WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Значение текущей длины контакта верхнего ядра уплотнения снега с нижним определяется как (рисунок 2):

, (1)

где Xi - текущее значение контакта верхнего ядра уплотнения с нижним, Xi=ОД, м ;

Bi - текущее значение ширины гусеницы прицепа-роспуска, м;

Ндеф - толщина слоя снега, выдавленного прицепом-роспуском на дно колеи от тягача, м;

Нос - осадка под гусеницей прицепа-роспуска за счет вертикальной деформации выдавленного снега со стенок колеи, м;

0 - угол внутреннего трения снега, град.

При Xi = b после математических преобразований окончательно получим значение максимальной ширины гусеницы прицепа-роспуска:

(2)

Однако применение резинометаллической гусеницы, одетой на пневматические колеса роспуска, вызывает появление дополнительных сил сопротивления движению. Сила натяжения гусеницы, действуя на протектор шины, деформирует ее, и вызывает появление кинематического рассогласования.

На рисунке 3 представлено изменение дополнительного коэффициента сопротивления качения шины от натяжения гусеницы. Причем за критическое значение натяжения гусеницы принимается момент, когда дополнительный коэффициент сопротивления качения fн будет равен коэффициенту трения гусеницы о снег, т.е. условию блокировки пневмоколес роспуска.

.

1 - шина ИЯВ-12 при Рш=0,45 МПа; 2 - шина ИД-304 У-4 при

Рш=0,50 МПа; 3 - шина ИД-304 У-4 при Рш=0,55 МПа;

4 - шина ИЯВ-12 при Рш= 0,55 МПа; 5 – предельное значение

натяжения РМГ по условию блокировки колес

Рисунок 3 - Изменение дополнительного коэффициента

сопротивления качения шин в зависимости

от натяжения гусеницы и давления воздуха в шине

В процессе движения на ЛТМ действуют внешние силы, различные по своему характеру и происхождению. В общем виде условие обеспеченности движения имеет вид:

, (3)

где Fk - касательная сила тяги; Ff – силы сопротивления движению; Fi – силы сопротивления от уклонов; Fw – силы сопротивления воздушной среды; Fj - силы инерции.

С учетом условий работы лесотранспортных машин на лесосеке, рассматриваем только силу сопротивления движения и касательную силу тяги, принимаем следующие допущения: уклоны на лесосеке в равнинной местности незначительны, скорость ЛТМ не превышает 20 км/ч, поэтому силой сопротивления воздушной среды можно пренебречь. Тогда уравнение (3) имеет вид:.

Структурная схема взаимодействия ходовой части ЛТМ со снежным покровом в условиях лесосеки в общем виде представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема математической модели оценки

проходимости ЛТМ по снежному покрову

На рисунке 5 представлено решение математической модели в виде графика по ограничению рейсовой нагрузки. Высота снежного покрова накладывает определенные ограничения по величине рейсовой нагрузки: так при высоте до 0,4 м ограничений не существует; при 0,5 м максимально возможная нагрузка составляет только 136,4 кН, а при высоте свыше 0,6 м движение становится необеспеченным.

h – высота снежного покрова, Qр – рейсовая нагрузка, кН,

Fк – среднее значение касательной силы тяги, кН;

F – среднее значение сил сопротивления движения, кН

Рисунок 5 - Решение математической модели в виде графика

по ограничению рейсовой нагрузки

С целью оптимизации параметров ходовой части ЛТМ проведены расчеты на математической модели для условий, наиболее характерных для Свердловской области, при этом за критерий оптимизации принималась величина суммарной силы сопротивления движения сортиментовоза.

На рисунке 6 приведены расчетные значения сопротивления движению сортиментовоза по снежному покрову в зависимости от относительной ширины и различном предварительном натяжении резинометаллической гусеницы. Наименьшее сопротивление движению оказывает ЛТМ с роспуском при соотношении ширины резинометаллической гусеницы В и ширины ходовой части тягача b: B/b=1,2…1,7 при предварительном натяжении гусеницы Т=4 кН, и составляет 23,7…24,1 кН. В зависимости от соотношения ширины гусеницы роспуска и тягача сопротивление движению может изменяться от 23,7 до 26,8 кН, при наибольшем значении B/b=0,8.

Используя полученную модель и задаваясь параметрами снежного покрова можно оценить возможности движения любой ЛТМ при известных условиях эксплуатации.

