Организация перевозочных услуг и безопасность транспортного процесса. Машины для строительства и содержания зимних дорог: Методические указания и задания по проведению практических занятий

3

ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОЧНЫХ УСЛУГ И БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНОГО ПРОЦЕССА. МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И СОДЕРЖАНИЯ ЗИМНИХ ДОРОГ. СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Методические указания и задания по проведению практических занятий со студентами специальностей 1504 и 19.06 всех форм обучения

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008

4

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им.С.М.Кирова

ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОЧНЫХ УСЛУГ И БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНОГО ПРОЦЕССА МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И СОДЕРЖАНИЯ ЗИМНИХ ДОРОГ Методические указания и задания по проведению практических занятий со студентами специальностей 15.04 и 19.06 всех форм обучения

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008

5

Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией лесомеханического факультета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им.С.М.Кирова

Составитель кандидат технических наук, доцент А.В.Дмитриев

О т в. р е д а к т о р кандидат технических наук, доцент А.В.Чураков

Рецензенты доктор технических наук, профессор Ю.А.Добрынин, кафедра лесных гусеничных и колесных машин Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им.С.М.Кирова

В методических рекомендациях представлены конструкции и технические характеристики отечественных машин для строительства и содержания зимних дорог. Используя эти материалы как справочные, студентам предлагается провести анализ данного вида техники.

3

Введение

Ввиду больших объемов лесозаготовок, проводимых в зимнее время и климатических условий большинства лесозаготовительных районов, проблема строительства и содержания зимних лесовозных дорог весьма актуальна. В нашей стране накоплен значительный опыт и созданы разные типы машин для строительства и содержания зимних дорог – водополивочные машины, снегоочистители, комбинированные машины и т.д. Конструкции и принципы работы некоторых из них представлены в настоящем издании. Для более полного изучения данной проблемы можно воспользоваться предлагаемым кратким библиографическим списком. В процессе внеаудиторной работы студентов над изучением дисциплины «Организация перевозочных услуг и безопасность транспортных процессов» им предлагается провести анализ доступной научно-технической информации и предоставить на кафедру Лесных гусеничных и колесных машин сведения об аналогичной рассмотренной отечественной и зарубежной техники (с указанием источника информации).

4

1. Машины для устройства покрытий зимних ледяных дорог

В качестве примера машины для устройства покрытий зимних ледяных дорог рассмотрим водополивочную машину ЛД-21 (рис.1.1). Машина ЛД-21 состоит из следующих основных частей: автомобиль МАЗ-509, оборудованный седельным устройством, цистерны-полуприцепа вместимостью 12 м3, ротационного вакуумного насоса РВН-40/350, систем набора и слива воды, обогрева и управления. Цельносварная цистерна несущей конструкции оборудована в передней части сцепным устройством, а ее задняя часть опирается на одноосную тормозную подрессоренную тележку, созданную на базе прицепа-роспуска. Модернизированная водополивочная машина ЛД-21А разработана на базе седельного тягача КамАЗ-5410. Ее отличительной чертой является, также, теплоизоляция цистерны. С целью предотвращения выливания воды при движении машины на подъем изменено расположение заборного патрубка и заборной трубы. Кроме того, одноосная тележка заменена двухосной тормозной тележкой. Водополивочная машина ДМ-3 с цистерной вместимостью 18 м3 создана на базе автомобиля КрАЗ-255. В этой модели обогрев теплоизолированной цистерны производится при помощи выхлопных газов. Нижнее расположение заборного рукава и установка двух вакуумных насосов значительно сокращает затраты времени на забор воды. Для забора воды из водоема, ее транспортирования до места проведения работ и предварительного перед уплотнением увлажнения грунта разработана машина МП-15. Технические характеристики водополивочных машин представлены в таблице 1.1, в таблице 1.2 приведена техническая характеристика машины МП-15.

5

Рис.1.1. Водополивочная машина ЛД-21. 1- автомобиль МАЗ-509А; 2- вакуум-насос РВН-40/350; 3- газораспределительный клапан; 4- цистерна; 5- заборный шланг; 6- сливное устройство.

