авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Совершенствование методов обоснования рациональных эксплуатационных параметров лесовозных автопоездов

-- [ Страница 2 ] --

В четвертом разделе описывается разработанная методика расчета показателей движения лесовозных автопоездов и определение показателей движения аналитическим методом с использованием выведенных зависимостей. Приведены примеры расчета показателей движения лесовозных автопоездов на дорогах лесозаготовительных предприятий и дорогах общего пользования.

В пятом разделе приведен алгоритм расчета показателей неустановившегося движения лесовозных автопоездов на ЭВМ. Описанные методы тяговых расчетов позволяют эффективно решать многие задачи с учетом факторов, недоступных при традиционных методах.

Исходная информация делится на три группы. Первая группа вводится при каждом решении: начальные условия (начальная скорость, расстояние от начала дороги до точки от которой начинаются расчеты), параметры по дороге в целом (основное сопротивление движению, коэффициент сцепления, коэффициент бокового сдвига, коэффициент торможения, а также наиболее часто меняющаяся характеристика автопоезда (коэффициент сцепного веса). Вторая группа характеризует продольный профиль и план дороги для каждого отдельного участка (расстояние до конца участка, уклон, радиусы горизонтальных и вертикальных кривых, ограничения скорости, налагаемые директивно). К третьей группе относятся показатели, которые зависят только от типа автопоезда и сформированы в качестве нормативно-справочной информации (часовой расход топлива на малых оборотах холостого хода; для каждой передачи коэффициент учета инерции вращающихся масс , максимальная и минимальная скорости на каждой передаче, коэффициенты a и b; aT и bT зависимостей, аппроксимирующих кривые тяговых и тормозных характеристик автомобилей, а также коэффициенты a0, a1, a2 зависимостей, аппроксимирующих кривую часового расхода топлива скоростных характеристик двигателя и др.).

Алгоритмом предусмотрен расчет ограничений скорости, обусловленных величиной сцепления на горизонтальных кривых, центростремительным ускорением на вертикальных вогнутых кривых и расстоянием видимости на вертикальных выпуклых кривых и на горизонтальных кривых в закрытой местности, и др., а также учет ограничений заданных директивно. Скорость движения в режимах с двигателем, работающим на внешней и частичной характеристике, торможении двигателем, моторным тормозом или колесными тормозами рассчитывается по формуле (1).

Определяется необходимость снижения скорости, если на следующем отдельном участке имеется ограничение. Если этой необходимости нет, производится расчет скорости на Nой передаче. При этом если скорость достигла максимальной величины для Nой передачи и на (N+1)ой так же будет возрастать, то дальнейший расчет ведется для (N+1)ой передачи. Если же скорость на Nой передаче падает, то после снижения скорости до заданной величины дальнейший расчет ведется на N-1ой передаче. В обоих случаях за время переключения передач расчеты показателей движения производятся в режиме движения накатом. Кроме того, производится проверка на целесообразность переключения передач, так если до конца участка, где скорость снижается, осталось незначительное расстояние, а увеличение на следующем обеспечено на Nой передаче, то при переключении передач общее время движения на участке может увеличиться. Момент начала торможения и процесс снижения скорости к участкам ограничения с учетом необходимой интенсивности торможения рассчитывается в режиме торможения двигателем, моторным тормозом или колесными тормозами. Если на участке ограничения скорость при полном использовании мощности растет, определяется степень использования мощности двигателя, необходимая для поддержания постоянной скорости.

Если для этого необходимо торможение двигателем или моторным тормозом, то рассчитываются показатели движения в этих режимах. Если поддержание заданного режима движения на участках ограничения при торможении двигателем или моторным тормозом на определенной передаче невозможно, то дальнейший расчет ведется для условий движения на более низкой передаче. При этом вначале рассчитываются показатели движения при снижении скорости торможением колесными тормозами до максимально допустимой для Nой передачи.

Предусмотрено определение расхода топлива при неустановившемся движении (разгон, замедление), при установившемся – с учетом степени использования мощности двигателя, а также при торможении двигателем, в режиме принудительного холостого хода. Предусмотрен расчет показателей движения в прямом и обратном направлении при вводе информации по дороге в одном направлении. Результаты расчетов выводятся на монитор и распечатываются на принтере. Это пройденный путь, скорость движения, время движения, расход топлива, номер используемых передач, режим движения, а также скорость ограничения на участке, продольный уклон дороги, радиусы вертикальных и горизонтальных кривых. Кроме вывода результатов решения в табличном виде предусмотрен вывод результатов решения в виде графика как на мониторе и на принтере (рис. 2 ).

