Обоснование параметрических рядов подвижных агрегатов транспортно-перегрузочного и транспортно-установочного оборудования ракетных комплексов с применением принципа определения типоразмеров модулей на базе полуприцепов, прицепов и самоходных платформ

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ РЯДОВ ПОДВИЖНЫХ АГРЕГАТОВ ТРАНСПОРТНО-ПЕРЕГРУЗОЧНОГО И ТРАНСПОРТНО-УСТАНОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ РАКЕТНЫХ КОМПЛЕКСОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИНЦИПА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПОРАЗМЕРОВ МОДУЛЕЙ НА БАЗЕ ПОЛУПРИЦЕПОВ, ПРИЦЕПОВ И САМОХОДНЫХ ПЛАТФОРМ

Сова А.Н. д-р техн. наук,

зав. кафедрой МАДИ

Аннотация

большегрузный транспортный параметрический ряд

В настоящей статье рассматриваются пути построения параметрических рядов большегрузных транспортных средств модульного исполнения на основе установления связи между параметрами модулей и характеристиками большегрузных транспортных средств, обоснован выбор базового параметра и параметрических рядов большегрузных транспортных средств различных типов: полуприцепов, прицепов, самоходных платформ.

Ключевые слова: обоснование, параметрический ряд, подвижный агрегат, транспортно-перегрузочное оборудование, транспортно-установочное оборудование, РК, ракетный комплекс, определение типоразмеров, модуль, база, полуприцеп, прицеп, самоходная платформа, транспорт, колесо, дорога, сцепление, параметры, колёсная опора, параметры, большегрузное транспортное средство, БТС.

Annotation

Sova A.N. Rationale parametric series of mobile units transport and handling, transport and installation of equipment missile systems with the application of the principle of determining the sizes of the modules on the basis of semi-trailers, trailers and self-propelled platforms

This article discusses ways of building parametric series of heavy vehicles modular design based on communication between the parameters of modules and features heavy-duty vehicles, justified the choice of the base parameter and parametric series of heavy-duty vehicles of various types: semi-trailers, self-propelled platforms.

Keywords: rationale, parametric range, the movable Assembly, transport and handling equipment, transport and installation equipment, RK, missile system, determining sizes, module base, semi-trailer, trailer, self-propelled platform, transportation, wheel, road, clutch settings, wheel bearing, settings, heavy-duty vehicle.

Введение

В доступной информации по зарубежным большегрузным транспортным средствам (БТС) для перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов (КТГ), например, таких как ракета-носитель, отсутствуют какие-либо данные по теоретическим основам построения параметрических рядов БТС и определения технических характеристик модулей. В настоящей статье намечаются пути построения параметрических рядов БТС модульного исполнения, на основе установления связи между параметрами модулей и характеристиками БТС.

Соотношения, полученные в НИР, выполненной МАДИ совместно с филиалом ФГУП «ЦЭНКИ»-«КБ «Мотор», позволяют построить параметрические ряды большегрузных транспортных средств (БТС) различных типов. В качестве базового параметра принята грузоподъёмность БТС. При составлении параметрических рядов дискретность базового параметра определяется особенностями конструктивной схемы БТС. Для полуприцепов минимальный шаг изменения грузоподъёмности соответствует величине осевой нагрузки. Для прицепов и самоходных платформ шаг изменения количества осей БТС, а, следовательно, шаг изменения грузоподъёмности целесообразно принять равным трем. Это связано с необходимостью выравнивания вертикальных нагрузок на колесные опоры, которое достигается введением гидробалансирных связей между подвесками колесных опор. В этом случае наивысший эффект достигается при использовании трехточечной схемы опирания, при которой подвески колесных опор объединяются в три группы, расположенные треугольником. Если в каждой из групп будет одинаковое количество колесных опор, то центр масс груза будет располагаться в геометрическом центра моноплатформы, что в общем случае является наиболее благоприятным.

