WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ПЛАДОВ АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБОСНОВАНИЯ

РАЦИОНАЛЬНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

ПАРАМЕТРОВ лесовозных автопоездов

05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Петрозаводск 2007

Диссертационная работа выполнена на кафедре технологии и оборудования лесного комплекса Петрозаводского государственного университета.

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Шегельман Илья Романович

доктор технических наук, профессор

Шиловский Вениамин Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Сущук Александр Сергеевич

Санкт-Петербургская государственная

лесотехническая академия

Защита состоится «___»______________2007 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д.212.190.03 при Петроза-

водском государственном университете (185910, Республика Карелия, Петрозаводск, пр. Ленина, д. 33)

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета

Автореферат разослан «___»______________2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Поляков В. В.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. В числе важнейших особенностей и тенденций в развитии транспорта леса в стране является непрерывное увеличение доли автомобильного транспорта леса и увеличение расстояния вывозки леса автопоездами. Среднее расстояние вывозки леса с 1987 г. увеличилось более чем в 1,5 раза. Возрастают объемы транспортировки леса автопоездами в сортиментах с лесосек или промежуточных складов непосредственно потребителям. При этом транспортная составляющая в себестоимости продукции высока и достигает 45-48 %.

Для лесозаготовительных предприятий возникает задача выбора типов и рациональных эксплуатационных параметров лесовозных автопоездов из всего многообразия, предлагаемого автомобильными заводами России, Белоруссии, Украины и зарубежных фирм (Сису, Скания, Вольво и др.) для транспортировки леса в хлыстах и сортиментах, а также организации работы лесовозного автотранспорта и расчета норм выработки. При этом, как правило, руководствуются нормативными скоростями движения без учета особенностей плана и профиля конкретной автодороги. Традиционные методы тяговых расчетов, применяемые на лесовозном транспорте крайне упрощены, не учитывают многие факторы, влияющие на режимы и скорости движения лесовозных автопоездов и поэтому не дают возможности эффективно решать указанные задачи ввиду недостаточной точности и достоверности.

Все это резко обостряет необходимость повышения эффективности работы лесовозного транспорта путем обоснования и выбора рациональных эксплуатационных параметров лесовозных автопоездов для конкретных автодорог лесозаготовительных предприятий страны, выбора схем вывозки (одноступенчатая, двухступенчатая), прогнозирования эффективности применения конкретных типов автопоездов, определения рациональной рейсовой нагрузки и технико-экономических показателей работы автопоездов. Таким образом, вопросы совершенствования тягово-эксплуатационных расчетов на основе создания математических моделей и разработки современных средств их решения с применением ЭВМ, являются своевременными и актуальными.

Цель исследований – повышение эффективности выбора рациональных типов и эксплуатационных параметров лесовозных автопоездов для конкретных автодорог на основе применения методов тягово-эксплуатационных расчетов, позволяющих моделировать движение лесовозных автопоездов и определять рациональные параметры их движения.

Методы исследований: методы классической механики, аналитической механики и математического моделирования, методы математической статистики, математического программирования, вычислительные эксперименты на ЭВМ, натурные эксперименты, фотохронометраж.

Объект исследования: автопоезда отечественных и зарубежных фирм, применяемые на вывозке леса предприятиями Северо-Запада России, процессы их движения по дорогам, традиционные и новые методы тягово-эксплуатационных расчетов лесовозного автотранспорта.

Научная новизна. Получены новые теоретические зависимости для расчета показателей неустановившегося движения лесовозных автопоездов с учетом изменения тягового усилия с изменением скорости движения, наличия инерционных сил, непрерывного изменения сопротивления движению на вертикальных кривых, дополнительного сопротивления на горизонтальных кривых, изменения основного сопротивления движению с изменением скорости, сопротивления движению от воздушной среды, а также всех факторов, учитываемых традиционными методами расчетов, для всех возможных режимов движения лесовозных автопоездов. Разработан номографический и усовершенствован табличный метод тяговых расчетов для определения показателей неустановившегося движения лесовозных автопоездов. Сформирована электронная база данных по основным типам лесовозных автопоездов.

