Исследования по выбору параметров, схем и областей применения автопоездов для вывозки хлыстов и деревьев

цу коэффициентов прямых затрат. При изменении характеристик лесного фонда, отводимого в рубку, структура затрат матрицы «затраты - выпуск» менялась автоматически. Лесопользователь мог теперь рассчитать, как изменится выпуск каждого вида продукции при изменении характеристик лесосечного фонда, например, как изменится выпуск хвойного бруса, если средний диаметр древостоя понизится с 24 до 20 сантиметров.

При помощи данного метода можно оценить степень влияния изменения каждой

вышеупомянутой характеризующей лесосечного фонда на конечный выпуск каждого вида выпускаемой продукции, а также результат их совместного изменения.

Литература

1. Будущее мировой экономики. Доклад экспертов ООН во главе с В.В. Леонтьевым.-М.: Международные отношения, 1979.

2. Л.Л. Терехов. Экономико-математические мето-ды.-М.: Статистика, 1968.

3. В. Леонтьев. Исследование структуры американской экономики.-М.: Госстатиздат, 1958.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЫБОРУ ПАРАМЕТРОВ, СХЕМ И ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОПОЕЗДОВ ДЛЯ ВЫВОЗКИ ХЛЫСТОВ И ДЕРЕВЬЕВ

В.И. КУЗНЕЦОВ, доцент, МГУЛ И.М. МУХИН, аспирант, МГУЛ

Основываясь на подходе создания эффективных схем применения лесовозных автопоездов на лесозаготовительных предприятиях, необходимо обоснованно и правильно выбрать основные параметры и конструктивные схемы лесовозных автопоездов, влияющие, в конечном итоге, на экономические результаты деятельности предприятия.

В качестве основных параметров автопоездов следует выделить: осевые нагрузки; полную массу автопоезда; грузоподъемность; мощность установленного двигателя; скоростной режим; тип и параметры шин; тип технологического оборудования.

Вышеуказанные параметры лесовозных автопоездов должны соответствовать условиям эксплуатации, которые определяются состоянием дорог, расстоянием вывозки, средним объемом и длиной хлыста, запасом леса на гектаре, климатическими условиями, состоянием ремонтно-обслужива-ющей базы и т.п.

Большинство из перечисленных параметров лесовозного автопоезда в значи-

тельной степени зависит от конструкции и состояния лесовозных дорог, а также дорог общей сети, по которьм также производится вывозка древесины. Рассмотрим подробнее некоторые из них.

Расчетные нагрузки от осей автомобилей и прицепов при проектировании лесовозных дорог, приведенные в таблице, принимают по «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-83» Минтрансстроя.

При проектировании дорожных одежд для многоколесных специализированных транспортных средств, а также при определении возможности единичных проездов таких транспортных средств по существующей дороге, в качестве расчетной принимают наибольшую эквивалентную нагрузку. Эквивалентную нагрузку определяют с учетом влияния колес данной оси и соседних осей, расположенных друг от друга на расстоянии менее 2,5 м.

Таблица

Расчетные предельные нагрузки на ось автомобилей

Транспортное средство Номинальная статическая нагрузка на ось, кН Номинальная нагрузка, передаваемая дорожной одежде колесом автомобиля, кН Среднее расчетное удельное давление колеса на покрытие, МПа Расчетный диаметр следа колеса автомобиля, см

неподвижного движущегося неподвижного движущегося

Автомобили:

Г руппа А 100 50 65 0,6 33 37

Группа Б 60 30 39 0,5 28 32

Автобусы:

Группа А 110 55 72 0,6 34 39

Группа Б 70 35 46 0,5 30 34

По имеющейся статистике по дорогам IVB категории вывозится порядка 4-5 %, по дорогам, относящимся к V категории дорог, вывозится около 90 % общего объема вывозки древесины. По действующим нормативным документам: СНиП, «Инструкция по расчету нежестких дорожных одежд» ВСН 46-83 такие дороги допускают движение автомобилей группы Б с нагрузкой на ось 60 кН. Однако в целях повышения производительности на вывозке древесины в лесозаготовительной промышленности в основном используются автомобили типа «МАЗ» и «КрАЗ», которые по осевым нагрузкам относятся к автомобилям группы А. Поэтому дорожные одежды лесовозных дорог проектируют под осевые нагрузки 100 кН на одиночную ось и 180 кН - на сдвоенные оси, но при этом отступлении от правил предусматриваются ограничения или прекращение движения транспортных средств в неблагоприятные периоды года («Инструкция по проектированию лесозаготовительных предприятий ВСН 01-82»).