1-при натяжении РМГ 1 кН; 2- при 4 кН; 3- при 7 кН

Рисунок 6 - Расчетные зависимости сопротивления движению

сортиментовоза от относительной ширины РМГ

на снежном покрове высотой 0,5 м:

В третьей главе выполнены исследования физико-механических свойств снежного покрова в условиях лесосеки на территориях: Исовского лесхоза Н. Туринского района, Буйского лесничества Н. Сергинского района, Билимбаевского лесничества Свердловской области, Паркового лесничества городского лесхоза г. Екатеринбурга, как наиболее характерных по природно-климатическим условиям для Свердловской области.

На базе Билимбаевского лесничества Свердловской области в рамках исследовательской программы повышения эффективности лесотранспортных операций, проведены исследования возможности проходимости экспериментального сортиментовоза с роспуском повышенной проходимости на резинометаллических гусеницах в составе: автомобиль Урал 43202 с гидроманипулятором СФ-65 и роспуском ГКБ – 9383 с РМГ в условиях лесосеки (рисунок 7).

В задачи исследования входило: определение характеристик снежного покрова в условиях лесосеки; измерение тягового усилия, необходимого для движения сортиментовоза при различных статических нагрузках и параметрах ходовой части; определение коэффициента сопротивления движению по снежной поверхности; степень уплотнения снега на дне колеи.

Рисунок 7 - Движение экспериментального сортиментовоза

по лесосеке со снежным покровом высотой 0,39 м,

при начальной плотности снега =0,31 г/см3,

температура окружающего воздуха – 50 С

Согласно методике экспериментальных исследований определено значение силы тяги, необходимой для движения сортиментовоза на разных снежных поверхностях. Экспериментальные данные получены с помощью стандартной аппаратуры для измерения крюковой силы тяги и плотности снега. Обработка экспериментальных данных осуществлена методами математической статистики с использованием современного программного обеспечения. В результате экспериментальных исследований установлено: применение роспуска повышенной проходимости на резинометаллических гусеницах позволило значительно уменьшить глубину колеи при движении сортиментовоза по снежной поверхности. Различие в ширине ходовой части тягача и РМГ позволяет улучшить процесс уплотнения снега. На рисунке 8 представлены экспериментальные зависимости изменения плотности снега на дне колеи при многократных проходах по одному следу традиционного автопоезда и экспериментального сортиментовоза с роспуском на РМГ. Как видно из графика, возрастание плотности снега при проходе ЛТМ с РМГ происходит интенсивнее, так уже при третьем проходе плотность достигает значения 0,48 г/см3.

Рисунок 8 - Зависимость изменения плотности снега при

многократных проходах по одному следу

С целью проверки адекватности математической модели оценки проходимости ЛТМ проведены сравнительные испытания сортиментовоза с роспуском на РМГ на различных участках снежной поверхности в условиях лесосеки. Результаты представлены на рисунке 9.

Н – высота снежного покрова, см

Рисунок 9 - Сравнение результатов математического

моделирования и экспериментальных

исследований сортиментовоза на РМГ

Анализ полученных данных с варьируемыми параметрами опорной поверхности и рейсовых нагрузок показал, что в пределах погрешности эксперимента значения силы тяги, необходимой для перемещения ЛТМ согласуются с теоретическими исследованиями, что говорит об адекватности полученной модели.

Для оценки несущей способности снежного покрова в условиях лесосеки использован универсальный штамп, позволяющий косвенно определять коэффициент жесткости снега в условиях его многократного нагружения.

Универсальный штамп (Устройство для определения несущей способности снежного покрова: Пат. 41150 Россия МПК7 G 01 N 1/20), состоит из двух круглых разновеликих штампов (нижнего и верхнего), объединенных упругим элементом, причем размеры нижнего и верхнего и расстояния между ними выбраны с учетом формы образующегося ядра уплотнения. При вдавливании штампа в снег одновременно измеряется усилие и глубина погружения. По результатам вдавливания определяется действующий коэффициент жесткости снега и при наличии информации о параметрах ходовой части ЛТМ можно прогнозировать их опорную проходимость.