Полуприцепы

Параметры БТС в значительной степени определяются характеристиками колесной опоры, на основе которой выполнено данное БТС. Для применения в составе полуприцепов наиболее пригодной является четырехколесная опора с шинами 8.25-15, позволяющая получить осевую и нагрузку не менее 288кН при сравнительно небольших габаритах модуля по ширине (около 3.1 м). В качестве тягача в составе БТС целесообразно использование седельного полноприводного тягача КЗКТ-7428, имеющего мощность двигателя 478кВт и нагрузку на опорно-седельное устройство 270кН.

Рис. 1 Связь между базовыми параметрами полуприцепа и характеристиками дорожных условий

На основе упомянутых колесной опоры и тягача построен ряд БТС с количеством осей полуприцепа от 3 до 18, охватывающий диапазон грузоподъёмностей от 60 до 270 т. Связь между грузоподъёмностью полуприцепов, количеством осей и условиями эксплуатации иллюстрируется рис. 1.

Для реализации предложенного ряда полуприцепов необходим следующий набор основных модулей:

1) модуль типа «гусь» с нагрузкой на седло 270кН в двух исполнениях:

жесткое, для одноопорной схемы полуприцепа;

шарнирное, для применения в составе двухопорного полуприцепа;

2) модуль типа «колесный ход» с количеством осей: 1,2,3,4,5,6.

Основные технические характеристики ряда полуприцепов приведены в табл. 1. Из табл. 1 следует, что обеспечение постоянного контакта колес полуприцепа с поверхностью достигается при ходе колеса до 500 мм. Соединение модулей «гусь» и «колесный ход» обеспечивается рамой вставкой длиной от 4.8 до 16 м с шагом изменения длины 1.6 м. Конструктивные схемы полуприцепов, приведенных в табл. 1, представлены на рис. 2.

Прицепы

Анализ материалов по зарубежным большегрузным транспортным средствам (БТС) показал, что для комплектования прицепов, как правило, используются те же модули, что входят в состав полуприцепов. Количество осей модуля типа «колесный ход» для использования в составе прицепов желательно иметь кратным 3. Из числа аналогичных модулей, представленных в НИР 405-68-06. КБ «Мотор»[1], подходят для прицепов трех - и шестиосные модули. На рис. 3 приведены конструктивные схемы соответствующих модулей. На рис. 3 принято обозначение вида , где -- количество колес в колесной опре, -- количество осей в модуле.

Таблица 1

Эксплуатационные и конструктивные характеристики полуприцепов

Рис. 2 Конструктивные схемы полуприцепов модульного исполнения

На базе этих модулей, можно построить параметрические ряды прицепов. На рис. 4 изображены графики, устанавливающие связь между основными эксплуатационными характеристиками БТС. Зависимость количества осей БТС от его грузоподъёмности позволяет подобрать необходимую комплектацию прицепа, определить его конструктивную схему (моноплатформа или сочлененный прицеп). Зависимость максимальной скорости от грузоподъёмности позволяет определить количество тягачей, потребное для буксировки прицепа, максимальную скорость БТС, нижний график дает представление о характеристиках дорожных условий, в которых возможно эксплуатация БТС.

При построении графиков (рис. 4) использованы характеристики балластного тягача КЗКТ-74282 и модулей типа .

Рис. 3 Конструктивные схемы модулей типа «колесный ход»

Рис. 4 Схема для определения основных технических характеристик прицепов

Рассмотрим пример использования рис. 4. Допустим требуется перевезти груз массой 500 т по дорогам 2 категории. Для этой цели можно воспользоваться 18-осной моноплатформой, состоящей из шести 6-осных модуля, состыкованных по два по ширине (М=4мм) и по три по длине БТС. Возможен вариант использования сочлененного прицепа с общим количеством осей 36. Каждая тележка такого прицепа будет состоять из трех 6-осных модулей состыкованных по длине БТС. В обоих случаях для буксировки прицепа достаточно двух тягачей, при этом максимальная скорость автопоезда будет около 5м/с (18км/с).

Рис. 4 показывает, что на базе четырехколесной опоры с шинами 8.25- 15 возможно создание прицепов грузоподъёмностью от 100 до 900 т. При этом достаточно иметь всего два модуля типа «колесный ход»: трех - и шестиосный.

