Обоснование компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов
Определение влияния почвенных условий на показатели проходимости транспортной системы. Конструктивно-эксплуатационные ограничения по критерию проходимости, накладываемые на компоновку транспортной системы, предназначенной для вывозки длинномерных грузов.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.04.2017 |
| Размер файла | 271,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Поволжский государственный технологический университет
Обоснование компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов
Грязин Владимир Альбертович, к. т. н.
Ласточкин Денис Михайлович, к. т. н.
Коротков Петр Анатольевич, к. э. н.
Йошкар-Ола, Россия
Аннотация. В работе представлен оригинальный материал исследования, направленного на определение влияния почвенных условий на показатели проходимости транспортной системы. Полученные данные позволяют определить границы эффективности изменения компоновки транспортной системы, предназначенной для перевозки длинномерных грузов
Ключевые слова: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, КОМПОНОВКА ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ, ДЛИННОМЕРНЫЕ ГРУЗЫ, ПРОХОДИМОСТЬ
Введение
При выполнении производственных работ, связанных с перемещением длинномерных грузов в условиях бездорожья, зачастую используют транспортные системы на базе гусеничной техники. Применение гусеничных машин обосновано высокими тягово-сцепными свойствами, обеспечивающими высокие показатели проходимости независимо от природно-климатических условий. При этом, для обеспечения сохранности самого длинномерного груза и/или несущего грунта (дороги) используются дополнительные прицепные устройства: прицепы-роспуски, полуприцепы, тралы и пр. При этом, проходимость транспортной системы по различным несущим поверхностям может значительно изменяться в зависимости от распределение груза между базовой машиной и прицепным устройством.
Цель исследования: определение конструктивно-эксплуатационных ограничений накладываемых на компоновку транспортной системы для вывозки длинномерных грузов по критерию проходимости.
Задачи, решаемые в ходе выполнения работы включают:
составление алгоритма формирования эффективной компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов по критерию проходимости;
разработка математической модели определения тяговых характеристик транспортной системы с переменной компоновкой;
формализация показателей, определяющих проходимость транспортной системы для вывозки длинномерных грузов;
анализ результатов моделирования компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов;
формирование комплекта рекомендаций.
Методы, применяемые для решения поставленных задач:
транспортная система длинномерный груз
методы теории решения научных и изобретательских задач для формирования компоновки транспортной системы по заданным ограничениям и требованиям [1];
метод дискретно-событийного моделирования тяговых характеристик транспортной системы с переменной компоновкой [2];
методы классической механики при формировании расчетной схемы сил и моментов, действующих на транспортную систему с переменной компоновкой при движении с длинномерным грузом [3];
методы математического планирования научных исследований при разработке плана вычислительных экспериментов на разработанной математической модели определения тяговых характеристик транспортной системы с переменной компоновкой позволит получить более полные, достоверные и точные данные для оценки количественных взаимосвязей между входными и выходными параметрами исследуемой системы [4];
метод прямого перебора.
В качестве основных допущений, применяемых в процесс формирования обобщенной математической модели используем следующие:
1) несущая поверхность является однородной с постоянными характеристиками;
2) изменение компоновки транспортной системы выполняется с учетом конструктивных особенностей базовой машины и прицепного устройства;
3) длинномерный груз является абсолютно жесткой конструкцией расположенной без возможности сдвига/смещения относительно транспортной системы в процессе вывозки;
4) деформацию несущей поверхности и движителей транспортной системы считаем незначительной и не влияющей на результаты моделирования;
5) влияние внешних возмущающих факторов рассматриваем как постоянное с установившимися параметрами.
Для выполнения расчетов примем в качестве базовой машины: машина трелевочная бесчокерная ЛП-18К с максимально допустимой полезной нагрузкой [5], а в качестве прицепного устройства - прицеп-роспуск ТавМЗ 802К-010/802Р-010 [6].
Алгоритм формирования эффективной компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов по критерию проходимости
А) Формирование исходных данных, включая: технические характеристики базовой машины и прицепного устройства; массово-геометрические параметры груза; параметры характеризующих несущую поверхность;
Б) Расчет сил сопротивления движению базовой машины для различных типов несущей поверхности;
В) Расчет сил сопротивления движению прицепного устройства для различных типов несущей поверхности;
Г) Расчет сил сцепного веса транспортной системы для вывозки длинномерных грузов;
Д) Многовариантная оценка возможных изменений компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов по критерию проходимости;
Е) Определение ограничений по распределению веса вывозимого длинномерного груза для различных типов несущей поверхности по критерию проходимости;
Ж) Выводы и рекомендации.
