Условия эксплуатации портовых перегрузочных машин в различных климатических условиях

Морские порты РК и стран ближнего и дальнего зарубежья имеются во всех резко различающихся метеорологическими условиями и климатом районах.

Неблагоприятные климатические и метеорологические, факторы создают затруднения в эксплуатации машин, вызывают непроизво­дительные простои, ухудшение технического состояния и даже по­ломки деталей и узлов неблагоприятно отражаются на трудовой деятельности и здоровье людей. В системе водного транспорта РК простои судов из-за осадков и сильного ветра составляют до 12—15% всего стоя­ночного времени, что ежегодно приносит многомиллионный убы­ток. В России (РФ), основная часть этих простоев приходится на грузонапряженный летний период, в который в Приморье и на Севере выпадает более 70% годовых осадков. В результате многие суда недогружа­лись либо уходили обратно с частью не выгруженного груза по причине затяжной непогоды.

Пагубным является влияние морозов. Когда на Север направля­лись те же машины, что и в центральные районы РФ, оказы­валось, что количество их поломок в 3—5 и более раз больше, чем в условиях умеренного климата. Потери от использования техни­ки, не приспособленной к условиям Севера, велики. В связи с этим приняты меры к созданию приспособленной для работы на Севере техники, которая регламентируется ГОСТ 15150—89, ГОСТ 14892—89 и др., в том числе техническими условиями, нормалями, Правилами [13].

Под жесткостью климата (жесткостью погоды) понимается неблагоприятное влияние климатических факторов на живую при­роду, технику и деятельность человека. Для многих устройств и условий труда важно сочетание низких температур со скоростью ветра, когда увеличиваются тепловая отдача и нагрузки, ухудша­ются условия для устранения отказов и ТО машин.

Пока нет единого критерия жесткости климата (погоды), кото­рая количественно оценивается пока в баллах по формуле Бодмана:

(1)

где — температура среды, °С;

— максимальная скорость ветра в момент действия темпе­ратуры t, м/с.

Определенная по формуле Бодмана жесткость соответствует условиям и поведению растительности и в меньшей степени в отно­шении техники, поскольку в ней весьма велик фактор ветра, на­пример балл жесткости при =-58°С и =0 меньше балла при =-2°С и скорости ветра и =15 м/с. Определенные по этой фор­муле баллы жесткости для Якутска, Ставрополья и Новороссийска (РФ) оказываются практически равными. Такая оценка для техники непригодна.

Возникает необходимость оценивать техническую жесткость холодного климата. Анализ данных о параметрах отказов машин дает возможность предложить формулу:

(2)

где — минимальная из возможных температур воздуха, °С;

_ср — среднемесячная температура воздуха самого холодно­го месяца, °С;

— средняя скорость ветра за три наиболее холодных

месяца, м/с;

— наибольшее рассеивание значений суточной темпера­туры

в течение

наиболее холодного месяца, °С;

— относительная влажность воздуха самого холодного

месяца в долях единицы.

Данные о климатических факторах приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП ПА—82). Для их использования ука­занное выше значение t_mtil можно определить по формуле

(3)

где — средняя температура воздуха наиболее холодной пяти­дневки.

Учитывая практическое использование показателя технической жесткости, территорию РК и стран ближнего зарубежья целесообразно разделить на четыре зоны по баллам жесткости (табл. 2).

Для каждой из этих зон технической жесткости должны созда­ваться наиболее приспособленные машины.

Можно систематизировать следующие основные явления и фак­торы, возникающие при низких температурах:

снижение ударной вязкости металлов с объемно-центрирован­ной кристаллической решеткой (уменьшается предел выносливо­сти и, следовательно, несущая способность элементов техники);

отвердевание и хрупкость полимерных материалов;

обледенение и попадание снега и льда в механизм;

замерзание или застывание охлаждающих и рабочих жидко­стей;

снижение смазывающих свойств масел и смазок;

усложнение подготовки к работе и запуска двигателей внутрен­него сгорания (ДВС).

Повышение хладостойкости обходится дорого. Так, по некото­рым данным, увеличение уровня хладостойкости с -45 до -60°С (на 15°С) повышает их стоимость в среднем на 22—30%. Это объясняется применением высоколегированных сталей и дру­гих специальных материалов и улучшением конструкций. Поэтому технические требования к машинам должны быть дифференцированы.

Различаются следующие климатические районы земного шара, где климат: умеренный (У), холодный (X), тропический сухой (ТС), тропический влажный (ТВ), тропический морской (ТМ), го­ры свыше 2200 м (Г).

Территория РК и стран ближнего зарубежья характеризуется умеренным и холодным климатом. Тропический климат территорию РК и стран ближнего зарубежья не за­трагивает. Поэтому поставка машин для тропиков производится только по указаниям экспортных организаций.

