Спосіб транспортування вантажів великої маси сідельними автопоїздами

Реферат: UA 109493 C2 (12) UA 109493 C2 Спосіб транспортування вантажів великої маси сідельними автопоїздами включає визначення допустимої швидкості руху на кожній ділянці траси в залежності від її складності. Для підвищення ресурсу роботи автопоїзда при визначенні допустимої швидкості руху, додатково враховують допустимий рівень динамічних навантажень відповідно до виразу   Vi д  min Vi R ; Vi S ; Vi d , д де Vi - допустима швидкість руху сідельного автопоїзда на і-й ділянці маршруту, км/год; Vi R - допустима швидкість руху сідельного автопоїзда на і-й ділянці маршруту, що має горизонтальну криву радіусом Ri , км/год; Vi S - допустима швидкість руху автопоїзда на i-й ділянці маршруту, що має нерівності дорожнього покриття величиною Si, км/год; Vi d - допустима швидкість руху автопоїзда на і-й ділянці маршруту, що має дефекти дорожнього покриття величиною di, км/год. UA 109493 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід стосується промислового автомобільного транспорту і призначений для використання на перевезеннях вантажів великої маси (маса одиниці вантажу від 3 т і вище) по автодорогах різного призначення і категорій автопоїздами, що складаються з тривісних сідельних тягачів і дво- або тривісних напівпричепів вантажопідйомністю 20 і більше т. Зокрема, для перевезення металопродукції з прокатних цехів на довколишні вантажні термінали. Відомий спосіб моніторингу переміщення автотранспорту, згідно з яким увесь транспортний процес, що включає навантаження вантажу, рух в навантаженому стані, розвантаження і рух в порожньому стані контролюється за допомогою встановлених на автотранспортний засіб датчиків, що реєструють дані по пересуванню. Дані, які може реєструвати сервер, дозволяють отримати наступну інформацію: відхилення/дотримання маршруту руху, відкриття/закриття вантажного відсіку, вхід/вихід із зони інтересу (Геозони), включення/виключення запалення, зміна кількості палива у баку, фактичний швидкісний режим [1]. Відомий також ряд сервісно-інформаційних охоронних GPS-систем, за допомогою яких здійснюється фото-і відеозйомка автотранспортних засобів на усіх етапах транспортного процесу, при порушенні зони охорони [2]. Такі системи дозволяють в режимі реального часу визначати місце розташування транспортного засобу, рівень і витрату палива, тривалість усіх операцій транспортного процесу (вантаження, рух, розвантаження та ін.), швидкісний режим. Головним недоліком описаних способів і систем моніторингу пересування автотранспорту є те, що швидкісний режим контролюється тільки з метою дотримання Правил дорожнього руху і безпеки руху водієм. Водій не отримує інформації про швидкісні режими руху по ділянках маршруту із складними дорожніми умовами, при яких динамічне навантаження несучої системи відповідатиме допустимим межам. Відомий спосіб [3] визначення швидкісного режиму вантажних автомобілів залежно від дорожніх умов у міру зношеності дорожнього покриття. Вказаний спосіб регламентує середній швидкісний режим автотранспорту на етапах руху з вантажем і в порожньому стані з урахуванням мікропрофілю доріг за умовами плавності ходу. Проте, не враховуються параметри плану і поздовжнього профілю дороги, а також рівень динамічного навантаження несучої системи. Таким чином, відомі способи не містять показників, що характеризують раціональні умови застосування сідельних автопоїздів на транспортуванні вантажів великої маси, зокрема, швидкісних режимів руху цих машин з урахуванням критерію динамічного навантаження в несучих системах. Найбільш близьким аналогом є спосіб визначення швидкісних режимів руху і методи розрахунку швидкості руху