Введение к работе
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.
