Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние и перспективы исследования режимов работы и движения карьерных автосамосвалов
1.1. Анализ состояния современного карьерного транспорта, эксплуатируемого на разрезах Кузбасса 6
1.2. Анализ научно-технической и патентной литературы 21
1.2.1. Скорость движения карьерных автосамосвалов 21
1.2.2. Определение и нормирование расхода топлива 33
1.2.3. Экономические показатели эффективности эксплуатации автомобильного карьерного транспорта 38 Выводы по 1-й главе 43
2. Методика расчета оптимальной скорости с использованием критериев экономической эффективности
2.1. Постановка задачи расчета оптимальных скоростных режимов движения большегрузных автосамосвалов 44
2.1.1. Скоростные и рабочие режимы карьерных автосамосвалов 44
2.1.2. Реальные скорости на разрезах Кузбасса 47
2.1.3. Экономический критерий 54
2.2. Оптимизация технической скорости движения автосамосвалов при перевозке вскрышных пород 58
2.3. Оптимизация технической скорости движения карьерных автосамосвалов при перевозке полезного ископаемого 72
2.4. Система скоростных ограничений 76 Выводы по 2-й главе 80
3. Постановка и решение с помощью методики различных практических задач
3.1. Определение оптимальных скоростей движения автосамосвала по маршруту с помощью ЭВМ 81
3.2. Определение продолжительности транспортного цикла 97
3.3. Оценка рациональности применения различных типов карьерных автосамосвалов 104
Выводы
- Анализ научно-технической и патентной литературы
- Определение и нормирование расхода топлива
- Скоростные и рабочие режимы карьерных автосамосвалов
- Определение продолжительности транспортного цикла
Введение к работе
Транспортирование в карьере является важнейшим звеном единого технологического процесса. Несмотря на широкое применение с этой целью различных видов транспорта, в настоящее время более 50% всей разрабатываемой горной массы перевозится большегрузными автосамосвалами.
Доля транспортных затрат в трудоемкости и энергоемкости процесса добычи полезных ископаемых достигает 60 - 70 %. В связи с этим эффективность использования транспорта существенно влияет на себестоимость получаемого конечного продукта.
Совершенствование транспортного процесса на автомобильном карьерном транспорте характеризуется:
во-первых, разработкой и внедрением новых моделей карьерных автосамосвалов особо большой грузоподъемности и постоянным совершенствованием их конструкции путем устранения недостатков, выявленных в процессе эксплуатации;
во-вторых, исследованием закономерностей изменения технического состояния автосамосвалов в характерных условиях и рационализацией работы технических служб при организации диагностики, технического обслуживания и ремонта;
в-третьих, изучением режимов работы и движения карьерных большегрузных автосамосвалов и погрузочно-разгрузочных комплексов с целью их оптимизации и интенсификации в различных условиях эксплуатации на основе управления скоростью движения автосамосвалов на линии, а также рациональным распределением автомобилей по маршрутам.
Между этими тремя путями существует тесная взаимосвязь, которая, прежде всего, отражается в большом разнообразии условий эксплуатации. В комплексе, решение любой из этих проблем отражается, с одной стороны, на повышении производительности карьерного автомобильного транспорта, а следовательно и объема транспортной работы и, с другой стороны, ведет за собой снижение транспортных затрат и, как следствие, себестоимости получаемого конечного продукта.
Интенсификация эксплуатации карьерных автосамосвалов путем оптимизации скоростных режимов движения в условиях влияния множества эксплуатационных факторов позволит при минимальных капитальных вложениях получить экономический эффект в виде повышения степени использования карьерного автомобильного парка, которая в 1,2 - 1,5 раза ниже чем на зарубежных предприятиях.
В этой связи целесообразно исследование скоростных режимов движения автосамосвалов по карьерным технологическим дорогам с использованием критериев экономической эффективности.
Цель работы. Повышение эффективности использования карьерного автомобильного транспорта путем оптимизации скоростных режимов движения большегрузных автосамосвалов на основе снижения транспортных затрат.
Задачи;
Анализ существующих методов расчета скоростных режимов движения карьерных автосамосвалов, а также оценки эффективности их эксплуатации.
Проведение экспериментальных исследований для установления характера распределения скоростей движения карьерных автосамосвалов большой грузоподъемности по маршруту.