Математическое моделирование
Основой для формирования математической модели является схема сил и моментов, действующих на транспортную систему с переменной компоновкой при движении с длинномерным грузом, см. рисунок 1.
Рисунок 1 - Расчетная схема транспортной системы с переменной компоновкой при движении с длинномерным грузом
Исходные данные для расчета: - вес базовой машины; - вес прицепа; - вес груза; - коэффициент сопротивления движения базовой машины, характерный для j-го ряда изменяемых параметров, зависящих от свойств несущей поверхности [7]; - коэффициент сопротивления движения прицепа, характерный для j-го ряда изменяемых параметров, зависящих от свойств несущей поверхности [7]; - коэффициент сцепления ведущего движителя с несущей поверхностью, характерный для j-го ряда изменяемых параметров, зависящих от свойств несущей поверхности [7]; - сила сопротивления движению базовой машины; - сила сопротивления движению прицепа; - касательная сила тяги; координаты центров тяжести базовой машины Ц. т. (тр.), прицепа Ц. т. (пр.) и груза Ц. т. (гр.); б - угол наклона несущей поверхности; i - ряд изменяемых параметров, зависящих от компоновки транспортной системы.
Результаты расчета
Изменение компоновки транспортной системы выполняется варьированием длины дышла прицепа, что приводит к изменению координаты его центра тяжести относительно коника базовой машины. Как следствие, изменяются силы сопротивления движению базовой машины и прицепа :
,
, ,
где m - коэффициент характеризующий часть веса груза, расположенную на базовой машине. Значение "0" означает, что весь груз располагается на прицепе, то есть координаты центра тяжести груза совпадают с координатами центра тяжести прицепа:
.
Используя метод прямого перебора для варьирования ряда изменяемых параметров, зависящих от компоновки транспортной системы и ряда изменяемых параметров, зависящих от свойств несущей поверхности, при помощи математической модели выполняем расчеты:
сил сопротивления движению базовой машины для различных типов несущей поверхности:
,
сил сопротивления движению прицепного устройства для различных типов несущей поверхности:
,
сил сопротивления движению транспортного средства для различных типов несущей поверхности:
,
сил сцепного веса транспортной системы для вывозки длинномерных грузов:
.
Выполняются проверочные расчеты:
достаточности сцепного веса для преодоления сил сопротивления движению транспортной системы:
,
достаточности касательной силы тяги, развиваемой базовой машиной для преодоления сил сопротивления движению транспортной системы:
.
По результату выполнения проверочных расчетов производится уточнение силы тяги, которую может развить базовая машина с учетом величины сцепного веса. А также рассчитывается разница между развиваемой силой тяги и силами сопротивления движению транспортной системы в абсолютном
и относительном выражении
.
В качестве платформы для выполнения математического моделирования и вычислительного эксперимента используем лицензионный программный продукт Microsoft Excel.
В результате выполненных расчетов были получены и обработаны ряды значений искомых параметров в Microsoft Excel, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2 - Вид части окна математической модели и вычислительного эксперимента, реализованного в Microsoft Excel
Рассмотрим в качестве примера результаты расчета тяговых характеристик транспортной системы переменной компоновки при движении с грузом по снегу уплотненному (коэффициенты ; ; ). Для удобства, на графике предоставлены только результаты вычислений по граничным условиям (минимальное и максимальное значение), см рис. 3.
Рисунок 3 - Результат расчетов тяговых характеристик транспортной системы переменной компоновки при движении с грузом по снегу уплотненному
Анализируя данные расчетов, представленные на рисунке 3, можно сделать следующие выводы: для приведенного случая, касательная сила тяги Рк превышает максимальное сопротивление движению Рсопр макс при любой компоновке транспортной системы. При этом, до значения коэффициента m = 0,4875, касательная сила тяги Рк превышает сцепной вес Gсц, что может привести к пробуксовке ведущих движителей.
