные с эффективным водогрейным котлом высокотемпературного горения, сущность его изобретения, устройство и принцип работы, а также результаты экспериментальных испытаний.
Ключевые слова: водогрейный котел, топочная камера, канал для угля, канал для возврата сажи и газов.
Is considered hot water boiler high-temperature combustion, the inventive device and principle of operation and results of experimental tests and research.
Key words: hot water boiler, a furnace, a conduit for coal, the channel for the return of soot and gases.
В настоящее время создание и применение технологического оборудования тепловых станций в населенных пунктах, отвечающего экологическим требованиям, является одной из актуальных задач.
В данной работе приведены результаты воплощения в реальную конструкцию заявки на выдачу патента изобретению МКИ (МПК) F23B80/00 №2013114525/ 06(021515) от 02. 04. 2013 г. «Способ разделения несгоревших газов и сажи от топочных газов при горении угля в топочной камере и направления несгоревших газов и сажи по отдельному пути от пути топочных газов, а также возвращения несгоревших газов и сажи обратно в топочную камеру для последующего сжигания, и устройство для его осуществления».
Задачей исследования является создание долговечного устройства, обеспечивающего полное сжигание угля в топочной камере без выбросов в атмосферу несгоревших газов и сажи.