Разработка критериев и методик расчета оптимальных скоростей движения карьерных автосамосвалов.
Разработка алгоритмического и программного обеспечения расчетов.
Проверка работоспособности и реализация разработанных методик.
Предметом исследований являются процесс транспортирования горной массы карьерным автомобильным транспортом большой и особо большой грузоподъемности, эксплуатационные транспортные затраты и характер влияния на показатели эффективности использования карьерного автотранспорта скоростных режимов движения автосамосвалов и других внешних факторов.
Научная новизна.
Методика определения оптимальных скоростных режимов движения карьерных автосамосвалов на основе критериев экономической эффективности.
Закономерности изменения переменных затрат на транспортирование горной массы в зависимости от технической скорости движения карьерных автосамосвалов.
Имитационная модель расчета продолжительности транспортного цикла.
Блок-схема расчета и распределения оптимальных скоростей движения карьерных автосамосвалов по маршруту.
Практическая ценность.
Разработанная методика расчета оптимальной скорости движения карьерных автосамосвалов с использованием критериев экономической эффективности рекомендуется для применения ее в процессах планирования и оперативного управления карьерным автомобильным транспортом для разработки мероприятий по совершенствованию организации работы карьерного автотранспорта и экономии за счет этого значительных
материальных и трудовых ресурсов, а также в процессе обучения студентов автодорожных вузов.
Реализация результатов работы.
Разработанное по данной методике алгоритмическое и программное
обеспечение используется ОАО Холдинговая компания
«Кузбассразрезуголь» для оценки эффективности эксплуатации большегрузных автосамосвалов и качества организации транспортного процесса на различных разрезах, для выполнения расчетов по карьерному автотранспорту на автобазах разрезов «Кедровский» и «Бачатский» ОАО Холдинговая компания «Кузбассразрезуголь», а также в учебном процессе студентов направления 551410 «Наземные транспортные системы» кафедры «Эксплуатация автомобилей» Кузбасского государственного технического университета.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на XIV научно-технической конференции Кузбасского государственного технического университета (Кемерово, 1998), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса» (Ростов-на-Дону, 1998).
Публикации.
По результатам исследований опубликовано 4 работы.
Структура и объем работы.
Диссертация включает в себя введение, 3 главы, заключение, список использованной литературы из 194 наименования и приложения, изложенные на 185 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 13 таблиц.
Анализ научно-технической и патентной литературы
Одним из основных направлений повышения эффективности использования карьерного автотранспорта является совершенствование организации процесса перевозки горной массы. Основными показателями качества перевозок большинство авторов принимают производительность и себестоимость транспортного процесса. Особый интерес в этой связи всегда уделялся скоростным режимам движения, т.к. повышение скорости движения является одним из наиболее весомых направлений повышения производительности.
Скорость является важнейшим параметром при планировании транспортного цикла. На скоростные режимы движения влияние оказывают многие факторы. При изучении влияния различных факторов на скорость применяются три подхода: применение зависимостей общей теории автомобилей, что дает, как правило, несколько завышенные результаты, т.к. не учитывает вероятностный характер транспортного процесса; применение экспериментальных методов получения данных о реальных скоростных режимах движения автосамосвалов в различных условиях и, затем, обработка их с помощью методов математической статистики и получение регрессивных зависимостей; Данный метод отличается достаточной точностью получения результатов, однако проведение натурных экспериментов требует достаточно больших материальных и временных затрат, а полученные регрессионные функции применимы только в горнотехнических условиях, типичных для данного карьера. применение имитационного моделирования с помощью вычислительной техники, что позволяет как оценивать влияние на скорость каждого фактора в отдельности, так и комплекса факторов в целом. описано в работах Алещенко К.И. [6], Бабкова В.Ф. [21], Бортницкого П.И. [27], Васильева М.В. [29,40,50], Высоцкого М.С. [60], Казареза А.Н. и Кулешова А.А. [86], Капустина Ю.И. [87], Лурье М.И. [111], Павлова В.В. [127], Петрушова В.А. [129], Ренгевича А.А. [143], Ржевского В.В. [144], Токарева А.А. [166], Успенского И.Н. [169], Фаробина Я.Е. [170], Черепанова Л.А. [180].
