А. Н. Баранов, А.Г. Данилов, Г.Л. Козинов
ТРАНСПОРТ ЛЕСА. СУХОПУТНЫЙ ТРАНСПОРТ ЛЕСА.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ
Учебное пособие
Красноярск 2013
Стр.1
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный
технологический университет»
А.Н. Баранов, А.Г. Данилов, Г.Л. Козинов
Транспорт леса. Сухопутный транспорт леса.
Эксплуатация лесовозных дорог.
Утверждено редакционно-издательским советом СибГТУ
в качестве учебного пособия по курсовому проектированию
для студентов направления 250400.62
«Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих
производств» профиля подготовки «Лесоинженерное дело»
очной и заочной форм обучения
Красноярск 2013
Стр.2
УДК:630*377
Баранов, А.Н. Транспорт леса. Сухопутный транспорт леса.
Эксплуатация лесовозных дорог : учебное пособие по курсовому
проектированию для студентов направления 250400.62 «Технология
лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» профиля
подготовки «Лесоинженерное дело» очной и заочной форм обучения /
А.Н. Баранов, А.Г. Данилов, Г.Л. Козинов. – Красноярск : СибГТУ, 2013. –
76 с.
Рассмотрены вопросы по организации эксплуатации лесовозной
автомобильной дороги лесозаготовительного предприятия при
выполнении третьего раздела курсового проекта по дисциплине
«Транспорт леса. Сухопутный транс порт леса. Эксплуатация лесовозных
дорог».
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент Коршун В.Н.
(секция курсового и дипломного проектирования НМС СибГТУ);
Ардюкова Н.И. (ООО «Краслеспром»).
© Баранов А.Н.,
Данилов А.Г.,
Козинов Г.Л., 2013
©ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический
университет» 2013
Стр.3
3
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой
дисциплины «Сухопутный транспорт леса» направления 250400 и 250400с
«Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих
производств» профиля подготовки «Лесоинженерное дело» для бакалавров
очной формы.
Студенты – бакалавры направления 250400 защищают курсовой
проект в 6 семестре, направления 250400с, занимающиеся по программе с
сокращенным сроком обучения, - в 5 семестре.
Целью изучения раздела дисциплины «Организация эксплуатации
лесовозных дорог» является:
получение студентами знаний по вопросам организации
эксплуатации лесовозных автомобильных дорог; обоснованному выбору
подвижного состава и системы управления вывозкой лесопродукции.
Задачи изучения раздела дисциплины организации эксплуатации
лесовозных дорог:
-
дорог;
- научить студентов основам обоснованного выбора подвижного
состава, погрузо-разгрузочных средств и системы управления вывозкой
лесопродукции.
Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Транспорт леса» относится к вариативной части (в т.ч.
по выбору студента) профессионального цикла дисциплин.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
следующих компетенций: ОК-5, ОК-10, ПК-4, ПК-12.
Общекультурные компетенции (ОК) обучающегося, формируемые в
результате освоения дисциплины «Сухопутный транспорт леса»:
(ОК-5): умение использовать нормативные правовые документы в
своей деятельности;
(ОК-10): использование основных законов естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов
математического анализа и моделирования, теоретического и
экспериментального исследования.
научить студентов организовывать эксплуатацию лесовозных
Стр.4
4
Профессиональные компетенции (ПК) обучающегося, формируемые
в результате освоения дисциплины «Сухопутный транспорт леса»:
(ПК-4):
готовность обосновывать принятие конкретного
технического решения при разработке технологических процессов и
изделий; выбирать технические средства и технологии с учетом
экологических последствий их применения;
(ПК-12): готовность изучать научно-техническую информацию,
отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования.
В результате освоения раздела эксплуатация студент должен:
знать:
вопросы организации эксплуатации лесовозных
автомобильных дорог, основы обоснованного выбора подвижного состава,
погрузо-разгрузочных средств и системы управления вывозкой
лесопродукции;
уметь: эффективно эксплуатировать лесовозные автомобильные
дороги; обоснованно выбирать подвижной состав, погрузо-разгрузочные
средства и систему управления вывозкой лесопродукции;
владеть: способностью к систематическому изучению научнотехнической
информации, навыками проведения предварительного
технико-экономического обоснования проектных решений, разработки
рабочей проектной и технической документации.
Стр.5
5
1. Расчет предельной массы автопоезда, нагрузки на
рейс и обоснование схемы автопоезда.
