Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы и ее значение 8
Анализ технологии заготовки и вывозки лесоматериалов при малообъемных лесозаготовках 8
Вывозка древесины автомобильным транспортом и перспективы её развития
Организация работы самозагружающихся автопоездов на предприятиях 11
Обзор исследований эксплуатации самозагружающихся автопоездов 14
Цель и задачи исследований 19
2. Моделирование технологии работы самозагружающихся и не оснащенных манипулятором автопоездов 21
Постановка задачи 21
Моделирование работы самозагружающегося автопоезда в составе звена 21
Моделирование работы звена из трёх автопоездов 26
Методика расчёта продолжительности погрузочно-разгрузочных работ навесным гидроманипулятором 31
Методика выбора состава погрузочно-транспортного звена 35
Имитационное моделирование организации работы погрузочно-транспортного звена лесовозных автопоездов 39
1 Задачи имитационного моделирования 39
2 Описание имитационной модели 40
3 Результаты экспериментирования на модели 46
Исследования вариантов комплектования погрузочно-транспортного звена... 57
Выводы 64
3. Экспериментальные исследования работы лесовозных автопоездов 67
Производственная проверка технологических схем работы самозагружающихся и не оснащенных гидроманипулятором автопоездов 67
1 Характеристика объекта исследований 67
2 Методика исследований 68
3 Анализ полученных результатов 72
Исследования продолжительности рабочего цикла навесного гидроманипулятора 76
1 Цель и задачи исследований 76
2 Методика фотохронометражных наблюдений и анализ результатов 77
3 Методика и задачи активных экспериментальных исследований 83
3.2.4 Обработка и анализ экспериментальных данных 86
3.3 Исследование продолжительности подготовительно-заключительных работ.. 94
3.4 Выводы 96
4. Экономическая эффективность использования погрузочно-транспортных звеньев 98
4.1 Методика оценки эффективности применения погрузочно-транспортных звеньев 98
4.1.1 Общие сведения 98
4.1.2 Затраты на погрузку, вывозку и выгрузку лесоматериалов погрузочно-транспортным звеном 100
4.1.3 Расчёт показателей экономической эффективности 104
4.2 Сравнение экономической эффективности технологических схем работы звена из трёх автопоездов 107
4.2.1 Исходные данные 107
4.2.2 Сравнение показателей экономической эффективности технологических схем работы погрузочно-транспортного звена 109
4.3 Определение границ эффективного применения самозагружающихся автопоездов в составе звена 112
4.3.1 Исходные данные 113
4.3.2 Сменная производительность погрузочно-транспортного звена 116
4.3.3 Изменение объема инвестиций 120
4.3.4 Изменение затрат на погрузку, вьшозку и вьпрузку сортиментов погрузочно-транспортными звеньями 123
4.3.5 Сравнение бизнес-планов вывозки сортиментов погрузочно-транспортными звеньями 125
4.4 Выводы 128
Основные выводы и рекомендации
- Вывозка древесины автомобильным транспортом и перспективы её развития
- Моделирование работы самозагружающегося автопоезда в составе звена
- Исследования продолжительности рабочего цикла навесного гидроманипулятора
- Затраты на погрузку, вывозку и выгрузку лесоматериалов погрузочно-транспортным звеном
Введение к работе
Актуальность темы. Тенденцией развития транспорта лесоматериалов в стране является непрерывное увеличение доли автомобильной вывозки древесины и расстояния вывозки. Возрастают объемы транспортировки лесоматериалов автопоездами в сортиментах с лесосек или промежуточных складов непосредственно потребителям и на лесосклады. Транспортная составляющая в себестоимости продукции высока и достигает 45-48% [29].
В последние годы произошёл значительный рост количества автопоездов с навесными гидроманипуляторами. Некоторые предприятия оборудуют ими весь парк лесовозных автопоездов. В других предприятиях практикуется совместная работа самозагружающихся и не оснащённых гидроманипулятором автопоездов. При этом отсутствует научное обоснование решения следующих задач: 1) рационального соотношения количества лесовозных автопоездов и навесных гидроманипуляторов; 2) организации эффективной работы погрузочно-транспортных звеньев; 3) нормирования совместной работы самозагружающихся и автопоездов без гидроманипулятора.
Цель работы. Повышение эффективности процесса транспортировки лесоматериалов путем совершенствования технологии совместной работы самозагружающихся и не оснащенных гидроманипулятором автопоездов.