Практическая значимость. Разработанные методы эффективны при обоснования и выборе рациональных эксплуатационных параметров лесовозных автопоездов для конкретных автодорог, метод расчета показателей движения лесовозных автопоездов и база данных при проектировании и реконструкции дорог обеспечивают повышение качества проектных решений, при планировании и расчете эксплуатационных показателей работы автотранспорта, выборе оптимального типа автопоезда для конкретных условий эксплуатации обеспечивают повышение технико-экономических показателей лесовозного автотранспорта. Повышается эффективность выбора перспективных типов автопоездов, схемы вывозки (одноступенчатая, двухступенчатая) и других задач. Разработанные методы расчетов могут быть использованы в проектных организациях, непосредственно на лесозаготовительных предприятиях для решения указанных задач, а также в учебном процессе в вузах лесотехнического профиля.

Достоверность научных результатов обеспечена вычислительным и натурным экспериментом по определению расчетных и фактических параметров движения лесовозных автопоездов и обработкой результатов экспериментов методами математической статистики.

На защиту выносятся:

  • математические зависимости и модели для расчета показателей движения лесовозных автопоездов (скорость, время движения, расход топлива, номер передач) во всех диапазонах движения (при работе двигателя на внешней характеристике, частичной характеристике, движении накатом, торможением двигателем или моторным тормозом и колесными тормозами).
  • методика расчета и построения графиков скорости и режимов движения лесовозных автопоездов с использованием полученных зависимостей табличным и номографическим методами.
  • алгоритм расчета показателей движения лесовозных автопоездов.
  • новые зависимости, полученные при расчетно-экспериментальных исследованиях показателей движения лесовозных автопоездов.
  • рекомендации для выбора типов и параметров лесовозных автопоездов для конкретных автодорог, позволяющие моделировать и определять рациональные параметры движения автопоездов.

Реализация работы. Результаты исследований использованы в предприятиях Карелии для выбора типов автопоезда при переходе с заготовки и вывозке леса в хлыстах на заготовку и вывозку в сортиментах. В ЗАО «Шуялес» обоснованы нормы выработки на лесовозные автопоезда, определен оптимальный состав парка автопоездов и их оптимальная грузоподъемность. Разработанные методы и программа расчетов внедрены в учебном процессе лесоинженерного факультета Петрозаводского государственного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на межд. форуме «Лесопромышленный комплекс России XXI века» (2002), на межд. науч.-техн. конф. «Новые информационные технологии в ЦБП и энергетике» (Петрозаводск: 2000, 2004, 2006 г.), межд. конф. «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (ПетрГУ, 2001), на межд. науч.-практ. конф. «Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего» (Воронеж, 2004), на республиканских научн.-практ. конф. (Петрозаводск, 2000, 2003, 2006, 2007 гг.), на семинарах КарНИИЛПКа (2005-2007 г.), на расширенном заседании кафедры Технологии и оборудования лесного комплекса ПетрГУ (2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печ. работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми разделов, выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы 190 с, включая рисунки, таблицы и приложения. Список литературы содержит 152 наименования.

Содержание работы.

В первом разделе приведен обзор исследований в области повышения эффективности лесовозного автомобильного транспорта леса, выполненных Я. С. Агейкиным, В. И. Алябьевым, Ю. С. Андриановым, М. И. Андрюшиным, Г. М. Анисимовым, М. Г. Беккером, Б. М. Большаковым, А. Н. Борозной, В. С. Волковым, Л. Д. Дараганом, А. В. Жуковым, В. А. Горбачевским, Г. Ф. Греховым, Б. А. Ильиным, М. И. Кишинским, П. Д. Клычковым, М. М. Коруновым, В. М. Котиковым, А. Н. Кочановым, А. М. Кочневым, Б. И. Кувалдиным, М. И. Куликовым, В. К. Курьяновым, Р. П. Лахно, А. П. Ливановым, В. П. Немцовым, В.А. Носиковым, В. Ф. Платоновым, Л. А. Рогалюком, Э. О. Салминеным, В. И. Скрыпником, С. И. Сушковым, С. А. Сыромятниковым, М. Удовиченко, Е. А. Фроловым, М. Чуприяновым, И. Р. Шегельманом и др. учеными.