Применение на лесовозных дорогах автопоездов с большими осевыми нагрузками требует перестройки всех существующих дорог. По нашим данным установлено, что расчетное значение толщины дорожной одежды (гравия) при годовом объеме вывозки 200 тыс. м3 для автопоездов с нагрузками на ось 125 кН составляет 72 см, а для автопоездов с нагрузками на ось 95 кН - 52 см. При этом стоимость строительства 1 км гра-

вийной магистрали возрастает на 25-30 %, без учета увеличения стоимости строительства искусственных сооружений и обустройства дорог.

С учетом вышеизложенного при проектировании лесозаготовительных предприятий, осевые нагрузки необходимо принять не более 180 кН на сдвоенные оси (тележку); и 100 кН - на одиночную ось для автопоездов средней и тяжелой категории (на базе автомобилей «МАЗ» и «КрАЗ»), и 110 кН на сдвоенные оси (тележку), и 60 кН на одиночную ось для автопоездов легкой категории (на базе автомобилей «ЗИЛ» и «Урал»).

Проведенные исследования устанавливают, что лесовозный автопоезд КрАЗ-260Л + ГКБ-93852 имеет превышение норматива по осевым нагрузкам. В связи с этим, требуется применение трехосного прицепа-роспуска, который позволит при реализации полной конструктивной грузоподъемности автопоезда снизить осевые нагрузки до нормативных.

Что касается автопоезда КрАЭ-6437 + ГКБ-9362, то он при номинальной грузоподъемности (30,5 т) также превышает норматив по осевым нагрузкам, установленный для лесовозных дорог с нежесткими дорожными одеждами, имея нагрузку на тележку автомобиля 210 кН (1 т. = 10 кН) и тележку роспуска 200 кН, что позволяет применять его в летний период со снижением массы полезного груза до 25,5 т. В зимний период и на дорогах, допускающих нагрузку 210 кН

на тележку автомобиля, автопоезд КрАЭ-6437 + ГКБ-9362 целесообразно использовать с нормативной полезной нагрузкой 30,5 т.

Как показали исследования, нагрузка на передний мост автомобилей на сдвоенных шинах на среднем и заднем мостах по условию воздействия на дорогу не должна превышать 60 % от нагрузки на средний или задний мосты. Нагрузка на передний мост автомобилей на широкопрофильных шинах по условиям воздействия на дорогу также требует вышеуказанного ограничения.

Мощность двигателя лесовозного автомобиля и скоростной режим движения. Исследованиями установлено, что оптимальная удельная мощность лесовозного автомобиля-тягача, работающего на лесовозных дорогах в составе автопоезда на вывозке хлыстов (деревьев) в расчете на тонну полной массы автопоезда, должна находиться в пределах 4,44-5,88 кВт/т, причем меньшее значение удельной мощности соответствует тяжелым автопоездам, а большее - автопоездам легкого типа.

По основным параметрам существующих автопоездов можно сделать вывод, что часть лесовозных автомобилей имеют удельную мощность, близкую к минимуму приведенного норматива, часть - близкую к среднему значению норматива (5,16 кВт/т). Однако автомобили-тягачи КрАЗ-6437 и КрАЭ-6434 не имеют резервной мощности установленного двигателя для решения задачи создания двухкомплектных автопоездов. Так, например, двухкомплектный автопоезд в составе КрАЭ-6437 + ЭГКБ-9383 будет иметь полную массу 85 т, при этом его удельная мощность составит всего 2,597 кВт/т, что значительно меньше минимального значения норматива. Чтобы уложиться в норматив, на тягаче КрАЭ-6437 необходимо иметь двигатель мощностью в пределах 377-499,8 кВт.