Возможность движения автомобиля определяется выполнением условия [30,50]: FCU FK W, где FC1( - сила сцепления ведущих колес автомобиля с дорогой, Н; FK -касательная сила тяги, Н; W - суммарное сопротивление движению, Н. W = W0 + WB + W„ + Wi + WK, [H], (1.2) где W0, WB, W„, Wi, WK - сопротивление, соответственно, качению автомобиля по карьерной дороге, воздушной среды, сопротивление, вызываемое инерцией вращающихся частей автомобиля, сопротивление от подъема автодороги и сопротивление при прохождении кривых участков автодороги, Н.
Скорость движения автосамосвала может быть получена по графику динамической характеристики автосамосвала, а при ее отсутствии по формуле [50, 143]: 270N Vp G(f+i)T [M/c] (L3) где N - мощность двигателя, кВт; г) - кпд трансмиссии; G - масса автосамосвала, кН; f - коэффициент сопротивления качению, Н/кН; і продольный уклон автодороги, %о. Эта формула не учитывает сопротивление воздуха, поэтому ее удобно использовать до скорости 15 км/ч. В работе [40] М.В. Васильев и В.Л. Яковлев приводят отдельные формулы для расчета скорости в груженом и порожнем направлении: 270Nr Yr G(K + l)(fCosa + Sina). [м/с] (14) V 27QNr GK(fCosa + Sina). 0-5) где К - коэффициент тары автосамосвала; a - уклон автодороги, град.
Фактические скорости на маршруте значительно меньше расчетных, определенных графоаналитическим методом. Время движения с грузом может быть на 15-25% больше расчетного, а порожняком - на 14-45% [51]. Методы проведения натурных испытаний и обработки результатов эксперимента представлены в работах В.М. Альтшулера и Н.Н. Мельникова [8], Астафьева Ю.П. [18], Васильева М.В. [30, 31, 35, 42, 51, 52, 168], Данилова В.И. [67], Еремеева В.И. [74], Зырянова В.В. и Дадонова М.В. [77], Зырянова Н.В. и Зырянова И.В. [80], Казареза [86], Капустина Ю.И. [87], Клинковштейна Г.И. [90]; Костина А.Д. [92], Красневского Л.Г. [96, 142], Кулешова А.А. [102], Печкина В.А. [130, 132, 134], Румшиского Л.З. [147, 148], Сильянова В.В. [153]. Кривые разгона груженого автосамосвала в забое и порожнего у пунктов разгрузки описываются криволинейной функцией вида [51]: у=а + Ьх + СХ2, (1.6) Скорости движения на уклонах изменяются по гиперболической зависимости [51]: V " ах + Ъ (L7
Участки съездов, преодоливаемые автосамосвалами с использованием инерционных сил при движении вверх, выражаются прямолинейной зависимостью вида [51]: vrp = KiL-10Ki + 7: (1.8) упор = к; + зок;+5, (1.9) где Vrp, Vnop - скорости входа на съезд соответственно груженого и порожнего автосамосвалов; К=ах+с и K =aiX+ci - коэффициенты, которые выражают собой углы наклона пучков прямых соответственно для груженого и порожнего автосамосвалов.
Изменение скорости движения автосамосвалов на криволинейных участках трассы выражается зависимостью вида [51]: у=а + Ьх + сх2, (1ло) Э.В. Горшковым и П.И. Тарасовым [168] выведены регрессионные зависимости изменения скорости движения дизель-электрических автосамосвалов БелАЗ от уклона і автодорог (см. Таблицу 1.6). Экспериментальные исследования проводились на карьерных автодорогах со щебеночным покрытием при уклонах 0 - 2%.