 График скоростей и режимов-52

Рис. 2. График скоростей и режимов движения автопоезда МАЗ- 63171+ТМЗ-8966-015 (движение в грузовом направлении)

На графике скорости, времени и режимов движения нанесены профиль дороги, отмечены уклоны, их протяженность, вертикальные и горизонтальные кривые, их длина, нанесена линия расчетных скоростей, указаны ограничения скорости, номера используемых передач, режимы движения, протяженность участков, время движения, расход топлива. Решение в графическом виде обеспечивает наглядность результатов и облегчает их анализ, дает возможность при проведении многовариантных расчетов быстро выбрать рациональный вариант при оценке различных вариантов трассы и профиля проектируемых дорог по эксплуатационным, технико-экономическим показателям и безопасности движения.

Шестой раздел посвящен расчетно-экспериментальным исследованиям режимов движения лесовозных автопоездов. На участках дороги, для которых имелся исполненный продольный профиль, при движении лесовозных автопоездов фиксировались скорость и время движения, пройденный путь, номера используемых передач КПП, режимы движения: движение при работе двигателя с полным и неполным использованием мощности (внешняя и частичная характеристика), движение накатом, при торможении двигателем, моторным тормозом, колесными тормозами. При фиксации показателей движения и обработки полученных материалов с помощью видеоаппаратуры видеокамерой снимались показания спидометра; другие показатели (номер передачи, включение моторного тормоза, торможение двигателем, колесными тормозами, время прохождения контрольных участков пройденного пути) фиксировались из звукового сопровождения. Результаты видеосъемки оцифровывались на компьютере, через каждую секунду определялась скорость движения, затем для каждой зафиксированной отметки времени определяется пройденный путь в (м).

Для участков, где исполненный продольный профиль отсутствует, высотные отметки, скорость и время движения, пройденное расстояние определялось с использованием системы GPS.

Для участков, на которых производились эксперименты, определялись показатели движения и строились графики расчетных (полученных с использованием разработанной программы и по методу равновесных скоростей) и зарегистрированных скоростей и режимов движения. Их анализ показал, что они имеют хорошую сходимость по характеру изменения скоростей и режимов движения и используемых передач. Максимальные отклонения расчетных скоростей движения от фактических при расчете по программе не превышают 6 %, а по методу равновесных скоростей до 40 %. Проверка по критерию Фишера показала, что модель расчета скорости движения, заложенная в алгоритм программы, адекватна; результаты, полученные по методу равновесных скоростей неадекватны фактическим.

В седьмом разделе приведены результаты внедрения и технико-экономических исследований. Показана возможность применения разработанных методов расчета показателей движения лесовозных автопоездов при решении различных технико-экономических задач. Исследования показали, что при работе на дорогах лесозаготовительных предприятий при расстоянии вывозки до 60–70 км из серийно выпускаемых автопоездов наиболее эффективным является автопоезд ТМ-45-02. Наибольшую и практически одинаковую производительность имеют перспективный автопоезд на базе МАЗ-631708-241 и Урал-Ивеко 633920, однако ввиду высокой стоимости последнего удельные эксплуатационные и приведенные затраты выше в 1,2–1,3 раза. При расстояниях свыше 70 км конкурентоспособен автопоезд на базе МАЗ-630308-226, работающий по схеме двухступенчатой вывозки (с заездом на лесосеку только автомобиля). Доказана эффективность применения автопоездов на базе автомобиля КамАЗ-58228, но с двигателем Евро-2 мощностью 264,7 кВт (360 л. с.) вместо применяемого в 191,2 кВт (260 л. с.).

При вывозке леса потребителям непосредственно с лесосеки в реальных условиях эксплуатации (расстояние вывозки 80-400 км) наиболее эффективен перспективный автопоезд на базе автомобиля МАЗ-631708-241. При вывозке леса с промежуточных складов при расстоянии свыше 200 км по производительности конкурентоспособен автопоезд на базе МАЗ-630808-226, но при этом удельные эксплуатационные и приведенные затраты выше на 8–10 %.

