Введение к работе
Актуальность проблемы. Вывозка лесоматериалов из лесосек на лесные склады, пункты переработки и потребителям является важнейшей фазой лесозаготовительного производства, которая определяет возможности и целесообразность освоения лесных запасов, и в значительной степени - себестоимость продукции лесозаготовок. Для обеспечения высокоэффективной работы лесовозного транспорта лесозаготовительные предприятия имеют на вооружении современные лесовозные автопоезда с высокими динамическими качествами, что позволяет преодолевать значительные сопротивления движению в трудных условиях и развивать при малых сопротивлениях высокие скорости движения, а в совокупности обеспечивать высокую производительность на вывозке.
Лесовозные автопоезда эксплуатируются на лесовозных автомобильных дорогах и дорогах общего пользования, которые на отдельных участках, а иногда и на значительном протяжении характеризуются сложными условиями для водителей, плохим состоянием ездовой поверхности. Всесезонность вывозки лесоматериалов по автомобильным дорогам обуславливает движение при состоянии покрытия, характеризующимся низкими значениями коэффициента сцепления. При таких обстоятельствах повышаются требования к безопасности движения, и в первую очередь к надежности процесса торможения автопоездов, которая обуславливается многими факторами: погодными, дорожными, конструктивными, эксплуатационными, человеческим.
Проблема повышения эффективности и устойчивости торможения лесовозных автотранспортных средств актуальна для отрасли, так как ее решение способствует повышению безопасности движения на сложных участках дорог, сохранению здоровья и жизни людей, подвижного состава и грузов, дорожных покрытий, разработке технологий вывозки лесоматериалов в сложных погодных условиях и тем самым увеличению продолжительности вывозки, а следовательно объемов вывозки лесоматериалов. В совокупности все перечисленные факторы обеспечивают социальный и экономический эффекты, последний заключается в снижении себестоимости вывозки лесоматериалов. Научные исследования по проблеме осуществлялись в соответствии с направлением научно-исследовательской работы кафедры транспорта леса и инженерной геодезии Воронежской государственной лесотехнической академии: «Разработка ресурсосберегающих и экологически перспективных технологий лесовозного автомобильного транспорта» (№ госрегистрации 105362) в 2003...2005 гг.
Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение эффективности и устойчивости торможения лесовозных автотранспортных средств на основе моделирования динамики их торможения в различных эксплуатационных условиях.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований являются: процессы движения автомобилей и автопоездов в режимах торможения, лесовозные автопоезда. Научные исследования проводились при помощи методов: дифференциального и интегрального исчислений, теории дифференциальных уравнений, теоретической механики, имитационного моделирования, регрессионного анализа, планирования эксперимента. Экспериментальные исследования проводились на авто-
3 .'ОС НАЦИОНАЛЬН -
і БИБЛИОТЕКА j
СПетчЛпк I/O ;
5 ОЭ Що лкт/и ,
мобильных дорогах Воронежской области, при этом использовался опытный автопоезд - КамАЗ-5320+ГКБ-8350, оборудованный тензометрической аппаратурой, по-тенциометрическими датчиками, датчиками виброаппаратуры, гироскопом, электромагнитной «пушкой». Обработка результатов измерений производилась методами математической статистики с применением современных средств вычислительной техники. Достоверность результатов научных исследований подтверждается проведением планового многофакторного эксперимента, высокой сходимостью экспериментально определенных и рассчитанных показателей эффективности и устойчивости торможения автопоездов, апробацией рекомендаций в проектных организациях и на предприятиях автомобильного транспорта. Научная новизна работы:
дифференциальные уравнения движения трехосного автомобиля в режиме торможения, отличающиеся тем, что учитывают неравномерность действия тормозных механизмов и позволяют определить параметры процесса торможения в любых эксплуатационных условиях, которые встречаются на лесовозных автомобильных дорогах;
дифференциальные уравнения движения лесовозных автопоездов в режиме торможения, отличающиеся тем, что движение рассматривается при повороте и позволяющие моделировать динамику торможения на ЭВМ с учетом факторов эксплуатационных условий;
математические модели движения лесовозных автопоездов в режиме торможения и алгоритмы расчета параметров процесса торможения, отличающиеся тем, что учитывают изменчивость показателей эксплуатационных условий и позволяют при помощи ЭВМ численно реализовать процессы торможения автопоездов;
регрессионные модели, выражающие показатели эффективности и устойчивости торможения лесовозных автопоездов, отличающиеся тем, что получены на основе обработки результатов многофакторного эксперимента и позволяют найти оптимальную начальную скорость торможения при заданном значении коэффициента сцепления.
Практическая значимость и результаты внедрения. Практическая ценность работы связана с использованием основных ее положений:
математических моделей, алгоритмов и программ для ЭВМ, позволяющих рассчитать для различных эксплуатационных условий параметры процесса торможения лесовозных автопоездов;
регрессионных моделей, выражающих показатели эффективности и устойчивости торможения, обеспечивающих оптимизацию режимов движения в зависимости от значений коэффициента сцепления для различных типов лесовозных автопоездов.
Разработанные на основе полученных результатов рекомендации, алгоритмы и программы для ЭВМ использовали: ОАО «ГАТГТ» (с. Новая Усмань Воронежской области); КРОВОООВОИ «Предприятие автобаза № 10» (г. Воронеж); Центр дорожно-мостового проектирования «МАГИСТРАЛЬ» (г. Воронеж); дорожная автобаза ЮВЖД - филиала ОАО «Российские железные дороги» (г. Воронеж); ОАО «До-рожник-9» (г. Воронеж).
Разработанные математические модели движения лесовозных автопоездов в режиме торможения, алгоритмы и программы для ЭВМ, реализующие эти модели, используются в учебном процессе Воронежской государственной лесотехнической академии при подготовке инженеров по специальности 250301 — Лесоинженерное дело.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Расчетная схема и дифференциальные уравнения движения трехосного автомобиля в режиме торможения, математические модели силовых взаимодействий в системе «автомобиль - дорога» при торможении, алгоритмы, реализующие эти модели.
-
Расчетные схемы и дифференциальные уравнения движения лесовозных автопоездов в режиме торможения, математические модели торможения лесовозных автопоездов и алгоритмы, реализующие эти модели.
-
Методика и результаты экспериментальных исследований процессов движения лесовозных автопоездов в режиме торможения.
-
Регрессионные модели, выражающие показатели эффективности и устойчивости торможения лесовозных автопоездов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались:
на международной научно-практической конференции «Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего» (Воронеж, 2004 г.);
на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава в ВГЛТА с 2003 по 2005 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, включая 1 монографию. В опубликованных работах личное участие автора заключается в определении проблемы, цели и задач; выполнении теоретических разработок; разработке методики экспериментальных исследований; обработке и анализе их результатов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных выводов, списка использованных источников из 93 названий и включает 172 страницы текста, 9 таблиц, 24 рисунка и 5 приложений.
