Как показывают наши исследования – повышается интенсивность изнашивания трущихся поверхностей деталей в масляной среде в присутствии эмульсионной воды. В практике эксплуатации машин в транспортном комплексе попадание воды в масло является обычным явлением. Вода значительно снижает долговечность, например, шариков подшипников качения из стали ШХ-15, причем, время до выкрашивания металла сокращается с увеличением концентрации воды в масле [1]. Температура масла при эксплуатации машин отличается от температуры воздуха, а перепад температуры влияет на изменение концентрации воды в масле. При резком понижении температуры вода из масла не успевает перейти в воздух и выделяется в виде микрокапель, образуя свободную воду, которая находится в равновесии с растворимой в нем водой.

Под воздействием неблагоприятных климатических факторов, определяющим из которых является температура окружающего воздуха, доля отказов шестеренных насосов обусловленных повышенным износом корпусных деталей возрастает. [2]

До настоящего времени не установлено количественной связи между температурой и интенсивностью изнашивания. Более того, среди исследователей нет единого мнения о том, увеличивается или уменьшается интенсивность изнашивания при понижении температуры. Большинство ученых все же считают, что с понижением температуры интенсивность изнашивания увеличивается.

Низкие температуры воздуха вызывают многократное увеличение вязкости смазочных материалов и технических жидкостей. Такое увеличение вязкости смазочных материалов снижает их жидкотекучесть, в результате чего поступление смазочных материалов к узлам трения затрудняется или может полностью прекратиться. Под действием низких температур влага, содержащаяся в смазочных материалах, кристаллизуется, что вместе с изменением свойств самих материалов снижает их смазывающие свойства (например, снижается свойство прилипаемости масла к металлическим поверхностям) и, тем самым, провоцирует возникновение сухого или полусухого режима трения и, как результата, повышения интенсивности изнашивания.

Образование микрокапель воды возможно при потеплении воздуха. В этом случае масло имеет более низкую температуру и водяные пары конденсируются на его поверхности, а затем проникают в глубь нефтепродукта. При охлаждении масла насыщенного водой с 50 до 20°С, в нем образуются микрокапли воды со средним диаметром 0,6…0,7 мкм. С течением времени они укрупняются и постепенно осаждаются на дне резервуаров, образуя отстойную воду.

Присутствие воды в маслах приводит к ухудшению их смазывающей способности, усилению коррозионного воздействия масел на металлы, активации процессов окисления входящих в состав углеводородов, усилению водородного разрушения поверхностных слоев трущихся сопряжений. Практически все трущиеся поверхности деталей из стали, чугуна, титана и других металлических материалов имеют повышенное содержание водорода, а это рано или поздно сказывается, особенно во влажном и холодном климате.

Известно, например, что техника на Севере изнашивается в несколько раз быстрее, чем в средней зоне. Это связано с тем, что при низких температурах и при повышенной влажности атмосферы водород оказывает более разрушительное действие на поверхности трения деталей. При недостаточной гидролитической устойчивости масла, присутствие воды приводит к образованию кислот, щелочей и других веществ, способных существенно ухудшить его свойства. Вода способствует микробиологическому заражению масел, что ведет к их частичному разложению, изменению вязкости и ухудшению смазывающей способности.

Микрокапли воды в смазывающем слое масла отрицательно влияют на процесс трения между сопряженными поверхностями. Разрыв масляной пленки особенно ярко проявляется в теплонапряженных узлах, вода может испаряться, вызывая сухое трение между поверхностями деталей, резко ухудшая противоизносные свойства масел [3].

Снижение вязкости масла способствует повышенному выкрашиванию рабочей части зубьев шестерен, т.к. водомасляная эмульсия с понижением вязкости легче проникает в микротрещины, имеющиеся на поверхностях трения, и разрушает материал зубьев, действуя как гидравлический клин.

Способность воды к проникновению в микротрещины объясняется меньшими величинами ее молекул по сравнению с углеводородами.

Уменьшить интенсивность изнашивания, снизить силы трения в зоне контакта деталей гидрооборудования можно за счет применения более совершенных конструкций фильтроэлементов, строгого выполнения технико-эксплуатационных требований и оптимизацией температуры рабочей жидкости.