6

Таблица 1.1 Техническая характеристика водополивочных машин

Параметры

ВМ-4

ВМ6А

ЛД-21

ЛД21А

ДМ-3

Базовый автомобиль

ЗИЛ-131

МАЗ509 6

МАЗ509А 12

КамАЗ5410 13

КрАЗ255Л 18

7…8

12…15

18

13…15

2,5 РВН40/350

2 2 насоса РВН40/350

Вместимость 4 3 цистерны, м Время набора воды (высота всасывания 8…10 3,5…4 м), мин Время слива воды, мин 6 Способ наполнения – Двигателем за счет разрежения, автомобиля создаваемого Способ обогрева цистерны Ширина разлива, м Масса полная, кг Техническая производительность на поливке при расстоянии подвозки воды 3 км, м3/час

6,5 1,5…2 Вакуумным насосом

-

Выхлопными газами

2…2,5 11 200

2,5…3 14 500

5…5,5 24 200

5…5,5 26 100

5…5,5 37 150

7

11

21,1

25,3

31,6

Таблица 1.2 Техническая характеристика поливочной машины МП-15 Базовый трактор Вместимость цистерны, м3 Ширина поливаемой полосы, м Скорость подачи воды, л/с Рабочая скорость движения, км/час Масса снаряженной машины, кг

К-701 15 16 40 3,5 19 300

7

2. Разбрасыватели сыпучих материалов Для обеспечения безопасности транспортных процессов отечественная промышленность освоила производство нескольких моделей разбрасывателей противогололедных материалов. Технические характеристики разбрасывателей представлены в таблицах 2.1 и 2.2. Таблица 2.1 Техническая характеристика разбрасывателей сыпучих материалов Параметры Тип Базовый автомобиль Ширина посыпаемой полосы, м Вместимость кузова, м3 Плотность посыпки, л/м2 Рабочая скорость, км/час Транспортная скорость, км/час Габаритные размеры, м Масса (с полной нагрузкой), кг

КО-144А

КО-105 Навесной

ГАЗ-53А 9,5 2,2 0,1…0,4 20 50 7,75х2,34х2,24 7 250

ЗИЛ-130АН 9,0 2,7 0,225…0,425 10…18 50 8,45х2,34х2,31 11 000

Универсальный разбрасыватель КО-104А (рис. 2.1) служит для посыпки (распределения) сыпучих материалов, противогололедных реагентов и их смесей.

Рис. 2.1. Универсальный разбрасыватель. 1- базовый автомобиль; 2- скребковый конвейер; 3- привод; 4центробежный разбрасывающий диск; 5- направляющий бункер; 6- кузов.

8

Таблица 2.2 Техническая характеристика пескоразбрасывателя ДМ-12 Базовый автомобиль Мощность двигателя, кВт Вместимость кузова, м3: противогололедные материалы теплоизоляционные материалы

МАЗ-509 МАЗ-509А 132

КамАЗ-5410

ЗИЛ-130Б2-76

154

110

3,5 5,5

3,5 5,5

3,5 5,5

Скорость движения, км/час: рабочая транспортная Масса оборудования, кг: без съемных бортов со съемными бортами Полезная нагрузка, кг

10…25 45 1 650 1 775

противогололедные материалы теплоизоляционные материалы

5 600 1 400

Полная масса, кг работа с противогололедными материалами работа с теплоизоляционными материалами

14 750

14 050

11 110

10 675

9 975

7 035

Габаритные размеры, м Производительность при подвозке 16 км, тыс.м2/смена

7,05х2,6х2,8

6,18х2,5х2,83

5,28х2,36х2,4

3,2

Важно отметить, что после монтажа специального оборудования его можно использовать и в качестве самосвала. Разбрасыватель КО-104А снабжен цельносварным кузовом с наклонными боковыми и передними стенками и съемным задним бортом. Для предотвращения попадания в кузов камней сверху он закрыт двускатной решеткой. Управляемая из кабины шиберная заслонка регулирует количество подаваемого скребковым конвейером сыпучего материала. Разбрасывающий диск диаметром 0,7 м установлен на валу гидромотора. С специального пульта осуществляется дроссельное управление гидромоторами приводов конвейера и разбрасывающего диска. На базе автомобиля ЗИЛ-130АН разработан пескоразбрасыватель КО105 с комплектом снегоочистительного оборудования. Эта модель снабжена плужным и щеточным снегоочистителем и бункером вместимостью 2,7 м3, что позволяет осуществлять очистку свежевыпавшего снега с рабочей скоростью до 15 км/час. При этом ширина