автотранспорту в різних дорожніх умовах з використанням ЕОМ. Швидкісні параметри встановлюються на етапах руху з вантажем для ділянок маршруту з різними дорожніми умовами по режимах проходження горизонтальних кривих, місць з різним мікропрофілем, при цьому, швидкісний режим визначається для оптимізації показників паливної економічності, тягової і гальмівної динаміки, дотримання вимог по безпеці дорожнього руху. Проте, вказаний спосіб не враховує конструктивні особливості і характеристики міцності несучих систем автотранспортних засобів, вагові і габаритні параметри вантажу [4]. У зв'язку з вказаним, на перевезеннях вантажів великої маси (до 30 т) відсутність раціональних швидкісних режимів руху сідельних автопоїздів призводить до передчасного (через 1-2 роки) зносу несучої системи (рами), збільшує позапланові простої і вимагає додаткових трудових і матеріальних витрат на ремонти. В результаті істотно знижуються техніко-експлуатаційні і техніко-економічні показники роботи парку автопоїздів [5]. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб транспортування вантажів великої маси сідельними автопоїздами шляхом встановлення раціональних швидкісних режимів руху, відповідно до конкретних дорожніх умов і за рахунок цього збільшити ресурс роботи несучої системи, підвищити експлуатаційну готовність і понизити витрати на перевезення. Для вирішення поставленої задачі в способі транспортування вантажів великої маси сідельними автопоїздами, що включає визначення допустимої швидкості руху на кожній ділянці траси залежно від її складності, відповідно до винаходу, при визначенні допустимої швидкості руху додатково враховують допустимий рівень динамічних навантажень за виразом  55  Vi д  min ViR ; ViS ; Vid , (1) д де Vi - допустима швидкість руху сідельного автопоїзда на і-й ділянці маршруту, км/год.; ViR - допустима швидкість руху сідельного автопоїзда на і-й ділянці маршруту, що має горизонтальну криву з радіусом Ri , км/год.; 1 UA 109493 C2  ViR  a j  Ri j , (2) a  j ,· j де - емпіричні коефіцієнти для розрахунку допустимої швидкості руху при проходженні горизонтальної кривої, що відповідають j-му значенню характеристики міцності несучої системи; ViS - допустима швидкість руху автопоїзда на i-й ділянці маршруту, що має нерівності 5 дорожнього покриття величиною Si, км/год.; ViS  b j  exp b 10  j Si , (3)  j, j - емпіричні коефіцієнти для розрахунку допустимої швидкості руху при де проходженні ділянки з нерівностями, що відповідають j-му значенню характеристики міцності несучої системи; Vid - допустима швидкість руху автопоїзда на і-й ділянці маршруту, що має дефекти дорожнього покриття величиною di, км/год.; Vid  c j  exp c 15 20 25 30 35  j di , (4)  j, j - емпіричні коефіцієнти для розрахунку допустимої швидкості руху при де проходженні ділянки з дефектами дорожнього покриття, що відповідають j-му значенню характеристики міцності. Для визначення шляхів вирішення поставленої задачі проведені всебічні дослідження роботи парку сідельних автопоїздів при перевезенні металопродукції. При проведенні досліджень виконано статистичний аналіз відмов парку сідельних автопоїздів при перевезенні вантажів великої маси, в результаті встановлено, що місцем концентрації відмов є ділянка рами сідельних тягачів та напівпричепів в зоні сідельно-зчіпного пристрою, при цьому встановлено, що на дану ділянку припадає до 65 % відмов рам напівпричепів та до 82 % відмов рам сідельних тягачів [6]. З використанням методики оцінки транспортно-експлуатаційного стану автомобільної дороги проведена оцінка дорожніх умов на маршруті перевезень вантажів великої маси і габаритів, при цьому встановлено, що найбільш складними ділянками маршруту є місця з