Скорость движения автосамосвала на к-ом элементе трассы [86]: ук=А + Вук_! + Сік+В1к, (l.ii) А, В, С, D - эмпирические коэффициенты; ik - продольный уклон автодороги на к-ом элементе трассы; 1к - длина к-ого элемента трассы. Эмпирические зависимости скоростей движения груженого автосамосвала на повороте от его радиуса имеют вид [51]: VrP - -0,0026R + 0,47R+ 3? (для зимнего периода) (1.12) vrP = -0,0036R +0,48R + 5,3, (для летнег0 периода) (і.із)
Определение и нормирование расхода топлива
При рассмотрении режимов движения карьерных автосамосвалов большое значение придается точной оценке и нормированию расхода дизельного топлива. Этот вопрос рассматривается в работах В.И. Архипова, Н.Е. Игнатьева и A.M. Щупова [11]; Г.Б. Безбородовой и В.Т. Галушко [23]; В.И. Белозерова [25]; М.В. Васильева [29, 51]; З.Л. Сироткина и В.П. Смирнова [29]; М.С. Высоцкого, Ю.Ю. Беленького и В.В. Москвина [60]; В.И. Давыдова и И.А. Шинкевича [63]; В.А. Дьякова [72]; М.И. Лурье [111]; В.А. Михайлова [119]; В.А. Печкина [133, 134]; Е.Ю. Ребрина [140]; В.В. Ржевского [144]; П.И. Тарасова [164]; А.А. Токарева [166, 111]; И.М. Циперфина и В.Д. Штейна [178]; Л.А. Черепанова [180]; Б.М. Шойхета и А.А. Бышова [182].
Любой транспортный цикл состоит из четырех фаз движения, сменяющих друг друга. К ним относят фазы разгона, установившегося движения, замедления и торможения. Следовательно, абсолютный расход топлива за один транспортный цикл будет представлять собой сумму абсолютных расходов топлива в каждой их этих фаз движения [29, 166]: Qu=Qp+Qy+Q3+QT, (1.44) где Qu - абсолютный расход за транспортный цикл; Qp, Qy, Q3, Qr - расходы топлива в фазах, соответственно, разгона, установившегося движения, замедления и торможения.
Расход топлива в фазах замедления и торможения, в виду того, что двигатель в это время работает в режиме холостого хода, определяется расходом топлива двигателем на холостом ходу и временем движения автосамосвала в этих фазах [166]: Q3=Qxxt3s (1.45) QT=QxxtT, (1.46) где Qxx - расход топлива на холостом ходу; t3, t,. - время, соответственно, замедления и торможения. Расход топлива при движении автосамосвала на спуске в режиме замедления или торможения можно записать также в виде [23]: Qcn 0,027NXIt Пе N % . (1-47) где NN - номинальная мощность двигателя, кВт; t - время движения автомобиля на спуске, с; пе - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; Пк - частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая его номинальной мощности, об/мин.
Абсолютный расход топлива в фазе разгона [ 166]: для автосамосвалов с гидромеханической трансмиссией где пі, n2 - начальная и конечная частота вращения коленчатого вала двигателя в расчетном интервале, об/мин; jcp - среднее ускорение при разгоне автомобиля в расчетном интервале, м/с2; Gt], Gt2 - начальный и конечный часовой расход топлива в расчетном интервале, кг/ч; ут - плотность дизельного топлива, кг/л; Ui , u2 - начальное и конечное передаточные числа гидротрансформатора в расчетном интервале; СЕ - коэффициент, учитывающий увеличение расхода топлива в зависимости от углового ускорения коленчатого вала.
Часовой и путевой расходы топлива при движении автосамосвала в тяговом режиме можно определять тремя методами: аналитическим, решая уравнение топливного баланса; аналитическим с использованием комплекса корректирующих коэффициентов; эмпирическим, устанавливая регрессионные зависимости расхода топлива от влияния различных факторов. На основании уравнения мощностного баланса, уравнение топливного баланса запишется в виде [ 166]: Qs = 8Л X 10yTv (1.50) К + мд + N3, + NTp + Nf + Na + NM + Nj)
Составляющие правой части уравнения представляют собой доли расхода топлива, вызванные, соответственно, термодинамическими, механическими и эксплуатационными потерями в двигателе, потерями в трансмиссии, затратами топлива на преодоление сопротивлений качению, подъему, воздуха и инерции автомобиля. gere - теоретический удельный расход топлива, полученный из полной мощности двигателя без учета потерь. NTO = NT-Ni = (l -ri)NT, (1.51) NMft = Ni - Ne = (1 - rM) Ni, (1.52) NM = Ne-N3 = (l b)Ne, (1.53) NTp = N3 - NK = (1 - ЛтР) N3, (1.54) NT = GT H„ I 3600, (1.55) где NT - мощность, эквивалентная тепловой энергии, или полная мощность двигателя, кВт; Ни - низшая теплота сгорания, кДж/кг; 3600 - термический эквивалент работы; Nj, Ne, N3 - соответственно, индикаторная и эффективная мощности двигателя, кВт; NK - колесная мощность автомобиля, кВт; г)ь г\ы, г\э - соответственно, индикаторный, механический и эксплуатационный К.П.Д. двигателя; г)тр - К.П.Д. трансмиссии.