Для выявления способности транспортной системы к преодолению заданного участка маршрута (проходимости) более информативно представить разницу между развиваемой силой тяги и силами сопротивления движению транспортной системы в относительном выражении, см. рисунок 4 (промежуточные кривые не пронумерованы).
Рисунок 4 - Результат расчетов разницы между развиваемой силой тяги и силами сопротивления движению транспортной системы в относительном выражении при движении с грузом по снегу уплотненному
Анализируя данные расчетов, представленные на рисунке 4, можно сделать следующие выводы: в зависимости от состояния несущей поверхности (значений коэффициентов ; и ), для устойчивого движения транспортной системы при движении с грузом по снегу уплотненному следует изменять длину соединительного дышла прицепа роспуска для обеспечения заданного значения развесовки длинномерного груза. Так, для самых неблагоприятных условий движения (значения коэффициентов и - максимальны, а - минимально) для обеспечения движения транспортной системы с грузом по снегу уплотненному следует 65% от веса груза расположить на конике базовой машины. Для наиболее благоприятных условий движения подходит любой вариант размещения груза.
Обобщенные результаты расчетов способности транспортной системы к преодолению заданного участка маршрута (проходимости) по различным несущим поверхностям объединены в таблице 1.
Таблица 1 - Значение коэффициента m, характеризующего часть веса груза, расположенную на базовой машине
|
Условия движения |
Тип несущей поверхности |
||||
|
Снег уплотненный |
Грунт мокрый |
Песок сухой |
Суглинок увлажненный |
||
|
наименее благоприятные |
> 0,65 |
Любое |
- |
> 0,4865 |
|
|
наиболее благоприятные |
Любое |
Любое |
> 0,4865 |
Любое |
В результате выполненного анализа можно сделать вывод, что для большинства из исследуемых типов несущей поверхности, транспортная система в составе машины трелевочной бесчокерной ЛП-18К и прицепа-роспуск ТавМЗ 802К-010/802Р-010 способна преодолевать заданный маршрут с длинномерным грузом при загрузке коника базовой машины на 65%, за исключением песка сухого в наименее благоприятных условиях. В последнем случае, транспортная система не способна к вывозке груза с сохранением максимально допустимой полезной нагрузке.
Выводы
В результате выполненных расчетов и анализа полученных данных можно сделать следующие выводы.
1) Представленный алгоритм формирования эффективной компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов по критерию проходимости является универсальным и позволяет выполнять предварительные изыскания без существенных переработок в предоставленной методологии;
2) Разработанная математическая модель определения тяговых характеристик транспортной системы с переменной компоновкой позволяет выполнить аналитические исследования для всех возможных вариантов базовых машин и прицепного оборудования;
3) Использование разницы между развиваемой силой тяги и силами сопротивления движению транспортной системы представляется как достаточно информативный формализованный показатель, определяющий проходимость транспортной системы для вывозки длинномерных грузов;
4) Результаты анализа моделирования компоновки транспортной системы для вывозки длинномерных грузов могут быть использованы в инженерных расчетах при предварительных научно-технических изысканий.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 14. B37.21.1535
Список литературы
1. Мазуркин, П.М. Функционально-структурные преобразования и риски в процессах материализации инновационных идей /П.М. Мазуркин, В.А. Грязин // Научно-практический журнал "Природообустройство". - №2. - 2012. - С.83-88.
2. Грязин, В.А. Влияние природных условий на энергоемкость трелевки древесины тракторами с чокерным оборудованием / В.А. Грязин // Известия высших учебных заведений. "Лесной журнал". - Архангельск: Издательство Архангельского государственного технического университета, 2009. - №3. - С.68-73.
3. Математическое моделирование взаимодействия движителя трактора 4Ч4 с дорогой с целью расчёта распределения касательного тягового усилия по ведущим осям / Mircea NГSTГSOIU, Vasile PГDUREANU, Stelian NГSTГSOIU - [Электронный ресурс]: Polish Academy of Sciences Branch in Lublin - Режим доступа: http://www.pan-ol. lublin. pl/wydawnictwa/Motrol5/Nastasoiu. pdf - 10.05.2013.
4. Математическое моделирование работы малогабаритной валочно-пакетирующей машины /Ю.Н. Сидыганов, Е.М. Онучин, Д.М. Ласточкин, А.В. Шемякин // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - 2008. - № 185. - С.123-133.