Объект исследований. Самозагружающиеся и не оснащенные гидроманипулятором автопоезда.
Предмет исследований. Математические модели, алгоритмы, программы, описывающие технологические схемы работы лесовозных автопоездов; продолжительность рабочего цикла навесного гидроманипулятора и подготовительно-заключительных работ.
Методы исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием методов математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики. При проведении натурных производственных исследований использовались методы теории планирования эксперимента, фотохронометражные наблюдения. Научной новизной обладают:
математические модели, алгоритмы и компьютерная программа для исследования технологических схем работы лесовозных автопоездов, учитывающие различные соотношения самозагружающихся и не оснащенных гидроманипулятором автопоездов;
методика, алгоритм и программа расчёта продолжительности погру-зочно-разгрузочных работ навесным гидроманипулятором, учитывающая число рабочих циклов при загрузке и разгрузке лесовозного автопоезда;
методика и результаты исследований формирования составов погру-зочно-транспортных звеньев;
регрессионные модели продолжительности рабочего цикла навесного гидравлического манипулятора при погрузке и выгрузке сортиментов.
Практическая значимость диссертации состоит в повышении эффективности совместной работы самозагружающихся и не оснащенных гидроманипулятором автопоездов путем теоретического и экспериментального обоснования технологических схем погрузки, вывозки и выгрузки лесоматериалов. Вывозка сортиментов самозагружающимися и автопоездами без гидроманипуляторов, организованная в соответствии с разработанными рекомендациями, обеспечивает снижение затрат на погрузку и выгрузку лесоматериалов, повышение производительности и эффективности работы лесовозного транспорта.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
• математические модели, алгоритмы и программа исследования технологических схем работы лесовозных автопоездов, учитывающие различные соотношения самозагружающихся и не оснащенных гидроманипулятором автопоездов;
• методика, алгоритм и программа расчёта продолжительности погру-зочно-разгрузочных работ навесным гидроманипулятором, позволяющая определять величину простоя автопоездов под загрузкой и разгрузкой; • методика и результаты исследований формирования составов погру-зочно-транспортных звеньев, позволяющие повысить эффективность вывозки лесоматериалов;
• регрессионные модели продолжительности рабочего цикла навесного гидравлического манипулятора при погрузке и выгрузке сортиментов, учитывающие число захватываемых грейфером сортиментов, параметры лесоматериалов и расстояния перемещения груза.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается методами математической статистики и математического моделирования, адекватностью полученных математических моделей исследуемым объектам, сходимостью результатов расчетов по ним с результатами экспериментов, положительными результатами применения рекомендаций на лесозаготовительных предприятиях.
Личное участие автора в получении результатов. Все работы по проведению хронометражных наблюдений и производственных исследований, обработке материала, анализу и обобщению результатов исследований выполнены автором лично, по разработке математических моделей, алгоритмов и ЭВМ-программ при его участии,
Реализация работы. Разработанная технологическая схема работы самозагружающихся и не оснащенных гидроманипулятором автопоездов внедрена в ООО «Марлеспром» Республики Марий Эл. Основные научные положения и результаты исследований использованы в учебном процессе Мар-ГТУ при дипломном и курсовом проектировании, в научно-исследовательской работе студентов.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены:
на ежегодных научных конференциях по итогам научно-исследовательских работ Марийского государственного технического университета в 2005-2008 годах; на региональной научной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам в городе Йошкар-Ола в 2006 году.
Публикации. По материалам диссертации получено 2 свидетельства об отраслевой регистрации разработок в отраслевом фонде алгоритмов и программ, опубликовано 9 научных статей, в том числе 2 работы в издании, рекомендованном ВАК (1,2 п.л.). Общий объем публикаций составляет 4,1 п.л., из них 4 работы в соавторстве (2,4 п.л.), авторский вклад 50-80 %.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы из 116 наименований и 10 приложений. Объем работы составляет 178 страниц машинописного текста, в том числе 143 страницы основного текста, 31 рисунок, 28 таблиц и 35 страниц приложений.