Для поставки и последующей эксплуатации машин имеют зна­чение: температура внешней рабочей среды (воздуха, газа, воды, почвы), влажность воздуха, давление воздуха или газа (высота над уровнем моря), солнечная радиация, дождь, снег, иней, пыль, ве­тер, резкие смены температур, соляной туман, гидростатическое давление воды, действие плесневых грибков, содержание в возду­хе коррозионно - активных агентов. Значения климатических фак­торов различаются: номинальные — нормируемые или заданные техническими условиями; рабочие — естественно изменяющиеся или неизменные, в пределах которых обеспечивается сохранение номинальных параметров и экономически целесообразных сроков службы машин; предельные при эксплуатации — значения факто­ров, действующих редко (не более 6 ч), когда сохраняется работо­способность и после восстанавливаются номинальные параметры и точность. Для тепловых расчетов в части влияния на длительный срок службы машин принимается так называемая эффективная температура.

Машины предназначаются для эксплуатации в одном или не­скольких микроклиматических районах: У — с умеренным клима­том, где средняя температура воздуха максимум +40°С, мини­мум —45°С; ХЛ — с холодным климатом--45°С и ниже.

Для побережья Охотского и Берингова морей поставляются машины на передвижных установках для холодного климата.

Под максимальной минимальной температурой понимают среднюю из ежегодных абсолютных максимумов (минимумов).

ТВ — тропический влажный климат, характеризуется сочета­нием температуры 20°С (и выше) и относительной влажности 80% (и выше), наблюдаемым примерно не менее 12 ч в сутки за непрерывный период от 2 до 12 мес в году.

ТС — тропический сухой климат — температура выше 40°С.

ТМ — тропический морской климат, который имеют моря и океаны между 30° северной и 30° южной широт.

М — умеренно-холодный морской климат, который имеют моря и океаны севернее 30° северной и южнее 30° южной широт.

В связи с эксплуатацией в указанных микроклиматических районах вся техника выпускается в исполнениях, обозначаемых соответственно У, ХЛ, ТВ, ТС, ТМ, М. Исполнения машин, одно­временно предназначенных для двух тропических ТВ и ТС, обозна­чаются Т, всех районов на суше — О, для судов неограниченного плавания — ОМ, машины и установки для всех микроклиматиче­ских районов на суше и море — В.

По согласованию с заказчиком изделия исполнения У могут эксплуатироваться в южных районах стран ближнего зарубежья с максимумом темпе­ратуры воздуха не выше -4-40°С и минимумом не менее —40°С или соответственно в тропическом климате. Допускается поставка ис­полнения У для холодного климата в пределах 50 км от юго-за­падной и юго-восточной границ стран ближнего зарубежья.

В зависимости от места эксплуатации машины указанных ис­полнений изготавливаются по следующим категориям: 1—для работы на открытом воздухе; 2 — в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от наружных значений; 3 — для закрытых помещений, где воздейст­вие внешних факторов понижено; 4 — для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (отоп­ление, охлаждение и т. д.); 5 — для работы в помещениях с по­вышенной влажностью (шахты, подвалы, трюмы судов, цехи с конденсатом влаги и т. д.).

В условное обозначение изделия вводят обозначение климати­ческого исполнения, например электродвигатель типа АО2-21-4 в исполнении Т для категории размещения 2 обозначается АО-2-21-4Т2.

ГОСТ 15150—89 устанавливает значения температур, влажности и некоторых других параметров как по исполнениям, так и по категориям размещения машин. При этом для нагреваемых солн­цем поверхностей значения температур увеличиваются при белом или серебристом цвете на 15°С и на 30°С — для поверхностей, ко­торые имеют иной цвет. Самая низкая температура — 60°С уста­навливается для машин исполнения В.

За нормальные значения факторов внешней среды при испы­таниях машин (нормальные климатические условия) принимают­ся: температура +25 +Ю°С; относительная влажность воздуха 45—80%; атмосферное давление 630—800 мм рт. ст. При темпе­ратуре выше 30°С относительная влажность не должна быть вы­ше 70%.

Условия эксплуатации металлических деталей и материалов классифицируются по коррозионной активности атмосферы на группы: легкая (Л), средняя (С), жесткая (Ж), особо жесткая (ОЖ). Под эти группы подпадают исполнения: Л—ХЛ, У, ТС_У С—ТВ, Т, М, ОМ, О, В — в основном 2-й — 4-й категорий (работа в помещениях); Ж—ТВ, Т, О, В — в большинстве 1-й — 3-й кате­горий; ОЖ — все исполнения пяти категорий: ТВ и Т — катего­рия 1, но в помещении; М, ТМ, ОМ — категорий 1, 2.

Таблица 2

Аналогичные группы устанавливаются для хранения машин, например группа Л — хранение в отапливаемых (охлаждаемых). помещениях; С — закрытые помещения с естественной вентиляци­ей; Ж — открытые площадки и навесы при умеренном и холод­ном климате; ОЖ — открытые площадки и навесы в любых кли­матических районах территории РК и стран ближнего зарубежья.