В работе [72] предлагается для получения результатов, наиболее приближенных к реальным условиям эксплуатации, корректировать полученные расчетные значения расходов топлива с помощью системы коэффициентов: У факт= Vpac4 3 p M M35 (1.56) где (Зфакт, QpacH - соответственно, фактический и расчетный расходы топлива; к3 - коэффициент, учитывающий повышение расхода топлива в зимнее время; кр - коэффициент, учитывающий дополнительный расход топлива при регулировке и обкатке автомобиля после ремонта и т.д.; км - коэффициент, учитывающий расход топлива при маневровых операциях; кю коэффициент, учитывающий повышение расхода топлива вследствие износа двигателя.
В работе [51 ] приводятся результаты экспериментальных исследований расхода топлива автосамосвалом БелАЗ-548 на различных характерных участках по множеству маршрутов. Статистическая обработка данных позволила установить, что распределение расхода топлива во всех группах маршрутов, кроме движения с грузом на подъем, подчиняется гипергеометрическому закону и описывается уравнением:
Скоростные и рабочие режимы карьерных автосамосвалов
Скорость это наиболее информативный комплексный показатель эффективности работы карьерного транспорта. Ее влияние на транспортный процесс значительно и противоречиво. С одной стороны, от нее в большой степени зависит производительность автосамосвалов, и движение с неоправдано низкой скоростью приводит к низкой эффективности использования карьерного автотранспорта и увеличению себестоимости перевозок. С другой стороны, с ростом скорости движения автосамосвалов по маршрутам снижается ресурс шин и опорных металлоконструкций, повышается расход топлива, что тоже приводит, через увеличение затрат на эксплуатацию, к росту себестоимости перевозок.
В этой связи изучение скоростных режимов карьерных автосамосвалов в различных условиях эксплуатации имеет своей целью оперативное планирование и управление ими и является важной и в то же время сложной задачей.
Скорость движения автосамосвалов по карьерным дорогам зависит от множества факторов и, прежде всего, от удельной мощности двигателя, типа трансмиссии, качества дорожного полотна, продольного профиля дороги, условий безопасного движения и т.д. Место скорости движения карьерных автосамосвалов в транспортном процессе отображено на схеме (см. Рис. 2.1).
Скорость движения автосамосвала является одним из основных показателей эффективности транспортного процесса, так как она оказывает непосредственное влияние на производительность карьерного автотранспорта, а, следовательно, и на себестоимость перевозок.
В свою очередь, на скорость оказывают влияние достаточно большое количество факторов. Факторы могут быть внутренние и внешние. К внутренним факторам можно отнести технические возможности автосамосвала, а именно, технико-эксплуатационные свойства, заложенные в него заводом-изготовителем. Максимально возможная техническая скорость автосамосвала, а также его тяговые возможности определяются соотношением мощности двигателя с полной массой автосамосвала и оцениваются удельной мощностью, выраженной в кВт/т. С другой стороны на автосамосвал действуют внешние факторы, которые составляют группу факторов, ограничивающих скорость движения автосамосвала. В группе дорожных условий основное влияние на скорость оказывают качество дорожного полотна, продольный профиль карьерной автодороги и радиусы закруглений в плане. Движение по неровной дороге с неоправданно высокими скоростями приводит к дополнительному динамическому нагружению рамы и опорных металлоконструкций автосамосвала, а также повышенному износу крупногабаритных шин и преждевременному выходу их из строя. В зависимости от величины продольных уклонов карьерной автодороги скорость ограничивается при движении на подъем - исходя из тяговых возможностей автосамосвала, а при движении на спуск - исходя из условия обеспечения безопасного торможения в данных дорожных, горнотехнических и климатических условиях. При прохождении автосамосвалом поворота допустимая скорость тем меньше, чем меньше его радиус. Данное ограничение вызвано, во-первых, повышенным износом шин и, во-вторых, условием бокового скольжения или опрокидывания, что также в немалой степени зависит от состояния дороги (коэффициент сцепления, величина поперечного уклона). Климатические условия характеризуются величиной ветровых нагрузок на движущийся автосамосвал и ограничением скорости в условиях ограниченной видимости, которая возникает по причине тумана, осадков в виде дождя или снега, пыли, переноса снега и т.