Вывозка древесины автомобильным транспортом и перспективы её развития
Преобладающим видом лесовозного транспорта во всех развитых лесопромышленных странах является автомобильный. Среди самозагружающихся автопоездов всё большее распространение получают автопоезда, оснащённые навесными гидроманипуляторами. Некоторый положительный опыт работы самозагружающихся автопоездов накоплен в Европейской части России. Такие автопоезда получили широкое распространение в странах Западной Европы [20, 38, 62, 65, 93, 108, 111, 112]. Автопоезда с гидроманипуляторами необходимы для комплексного использования всей заготавливаемой древесины, в отдельных случаях являются оптимальным вариантом ликвидации её потерь. В разработках ЦНИИМЭ делают ставку на расширение объёмов сор-тиментной заготовки и вывозки древесины [17, 55]. Одновременно с разработкой техники для хлыстовой технологии лесозаготовок в тесном сотрудничестве с заводами лесного машиностроения активно идёт разработка машин для заготовки и вывозки сортиментов [15, 18, 52, 96]. Значительно увеличивается количество отечественных автомобилей Камского, Уральского автозаводов [1, 79]. Автомобили Камского автомобильного завода нашли применение и за рубежом. Примером этому является внедрение автомобилей КамАЗ в гослесхозах Германии [115].
Лесозаготовительная промышленность и лесное хозяйство страны на протяжении многих лет вывозили древесину сортиментами и хлыстами на автопоездах, в качестве прицепного состава которых использовались в основном прицепы-роспуски. В целях повышения эффективности использования сортиментных автопоездов, для их комплектования в настоящее время созданы прицепы и полуприцепы с различными характеристиками [1, 37, 43, 45,58,71,79,97,109, 110,114].
Заводы лесного машиностроения особое внимание уделяют освоению и развитию погрузчиков манипуляторного типа и оснащённых манипуляторами лесовозных автопоездов [37, 66, 80]. Наибольшим спросом пользуются у заказчиков в нашей стране крановые устройства холдинговой компании «Подъёмные машины», объединившей ведущих производителей мобильной грузоподъёмной техники ООО «Велмаш» и ОАО «Соломбальский машиностроительный завод», и Майкопского машиностроительного завода [4, 5, 40, 58, 68, 76, 81, 82]. Признанными производителями гидроманипуляторов за рубежом являются Швеция, Финляндия. Доминируют на большом зарубежном рынке навесных гидроманипуляторов LOGLIFT и JONSERED [108]. В последнее время на рынке гидроманипуляторов появились и такие страны, как Италия, Германия, Австрия, Хорватия, Словения [33, 36, 116]. Производством манипуляторов занимаются австрийская фирма "EPSILON", хорватская "Техномеханика", "LIV" Словения, "EFFER" Италия.
Учитывая, что в настоящее время 53 % на российском рынке занимают известные манипуляторы серии СФ-65 и ОМТЛ-70 [76], которые нашли широкое применение и в Республике Марий Эл, дальнейшие исследования будем проводить на примере лесовозных автопоездов отечественного производства, оснащённых этими гидроманипуляторами.
В зависимости от производственных условий, количественного соотношения транспортных средств и погрузочных механизмов вывозка лесоматериалов с использованием самозагружающихся автопоездов может осуществляться по двум основным организационным формам работы: индивидуальной и звеньевой.
При индивидуальной работе каждый автопоезд может загрузить и разгрузить себя в любом пункте. К положительным факторам относятся: автономность работы, т.е. независимость от других погрузочных и разгрузочных механизмов; сокращение простоев в ожидании погрузки и разгрузки; повышение коэффициента использования рабочего времени; снижение трудозатрат и стоимости погрузочно-транспортных работ. Их работа имеет преимущества при сборе лесоматериалов с небольших, разрозненных лесосек и при поставке лесоматериалов многочисленным потребителям, не имеющим собственных средств разгрузки. Имеется и ряд недостатков: самозагружающиеся автопоезда, оснащённые гидроманипулятором, не могут использовать в полной мере свою полезную грузоподъёмность в связи с необходимостью перевозки собственного погрузочно-разгрузочного устройства; увеличение собственной массы поезда на величину погрузочного и вспомогательного оборудования; ухудшение соотношения грузоподъёмностей коников автомобиля и роспуска; рост удельного расхода топлива, необходимого годового пробега, износа шин, амортизационных отчислений и стоимости вывозки древесины, необходимость более квалифицированного обслуживания [7, 35, 83, 86, 87, 90].