На рисунке 10 представлен график значений допустимого нормального давления на снежную поверхность в зависимости от действующего коэффициента жесткости снега и дорожного просвета ЛТМ для снежного покрова высотой 0,5 м.

h – дорожный просвет ЛТМ, м

Рисунок 10 - Значения допустимого нормального давления на

снежную поверхность в зависимости от

действующего коэффициента жесткости и

дорожного просвета ЛТМ

Полученные значения позволяют оценивать экспресс - методом несущую способность снежного покрова в заданных условиях эксплуатации ЛТМ и принять решения с точки зрения рационального формирования лесотранспортных путей в условиях лесосеки.

В четвертой главе рассмотрены различные варианты использования ЛТМ в технологическом процессе лесозаготовок и выполнено технико-экономическое обоснование применения экспериментального сортиментовоза в составе автомобиль – тягач Урал 4320 с манипулятором СФ-65 и прицепом – роспуском ГКБ 9383-012 на РМГ на вывозке сортиментов с лесосеки в зимний период при проведении рубок ухода.

С целью сравнения применения экспериментального сортиментовоза на РМГ проведен анализ для двух вариантов применительно к лесорастительным условиям Билимбаевского лесничества Свердловской области:

1 вариант (базовый) – валка леса, обрезка сучьев, трелевка леса трактором, раскряжевка, вывозка ЛТМ с манипулятором;

2 вариант (внедряемый) – валка леса, обрезка сучьев, раскряжевка, вывозка ЛТМ с манипулятором и роспуском на РМГ.

Технико-экономический анализ показал, что применение экспериментального сортиментовоза на РМГ при проведении рубок ухода позволяет существенно уменьшить затраты, которые по расчетам составили 122 рубля за 1 м3, что на 80 рублей меньше, чем по базовому варианту.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

  1. Разработана математическая модель оценки проходимости лесотранспортных машин по снежному покрову, учитывающая конструктивные параметры ходовой части ЛТМ и характер изменения физико-механических свойств снега. Полученная модель позволяет исследовать процесс деформации снежного покрова при многократных проходах по одному следу и оценивать проходимость лесотранспортных машин в конкретных условиях эксплуатации.

2. Повышение эффективности использования лесотранспортных машин достигается за счет применения резинометаллических гусениц с рационально подобранными параметрами ходовой части. Установлено, что минимальным сопротивлением движению обладает ЛТМ в составе: автомобиль Урал 4320 с роспуском на резинометаллических гусеницах при следующих параметрах РМГ: ширина от 0,76 м; предварительное натяжение - 4 кН; соотношение ширины ходовой части роспуска и тягача в пределах 1,4… 1,7. Полученные данные соответствуют результатам теоретических исследований.

3. Производственные испытания показали, что принятая схема сортиментовоза позволяет существенно снизить затраты на транспортировку древесины в условиях лесосеки в зимний период. При этом сортиментовоз на резинометаллических гусеницах может быть использован при высоте снежного покрова от 25 до 50 см.

4. Предложен экспресс - метод определения несущей способности снежного покрова с применением универсального штампа, позволяющий моделировать многократное нагружение снежного покрова, изменение его несущей способности в зависимости от глубины погружения и формирования снежного ядра уплотнения на дне колеи. Результаты экспериментов подтвердили возможность определения экспресс - методом коэффициента жесткости снега в условиях его многократного нагружения (получен патент РФ на полезную модель).

5. Технико-экономический анализ применения экспериментального сортиментовоза на лесосеке в зимний период показывает целесообразность подобного решения на предприятиях Свердловской области с объемом лесозаготовок древесины до 15-20 тыс. м3 в год.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования России

1. Савсюк, М.В. Устройство для оценки параметров лесного снежного покрова [Текст] / М.В. Савсюк, И.Н. Кручинин, С.И. Булдаков // Вестн. МГУЛ. Лесн. вестн. – 2007. – № 8. – С. 137-139.

2. Савсюк, М.В. Взаимодействие гибкой резинометаллической гусеницы с пневматическими колесами [Текст] / М.В. Савсюк, И.Н. Кручинин // Транспорт Урала. – 2007. – № 3. – С. 22-23.

В авторских свидетельствах, патентах

  1. Пат. 41150 Российская Федерация, МПК7 G 01 N 1/20. Устройство для определения несущей способности снежного покрова [Текст] / И.Н. Кручинин, С.И. Булдаков, М.В. Савсюк; заявитель и патентообладатель ГОУВПО Уральский государственный лесотехнический университет. – №2004113516/28; заявл. 05.05.2004; опубл. 10.10.2004, Бюл.№ 28. – 2 с.

В статьях и материалах конференций

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»