9

захвата щеткой – 2,3 м, а отвалом – 2,5 м. Скорость посыпки – 18 км/час при захвате полосы шириной 9 м и плотности посыпки 0,225…0,425 кг/м2. Для навешивания на автомобили МАЗ-509, МАЗ-509А, КамАЗ-5410 и ЗИЛ-130Б2-76 разработано оборудование пескоразбрасывателя ДМ-12, предназначенное не только для посыпки лесовозных дорог противогололедными материалами в зимний период, но и для распределения по дорогам мелкофракционных теплоизоляционных материалов с целью продления срока эксплуатации дорог в весенний период. Пескоразбрасыватель ДМ-12 состоит из кузова, двух прутковых транспортеров с приводом, стационарных распределителей, дозирующего устройства, электрооборудования, системы обогрева и пневмосистемы. Петрозаводский РМЗ специально для автомобиля МАЗ-509 изготавливает пескоразбрасывательное оборудование устанавливаемое на самосвальный кузов. В этой модели привод пескоразбрасывающего устройства осуществляется от раздаточной коробки автомобиля (фланца привода лебедки) через карданную передачу, причем вращение карданного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение скребков, подающих песок из кузова на дорогу. 3. Машины для разрушения льда и уплотнения снега В отдельный класс машин для содержания зимних лесовозных дорог можно выделить машины для разрушения льда и снега. Рассмотрим в качестве примера такой машины противогололедный каток ДМ-13. Его техническая характеристика представлена в таблице 5. Назначение катка ДМ-13 – создание местных неровностей на скользких участках как на гравийных и грунтовых, так и на ледяных дорогах. В состав катка входят две полурамы, соединенные между собой шарнирами и имеющими возможность относительного перемещения в вертикальной плоскости. Два пустотелых барабана катка снабжены остроконечными шипами конической формы. Таблица 3.1 Техническая характеристика противогололедного катка ДМ-13 Ширина обрабатываемой полосы, м Диаметр барабанов, м Глубина разрушаемого слоя льда (снега), м Рабочая скорость, км/час Масса катка, кг без балласта с балластом

2х0,95 0,8 0,01…0,023 до 15 850 1 670

10

Каток оборудован дышлом с двумя амортизаторами и четырьмя лыжами, попарно закрепленными на полурамах. Снегуплотняющая машина СУМ-280 (ширина захвата 280 см) выполняется в прицепном варианте к тракторам типа Т-130 и состоит из трех основных узлов: 1- Фрезы; 2- Теплового узла, включающего два реактивных самолетных двигателя; 3- Виброуплотнительной платформы. Рабочая скорость машины СУМ-280 – 1,5 км/час. 4.Машины для строительства зимних дорог На базе трактора К-703, который можно рассматривать как трелевочнотранспортную модификацию трактора К-700, разработана машина для строительства и содержания зимних дорог ДМ-15. Машина выпускается в навесном варианте и состоит из следующих основных узлов: 1- универсальный отвал со съемными уширителями; 2- толкающая рама; 3- рыхлитель; 4- кронштейны связи толкающей рамы с базовым трактором; 5- гидросистема. Техническая характеристика машины ДМ-15 представлена в таблице 4.1. Толкающая рама машины выполнена по классической схеме, состоит из толкающих брусьев и поперечной балки и проходит внутри (между колесами трактора) и крепится к задней полураме трактора. Рама, через универсальный шарнир, соединена с отвалом, углы которого в плане, поперечный перекос и угол резания меняются и жестко фиксируются тремя гидроцилиндрами. Управление этими гидроцилиндрами и гидроцилиндрами подъема и опускания осуществляется из кабины трактора. На поперечной балке установлен однозубый рыхлитель, работающий при движении базового трактора вперед и управляемый гидроцилиндром из кабины. Также на базе трактора К-703 создана лесодорожная машина ЛД-30 (рис.4.1), имеющая многоцелевое назначение. Отметим, что она способна очищать лесовозные дороги от снега, возможно ее использование на грейдировании и планировке (конструкции и характеристики машин для выполнения этих операций рассмотрены в других изданиях кафедры Лесных гусеничных и колесных машин). В машине ЛД-30 стрела, толкающая рама с отвалом универсального бульдозера и рыхлитель установлены шарнирно на задней полураме трактора, причем толкающая рама на двух цилиндрах для подъема и опускания отвала подвешена на стреле.