Самоходные платформы

Особенностью самоходных платформ по сравнению с прицепными моноплатформами является большая транспортная высота платформы, что связано с необходимостью размещения кабины водителя и энергоустановок ниже уровня платформы. В этой связи стремление к уменьшению диаметра колес не является определяющим и возможно применение шин увеличенного диаметра. В Табл. 2 приведены основные характеристики модулей, выполненных на базе шин 12.00-20. Там представлены некоторые параметры БТС, составленных из этих модулей.

Как видно из Табл. 2, модули с четырехколесными опорами и БТС с боковой стыковкой модулей имеют ограниченное применение из-за чрезмерной габаритной ширины. Поэтому в дальнейшем ограничимся рассмотрением модулей с двухколесными опорами. При разработке параметрического ряда самоходных платформ, базирующего на трех- и шестиосных модулях типа «колесный ход».

Очевидно, что максимальная полная масса БТС может быть получена из соотношения:

Так как количество осей изменяется дискретно с шагом , то БТС будет использоваться не всегда с полной нагрузкой. При этом минимальное значение полной массы составит:

Соответствующие границы грузоподъёмности БТС определяются соотношениями:

Таблица 2

Массогабаритные характеристики модулей на шинах 12.00-20

Для сокращения номенклатуры энергоблоков целесообразно допустить некоторые отклонение значений удельной мощности БТС от среднестатистического значения. Обозначив относительное отклонение удельной мощности через , получим формулы описывающие границы допустимых значений суммарной мощности энергоустановок БТС:

где -- допустимые соответственно максимальное и минимальное значения суммарной мощности энергоустановок N -- осного БТС.

На верхнем графике Рис.5 представлена зависимость грузоподъёмности от количества осей БТС для случая только продольной стыковки модулей (M=2) и для случая поперечной и продольной стыковки (M=4).

Средний график иллюстрирует связь между числом осей и суммарной мощностью энергоустановок БТС. Границы заштрихованных областей соответствуют отклонению удельной мощности БТС от среднего статистического значения 0.91 кВт/т ±0.34кВт/т.

С помощью нижнего графика можно определить количество активных осей для различных видов дорожных условий, при котором обеспечиваются достаточные сцепные качества БТС.

Максимальное количество осей самоходной платформы, при котором обеспечивается «вписываемость» в продольный профиль автомобильных дорог равно 45 при продольной стыковке модулей и - 21 при продольной и поперечной стыковки модулей.

Результаты оценки «вписываемости» в план дороги предъявлены в табл. 3.

Анализируя рис. 5, можно выделить для базового модуля с 6 осями, ряд платформ с количеством осей: 6, 12,18, 24, 30, 36, 42, используя 3-х осный модуль, получим дополнительный ряд с количеством осей: 9, 15, 21, 27, 33, 39, 45.

Рис. 5 Основные параметры модульного БТС

Необходимая энерговооруженность БТС может быть обеспечена при использовании ряда значений суммарной мощности энергоустановок: 160, 320, 480, 640, 800, 960 кВт.

Если выдвинуть требования о том, чтобы в составе БТС одновременно применялось не более двух энергомодулей, то приведенный ряд мощностей обеспечивается при использовании всего трех энергормодулей с номинальной мощностью: 160, 320, 640, кВт.

Таблица 3

Показатели маневренности самоходных платформ

Для обеспечения необходимых сцепных БТС количество активных осей в базовом 6-осном модуле должно составлять:

для дорог 4-5 категории 4;

для дорог 2-3 категории 3;

для дорог 1-2 категории 2.

На нижнем графике рис. 5 штриховыми линиями показаны зависимости количества активных осей от общего количества осей БТС, соответствующие значениям : 0.67, 0.5, 0.33.

Номинальная мощность активной колесной опоры (мощность реализуемая в контакте колес с дорогой при работе двигателя энергоблока в номинальном режиме) определяется очевидным соотношением:

(1)

где -- коэффициент перегрузки.