Поддерживая температуру в оптимальном диапазоне (+40^оС…+60^оС), можно существенно снизить вероятность возникновения отказов и неисправностей гидрооборудования.

Для реализации указанной цели нами была разработана и запатентована  система регулирования температуры рабочей жидкости гидросистемы [4,5]. Ее можно применять как для подогрева, так и для охлаждения масла в условиях пониженных или повышенных температур.

Система работает следующим образом. При низких температурах окружающего воздуха гидронасос будет нагнетать рабочую жидкость гидросистемы во внутреннюю полость теплообменника из бака через всасывающую гидролинию, гидравлический клапан, золотник и напорную гидролинию. Поступая через подводящий штуцер во внутреннюю полость теплообменника, рабочая жидкость нагревается обтекая змеевик, через который пропускается моторное масло двигателя, имеющее рабочую температуру 80…90°С. Затем, масло из теплообменника, через отводящий штуцер, по сливной гидролинии поступает в бак.

По мере нагрева масла в баке золотник займет исходное положение, направляя поток жидкости моторного масла двигателя в обход змеевика по нагнетательной гидролинии системы смазки ДВС с масляным радиатором, а рабочую жидкость к агрегатам гидросистемы.

При разогреве рабочей жидкости свыше 60°С, золотник втянется в катушку, открывая нагнетательную пневмолинию. Вентилятор начинает нагнетать воздух во внешнюю полость теплообменника 5. Воздух, проходимый во внешней полости, увеличивает интенсивность теплообмена. Затем, через отводящий штуцер воздух выводится в атмосферу.

После охлаждения жидкости до оптимальных значений, золотник  вернется в исходное положение и перекроет подачу воздуха от вентилятора. Управление положением золотника осуществляется при помощи подпружиненной конусной втулки гидравлического клапана, которая замыкает соответствующие электроконтакты реле, о чем своевременно сигнализируют лампочки. Контроль температуры РЖ в баке осуществляется при помощи  установленного в нем термодатчика.

Эффективность работоспособности предложенной системы была подтверждена в результате проведенных стендовых и эксплуатационных исследований.

Улучшение работоспособности гидропривода за счет поддержания рационального температурного режима рабочей жидкости при эксплуатации транспортно-технологических машин представляется достаточно эффективным средством, позволяющим наиболее полно реализовать его потенциальные возможности.

Исследования эколого-экономических проблем горной отрасли подтверждают, что главной экологической проблемой влияния отвалов горных пород становятся стоки с отвалов, которые, попадая в грунт и почву, закисляют их. В связи с возможными экологическими последствиями требуется сконцентрировать внимание на охране природной среды, рациональном природопользовании и разработке специальных научно обоснованных мероприятий [1].

Рис.1. Основные источники загрязнения водного бассейна

Системы водообеспечения большинства горнопромышленных предприятий основные водопотребительные процессы базируются полностью или в значительной мере на оборотной системе водоснабжения (система водного хозяйства предприятий, промышленных узлов производственных комплексов, обеспечивающая возврат всех жидких отходов после соответствующей обработки для повторного использования или переработки на вторичное сырье), на пополнение которой чаще всего используют шахтные, дренажные и карьерные воды. Для водообеспечения предприятий применяется централизованная система водообеспечения из поверхностных или подземных источников воды.

На поверхностные воды действует: осушение и перенос поверхностных водоёмов и водотоков, значительная заселённость берегов, сброс необработанных и частично обработанных сточных и дренажных вод, водозабор (забор воды из источника) для технологических и бытовых нужд предприятий. Это вызывает ухудшение качества воды, приводит к загрязнению водного бассейна сточными и дренажными водами, к ухудшению качества вод в результате изменения гидрохимических и биологических режимов поверхностных и подземных вод. При сбросе сточных вод в поверхностные источники попадают различные ядовитые вещества, нефтепродукты, соли тяжелых металлов. Поверхностные источники воды могут быть заражены отравляющими и радиоактивными веществами и бактериальными средствами при разрушении (авариях) потенциально опасных объектов.