д. От горнотехнических условий в основном зависит скорость эксплуатационная, которая определяется соотношением времени движения автосамосвала и времени простоя. Одним из основных показателей здесь является сложность выемки и транспортировки горной массы, от которой зависит величина времени протоя под погрузкой и средняя длина плеч откатки, которая определяет время непосредственного движения. Одним из важнейших факторов, влияющих на скорость автосамосвала является квалификация водителя и его психо-физиологические свойства. Именно водитель автосамосвала производит управление скоростью и, в большинстве случаев, сам определяет ограничения скорости в тех или иных условиях. От его квалификации и психо-физиологического состояния зависит объективность в оценке ситуации и правильность реагирования на нее. Водитель должен стремиться, с одной стороны, двигаться как можно с большей скоростью для обеспечения большей производительности и, с другой стороны, скорость движения не должна превышать допустимой по условию безопасности движения. Таким образом, все внешние факторы взаимосвязаны между собой и оказывают комплексное влияние на скоростные режимы движения автосамосвала. Существует объективная необходимость в рационализации скоростных режимов движения автосамосвалов. При оптимизации скоростных режимов должны решаться следующие основные задачи: определение производительности автотранспортных средств для проектируемых карьеров; рациональный выбор типа автосамосвала и определение его оптимальных технических и конструктивных параметров; определение оптимального сочетания мощности и грузоподъемности автосамосвала; разработка технических условий рационального вождения автомобиля.
Рабочие режимы автосамосвалов определяются разработкой сменных заданий и распределением автосамосвалов по маршрутам. От рациональности выбранных сменных и суточных режимов работы карьерного автотранспорта зависят многие его технико-эксплуатационные показатели, а также эффективность организации перевозочного процесса. При оптимизации режимов работы решаются задачи: выбор оптимального сочетания выемочно-транспортного оборудования; выбор оптимального сочетания количества автосамосвалов и экскаваторов; определение оптимального объема перевозок при установленном парке карьерных автосамосвалов; оптимизация парка автосамосвалов при заданной производительности автомобильного карьерного транспорта.
Для определения характера скоростных режимов движения большегрузных карьерных автосамосвалов был поставлен эксперимент в условиях разреза «Черниговский» ОАО Холдинговая компания «Кузбассразрезуголь», мощность которого составляет 39924,3 тыс.т. и 123253 тыс.ткм. в год. Испытанию подвергались автосамосвалы БелАЗ-7519 грузоподъемностью ПО т., перевозившие вскрышные породы на одном из маршрутов. Продольный профиль и план маршрута, на котором проводился эксперимент приведены на рисунках 2.2 и 2.3. Данный маршрут «Забой-Отвал-Забой» протяженностью 4200 м характеризуется различными величинами продольного уклона трассы (от 0 до 11%), одним поворотом (радиусом 140 м), дорожным покрытием переходного типа со средними значениями неровности от 5 до 10 см. Климатические условия умеренные. В процессе проведения эксперимента проводились замеры скоростей движения автосамосвалов по маршруту методом фотометрической съемки через каждые 2 секунды (см. Приложение 1).
Результаты измерений показывают большую вариацию значений мгновенной скорости в фиксированный момент времени и в заданной точке пространства. Это определяется стохастической природой транспортного процесса при влиянии на него большого числа факторов.
Определение продолжительности транспортного цикла
Следовательно, реальная зависимость себестоимости перевозок от технической скорости движения карьерных автосамосвалов носит параболический характер (см. Рис. 2.10.), а значит имеет некоторый экстремум, при котором себестоимость перевозок будет минимальна, поэтому оптимизация скоростных режимов движения карьерных автосамосвалов с использованием экономического критерия имеет смысл.
При осуществлении транспортного процесса на карьерах происходит перемещение двух типов грузов: полезного ископаемого и вскрышной породы. Для каждого типа груза условие определение оптимальной скорости движения карьерных автосамосвалов будет свое.
При перевозке вскрышной породы предприятия не получают дохода от перевозочного процесса поэтому они заинтерисованы в минимизации всех эксплуатационных затрат. Следовательно, оптимальная скорость при перевозке вскрышных пород будет та, при которой себестоимость перевозок будет минимальна.