Для снижения недостатков самозагружающихся автопоездов предлагается несколько вариантов. В Карелии после проведения рубок ухода и вывозки сортиментов с лесосеки прицепными самозагружающимися автопоездами, сформированными на базе автомобилей SISU и VOLVO, перед выездом на магистраль водитель демонтировал гидрокран с автомобиля и оставлял его у обочины дороги [6]. В этом случае сочетаются преимущества самозагружающегося и несамозагружающегося автопоездов. Недостатками данного способа являются: сложность и трудоёмкость процесса монтажа и демонтажа гидроманипулятора в условиях лесосеки, увеличение продолжительности времени простоя при подготовке автопоезда к погрузке и снижение его производительности. Уменьшить влияние этих недостатков, в работах [7, 86, 95] предлагается путем размещения манипулятора на отдельном малогабаритном прицепе, не имеющем собственной силовой установки. Для производства погрузочных работ гидросистему манипулятора соединяют с гидросистемой автомобиля гибким маслопроводом. При этом погрузочный прицеп перемещают от одного штабеля к другому в пределах погрузочного пункта автопоездом или трелёвочным трактором. Этот способ позволяет избавиться от выполнения сложной операции по демонтированию гидроманипулятора с автопоезда в условиях лесосеки и обратной его установке. Однако такая технология требует наличия разгрузочных средств в пунктах приёмки древесины и достаточно высокой квалификации водителей лесовозных автопоездов, как операторов погрузочных манипуляторов.
Для снижения отрицательного влияния навесного гидроманипулятора на технико-экономические показатели работы самозагружающихся автопоездов можно применить звеньевую форму эксплуатации нескольких автопоездов, которая предполагает совместную работу автопоездов с навесными манипуляторами и без таковых. Соотношение числа автопоездов с гидроманипуляторами и без них может быть разным. Возможны несколько вариантов комплектования погрузочно-транспортного звена: погрузочный манипулятор установлен на каждом втором, третьем, четвертом автопоезде и т.д.; погрузочным манипулятором оборудованы два автопоезда из трех.
Моделирование работы самозагружающегося автопоезда в составе звена
При разработке математической модели технологического процесса работы самозагружающегося автопоезда в составе звена воспользуемся методом абстрактного представления моделируемого процесса.
В схеме математической модели приняты следующие обозначения: tmp — время движения звена автопоездов в порожнем направлении за один рейс, мин.; ігр - то же в грузовом направлении; пр— число рейсов, совершаемых звеном за смену; l\, І2, h — расстояния перемещения груза по дорогам различных категорий, км; t" J .t" - время хода 1 км пути по дорогам различных категорий в порожнем направлении, мин/км.; 2 3 то же в грУ30В0М направлении; tc, tc— продолжительность установки автопоезда под погрузку и разгрузку соответственно, мин.; tMp, tMm— продолжительность приведения гидроманипулятора из транспортного положения в рабочее и обратно, мин.; Тп — продолжительность загрузки автопоезда, мин.; Тв\, Твг — продолжительность разгрузки самозагружающегося автопоезда и автопоезда без манипулятора соответственно, мин.; 1цЪ1ц1— продолжительность одного цикла погрузки лесоматериалов на самозагружающийся автопоезд и на автопоезд без гидроманипулятора соответственно, мин.; пц \ пцв — количество циклов, совершае мых гидроманипулятором при загрузке и разгрузке автопоезда; Іц\ ц2 продолжительность одного цикла выгрузки лесоматериалов с самозагружающегося автопоезда и с автопоезда без гидроманипулятора соответственно, мин.; см время на смену автопоездов, мин.; Qul— объём лесоматериалов в штабеле, м ; tmu— продолжительность переезда автопоезда между штабелями, мин.; Ьш — расстояние между штабелями, м.; vnlu — скорость движения автопоезда между штабелями, м/с; tye— продолжительность увязки воза, мин.; Тр— продолжительность рейса, мин.; Т — продолжительность рабочей смены, мин.; tll3 - подготовительно-заключительное время, мин.; Кв - коэффициент использования рабочего времени; tpag — фактически отработанное время с начала смены, мин.; N2 - число автопоездов без навесных гидроманипуляторов в звене; Qnm\, Qnoni - полезная рейсовая нагрузка автопоезда с манипулятором и без манипулятора соответственно, м .
Общее время простоя подвижного состава под погрузкой и разгрузкой за один рейс включает в себя следующие элементы: подготовительные работы в пунктах погрузки и разгрузки, выполнение погрузочно-разгрузочных работ, заключительные работы. В состав подготовительных работ входят: установка автопоезда под погрузку у штабеля сортиментов, установка упоров и приведение стрелы гидроманипулятора из транспортного положения в рабочее. Заключительные работы: приведение всех механизмов в транспортное положение, увязка груза.