На подземные воды действует: осушение месторождений полезных ископаемых, сброс сточных и дренажных вод, что приводит к уменьшению подземных и поверхностных вод, нарушению гидрогеологического и гидрологического режимов водного бассейна.

Источниками подземной воды могут быть (рис.2):

- ненапорные с верхним водопроницаемым слоем (верховодки и грунтовые) воды;

- ненапорные межпластовые воды, защищенные водонапорным слоем;

- напорные межпластовые (артезианские) воды.

Ненапорные межпластовые и напорные воды защищены сверху водонепроницаемым слоем. Подземные воды отличаются высокой прозрачностью, малой мутностью и не нуждаются в осветлении. Температура их характеризуется постоянством и не превышает 7–11⁰С, качество воды зависит oт характеристик водосодержащих пород.

В результате экспериментальных исследований по изучению водно-теплового режима и анализ влияния погодно-климатических факторов на состояние грунтов позволили установить, что влажность грунтов при глубоком залегании грунтовых вод можно характеризовать интенсивностью наполнения водоносных горизонтов [2, 3].

Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется также в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод (накопление твердого осадочного материала), а также в осушении. Загрязнение водного бассейна обусловлено, прежде всего, изношенностью технологического оборудования предприятий, большим количеством аварийных ситуаций.

Рис. 2. Условия залегания подземных вод:

1- водоупорные породы; 2- межпластовый напорный водоносный горизонт;
3- межпластовый ненапорный водоносный горизонт; 4- грунтовые воды;
5- скважина; 6- верховодка; 7- шахтный колодец; 8- нисходящий родник;
9- самоизливающая (артезианская) скважина; 10- восходящий родник;
11- поверхностный источник воды

Осушение в горном деле
- это совокупность технических мероприятий снижающих обводненность месторождений полезных ископаемых и регулирующих режим потоков воды в горных выработках. Осушение приводит к появлению следующих негативных факторов:

- истощение водоносных горизонтов, подвергаемых дренированию, что проявляется в ухудшении условий их питания и снижения уровня поземных вод;

- нарушение режима питания небольших рек, озер и подземных водоносных, что связано с образованием депрессионных воронок;

- создание депрессионных воронок – концентрическое понижение уровня грунтовых вод при отборе воды из горной выработки под воздействием истощения водоносных горизонтов (рис. 3);

- загрязнение откачиваемых шахтных и карьерных вод различными загрязняющими веществами и вынос их в поверхностные воды;

- осушение почвы в районе воронок;

- деформация земной поверхности;

- осушение колодцев и неглубоких водозаборов;

- исчезновения источников, ручьев, ключей.

Как выше было отмечено, горная промышленность наносит особый вред водным объектам и особенно малым рекам. Помимо загрязнения сточными водами, деятельность горных предприятий зачастую приводит к изменению естественного состояния речной системы, включая нарушение рельефа, рисунка гидросети и т. п. Имеются данные о сокращении водосборных площадей, уменьшении протяженности рек, снижении их водности, а также полном их уничтожении [4].

Рис.3. Депрессионная воронка

Атмосферные осадки, при попадании внутрь массива террикона, взаимодействуя с горными породами, обогащаются растворимыми соединениями. Просачивание фильтрата в почву и грунты не дает многим представителям флоры расти на данных участках, так как почва не пригодна для роста растений, поскольку происходит процесс закисления [5].

Многочисленные источники загрязнения природных водных объектов находятся на их водосборах. Это и контролируемые источники – сбросы сточных вод промышленности и коммунального хозяйства, канализованные поверхностные стоки с технических территорий и промплощадок, и неконтролируемые, так называемые диффузные источники, которые характеризуются разнообразным генезисом, неравномерным распределением загрязняющих веществ по водосборной площади, нерегулярностью воздействия на водный объект, тесной связью с метеоусловиями, широким набором токсических элементов и их соединений и разнообразным диапазоном концентраций [6-10].

Водные ресурсы планеты – эта наше богатство, то, без чего жизнедеятельность человека и других живых организмов невозможна. Охрана водных бассейнов является важнейшей задачей, направленной на многие поколения вперед.