В соответствии со СНиП 2.05.02-85 (разд. 4 «Основные технические нормы и транспортно-эксплуатационные показатели») расчетной скоростью считается наибольшая возможная (по условиям устойчивости и безопасности) скорость движения одиночных автомобилей при нормальных

условиях погоды и сцепления шин автомобилей с поверхностью проезжей части, которой на наиболее неблагоприятных участках трассы соответствуют предельно допустимые значения элементов дороги.

Расчетные скорости движения для проектирования элементов плана, продольного и поперечного профилей, а также других элементов, зависящих от скорости движения, следует принимать в соответствии со СНиП 2.05.02-85.

Учитывая, что лесовозные автопоезда при вывозке древесины проходят значительную часть пути (8-10 %) по лесосеке и лесовозным усам с весьма тяжелыми условиями движения, целесообразно предусматривать в трансмиссии лесовозного автомобиля-тягача специальные дополнительные коробки для снижения скоростей движения.

Выбор типа шин для лесовозных автопоездов. В настоящее время на лесовозных автопоездах применяются следующие типы шин:

- тороидные с одинарным (автомобили ЗИЛ-131) и двойным расположением (автомобили МАЗ и прицепы-роспуски ГКБ-9383);

- широкопрофильные (автомобили КрАЗ-255Л).

Все перечисленные шины постоянного давления, причем тороидные шины с одинарным расположением применяются ограниченно из-за повышенного воздействия на дорогу. По исследованиям ЦНИИМЭ для лесозаготовительных автопоездов непригодны шины переменного давления и арочные.

Шины переменного давления имеют малую ширину профиля, что приводит к увеличению максимальных удельных давлений в контакте с опорной поверхностью дороги и повышенному колееобразованию. Временное снижение давления уменьшает удельное давление, однако значительные деформации шин при низком давлении требуют снижать слойность их каркаса, что приводит к потере стойкости шин от проколов и других повреждений.

Арочные шины имеют высокие тяговые качества при работе на мягких грунтах, но не могут быть рекомендованы для лесо-

возных автомобилей из-за наличия большого количества жестких вертикальных препятствий на лесосеке, способных нарушать герметичность этих шин и вызывающих разрыв каркаса.

В связи с вышеизложенным и по результатам испытаний лесовозных автопоездов по колееобразованию, а также по воздействию на дорогу, для лесовозных автопоездов следует рекомендовать тороидные шины с двойным расположением на среднем и заднем мостах автомобиля, низкого давления, с рисунком протектора повышенной проходимости типа 370-508, которые лучшим образом из всех шин (320-508, 1100 х 400-533, 1300 х 530-533), участвующих в испытаниях, проявили себя практически по всем показателям.

Вторым типом шин для лесовозных автопоездов должны быть широкопрофильные шины, как наиболее отвечающие условиям вывозки древесины при тяжелых дорожных условиях, при которых автопоезд на двухскатных шинах (320-508 или 370-508) не в состоянии обеспечить вывозу древесины из-за недостаточной проходимости. На напряженное состояние дорожной конструкции, колееобразование и проходимость на неустроенных дорогах большое влияние оказывает давление в шинах.

Так, осадка дорожной конструкции возрастает на 23 % при увеличении давления в шинах 370-508 с 0,2 до 0,45 МПа, при этом напряжения в основании гравийного покрытия толщиной 34 см возрастают до 20 %. На глубинах земляного полотна 0,34—0,68 см изменения напряжений в зависимости от давления в шинах практически не наблюдаются. Однако значительное снижение давления в шине приводит либо к снижению грузоподъемности, либо к необходимости делать шину с большим расходом сырья за счет увеличения диаметра и ширины профиля.

Рациональное давление в шине для условий эксплуатации лесовозного транспорта по результатам испытаний принято не более 0,44 МПа для тороидных шин с двойным расположением; 0,48 МПа для этих же шин с одинарным расположением; и не более 0,38 МПа для широкопрофильных шин.