5. Машина трелёвочная бесчокерная ЛП-18К [Электронный ресурс]: Концерн "Тракторные заводы" - Режим доступа: http://klm. tplants.com/ru/products/lp18k/ - 10.05.2013.
6. ТавМЗ 802К-010/802Р-010 [Электронный ресурс]: ООО "Тавдинский машиностроительный завод" - Режим доступа: http://www.stroyteh.ru/wiki/ТавМЗ%20802К-010802Р-010 - 10.05.2013.
7. Кутьков, Г.М. Теория трактора и автомобиля / Г.М. Кутьков. - М.: Колос, 1996. - 287 с.
References
1. Mazurkin, P.M. Funkcional'no-strukturnye preobrazovanija i riski v processah materializacii innovacionnyh idej /P. M. Mazurkin, V. A. Grjazin // Nauchno-prakticheskij zhurnal "Prirodoobustrojstvo". - №2. - 2012. - S.83-88.
2. Grjazin, V.A. Vlijanie prirodnyh uslovij na jenergoemkost' trelevki drevesiny traktorami s chokernym oborudovaniem / V. A. Grjazin // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. "Lesnoj zhurnal". - Arhangel'sk: Izdatel'stvo Arhangel'skogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta, 2009. - №3. - S.68-73.
3. Matematicheskoe modelirovanie vzaimodejstvija dvizhitelja traktora 4Ч4 s dorogoj s cel'ju raschjota raspredelenija kasatel'nogo tjagovogo usilija po vedushhim osjam / Mircea NГSTГSOIU, Vasile PГDUREANU, Stelian NГSTГSOIU - [Jelektronnyj resurs]: Polish Academy of Sciences Branch in Lublin - Rezhim dostupa: http://www.pan-ol. lublin. pl/wydawnictwa/Motrol5/Nastasoiu. pdf - 10.05.2013.
4. Matematicheskoe modelirovanie raboty malogabaritnoj valochno-paketirujushhej mashiny /Ju. N. Sidyganov, E. M. Onuchin, D. M. Lastochkin, A. V. Shemjakin // Izvestija Sankt-Peterburgskoj lesotehnicheskoj akademii. - 2008. - № 185. - S.123-133
5. Mashina treljovochnaja beschokernaja LP-18K [Jelektronnyj resurs]: Koncern "Traktornye zavody" - Rezhim dostupa: http://klm. tplants.com/ru/products/lp18k/ - 10.05.2013.
6. TavMZ 802K-010/802R-010 [Jelektronnyj resurs]: OOO "Tavdinskij mashinostroitel'nyj zavod" - Rezhim dostupa: http://www.stroyteh.ru/wiki/TavMZ%20802K-010802R-010 - 10.05.2013.
7. Kut'kov, G.M. Teorija traktora i avtomobilja / G. M. Kut'kov. - M.: Kolos, 1996. - 287 s.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Транспортная характеристика подвижного состава для перевозки длинномерных грузов. Разработка условий погрузки и крепления негабаритных грузов на платформах. Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ и складских операций.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 03.07.2015Определение площади и размеров города, расчет показателей его транспортной сети. Определение потребности населения в пассажирских перевозках. Модернизация подвижного состава парков ГПТ. Рекомендации, мероприятия по совершенствованию транспортной системы.
курсовая работа [140,4 K], добавлен 09.02.2011Понятие и значение транспортной инфраструктуры. Исторические аспекты развития транспортной системы России. Основные проблемы развития транспортной системы в РФ. Направления развития транспортной инфраструктуры. Доходы от экспорта транспортных услуг.
курсовая работа [37,7 K], добавлен 09.01.2012Классификация автотранспортных предприятий в зависимости от выполняемых транспортных работ. Договор о грузоперевозке, страхование грузов. Стоимость грузоперевозки. Развитие транспортной системы в перспективе. Характеристика предприятия ООО "Тагфир".
отчет по практике [1,1 M], добавлен 09.01.2009Рассмотрение транспортной логистики как рациональной организации процессов перемещения грузов. Виды транспорта по назначению. Последовательность действий по формированию системы логистических услуг. Выбор транспортно-технологической схемы доставки.