11

Таблица 4.1 Техническая характеристика машины ДМ-15 Базовый трактор Мощность двигателя, кВт Размеры отвала без уширителей, м длина (по ножам) высота (по хорде) Размеры уширителей отвала (ширина по ножам), м левого правого Диапазон углов установки отвала, град в плане поперечного перекоса резания Наибольшее опускание отвала ниже опорной поверхности, м Наибольший подъем над опорной поверхностью, м Наибольшая глубина рыхления, м Максимальная скорость на очистке дорог от снега, км/час Максимальная высота убираемого слоя снега, м Производительность при снегоочистке, км/час Габаритные размеры, м длина ширина (по отвалу без уширителей) высота Масса навесного оборудования, кг Эксплуатационная масса, кг

К-703 158 3,75 1,43 0,57 0,69 0…55 25-0-25 50…70 0,54 1,2 0,8 20 1,0 9,4 8,2 4,515 3,75 4 800 17 200

При помощи шарнира и двух гидроцилиндров к стреле машины присоединена рукоять, свободный конец которой снабжен колесом. Такая конструкция дает возможность поворачивать рукоять с колесом относительно стрелы в вертикальной плоскости. Очевидно, что в зафиксированном и развернутом положении стрела и рукоять образуют раму грейдера ( перевод рабочего колеса в рабочее положение занимает 10 с). Для удобства управление колесом в горизонтальной плоскости сблокировано с механизмом поворота полурам трактора рулевым колесом. В машине ЛД-30 предусмотрена возможность поворота стрелы с рукоятью и опорным колесом в горизонтальной плоскости относительно продольной оси машины. Техническая характеристика машины представлена в таблице 4.2.

12

Таблица 4.2 Техническая характеристика лесодорожной машины ЛД-30 Базовая машина Мощность двигателя, кВт Управление рабочими органами Высота отвала, м Длина отвала, м Подъем отвала над рабочей поверхностью, м Опускание отвала ниже опорной поверхности, м Угол установки отвала в плане, град Угол поперечного перекоса отвала, град Угол резания, град Число зубьев рыхлителя Максимальное заглубление зуба, м База грейдирования, м Угол въезда, град Габаритные размеры в режиме автогрейдера, м Масса навесного оборудования, кг Масса общая, кг

К-703 147 Гидравлическое 1,4 3,86 1,2 0,65 0-55 До 28 51-70 1 0,8 6,2 30 11,8Х4,6Х3,5 8 000 21 000

Толкающая рама бульдозера соединена с отвалом при помощи смещенной вправо относительно продольной оси машины шарнирнокрестовой муфты и трех гидроцилиндров. Причем один гидроцилиндр служит для изменения угла установки отвала в плане, второй - для установки угла поперечного перекоса отвала в обе стороны в пределах 16-0-280, а с помощью третьего гидроцилиндра устанавливают требуемый угол резания. Оснащенный сменными наконечниками однозубый рыхлитель и гидроцилиндр подъема/опускания зуба размещены на поперечной балке толкающей рамы. Для удобства управления машиной ее органы управления перенесены с передней на заднюю панель кабины трактора. Машина ЛД-30 выступает в качестве автогрейдера, когда опорное колесо опущено на грунт. Работа в режиме бульдозера возможна при поднятом и закрепленном на стреле опорном колесе.

13

Рис.4.1. Лесодорожная машина ЛД-30. 1 – опорное колесо; 2 – отвал; 3 - рыхлительный зуб; 4 – гидроцилиндр; 5 – толкающая рама; 6 – стрела; 7 рукоять.

14

5. Снегопогрузочные машины Снегопогрузочные машины (снегопогрузчики) – самоходные машины непрерывного действия, осуществляющие забор снега из валов и куч с дальнейшей погрузкой его в транспортные средства. Рабочее оборудование снегопогрузчиков (рис.5.1) включает питатель, предназначенный для забора снега и транспортер с гибким тяговым элементом. Конструктивно питатели можно разделить на лаповые и фрезерные.