Для оценки величины воспользуемся следующими рассуждениями. При движении самоходной платформы по дороге с радиусом в плане скорость, а следовательно, и мощность забегающего колеса будет пропорциональна радиусу кривизны его траектории равного:

где -- радиус траектории отстающего колеса,

-- колея платформы по внешним колесам,

-- расстояние между крайними активными осями (при размещении осей компактной группой вблизи сере5дины длины платформы).

Полагая, что

и выражая через отношение , получим:

Пренебрегая величиной по сравнению с 1, и воспользовавшись соотношением:

окончательно получим:

(2)

Подставим в формулу (2) наиболее неблагоприятное сочетание возможных значений параметров (), получим . Значения номинальной мощности колесной опоры, полученные по формуле (1), составят:

при 4 активных осях -- 11.2кВт,

при 3 активных осях -- 15.0кВт,

при 2 активных осях -- 22.4кВт.

Таким образом, рис. 5 позволяет подобрать необходимый комплект модулей, из которых может быть скомпоновано БТС с требуемыми характеристиками.

Пусть, например, требуется создать БТС грузоподъёмностью 600 т, пригодное для эксплуатации на дорогах не ниже 3 технической категории.

Из верхнего графика, рис. 5 следует, что БТС должно иметь 27 осей при продольной стыковке или 15 осей при продольной и поперечной стыковке модулей. В первом случае габаритная ширина БТС составит 3м, во втором 6.6м.

Допустим, что из условий размещения груза предпочтительнее БТС шириной 6.6м. В этом случае 15-осное БТС может быть скомпоновано из четырех 6-осных и двух 3-осных модулей.

Необходимая энерговооруженность согласно среднему графику рис. 5 обеспечивается при суммарной мощности энергоустановок 640кВт, которая может быть получена при использовании одного энергомодуля 640КВт или двух модулей по 320кВт.

Для дорог 3 категории необходимо БТС, имеющее коэффициент использования сцепного веса не ниже 0.44, следовательно количество активных осей должно быть не менее 7. Семь активных осей можно получить, применив по 2 модуля и . Кроме того потребуется 2 пассивных 3-осных модуля .

Заключение

В статье представлены результаты определения типоразмеров модулей, которые могут быть основополагающими для проектирования, создания и конструирования подвижных агрегатов транспортно-перегрузочного и транспортно-установочного оборудования ракетных комплексов на базе полуприцепов, прицепов и самоходных платформ. Полученные характеристики мощности колесной опоры позволяют обосновать выбор номинальной мощности приводного двигателя колесной опоры при групповом приводе колес одной опоры. Приведенные схемы позволяют определить основные технические характеристики прицепов, основные параметры модульного БТС, конструктивные схемы полуприцепов модульного исполнения, эксплуатационные и конструктивные характеристики полуприцепов. Приведённые результаты теоретических исследований подтверждены результатами экспериментальных исследований.

Литература

1. Итоговый отчет по теме НИР 405-68-06. КБ «Мотор», 1975.

2. Павлов В.А., Муханов С.А. Транспортные прицепы и полуприцепы. М.: Воениздат, 1981, 192 с.

3. Юрковский И.М., Толпыгин В.А. Автомобиль КамАЗ. Устройство, техническое обслуживание, эксплуатация / И.М. Юрковский, В.А. Толпыгин. М.: ДОСААФ, 1975. 407 с.

4. Гладов Г.И. Конструкции транспортных средств специального назначения: учеб. Пособие / Г.И. Гладов, С.В. Зайцев, С.В. Котович. М.: МАДИ, 2014. 164 с.

5.Бирюков Г.П., Манаенков Е.Н., Левин Б.К. Технологическое оборудование отечественных ракетно-космических комплексов: учебное пособие для вузов./Под ред. А.С. Фадеева, А.В. Торпачёва. М.: РЕСТАРТ, 2012. 600 с.

6. Закин Я.X. Конструкции и расчёт автомобильных поездов/ Закин Я.X., Щукин М. М., Марголис С.Я., Ширяев П.П., Андреев А.С. Л: изд-во «Машиностроение», 1968.

Размещено на Allbest.ru