1.1Расчет предельной массы автопоезда
Вывозка леса в лесозаготовительных предприятиях производится
автопоездами по схемам, представленным на рис. 1.1 и 1.2. Расчетную
массу автопоезда в тоннах определяют по формуле
,
(1.1)
где Fр – расчетная сила тяги автомобиля, Н;
iр – руководящий подъем, о/оо;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2 ; ωо – основное
удельное сопротивление движению автопоезда, Н/т.
Учитывая, что автопоезд с грузом начинает движение на усах,
величину ωо принимают: для усов с улучшенной проезжей частью 400,
грунтовых – 500, зимних – 300 и для усов из инвентарных щитов 250 Н/т.
Рисунок 1.1 – Схемы лесовозных автопоездов для вывозки хлыстов:
а) автомобиль с роспуском; б) автомобиль с полуприцепом и
роспуском; в) двухкомплектный автопоезд
Стр.6
6
Рисунок 1.2 – Схемы лесовозных поездов для сортиментной
вывозки:
а) автомобиль + роспуск; б) автомобиль + роспуск + прицеп; в)
автомобиль + прицеп; г) автомобиль + полуприцеп (для длинномерных
сортиментов или 2 - 3 комплекта по короткомерных)
Величина расчетной силы тяги автомобиля должна быть
,
(1.2)
где Fk – касательная сила тяги автомобиля на 2-й передаче коробки
перемены передач и низшей передаче раздаточной коробки, Н;
Fсц - сцепная сила тяги, Н. За расчетную силу тяги принимают
меньшее значение из величин Fk и Fсц.
Величину касательной силы тяги определяют по формуле
,
где Мкр – максимальный крутящий момент на валу двигателя, Н∙м;
iоб – общее пере-даточное число силовой передачи автомобиля;
;
(1.4)
(1.3)
Стр.7
7
– передаточное число на 2-й передаче коробки перемены передач;
– передаточное число пониженной передачи раздаточной коробки;
– передаточное число главной передачи;
η – коэффициент полезного действия силовой передачи;
γ – коэффициент использования мощности двигателя автомобиля по
эксплуатационным условиям (при движении поезда γ = 0,85 ... 0,90, при
трогании с места и разгоне –1,0);
β – коэффициент, учитывающий расход мощности двигателя на
привод вспомогательных механизмов – компрессора, генератора,
вентилятора и т. п., β = 0,9;
rk – рабочий радиус ведущего колеса автомобиля, м. Значения
величин, входящих в формулу (1.3), приведены в приложение Б.
Величину сцепной силы тяги вычисляют по формуле
,
(1.5)
где Рсц – сцепная масса автомобиля, т (масса автомобиля, приходящаяся на
ведущие оси, см. приложение Б);
φ – коэффициент сцепления ведущих колес автомобиля с покрытием
дороги (для летних условий 0,3...0,35, для зимних условий 0,25 ... 0,3).
1.2 Обоснование схемы автопоезда и полезной нагрузки на рейс
Для определения полезной нагрузки на автопоезд необходимо
сначала выбрать схему автопоезда (рис. 1.1 и 1.2) и подобрать прицепной
состав к автомобилю с таким расчетом, чтобы масса автопоезда с грузом
была равна величине Qбр или близка к этой величине. Марки автомобилей
и рекомендуемые к ним виды и марки прицепного состава и технические
характеристики прицепного состава приведены в приложение Б.
Полезная нагрузка на автопоезд в кубометрах определяется по
следующим формулам:
для схемы рис. 1.1,а и 1.2,а
;
(1.6)
Стр.8
8
для схемы рис. 1.1, б
;
для схемы рис. 1.1, в
;
для схемы рис. 1.2, б
;
для схемы рис. 1.2, в
;
для схемы рис. 1.2, г
;
(1.11)
где γ – объемная масса свежесрубленной древесины (0,8 т/м );
Ра, Рp, Рnn, Рпр – масса без груза соответственно автомобиля, роспуска,
полуприцепа и прицепа. Для схемы рис. 1.1, в принято, что роспуски в
1-м и 2-м комплекте одной марки.
