Использование природного газа в качестве моторного топлива в горнодобывающей промышленности является одной из приоритетных задач государства. В статье уделяется особое внимание компонентному составу природного газа с точки зрения его тепловой эффективности в процессе сжигания в камере сгорания энергосиловой установки на большегрузном автомобиле в сложных карьерных условиях. Для этого рассматриваются отечественные и зарубежные методики определения основного показателя, характеризующие детонационную стойкость топлива в процессе сгорания, – метанового числа. Улучшение технико-экономических показателей будет осуществляться путем изменения состава газовой смеси на основе метана под конструктивные особенности газовой энергосиловой установки, определяющим показателем станет метановое число. Представлен теоретический анализ влияния метанового числа на такие показатели двигателя, как степень сжатия и максимум скорости распространения фронта пламени во второй фазе сгорания в цилиндре двигателя, выражаемый через угол поворота коленчатого вала. По результатам теоретических и экспериментальных исследований получены зависимости влияния метанового числа на эффективность рабочего процесса двигателя и его внешняя скоростная характеристика.
В целях повышения эффективности использования транспортных средств (ТС) в горных и карьерных условиях необходимо совершенствовать составные элементы газобаллонного оборудования (криогенный бак, газовые форсунки, топливоподающие криогенные трубки и т.д.) для подачи сжиженного природного газа к двигателю, а также хранение жидкого метана в криогенном баке с продолжительным сроком эксплуатации. Для этого необходимо рассмотреть процесс тепломассообмена сжиженного природного газа в двухфазной среде «жидкость – газ» с учетом фазового перехода в замкнутом объеме рассматриваемого резервуара криогенного бака. В статье представлена модель нестационарного тепломассообмена двухфазной среды сжиженного метана в разработанном двухрезервуарном криогенном баке с использованием декартовой системы координат с дробными контрольными объемами в пространстве. Результаты экспериментальных данных подтверждают эффективность использования криогенного бака на платформе ТС, при котором пробег на сжиженным метане по сравнению со стандартными видами топлив увеличивается в три раза, срок хранения сжиженного газа в предлагаемым криогенном баке по сравнению со стандартным увеличивается в 2-2,5 раза.
Определены концептуальные подходы к совершенствованию системы мониторинга и управления функциональными возможностями интеллектуальных технических комплексов зданий и транспортно-технологических машин предприятий горнодобывающей промышленности. Предложены критерии эффективности функционирования автоматических систем контроля движения транспортно-технологических машин, учитывающие вероятностную природу системообразующих факторов. Представлена схема научно-методических исследований по совершенствованию систем автоматизации и контроля движения на автомобильном транспорте. Обоснованы перспективные направления формирования контрольных функций при движении транспортных средств на основе использования интеллектуальных автоматизированных систем. Определены этапы жизненного цикла технических систем контроля движения транспортных средств с учетом особенностей их эксплуатации. Разработана методика оптимального применения технических средств контроля в сфере обеспечения контрольно-надзорных функций при эксплуатации транспортных средств, а также определена зависимость определения финансовых затрат на поддержание их работоспособности.
В комплексной стратегии возрождения производства оборудования для горной промышленности и обеспечении ее конкурентоспособности предусмотрено широкое использование газовых двигателей различного назначения. Экспериментальные исследования рабочего цикла газового двигателя являются одной из основных задач при определении характеристики тепловыделения. Для этого на различных режимах были зафиксированы индикаторные диаграммы, которые были подвергнуты анализу с целью определения основных параметров, характеризующих внутрицилиндровые процессы. Согласно программе эксперимента были определены максимальное давление цикла, скорость нарастания давления, характеристика тепловыделения, показатели первой фазы тепловыделения, продолжительность второй фазы сгорания, а также влияние угла опережения зажигания на период воспламенения. Представлены результаты экспериментального исследования влияния рабочего процесса газового двигателя с учетом изменения угла опережения зажигания на период воспламенения и определены параметры максимального давления цикла, скорости нарастания давления и характеристики тепловыделения. При обработке данных построены интегральные характеристики, рассчитаны параметры рабочего цикла и определена динамика тепловыделения двигателя.
Для поддержания дизельных двигателей в работоспособном состоянии необходимо совершенствовать методы их технического диагностирования. В качестве дальнейшего их развития по параметрам сопутствующих процессов возникла необходимость в разработке методики диагностирования дизелей по временным параметрам рабочего цикла. Для ее разработки проведен вычислительный эксперимент моделирования процессов энергопреобразования дизельного двигателя. Моделирование проводилось на основе базовой математической модели поршневых двигателей внутреннего сгорания, представляющей собой замкнутую систему уравнений и зависимостей. Данная модель была дополнена динамикой изменения крутящего момента дизеля с учетом текущих значений внутрицилиндровых процессов при различных, в том числе и нулевых подачах топлива. Значения крутящего момента, полученные путем преобразования внутрицилиндрового давления, не учитывают механические потери, поэтому базовая программа моделирования была дополнена вычислениями сил трения и насосных ходов. С целью определения индикаторной диаграммы неработающего цилиндра предусмотрен переход на режим нулевой подачи топлива и исключение из расчета процесса сгорания топлива.
Для поддержания дизелей в работоспособном состоянии разработана методика их диагностирования по локальным частотам вращения коленчатого вала, развиваемым каждым цилиндром. Неработоспособный цилиндр имеет угловую скорость вращения, не соответствующую техническим условиям. Для замеров разработан измерительно-вычислительный комплекс, состоящий из персональной ЭВМ, диагностического ком плекса «MotoDoc III», программного обеспечения и комплекта датчиков. Результаты из мерения и анализ временны́х параметров выводятся на экран монитора. Программное обеспечение позволяет вести запись сигнала, его обработку и хранение, а также дает возможность отображения полученных результатов. Методика диагностирования включает в себя ряд этапов: подготовку дизеля и аппаратуры, проведение общего и локального диагностирования, постановку диагноза. Таким образом, появляется возможность осуществлять контроль технического состояния дизелей безразборным методом.