основные выводы и рекомендации

  1. Анализ показал, что традиционные методы тяговых расчетов, применяемые для выбора типов и параметров движения лесовозных автопоездов, не удовлетворяют возросшим требованиям к точности, достоверности и оперативности их выполнения и требуют совершенствования с использованием современных математических методов и ЭВМ.
  2. Разработанные математические модели позволяют учесть большее количество факторов, влияющих на показатели движения лесовозных автопоездов, чем традиционные методы расчета, в частности, изменение тягового усилия и основного сопротивления движению (сопротивления качению) с изменением скорости движения, наличия инерционных сил, непрерывного изменения сопротивления движению от уклона на вертикальных кривых, сопротивление движению от кривой в плане, сопротивление движению от воздушной среды, а также все факторы, учитываемые при традиционных методах расчета. Указанные математические модели дают возможность определять скорость и время движения во всех режимах (при работе двигателя на внешней характеристике, на частичной, в режиме движения накатом, торможения двигателем, моторным тормозом или колесными тормозами).
  3. Разработаны аналитические зависимости, аппроксимирующие тяговые и тормозные характеристики и кривые расхода топлива скоростной характеристики двигателя для всех основных типов современных лесовозных автопоездов и перспективных моделей автопоездов. Создана электронная база данных, включающая аппроксимирующие зависимости и технические характеристики лесовозных автопоездов для использования в программе расчета показателей движения лесовозных автопоездов, а также таблицы для облегчения и ускорения проведения расчетов аналитическим методом.
  4. С использованием разработанных математических моделей составлены алгоритм и программа для ПЭВМ, моделирующие движение лесовозных автопоездов во всех возможных режимах с учетом всех основных факторов, влияющих на показатели движения, а также разработаны номографические, табличные и аналитические методы расчетов.
  5. Проведенные расчетно-экспериментальные исследования позволили на основе сравнения фактических (зарегистрированных) и рассчитанных по программе графиков скоростей и режимов движения дать оценку точности и достоверности полученных результатов. В среднем расхождение между фактическими и расчетными показателями составило 4,8 %. Коэффициент корреляции для различных участков варьировался от 0,93 до 0,7. Проверка на адекватность по критерию Фишера показала, что графики расчетных и фактических скоростей адекватны. В то же время результаты расчетов скорости и времени движения, определенные по методу равновесных скоростей неадекватны фактическим.
  6. Для вывозки леса на нижние склады и пункты погрузки лесозаготовительных предприятий на расстояние до 60 км рекомендуются автопоезда ТМ-45-02 на шасси автомобиля КамАЗ-53228, при больших расстояниях (в диапазоне до 150 км) автопоезда на базе МАЗ-630308-226 с трехосных прицепом при работе по первой схеме двухступенчатой вывозки (с отцепкой прицепа в точке примыкания уса). Расчеты показывают, что при применении перспективного автопоезда на базе МАЗ-631708-241 (колесная формула 6х6, мощность двигателя 294,4 кВт) в сравнении с современными серийно выпускаемыми автопоездами производительность повысится на 41–22 % в зависимости от расстояния транспортировки. Для вывозки леса непосредственно потребителям с промежуточных складов лесозаготовительных предприятий рекомендуется применение автопоезда на базе МАЗ-630308-226, с использованием на первой ступени вывозки (до промежуточных складов автопоездов ТМ-45-02 или Урал-4320-1912+ТМЗ-8966-010). В перспективе наиболее эффективно использовать для этих целей автопоезда на базе МАЗ-631708-241 с трехосным или четырехосным прицепом при вывозке леса непосредственно с лесосеки.

7. Проведенные путем моделирования движения расчеты показали, что при оснащении автомобилей Камского завода двигателями мощностью 264,7 кВт (360 л. с.) вместо 191,2 квт (260 л. с.) в составе автопоезда вместо двухосного может применяться трехосный прицеп (например, ТМЗ-8966-015) с повышением грузоподъемности с 33 до 42,1 м3. Расчеты показывают, что несмотря на увеличение массы автопоезда почти на 9 тонн, скорость автопоезда возрастет на 9-10 %. При этом в зависимости от расстояния транспортировки возрастает на 18-30, а приведенные затраты ниже на 12-14 %.

