Технические науки/4. Транспорт

К.т.н. Зуб И.В.

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, Россия

Эксплуатация перегрузочной техники в зимний период

Низкая температура оказывает отрицательное воздействие на работоспособность перегрузочной техники (ПТ), при низких температурах их работоспособность снижается в 1,5 раза, в отдельных случаях это приводит к внезапным отказам. Объясняется это рядом явлений: снижение ударной вязкости металла; потеря пластичности полимерных материалов; снижение вязкости горюче-смазочных материалов (ГСМ); ухудшение запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС); ухудшение условий труда, а также выполнения погрузочно-разгрузочных работ.

При отрицательных температурах ухудшаются условия смесеобразования, сгорания смеси, пусковая надёжность ДВС, увеличивается момент сопротивления вращению всех деталей, возрастает число отказов машин.

Затруднение запуска ДВС связано со сложностью создания пусковой частоты и низкой температурой в конце сжатия. Минимальная частота вращения, обеспечивающая запуск, зависит от температуры окружающей среды, так для дизельного ДВС при температуре окружающего воздуха – 20⁰ необходима пусковая частота вращения 160-180 об/мин, а при +5⁰ = 100-120 об/мин.

Одной из сложных операций при эксплуатации машин в условиях низких температур является запуск ДВС. При хранении машины на открытом воздухе целесообразно применять чехлы, позволяющие сохранить тепло ДВС от предыдущей работы. Наиболее оптимальным является обеспечение машины электрическими подогревателями мощностью 2-5 кВт, которые устанавливают в гидравлическом баке, в картере двигателя, для обеспечения поддержания положительной температуры дизельного масла, и в зарубашечном пространстве, при наличии штатного места или врезают подогреватель в систему охлаждения двигателя, для обеспечения положительной температуры охлаждающей жидкости.

Повышение вязкости смазочных материалов с понижением температуры приводит к потере 50% мощности вследствие увеличения сил трения в сопряжениях. До разогрева масла в процессе работы детали работают без достаточной смазки, что повышает вероятность их отказа. Износ ДВС за период пуска и разогрева до оптимальной температуры равноценен его работе на установившемся режиме в течение 8 часов. Работа ДВС с температурой охлаждающей жидкости до 40⁰ приводит к уменьшению мощности на 6-9% и увеличению расхода топлива на 7-15%.

На гидрофицированных машинах при отрицательных температурах ухудшается работа гидропривода. Повышение вязкости рабочих жидкостей вызывает разрывы сплошности потока и подсос воздуха, что приводит к гидравлическим ударам в гидросистеме, износу и выходу из строя её элементов. Сальниковые уплотнения теряют упругость, возникает остаточная деформация, что может привести к появлению трещин и потере плотности.

Сечения гидравлических трубопроводов от ½ дюйма до 1 дюйма, при отсутствии циркуляции, гидравлическое масло густеет, что затрудняет или полностью блокирует работу ПТ. Для предотвращения увеличения вязкости (загустения) гидравлического масла, рекомендуется периодически работать стрелой, для циркуляции масла в гидрокоммуникациях спредера, входить в фитинги контейнера и несколько раз произвести открытие/закрытие поворотных штыков спредера.

Наименее надежными элементами погрузчика является генератор с регулятором напряжения и аккумуляторные батареи (АКБ). Работоспособность АКБ зависит от силы разрядного тока, температуры электролита и степени их заряженности. Увеличение разрядного тока понижает емкость АКБ (до 25% номинального значения), т.к. снижается глубина проникновения электролита в пластины. Максимальная нагрузка на батарею приходится при работе стартера, когда сила разрядного тока достигает 300-600 А. Длительная разрядка в стартерном режиме приводит к деформации решеток АКБ. В связи с этим время непрерывной работы стартера ограничивается 5 с, перерыв в работе не менее 30 с. При низких температурах снижается ёмкость батарей. При температуре ниже – 20⁰ ёмкость снижается на 40% по сравнению с номинальной из-за ухудшения циркуляции электролита большей плотности в порах активной массы пластин. Поэтому при низких температурах АКБ необходимо утеплять или при длительной стоянки машины снимать и хранить в теплом месте.

Важным условием поддержания работоспособности машин в условиях низких температур является применение зимних сортов топлива, масел, специальных смазок.

При понижении температуры от 20 до – 20⁰ приводит к повышению вязкости топлива в 5-10 раз, что приводит к снижению прокачиваемости, степени однородности распыливания. Хорошие распыливание, испарение и смесеобразование обеспечиваются, если вязкость топлива составляет 2-8 мм²/с. Практикуется утепление топливных баков.