Несмотря на фундаментальные работы предшественников задача повышения эффективности выбора рациональных типов и эксплуатационных параметров лесовозных автопоездов для конкретных автодорог на основе применения методов тягово-эксплуатационных расчетов, позволяющих моделировать движение лесовозных автопоездов и определять рациональные параметры их движения, не решена. Все это обусловило необходимость обоснования методов выбора типов лесовозных автопоездов и их рациональных эксплуатационных параметров для конкретных автодорог при повышении их точности, адекватности и снижении трудоемкости работ.

Во втором разделе рассмотрены математические модели и алгоритмы программ расчета скоростей движения, применяемые при проектировании автомобильных дорог и автомобилей, оценке их эксплуатационных показателей на дорогах общего пользования и на промышленном транспорте. Для расчета показателей движения лесовозных автопоездов были поставлены задачи: определение на основе решения дифференциального уравнения движения зависимостей для расчета показателей движения лесовозных автопоездов во всех режимах; определение необходимых эмпирических зависимостей и коэффициентов, описывающих характеристики лесовозных автопоездов и условия взаимодействия автомобиля и дороги; разработка методов тяговых расчетов, учитывающих основные факторы, влияющие на показатели неустановившегося движения, и в то же время удобных и приемлемых по времени исполнения при пользовании номограммами и таблицами; разработка с использованием полученных зависимостей алгоритма, моделирующего эксплуатационные режимы движения лесовозных автопоездов и составление соответствующих алгоритмов и программ для ПЭВМ; экспериментальная проверка.

В третьем разделе рассматриваются вопросы моделирования движения лесовозного автопоезда, носящего неравномерный характер вследствие чередования элементов продольного профиля и плана дороги, ограничений скорости движения, изменения тягового усилия с изменением скорости, изменения величин сопротивления качению и сопротивления от воздушной среды с изменением скорости и других факторов. Дифференциальное уравнение движения лесовозного автопоезда, как известно, можно представить в следующем виде:

, (1)

где – основное сопротивление движению, Н/Н; i – продольный уклон, Н/Н; G – вес автопоезда, Н; – постоянная для определенного типа подвижного тягового состава величина, определяемая экспериментально, Н·м/Н; – радиус горизонтальной кривой, м; – коэффициент учета инерции вращающихся масс; k – приведенный коэффициент сопротивления воздушной среды, Н·с2/м2; – лобовая площадь автопоезда, м2; – коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление воздушной среды от прицепов; S – пройденный путь от начала вертикальной кривой, м; – радиус вертикальной кривой, м.

Доказано, что с достаточной точностью аппроксимация тяговой характеристики автомобиля с механической трансмиссией во всем диапазоне оборотов двигателя достигается зависимостями.

Определены зависимости указанных видов для основных типов лесовозных автопоездов. Основное сопротивление движению возрастает с изменением скорости движения Обозначив,, ;.

. (2)

. (3)

В зависимостях (2-3) знаки в верхней строке принимаются при аппроксимации кривой тяговой характеристики в диапазоне скоростей от минимально допустимой до соответствующей максимальному крутящему моменту, знаки в нижней строке – в диапазоне скоростей от соответствующей максимальному крутящему моменту до максимальной мощности. В формулах (2-3) для выпуклых вертикальных кривых радиус принимается со знаком «+», для вогнутых – со знаком «-». При расчете скорости движения на прямолинейных в профиле участках дороги расчетные зависимости упрощаются, так как при в расчетных зависимостях упраздняются члены, включающие радиус горизонтальной кривой.

Для определения времени и скорости движения при тех же предпосылках, при которых выведена формула (1), получены следующие зависимости:

При А и В, имеющих различные знаки

, (4)

,. (5)

При А и В, имеющих одинаковые знаки

, (6)

,. (7)

На участках вертикальных кривых в связи с непрерывным изменением уклона изменяется суммарное сопротивление движению, при этом на выпуклых вертикальных кривых сопротивление непрерывно уменьшается, а на вогнутых возрастает. В связи с этим на выпуклых вертикальных кривых скорость движения снизившись до определенной величины, может начать возрастать, а на вогнутой, возрастая, достигнув максимального значения, может начать снижаться.

Для условий движения на вертикальной выпуклой кривой расстояние до точки экстремума скорости

. (8)

В зависимости (8).

Для определения скорости движения на любом расстоянии от точки экстремума используется зависимость

. (9)

Pages:     || 2 | 3 |






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