горизонтальними кривими малого радіуса, а також місця з сильним зносом дорожнього покриття, що мають високий ступінь нерівності і дефектності [7]. Для оцінки навантаженості несучої системи сідельних автопоїздів при перевезенні вантажів великої маси і габаритів в умовах дії динамічних навантажень проведені експериментальні дослідження методом електротензометрії, для чого в місцях концентрації відмов несучих систем автопоїздів встановлювалися датчики-тензорезистори. Заміри деформацій і напруг проводилися на рухомому автопоїзді в реальних дорожніх умовах на маршруті, який характеризується різними параметрами дорожніх умов. На основі експериментальних даних по динамічних навантаженнях були отримані експериментальні криві, що встановлюють функціональні залежності швидкості руху від величин радіуса R, розмірів нерівностей S і дефектів d, дорожнього покриття для несучих систем з різними значеннями коефіцієнта запасу міцності K Зj при допустимому рівні н d 40 динамічних навантажень K . Нормативні значення коефіцієнта динамічності відповідають діапазону 2,5-3,0. Значення KЗj 45 встановлюються підприємством-виробником в межах 1,5-3,0 і залежать від марки сталі, форми і геометричних розмірів профілю рами [8]. Експериментальні криві апроксимовані і отримані рівняння, виражені формулами (2-4), які прийняті за основу визначення швидкісного режиму. Емпіричні коефіцієнти для визначення допустимої швидкості руху, відповідні нормативному 50 коефіцієнту динамічності K d , і різним значенням коефіцієнта запасу міцності З j , наведені в табл. 1. Основні результати досліджень параметрів дорожніх умов і динамічних навантажень по найбільш складних ділянках маршруту руху сідельних автопоїздів при перевезенні, наведено в табл. 2. н K 2 UA 109493 C2 5 Приклад визначення швидкісного режиму для запропонованого способу транспортування вантажів великої маси сідельними автопоїздами наведено нижче. За основу взято одну ділянку маршруту, яка характеризується наступними дорожніми умовами: мається горизонтальна крива радіусом R=62,5 м; нерівності дорожнього покриття величиною S=0,056 м; дефекти d=0,035 м. Таблиця 1 Значення емпіричних коефіцієнтів для визначення допустимої швидкості руху № з/п 1. 2. 3. Критерій дорожніх умов Радіус горизонтальної кривої Величина нерівності Величина дефектності Значення коефіцієнтів запасу міцності при: Емпіричний коефіцієнт K З1  1,5 K З2  2,0 K З3  2,5 K З4  3,0 а 3,4 4,7 5,6 7,3 α 0,536 0,52 0,515 0,494 b β с φ 96 5,8 54 6 107 5,2 60 5,7 107 5,0 63,5 5,6 122 4,6 68 5,4 Таблиця 2 Результат досліджень дорожніх умов, навантажувальних і швидкісних режимів руху сідельних автопоїздів при транспортуванні вантажів великої маси Фактичні параметри транспортування Ділянка радіус, рівність, дефектність, швидкість, коефіцієнт маршруту м м м км/год. Параметри дорожніх умов № з/п Пропоновані параметри транспортування швидкість, коефіцієнт км/год. R 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 10 пряма крива пряма пряма пряма крива пряма пряма пряма крива крива пряма S d Vф Kф д Vp Kp д 62,5 20 20 32,6 0,081 0,056 0,059 0,066 0,076 0,079 0,073 0,069 0,074 0,15 0,116 0,103 0,06 0,035 0,038 0,045 0,055 0,058 0,052 0,048 0,053 0,25 0,095 0,082 40 30 35 40 40 15 30 30 35 15 20 40 3,67 3,83 4,17 4,83 5,33 4,33 5,87 3,83 5,17 5,0 5,07 3,17 37,7 31,2 43,0 41,2 38,8 16,9 39,5 40,5 39,3 12,0 22,0 33,0 2,4 2,8 2,5 2,8 2,9 2,75 2,95 2,7 2,7 2,8 2,95 2,5 1) За формулою (2) визначається допустима швидкість руху автопоїзда на ділянці маршруту з горизонтальною кривою радіусом Ri=62,5 м, емпіричні коефіцієнти вибираються за табл. 1 для коефіцієнта запасу міцності K З1  1,5 , то є a j  3,4 і  j  0,536 ; ViR  3,4  62,50,536  31 км/год. 15 