Повышение эффективности использования лесотранспортных машин при движении по снежному покрову в условиях лесосеки (на примере 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

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.

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.

1. Савсюк, М.В. Особенности математической модели взаимодействия ходовой части лесотранспортных машин с глубоким снежным покровом [Текст] / М.В. Савсюк // Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: материалы международной научно-практической конференции / УГЛТУ. – Екатеринбург, 2005. – С.205-206.
2. Савсюк, М.В. Оценка конструктивных параметров ходовой части транспортно-технологических машин при перемещении по глубокому снежному покрову [Текст] / М.В. Савсюк // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе: сборник научных трудов / ПГТУ. – Пермь, 2005. – С.188-190.
3. Савсюк, М.В. Распространение напряжений в снежном покрове при перемещении лесотранспортных машин [Текст] / М.В. Савсюк // Автомобильные дороги и лесотранспорт: межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. проф. Ю.Д. Силукова. / УГЛТУ. – Екатеринбург, 2005. – С.113-116.
4. Савсюк, М.В. Особенности взаимодействия ходовой части автопоезда с резинометаллическими гусеницами со снежным покровом [Текст] / М.В. Савсюк // Материалы II Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов: сборник научных трудов / УГЛТУ. – Екатеринбург, 2006. – Ч.2. – С. 166-168.
5. Савсюк, М.В. Взаимодействие РМГ со снежным покровом [Текст] / М.В. Савсюк // Проблемы и достижения автотранспортного комплекса: материалы научно-технической конференции / УГТУ-УПИ. – Екатеринбург, 2004. – С.14.
6. Савсюк, М.В. Исследование тяговых возможностей лесотранспортных машин в зимний период [Текст] / М.В. Савсюк // Урал промышленный-Урал полярный: социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: материалы международной научно-технической конференции / УГЛТУ. – Екатеринбург, 2007. – С.408-411.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева,8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.

Тел./факс. 8–4732–53–72–40

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЛЕСОТРАНСПОРТНЫХ МАШИН ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО

СНЕЖНОМУ ПОКРОВУ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСЕКИ

(НА ПРИМЕРЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано к печати 21.11.2008

Объем – Усл. п. л. Заказ № Тираж 100

Типография