Если в погрузочно-транспортном звене из трёх автопоездов имеется два автопоезда, оснащенных навесными гидроманипуляторами, возможны несколько схем организации лесотранспортного процесса [31, 32, 91]. Рассмотрим работу звена из трёх автопоездов, два из которых (№1 и №3) имеют навесные гидроманипуляторы. Автопоезд №2 не оснащен гидроманипулятором.
Первая схема работы. Погрузка лесоматериалов на автопоезд №2 постоянно производится автопоездом №1, а выгрузка - автопоездом №3. В этом случае продолжительность рейса всех автопоездов будет разной. Временная диаграмма одного рейса звена из трёх автопоездов показана на рис. 2.3. Количество временных осей на диаграмме равно числу автопоездов. Время прибытия автопоездов на погрузочный пункт соответствует точке 1. Она же соот 27 ветствует началу загрузки автопоездов. Точка 2 - окончание загрузки автопоезда №3 и его уход с погрузочного пункта. Автопоезд №2 загружается автопоездом №1. Окончание загрузки автопоезда №2 и его отъезд с погрузочного пункта - точка 3. Автопоезд №1 остаётся на погрузочном пункте и загружает сам себя, окончанию загрузки соответствует точка 4. На разгрузочный пункт автопоезд №3 прибывает первым и начинает разгружать сам себя - точка 5, окончание разгрузки - точка 7. Промежуток времени на второй оси от точки 6 до точки 7 соответствует простою автопоезда №2 в ожидании разгрузки. После окончания работ на разгрузочном пункте (точка 8) автопоезда №2 и №3 простаивают в ожидании автопоезда №1, чтобы одновременно начать следующий рейс. Продолжительность простоя соответствует временному промежутку от точки 8 до точки 10. Увеличивается продолжительность рейса, снижается эффективность использования рабочего времени смены.
Вторая схема работы. В целях сокращения простоев автопоездов на погрузочных и разгрузочных пунктах и продолжительности рейсов предлагается комбинированная работа автопоездов (рис. 2.4). В первом рейсе автопоезд №1 вначале производит погрузку лесоматериалов на автопоезд №2 - точка 1, а затем загружает себя - точка 3. Автопоезд №3 загружается лесоматериалами и начинает движение к месту разгрузки - точка 2. На разгрузочном пункте он разгружается (промежуток времени от точки 5 до точки 7), а затем выгружает лесоматериалы с автопоезда №2 (от точки 7 до точки 8), и они вместе начинают следующий рейс. Автопоезд №1 к пункту разгрузки прибывает позднее автопоездов №3 и №2 (точка 9), позднее он выезжает и на погрузочный пункт (точка 10). Автопоезда №2 и №3 вместе возвращаются на погрузочный пункт. Автопоезд №3 начинает загружать автопоезд №2 — точка 11, а затем себя - точка 12. Автопоезд №1, загрузив себя лесоматериалами, направляется к разгрузочному пункту, где в ожидании разгрузки простаивает автопоезд №2. Продолжительности простоя автопоезда №2 в ожидании разгрузки на диаграмме соответствует промежуток времени от точки 16 до точки 17. Выгрузка лесоматериалов с автопоезда №2 производится автопоездом № 1. Второй рейс все автопоезда звена заканчивают одновременно.
Время простоев автопоезда №2 в ожидании погрузки и разгрузки зависит от его полезной рейсовой нагрузки Q„OJl2 и от величины Адпод - разности рейсовых нагрузок автопоезда без гидроманипулятора и самозагружающегося автопоезда. Составляющие 7Л и T-j формулы (2.3) определяются по следующим выражениям.
Методика расчёта предполагает использование математического моделирования процесса погрузки и выгрузки лесоматериалов навесным гидроманипулятором [10]. Первым этапом статистического моделирования является компьютерное формирование набора случайных чисел с равномерным распределением в интервале (0;1), затем эта последовательность по определенным алгоритмам преобразуется в последовательность с заданным законом распределения, полученным после проведения соответствующих наблюдений.
Исследования продолжительности рабочего цикла навесного гидроманипулятора
Цель эксперимента — получение математических моделей продолжительности циклов погрузки и выгрузки лесоматериалов. В ходе эксперимента требовалось: сравнить продолжительности погрузки и разгрузки самозагружающихся автопоездов и автопоездов, не имеющих собственных погрузочных механизмов; определить факторы, влияющие на продолжительность цикла погрузки и выгрузки сортиментов; определить относительную про 77 должительность операций в составе рабочего цикла гидроманипулятора при погрузке и выгрузке лесоматериалов.