При низких температурах прокачиваемость топлива зависит от низкотемпературных свойств, которые определяются температурой помутнения, начала кристаллизации и застывания.

Температурой помутнения считают температуру, при которой теряется фазовая однородность топлива. Оно начинает мутнеть из-за выделения мельчайших капель воды, твердых углеводородов или микроскопических кристаллов льда.

Температуру, при которой появляются первые кристаллы, видимые невооруженным глазом, называют температурой кристаллизации.

Температура полной потери подвижности носит название температуры застывания.

В топливе в большей или меньшей степени постоянно присутствует в растворенном состоянии вода. Её концентрация зависит от температуры окружающей среды. Особенно неприятно наличие эмульсионной воды при низких температурах. В этом случае кристаллами льда забивается система очистки и нарушается и нарушается работа двигателя. Отрицательно действует вода на топливную аппаратуру, особенно на насос высокого давления и форсунки. Она способствует появлению коррозии поверхностей прецизионных пар и закоксовыванию распылителей форсунок.

Необходимый распыл, смесеобразование и испарение топлива в значительной степени предопределяют протекание рабочего процесса в целом, его эффективность и экономичность. Плотность топлива влияет на смесеобразование аналогично вязкости. Она не регламентируется техническими условиями, однако обычно принимается равной 0,82-0,86 г/см².

Интенсивность горения зависит от многих факторов: давление и температуры сжатого воздуха, концентрация паров топлива в воздухе, химического состава, качества распыливания и испаряемости топлива.

При задержке воспламенения топлива процесс последующего горения происходит очень интенсивно. Слышатся характерные стуки двигателя (аналогично детонации, но причины возникновения разные).

При прочих равных условиях уменьшение периода задержки воспламенения обуславливает более плавное изменение давления, т.е. более мягкую работу двигателя. Однако чрезмерное сокращение этого периода ведет к уменьшению полноты сгорания. Процесс начинается сразу после подачи топлива, большая часть которого попадает в продукты сгорания. Капли топлива при этом быстро испаряются, не достигнув тех зон камеры, в которых кислород ещё не использован. Процесс смесеобразования резко ухудшается, падает мощность и экономичность двигателя.

Для обеспечения нормального процесса горения необходимо применять топливо, имеющее оптимальный период задержки воспламенения. Воспламеняемость топлива оценивается цетановым числом. Численно цетановое число дизельного топлива равно процентному содержанию (по объёму) цетана в смеси с альфа-метилнафталином, которая по характеру сгорания (самовоспламенения) равноценна испытываемому топливу. Цетановое число определяют тремя методами: по критической степени сжатия, запаздыванию самовоспламенения и по совпадению вспышек.

Дизельные топлива должны иметь цетановое число в пределах 45-50 зимой и 40-45 летом. Цетановое число определяет пусковые свойства дизельных топлив, незначительно различающихся по фрикционному составу.

Ассортимент дизельных топлив в соответствии с ГОСТ 305-82 включает 3 сорта: арктическое, зимнее и летнее. Каждый сорт выпускается с разным содержанием серы. В обозначение дизельного топлива входит процентная доля серы и дополнительно для летнего – температура вспышки, а для зимнего – температура застывания.

При отсутствии зимнего дизельного топлива можно применять летнее с добавлением 30% керосина при температуре – 10⁰ и до 50% при температуре – 20⁰, или использование антигелей.

Выводы:

1. Производить проверку готовности машин к эксплуатации в осенне-зимний период (проверка плотности электролита АКБ, охлаждающей жидкости).

2. Установить при планово-предупредительных ремонтах электронагревательные тэны в гидравлический бак, картер двигателя и в зарубашечное пространство блока цилиндров при наличии штатного места или врезать подогреватель охлаждающей жидкости в систему.

3. Производить постоянный контроль качества дизельного топлива.

4. В ноябре месяце при проведении технического обслуживания перевести двигатели на зимние сорта моторного масла (SAE 5W-40).

5. При температуре охлаждающего воздуха – 20⁰ и ниже при перерывах в работе (простой в ожидании транспорта) менее 30 минут периодически производить манипуляции рабочим органом – подъем опускание стрелы, открытие/закрытие штыков спредера для предотвращения загустения гидравлического масла в трубопроводе.

6. При планируемых перерывах в работе более 40 минут, заглушить двигатель, подключить машину к электрической сети, если машина оборудована подогревающими тэнами. Следует помнить, что работа дизеля на холостом ходу свыше 30 минут приводит к закоксовыванию топливной аппаратуры.