При определении полезной нагрузки на автопоезд следует иметь в
виду, что она не может превышать номинальную грузоподъемность
автомобиля и прицепного состава. Это условие проверяется по формулам:
для схемы на рис. 1.1, а и 1.2, а
;
для схемы на рис. 1.1,б
;
для схемы на рис. 1.1, в,
;
(1.14)
(1.13)
(1.12)
(1.10)
(1.9)
(1.8)
(1.7)
Стр.9
9
для схемы 1.2, б
;
для схемы 1.2, в
;
для схемы 1.2, г
;
(1.17)
где qa, qр, qnn, qпр – номинальная грузоподъемность соответственно
автомобиля, роспуска, полуприцепа и прицепа, т. (Значения этих
величин для основных видов и марок прицепного состава приведены в
приложение Б).
Окончательно за Qпол принимается меньшее значение определяемое,
формулами (1.6) ... (1.11) и (1.12) ... (1.17).
Автопоезд представленный на рис. 1.2. г, может быть дополнительно
снабжен прицепом. Автопоезда для сортиментной вывозки могут быть
оснащены для погрузки леса гидроманипулятором различного типа.
Например, отечественный ЛВ - 185, зарубежный LOGLIFT - 8, массой от
1500 кг до 2000 кг. Гидроманипуляторы могут устанавливаться как на
задней части рамы автомобиля, так и за кабиной водителя.
При хлыстовой вывозке при среднем объеме хлыста Vхл = 4 м3 и
меньше следует проверить возможность размещения полезной нагрузки на
конике автопоезда. Необходимо, чтобы Qпол < Vmax, где Vmax - объем хлыстов,
который может быть погружен на автопоезд, м3:
,
(1.18)
где b - расстояние между стойками, м;
h - полезная высота стоек, м (см. приложение Б);
q - объем древесины, размещенный на 1 м2 поперечного сечения коника
при среднем объеме хлыста:
Vхл (м3)
0,14-0,21
0,22-0,29
0,30-0,39
0,40-0,49
(1.16)
(1.15)
Стр.10
10
q (м3/м2)
4,5
5,0
5,5
6,0
При перевозке сортиментов на автопоезде (схема на рис. 1.2,в)
максимальный объем древесины (м3), который может быть уложен на
автомобиль или полуприцеп, определяется по формуле:
,
(1.19)
где lc - длина перевозимых сортиментом, м;
kn - коэффициент полнодревесности, учитывающий плотность укладки
сортиментов (0,7 - при погрузке в разнокомелицу, 0,6 - при погрузке
без соблюдения порядка укладки).
При транспортировке сортиментов на автопоезде с полуприцепом
(схема рис. 1.2, г) максимальный объем древесины подсчитываем по
формуле:
,
(1.20)
где m - количество штабелей на автопоезде. Зависит от длины грузовой
платформы полуприцепа и длины сортиментов.
Естественно, что во всех трех случаях Qпол < Fmax.
Величина Qпол может быть разной для летних и зимних условий, т.к.
Fсц и ωо – для летних и зимних условий отличаются друг от друга.
1.3 Расчет базы автопоезда.
На лесовозных дорогах срок службы автомобилей и прицепного
состава при прочих равных условиях в значительной степени зависит от
правильного распределения нагрузки по коникам автопоезда. Расстояние
между кониками l и длину свеса вершин за коник роспуска (см. рис. 1.1)
определяем по следующим формулам:
;
,
(1.21)
(1.22)
Стр.11
11
где Lхл – длина пакета хлыстов или сортиментов, м;
r - коэффициент, учитывающий ме стоположение центра тяжести (для
хлыстов - 0,33, для стволов с кронами - 0,37, для сортиментов - 0,40);
q p - грузоподъемность роспуска, т;
d — свес пакета хлыстов за пе редний коник автомобиля, м (для схемы
на рис. 1.1, а - 1 м
K – длина свеса вершин за коник роспуска, м.
На лесовозных дорогах свес вершин за роспуском не должен
превышать 8 м. Если этот свес получается больше, то вершины хлыстов
опиливают. Габариты лесовозных автопоездов: ширина по конику не более
3,2 м, высота до 4,0 м.
При выезде лесовозных автопоездов на дороги общего пользования в
Госавтоинспекции должно быть получено разрешение на движение
транспортного средства, если его габариты превышают: по высоте 4 м,
ширине 2,5 м, длине - 20 м для автопоезда одной единицей прицепного
состава и 24 м для автопоездов с двумя единицами прицепного состава,
либо если груз выступает за заднюю точку габарита транспортного
средства более чем на 2 м. На транспортном средстве (автопоезде), длина
которого с грузом более 24 м, сзади должен быть установлен специальный
знак, на котором наносится изображение автопоезда и указывается длина
автопоезда.
Стр.12