2) За формулою (3) визначається допустима швидкість руху автопоїзда на ділянці маршруту з нерівностями величиною Si=0,056 м, емпіричні коефіцієнти вибираються за табл. 1 для коефіцієнта запасу міцності K З1  1,5 , то є b j  96 і  j  5,8 ; ViS  96  exp 5,80,056  69 км/год. 3 UA 109493 C2 3) За формулою (4) визначається допустима швидкість руху автопоїзда на ділянці маршруту з дефектами величиною dj=0,035 м, емпіричні коефіцієнти вибираються за табл. 1 для коефіцієнта запасу міцності K З1  1,5 , то є c j  54 і  j  6,0 ; Vid  54  exp 60,035  44 км/год. 5 4) За формулою (1) вибирається допустима швидкість руху: Vi д  min31; 69; 44  31 км/год. Таким чином, спосіб транспортування вантажів великої маси сідельними автопоїздами в межах 10 15 20 25 30 запропонованих швидкісних режимів д ( V ), забезпечує зниження динамічних н д навантажень до рівня допустимих ( K ), збільшує ресурс несучої системи (рами) машин, що істотно знижує експлуатаційні витрати (до 30 %) за рахунок збільшення продуктивності парку і зниження витрат на ремонти. Джерела інформації: 1. UA 74098 U, 10.10.2012. 2. UA 59439 U, 10.05.2011. 3. Яценко Н.Н. Плавность хода грузовых автомобилей / Н.Н. Яценко, О.К. Прутчиков. - М.: Машиностроение, 1968. - 220 с. 4. Безбородова Г.Б. Моделирование движения автомобиля / Г.Б. Безбородова, В.Г. Галушко. - Киев: Вища школа, 1978. - 166 с. 5. Парунакян В.Э. Оценка работоспособности серийных автопоездов на внешних перевозках металлопродукции / В.Э. Парунакян, А.А. Жилинков // Защита металлургических машин от поломок - Мариуполь, 2007. - Вып. № 10. - С. 220-226. 6. Жилинков А.А. Исследование режимов движения большегрузных автопоездов на перевозках экспортной металлопродукции / А.А. Жилинков // Межвузовский сборник научных трудов "Защита металлургических машин от поломок" - Мариуполь, 2012. - Вып. № 12. - С. 220226. 7. Васильев А.П. Эксплуатация автомобильных дорог: в 2 т. - Т. 1: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.П. Васильев. - М.: Издательский центр "Академия", 2010. - 320 с. 8. Осепчугов В.В. Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" / В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Спосіб транспортування вантажів великої маси сідельними автопоїздами, що включає визначення допустимої швидкості руху на кожній ділянці траси залежно від її складності, який відрізняється тим, що при визначенні допустимої швидкості руху, додатково враховують допустимий рівень динамічних навантажень відповідно до виразу Viд  min ViR ; ViS ; Vid ,  40  д де Vi - допустима швидкість руху сідельного автопоїзда на і-й ділянці маршруту, км/год; ViR - допустима швидкість руху сідельного автопоїзда на і-й ділянці маршруту, що має горизонтальну криву радіусом R i , км/год;  ViR  a j  Ri j , де a j ,  j - емпіричні коефіцієнти для розрахунку допустимої швидкості руху при проходженні 45 горизонтальної кривої, що відповідають j-му значенню характеристики міцності несучої системи; ViS - допустима швидкість руху автопоїзда на i-й ділянці маршруту, що має нерівності дорожнього покриття величиною Si, км/год;   j S i ViS  b j  exp , де b j ,  j - емпіричні коефіцієнти для розрахунку допустимої швидкості руху при проходженні 50 ділянки з нерівностями, що відповідають j-му значенню характеристики міцності несучої системи; 4 UA 109493 C2 Vid - допустима швидкість руху автопоїзда на і-й ділянці маршруту, що має дефекти дорожнього покриття величиною di, км/год; Vid  c j  exp   j  di , де c j ,  j - емпіричні коефіцієнти для розрахунку допустимої швидкості руху при проходженні 5 ділянки з дефектами дорожнього покриття, що відповідають j-му значенню характеристики міцності. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5