курсовая работа [98,7 K], добавлен 28.04.2016Состояние транспортной инфраструктуры в России. Общая характеристика автотранспортных предприятий г. Ленска и анализ их деятельности. Проектирование мероприятий по оптимизации перевозки грузов, организации труда, экономическое обоснование решений.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 06.07.2010Анализ современного состояния транспортной модели г. Брянска, основные мероприятия по ее совершенствованию. Общие принципы построения транспортной модели и системы путей и дорог. Построение системы поддержки принятия решений в транспортном моделировании.
курсовая работа [6,5 M], добавлен 17.11.2014Перевозка наливных грузов в автоцистерне. Выбор транспортных средств для перевозки грузов. Потери грузов при транспортировке. Расчет и выбор оптимальной транспортно-технологической системы доставки грузов. Капитальные вложения и эксплуатационные расходы.
курсовая работа [846,8 K], добавлен 07.03.2015Особенности контейнерной транспортной системы. Требования по организации работ грузопунктов и специфика подвижного состава. Механизация погрузочно-разгрузочных работ при перевозке грузов. Оперативно-суточное планирование и управление транспортировками.
курсовая работа [5,0 M], добавлен 06.01.2012Устройство складов сыпучих грузов. Их место в транспортной сети. Анализ внешних и внутрискладских грузопотоков. Определение параметров погрузочно-разгрузочных участков складов и зоны хранения грузов, производительности и количества средств механизации.
методичка [964,7 K], добавлен 06.01.2014Сущность мировой транспортной системы. Место российской транспортной системы в мировом транспорте. Характеристика и особенности транспортной системы Дальнего Востока. Проблемы и перспективы интеграции дальневосточного региона в мировую транспортную сеть.
контрольная работа [36,6 K], добавлен 28.05.2010Теоретические обоснования транспортной инфраструктуры и нормативно-правовая база ее системы регулирования. Проблемы управления и пути их решения. Анализ транспортной инфраструктуры Тюменской области. Программа развития транспортно-дорожного комплекса.
курсовая работа [59,9 K], добавлен 02.02.2011Цели, задачи и элементы транспортной логистики. Экономическая эффективность логистики при оценке функционирования производственно-транспортных систем. Контейнеризация грузов как направление развития перевозочного процесса на принципах логистики.
курсовая работа [48,3 K], добавлен 31.05.2014Характеристика района проектирования транспортной развязки. Обоснование категории пересекающихся дорог и скорости движения на съездах транспортной развязки. Расчет параметров геометрических элементов съездов. Составление продольного профиля местности.
курсовая работа [486,0 K], добавлен 23.02.2016Переход к инновационной модели развития транспортной инфраструктуры. Основные пункты транспортной стратегии Правительства до 2030 года. Анализ и поиск наиболее оптимального решения транспортной проблемы. Рост транспортного сектора в российской экономике.
статья [17,5 K], добавлен 18.08.2017Характеристика дорожного хозяйства в Российской Федерации. Экономическая роль и структура транспортной системы государства: автомобильный, железнодорожный, трубопроводный, водный и воздушный транспорт. Перспективы развития транспортной системы страны.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 25.12.2014Контейнеризация как генеральное направление развития глобальной системы грузодвижения. Уровень контейнеризации международных грузов. Контейнерные перевозки в России. Проблемы контейнерных перевозок по Транссибу. Создание контейнерной транспортной системы.
презентация [280,5 K], добавлен 24.12.2013Понятие транспортной характеристики грузов, их классификация. Основные номенклатуры грузов, действующие на железнодорожном транспорте. Товарная маркировка и ее предназначение. Общие и специфические требования, предъявляемые к тароупаковочному материалу.
курсовая работа [71,9 K], добавлен 31.05.2012Анализ современного рынка мультимодальных перевозок. Основные понятия внешнеторговой логистики. Обзор транспортной системы компании "Дельта-М". Пути улучшения эффективности использования перевозок и автомобильного транспорта на международных линиях.
курсовая работа [198,5 K], добавлен 12.08.2011Правовые аспекты управления муниципальным имуществом в России. Анализ рынка пассажирских маршрутных внутригородских перевозок. Состояние пассажирских перевозок и разработка проекта совершенствования муниципальной транспортной системы г. Иркутска.
дипломная работа [601,9 K], добавлен 30.06.2010