Летом 2006 и 2007 года в 97 и 98 кварталах Люльпанского лесничества Пригородного лесхоза и 58 квартале Филипп-Солинского лесничества Звени-говского лесхоза Республики Марий Эл выполнялись хронометражные наблюдения и экспериментальные исследования работы самозагружающихся автопоездов Урал-4320 + ТМЗ-802 + ОМТЛ-70-02 (гос. номер В 036 СК), Урал-4320 + ТМЗ-802 + ОМТЛ-70-02 (гос. номер В 037 СК), Урал-4320 + ТМЗ-802 + ОМТЛ-70-01 (гос. номер М 710 МА) на погрузке и выгрузке сортиментов. Самозагружающиеся автопоезда грузили сортименты на себя и на другие автопоезда, не имеющие собственных погрузочных механизмов.
На основе визуальных наблюдений за работой водителей-операторов погрузки и в соответствии с рекомендациями, изложенными в руководствах по эксплуатации [75, 99, 113], время цикла погрузки и выгрузки единицы груза разделялось на элементы, соответствующие продолжительности отдельных операций. При этом осуществлялась фиксация следующих элементов времени цикла: 1) продолжительности захвата груза; 2) продолжительности перемещения лесоматериалов к месту укладки: подъём, фиксация и поворот груза; 3) продолжительности укладки лесоматериалов: центрирование груза относительно грузовой платформы, путём втягивания телескопической вставки и изменения угла складывания стрелы; опускание груза и раскрытие челюстей гидроманипулятора; 4) продолжительности холостого хода стрелы.
Продолжительность захвата груза замерялась с момента касания челюстей гидроманипулятора сортимента или группы сортиментов до момента смыкания челюстей, продолжительность перемещения груза - с момента смыкания челюстей до окончания поворота груза в горизонтальной плоскости, продолжительность укладки лесоматериалов — с момента окончания поворота груза в горизонтальной плоскости до касания сортиментами грузовой платформы и раскрытия челюстей; продолжительность холостого хода - с момента отрыва захвата от грузовой платформы до момента касания челюстей гидроманипулятора следующей группы сортиментов.
Каждая последующая операция, составляющая рабочий цикл гидроманипулятора, начинается в момент окончания предыдущей.
Для замера времени использовался электронный секундомер «Интеграл ЧС-01» с памятью на 10 промежуточных результатов. Элементы времени измерялись с точностью ± 0,01 с. Длина и диаметр сортиментов измерялись на погрузочном пункте вторым наблюдателем при помощи рулетки. При измерении диаметров обмер выполнялся с точностью ±0,1 см с последующим округлением до принятых ступеней толщины. Расстояния между штабелем лесоматериалов и автопоездом, между соседними автопоездами, между рабочими позициями при переездах автопоездов от одного штабеля к другому измерялись мерной лентой с точностью ± 0,1 м.
Автопоезда без погрузочных средств устанавливались для загрузки и разгрузки параллельно самозагружающемуся автопоезду. Лесоматериалы в штабеле были расположены перпендикулярно дороге. При формировании штабелей на погрузочном пункте сортименты были предварительно отсортированы на балансы и фанкряж. Общая характеристика сортиментов: длина 5,4 м; порода-берёза; средний диаметр балансов 12 см, фанкряжа-24 см.
В процессе наблюдений выполнены замеры продолжительности погрузки и выгрузки лесоматериалов навесным гидроманипулятором на автопоезда, не имеющие собственных погрузочных механизмов, и на самозагружающиеся автопоезда. Фиксировались: продолжительность одного цикла погрузки tt" и выгрузки t,,e сортиментов, число сортиментов, захватываемых грейфером гидроманипулятора пс, количество циклов погрузки и выгрузки, число сортиментов в пачке. По результатам обработки наблюдений (табл.3.6) видно, что продол-жительность погрузки 1 м сортиментов изменяется от 1,50 до 2,63 мин. и зависит от объёмных характеристик лесоматериалов, количества циклов погрузки, совершаемых манипулятором, расстояния перемещения груза.