Большое влияние на эксплуатационные показатели работы шйн оказывает значение коэффициента насыщенности рисунка протектора. Чем больше насыщенность протектора, тем меньше проходимость автомобиля, но при этом снижается воздействие колес автомобиля на верхние слои дороги и увеличивается пробег шин, что является положительным. ЦНИИМЭ установлено, что в условиях лесозаготовок широкопрофильные шины при насыщенности рисунка протектора в 41 % имели пробег всего 28 тыс. км, а при насыщенности 60 % пробег был более 40 тыс. км при сохранении проходимости автопоезда на достаточном уровне, поэтому рациональной для шин лесовозного автопоезда принимается насыщенность протектора, равная 60 %. Из испытуемых лучшим был автомобиль КрАЗ-255Л на шипах 370-508 с рисунком протектора повышенной проходимости.

На основании вышеизложенного можно отдать предпочтение среди автопоездов с нагрузкой на ось 90-100 кН автопоездам «КрАЗ» с двойным расположением колес, перед лесовозными автомобилями на широкопрофильных шинах. Особенно эффективны эти автопоезда на шинах 370-508 с рисунком протектора повышенной проходимости. Автопоезда с двойным расположением колес при одинаковых осевых нагрузках оказывают воздействие на дорожное покрытие на 20 % ниже по сравнению с автопоездами на широкопрофильных шинах. Кроме того, широкопрофильные шины рассчитаны на нагрузку 40 кН и поэтому могут обеспечить нагрузку на тележку только 160 кН вместо допустимых 180 кН, что отрицательно влияет на грузоподъемность, сцепную массу автопоезда, производительность и себестоимость вывозки древесины.

Применение лесовозных автопоездов на базе двухскатных «КрАЗов» позволяет на 10-18 % увеличить грузоподъемность при более благоприятном распределении нагрузки на автомобиль и прицеп-роспуск. Удельный расход топлива автопоездов на тыс. км на базе двухскатного автомобиля «КрАЗ» на гравийной дороге в среднем на 13 % ниже по сравнению с автопоездом «КрАЗ» на широ-

копрофильных шинах. Однако, следует отметить, что автопоезда КрАЗ-6437 на шинах 320-508, как показали испытания автопоезда КрАЭ-6439 на этих шинах, одни не в состоянии поднять все объемы вывозки, предназначенные для тяжелых автопоездов, из-за низких сцепных качеств этих шин и соответственно недостаточной проходимости в сложных дорожных условиях лесовывозки, на плохо устроенных ветках и магистралях с руководящим подъемом 50-60 % и более. Поэтому лесной промышленности в ограни-

ченных количествах необходим односкатный тяжелый автомобиль лесовоз КрАЗ-260ЛС на широкопрофильных шинах высокой проходимости.

Кроме того, для вывозки древесины по неустроенным дорогам, допускающим осевые нагрузки 60 кН, по которым вывозится около 40 % древесины, необходим второй легкий лесовозный автопоезд на базе «Урал» 43204 с одинарным расположением колес с широкопрофильными шинами высокой проходимости.

ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХКОМПЛЕКТНЫХ АВТОПОЕЗДОВ НА ВЫВОЗКЕ ДРЕВЕСИНЫ

И.М. МУХИН, аспирант, МГУЛ

Работающие в настоящее время, в лесозаготовительной промышленности автопоезда имеют, пожалуй, традиционную компоновку (рисунок):

- автопоезда в составе автомобиля и по-луприцепа-роспуска (а, б);

- автопоезда в составе автомобиля и прицепа-роспуска (в);

/7~1 к

-О. ф:

автопоезда в составе автомобиля и трех прицепов-роспусков, т.е. двухкомплектный автопоезд (г);

автопоезда в составе трехосного автомобиля и трехосного прицепа-роспуска (д); автопоезда в составе четырехосного автомобиля и четырехосного прицепа-роспуска (е).

автопоезда в составе четырехосного автомобиля и трех прицепов-роспусков (ж).

с-'г-:

_____ 'о сЗ_:

.0.0

Рис. 1. Лесовозные автопоезда для вывозки хлыстов и деревьев