Перевозка полезного ископаемого является одним из важнейших звеньев получения горнодобывающими предприятиями прибыли. Следовательно, большое значение имеет не только величина эксплуатационных затрат на перевозку, но и величина полученной за определенный период прибыли и это будет определяющим. Отсюда следует вывод, что оценивать оптимальность скоростных режимов карьерных автосамосвалов, перевозящих полезное ископаемое, с помощью одной лишь себестоимости перевозок нельзя. Так, например, некоторое повышение скорости движения автосамосвалов, перевозящих полезное ископаемое, по сравнению со скоростью, где себестоимость минимальна, приведет к некоторому росту эксплуатационных затрат, однако за счет повышения при этом производительности карьерных автосамосвалов общая прибыль от совершения перевозочного процесса за определенный период времени будет также расти. Зависимость планируемой прибыли от перевозок полезного ископаемого от технической скорости будет иметь вид параболы, обратной относительно оси X параболе себестоимости (см. Рис. 2.11.).
Однако, экстремумы у них будут совпадать достаточно редко. Таким образом, условие для определения оптимальной скорости при перевозке полезного ископаемого запишется в виде: Voni - П = Д Q = max, (2.3) где vonT - оптимальная скорость движения карьерных автосамосвалов, км/ч; S - себестоимость перевозок, руб/т; Д - доход от реализации объема, перевезенного за определенный период, полезного ископаемого, руб; Q -объем перевезенного за этот же период полезного ископаемого, т. Условие оптимизации запишется в виде: [STKM = min] - vT.onT , То есть оптимальная скорость автосамосвалов при перевозке вскрышных пород будет соответствовать минимальной себестоимости одного тонно-километра совершенной транспортной работы. Q + Q +Q W +3 W «-, _ иф - пос т -"и-р т д" пк м пк м W (2-4) пк м или З 1 3 о _ пер - пос т. и-Р , О пкм W W 1 д (2-5) пк м пк м ег где Зпер, Зпост - соответственно, переменные и постоянные часовые затраты на перевозку, руб/ч; Зп.р - затраты, связанные с работами по погрузке и разгрузке одной тонны горной массы, руб/т; Зд - эксплуатационные затраты на содержание одного километра карьерной автодороги, руб/км; WT, WTKM -часовая производительность карьерных автосамосвалов, выраженная, соответственно, в т/ч и ткм/ч; 1ег - длина одной ездки автосамосвала с грузом, км. w - чФт где q - грузоподъемность автосамосвала, т; у - коэффициент использования грузоподъемности; Р - коэффициент использования пробега; Тпр - общее время простоя автосамосвала в течении одного рейса, ч; vT -техническая скорость движения автосамосвала, км/ч.
Из формулы (2.5) видно, что третье и четвертое слагаемые себестоимости не зависят от технической скорости движения карьерных автосамосвалов, они, в данном случае являются постоянными и, значит, не будут оказывать влияние на величину оптимальной скорости. От них зависит только высота расположения параболической зависимости себестоимости перевозок от технической скорости, т.е. значение первой. Следовательно, для решения задачи определения оптимальной скорости движения карьерных автосамосвалов при перевозке вскрышной породы исходная формула будет иметь вид: 3 + 3 QI п вр п осп ткм W (2Л) ПК м
Далее необходимо рассмотреть все составляющие затрат, представленных в формуле (2.10) и их взаимосвязь с технической скоростью движения карьерных автосамосвалов. Лф т с м ш то,тр а , (2.11) где Зт, Зсм, Зш, Зтодр, За - часовые затраты на, соответственно, топливо, смазочные материалы, шины, проведение технического обслуживания и текущего ремонта, амортизацию подвижного состава, руб/ч. Зт = тМт (2.12) где GT - часовой расход автосамосвалом дизельного топлива, л/ч; Цт стоимость одного литра дизельного топлива, руб.
В течении рейса автосамосвал находится в нескольких различных фазах движения, в зависимости от которых и нужно определять расход дизельного топлива. Автосамосвал может: 1. двигаться с грузом или порожняком на подъеме; 2. двигаться с грузом или порожняком на спуске; 3. маневрировать под погрузку или разгрузку; 4. простаивать в ожидании или под погрузкой или разгрузкой.