Сравнительный анализ полученных данных показал, что при работе с тонкомерными сортиментами диаметром от 10 до 16 см продолжительность погрузки 1 м в среднем возрастает в 1,5 раза. При этом удельное количество циклов погрузки изменяется от 1,7 до 2,3. При работе самозагружающегося автопоезда в паре с автопоездом, не оснащенным погрузочным механизмом, цикл погрузки сортиментов увеличивается в среднем на 13,5 % за счёт увеличения расстояния перемещения груза. От среднего диаметра лесоматериалов зависит число сортиментов, захватываемых грейфером гидроманипулятора. Так, при работе с сортиментами средним диаметром 24 см оператор погрузки одновременно мог захватить от 1 до 3 брёвен, при захвате тонкомерных сортиментов диаметром 12 см, их число изменялось от 2 до 6. В результате наблюдений получены выборки значений продолжительности цикла и числа сортиментов, захватываемых грейфером гидроманипулятора. Варьирование продолжительности одного цикла погрузки в зависимости от числа захватываемых сортиментов показано на рис.3.3 на примере автопоезда №1 - Урал-4320 + ТМЗ-802 + ОМТЛ-70-02 (№ В 037 СК).
Характер изменения продолжительности цикла при погрузке сортиментов нестабильный, случайный. Это вызвано изменчивостью параметров предмета труда, техническим состоянием погрузочного оборудования, ква 81 лификацией и индивидуальными особенностями оператора погрузки. Для выяснения зависимости между значением параметра ,/ и воздействующим на него фактором пс определён коэффициент корреляции: для тонкомерных сортиментов rnt = 0,656, для сортиментов dcp= 24 см rnt = 0,519. Это свидетельствует о значительной линейной корреляционной связи между числом захватываемых сортиментов и временем цикла. Значимость коэффициента корреляции оценивали по -критерию Стыодента [61, 72]. Для тонкомерных сортиментов полученное значение /расч = 14,19 при уровне значимости а = 0,05 и числе степеней свободы/= 267 больше ґтабл = 1,968, что подтверждает вывод о наличии корреляционной связи между исследуемыми показателями.
Затраты на погрузку, вывозку и выгрузку лесоматериалов погрузочно-транспортным звеном
Расход топлива звеном автопоездов определяется количеством рейсов совершаемых ими для перевозки заданного объёма лесоматериалов и количеством отработанных машино-смен автопоездами на вывозке. Расход топлива, затрачиваемого на погрузку, вывозку и выгрузку одного и того же объёма лесоматериалов одинаковыми автопоездами с одинаковыми погрузочными механизмами, в сравниваемых вариантах не изменяется. Количество машино-смен, требуемых для перевозки заданного объёма груза во втором варианте сокращается на 2,5...6,8 % по сравнению с базовым. При расстоянии вывозки свыше 100 км требуются большие инвестиции, поскольку одно звено не справляется с заданным объёмом работ и количество лесовозных автопоездов увеличивается с 3 до 6. Совместное рассмотрение всех сравниваемых показателей позволяет сделать вывод об эффективной работе предлагаемого варианта по сравнению с базовым при расстояниях вывозки до 100 км. Внедрение предложенной технологической схемы работы погрузочно-транспортного звена позволяет сократить непроизводительные простои лесовозных автопоездов без дополнительных капитальных вложений и компенсировать потери, вызванные снижением полезных рейсовых нагрузок самозагружающихся автопоездов от навешиваемого оборудования.
На вывозке сортиментов в Республике Марий Эл широко используются лесовозные автопоезда с тягачами Уральского автозавода. Сравнение вариантов работы самозагружающихся и не оснащенных погрузочным механизмом автопоездов проводится на примере Урал-4320 + ТМЗ-802 + ОМТЛ-70-02 и Урал-4320 + СЗАП-83571 + ОМТЛ-70-02. Сравниваемые варианты будут отличаться количеством лесовозных автопоездов и степенью оснащения их погрузочными механизмами.
График для определения предельного числа обслуживаемых автопоездов в звене с одним самозагружающимся автопоездом приведен на рис. 4.3. Из диаграммы видно, что при формировании погрузочно-транспортного звена из автопоездов Урал-4320 +ТМЗ-802 один самозагружающийся автопоезд при среднем расстоянии вывозки 10 км сможет обслужить не более семи автопоездов без гидроманипулятора, объединение их в одно звено нецелесообразно, поскольку обслуживаемые автопоезда без гидроманипулятора значительное время будут простаивать в ожидании погрузки или разгрузки. Для второго и третьего случая предельное число автопоездов без гидроманипулятора в составе звена не должно превышать четырёх.