8. Исследования показали, что в ближайшей перспективе для повышения технико-экономических показателей работы лесовозного автотранспорта следует организовать производство лесовозных автопоездов на базе автомобилей КамАЗ с двигателем мощностью 264,7 кВт (360 л. с.) и колесной формулой 66 и лесовозного автопоезда на базе МАЗ-631708-241 с мощностью 294,4 кВт (400 л. с.), с колесной формулой 66. Эксплуатация автопоездов на базе этих автомобилей с 3-х и 4-х осными прицепами позволит повысить производительность на вывозке леса, организовать вывозку на нижние склады лесозаготовительных предприятий и потребителям, как правило, непосредственно с лесосек без перегрузок на промежуточных складах. В сравнении с автопоездами на базе МАЗ-630308-241 и ТМ-45-02 в сопоставимых условиях применение этих автопоездов позволит снизить эксплуатационные и приведенные затраты в среднем на 22 % или на 20–25 рублей/м3. Экономический эффект в типичных условиях эксплуатации при годовой выработке 20 тыс. м3 составит 400 тыс. рублей на автопоезд.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

  1. Пладов А. В. Методика обоснования рациональных параметров лесовозных автопоездов / А. В. Пладов. – Петрозаводск: ПетрГУ, 2006. – 13 с. – Деп. в ВИНИТИ 21.11.2006, № 1438-В2006.
  2. Шегельман И. Р. Моделирование движения лесовозных автопоездов на ПЭВМ / И. Р. Шегельман, В. И. Скрыпник, А. В. Пладов, А. Н. Кочанов, В. А. Кузнецов. – Петрозаводск: ПетрГУ, 2003. – 234 с.
  3. Пладов А. В. Модели оптимизации технологических процессов для вертикально ориентированных структур лесной промышленности / А. В. Пладов, И. Р. Шегельман, А. В. Кузнецов // Моделирование процессов в лесной промышленности: Сб. науч. трудов. – Петрозаводск: КарНИИЛП, 2001. – С. 5-10.
  4. Пладов А. В. Оценка расхода топлива при неустановившемся движении автомобиля (автопоезда) / А. В. Пладов, В. И. Скрыпник // Современные проблемы развития лесопромышленных производств: Науч. труды № 6. – Петрозаводск: КРИА, 2001. – С. 51-61.
  5. Пладов А. В. Совершенствование расчетов при обосновании средств автомобильного транспорта леса / А. В. Пладов, В. И. Скрыпник // Научно-методические проблемы лесопромышленного комплекса: Сб. науч. трудов. – Петрозаводск: КарНИИЛП, 2000. – C. 32-38.
  6. Пладов А. В. База данных о транспортных средствах для хлыстов и сортиментов / А. В. Пладов, И. Р. Шегельман // Современные проблемы лесного комплекса: Сб. науч. трудов. – Петрозаводск: КарНИИЛП, 2000. – C. 3-13.
  7. Пладов В. А. Оптимизация процессов вывозки различных видов древесного сырья от лесосеки до потребителя / В. А. Пладов, И. Р. Шегельман, В. А. Кузнецов, В. И. Скрыпник // Современные проблемы лесного комплекса: Сб. науч. трудов. – Петрозаводск: КарНИИЛП, 2000. – C. 13-19.
  8. Пладов А. В. Подсистема оптимизации лесотранспортных работ на лесозаготовках / А. В. Пладов, И. Р. Шегельман, В. А. Кузнецов, В. И. Скрыпник // Актуальные проблемы лесного комплекса: Науч. труды № 5. – Петрозаводск: КРИА, 2001. – С. 39-47.
  9. Пладов А. В. Моделирование движения лесовозных автопоездов с использованием ПЭВМ / А. В. Пладов, И. Р. Шегельман, В. И. Скрыпник // Труды ЛИФа ПетрГУ. Петрозаводск: ПетрГУ, 2003. – С. 164-168.
  10. Пладов А. В. Аналитический метод расчета показателей движения лесовозных автопоездов / А. В. Пладов, И. Р. Шегельман, В. И. Скрыпник // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, вып. 178. – СП.: СПбГЛТА, 2006. – С. 158-166.

Материалы и тезисы конференций:



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.