Отдельно рассматривалась возможность организации работы транспортных средств в составе звена из трёх автопоездов, два из которых имеют навесные гидроманипуляторы (см. п.2.3). Для каждого случая определена продолжительность простоев обслуживаемого автопоезда в ожидании погрузки и разгрузки, которые могут возникнуть из-за разницы рейсовых нагрузок автопоездов. Расчёт показал, что организация работы погрузочно-транспортного звена по предложенной в п. 2.3. технологической схеме возможна для всех трёх случаев. При этом наименьшие простои в ожидании обслуживания (ґож менее 5 мин.) у автопоезда, не имеющего погрузочного механизма будут в случае, когда самозагружающиеся автопоезда сформированы на базе автомобиля Урал-4320 с прицепом-рос пуском ТМЗ-802, а автопоезд без гидроманипулятора на базе автомобиля Урал-4320 с прицепом СЗАП-83571. На рис. 4.4 приведены графики зависимости сменной производительности сравниваемых вариантов от среднего расстояния вывозки лесоматериалов при формировании погрузочно-транспортного звена из автопоездов Урал-4320 +ТМЗ-802.
Общая производительность звена возрастает с увеличением числа автопоездов в нём (рис. 4.4а). В варианте 2 с увеличением расстояния вывозки лесоматериалов производительность уменьшается быстрее, чем в других вариантах. При расстояниях вывозки 10...40 км производительность этого погрузочно-транспортного звена наибольшая. С увеличением расстояния вывозки от 40 до 60 км наибольшая производительность у варианта 5. В варианте 2 работа автопоездов организована с меньшими простоями, что увеличивает производительность на 14,5...45,1 % по сравнению с вариантом 4. Наименьшая производительность у варианта 1.
Иная картина наблюдается при сравнении средневзвешенной производительности автопоездов в звене (рис. 4.46). Наибольшая производительность достигается при первом варианте работы автопоездов, так как затраты времени на погрузочно-разгрузочные операции при этом наименьшие. За ним следует вариант, когда два самозагружающихся автопоезда работают с одним без манипулятора (вариант 2). При этом рассматривается наиболее оптимальный вариант их работы: один автопоезд с манипулятором производит погрузку, а другой - разгрузку автопоезда без погрузочного средства. Средневзвешенная производительность автопоездов этого варианта, по сравнению с базовым, снижается на 3,3—14,0 % в зависимости от расстояния вывозки.
За ними следуют третий - пятый варианты работы, у которых средневзвешенная производительность существенно снижается. Так у пятого варианта работы автопоездов производительность в среднем составляет 48,9...77,1 % от производительности базового варианта в зависимости от среднего расстояния вывозки.
Таким образом, с уменьшением доли автопоездов с навесными погрузочными устройствами средневзвешенная производительность лесотранс-портных средств снижается.
Изменение общей производительности погрузочно-транспортного звена в зависимости от среднего расстояния вывозки и типа автопоездов, входящих в его состав приведены в табл. 4.6. Графики сменной производительности погрузочно-транспортных звеньев, сформированных из автопоездов Урал-4320 + СЗАП-83571 и для случая, когда самозагружающиеся автопоезда Урал-4320 + ТМЗ-802 + ОМТЛ-70-02, автопоезда без гидроманипуляторов Урал-4320 + СЗАП-83571 приведены в приложении Г.
Изменение прицепного состава лесовозных автопоездов и, как следствие, их рейсовых нагрузок оказывает влияние на производительность погрузочно-транспортных звеньев.
Общая производительность погрузочно-транспортных звеньев, сформированных из автопоездов Урал-4320 + СЗАП-83571 выше, чем у звеньев, состоящих из автопоездов Урал-4320 + ТМЗ-802, на 11,0...29,1 % в зависимости от расстояния вывозки. Это объясняется увеличением рейсовых нагрузок автопоездов, входящих в состав звена. В случае, когда изменяется только состав автопоездов, не оснащённых навесными гидроманипуляторами, общая производительность звеньев увеличивается на 9,5...24,1 %.
У погрузочно-транспортных звеньев, сформированных из автопоездов Урал-4320+СЗАП-83571, наибольшая средневзвешенная производительность при расстояниях вывозки от 10 до 45 км наблюдается в варианте 1. При расстояниях 45...60 км наибольший показатель у варианта 2.