Рис.5.1. Рабочее оборудование снегопогрузчиков. а – с лаповым питателем; б – с фрезерным питателем; 1 – лапа; 2 – П-образный паз; 3 – направляющий палец; 4 – диск; 5 – конвейер; 6 – фреза; 7 – кожух фрезы; 8 – вал снега. Монтаж снегопогрузочных машин можно провести на специальные шасси, изготовленные из узлов и агрегатов автомобилей. Кроме того, снегопогрузчики монтируются на специально измененные шасси серийно выпускаемой техники. Снегопогрузочное оборудование и привод ведущих колес базовой машины имеют, как правило, один источник энергии. Управление положением снегопогрузочного оборудования осуществляется при помощи гидросистемы. Производительность снегопогрузчика (м3/час) может быть определена по формуле: П = 3600*В*h*v; (5.1) где: В – ширина захватываемого вала снега, м; h - высота срезаемого объема снега, м; v – рабочая скорость машины, м/с.

15

6.

Газоструйные снегоочистители

Снегоочистители этого типа предназначены, в основном, для удаления снега, снежно-ледяных накатов и гололеда. Принцип их действия основан на использовании кинетической энергии газовой струи. В зависимости от способа агрегатирования их делят на самоходные и прицепные. В зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа газоструйные снегоочистители можно разделить на три основных группы: вентиляторные, компрессорные и газотурбинные. В настоящее время наибольшее распространение получили газотурбинные снегоочистители, которые можно разделить на тепловые и ветровые. Для удаления гололеда и снежно-ледяных образований предназначены тепловые газотурбинные снегоочистители, оборудованные газотурбинными двигателями с щелевыми соплами, расположенными в непосредственной близости от обрабатываемых покрытий. В качестве источника формирования газового потока с высокими показателями тепловой и кинетической энергии возможно использование выработавших свой летный ресурс авиационные газотурбинные двигатели. К основным характеристикам выходного сопла газоструйных снегоочистителей относят угол наклона сопла к горизонтальной плоскости, высоту сопла над покрытием и его геометрическую форму. Максимальных значений скорости газа во внутреннем пограничном слое струи достигают при угле наклона сопла 150, его высоте над покрытием – в пределах трех диаметров сопла, при этом сопло должно иметь форму круга. Достижимая скорость истечения газов – 460 м/с при температуре 500 С0. Особое внимание надо уделять выбору базового шасси для газоструйных снегоочистителей вследствие их большого воздействия на них. Тяговое усилие, необходимое для передвижения газотурбинного снегоочистителя Т складывается из трех составляющих: Т = Т1 + Т2 + Т3;

(6.1)

где: Т1 – усилие на передвижение машины; Т2 -усилие на преодоление реактивной тяги газотурбинного двигателя; Т3 - усилие, идущее на преодоление инерционности струи в направлении движения машины.

16

7. Комбинированные машины Комбинированная машина КО-823 на шасси КамАЗ-53215 предназначена для удаления плотно слежавшегося снега и обледенения с дорожного полотна, отбрасывания снега на расстояние до 7 метров, сметания снега, равномерной и качественной посыпки дорожного полотна инертными материалами, профилирования грейдером дорожного полотна или обочин, разравнивания гравия и других материалов при производстве ремонтных работ, перевозки и разгрузки самосвальным способом различных сыпучих материалов, мойки и поливки дорожных покрытий, увлажнения воздушного пространства над проезжей частью дороги для снижения запыленности и загазованности. Возможна любая комплектация сменного оборудования. Техническая характеристика комбинированной машины КО-823 представлена в таблице 7.1 Таблица 7.1 Техническая характеристика машины КО-823 Модель шасси

КАМАЗ-53215

Масса машины полная, кг

20500

Ширина рабочей зоны, м плуга обычного плуга грейдерного щетки самосвально - распределяющего оборудования при мойке при поливке

2,5 2,93 2,5 4-9 8,5 20,0

Рабочая скорость машины, м/сек (км/час), при работе: обычным плугом грейдерным плугом: - в летний период - в зимний период при мойке при поливке

11,1(40) 8,3(30) 11,1(40) 2,8(10)-5,6(20)2, 2,8(10)-5,6(20) 5,6(20)-8,3(30)

Масса воды, загружаемой в цистерну, кг

11000

Масса загружаемых сыпучих материалов в кузов, кг самосвально- распределяющего оборудования распределяющего оборудования

10150 10800

17

8. Задания для самостоятельной работы - по данным таблицы 1.1 построить и проанализировать графики зависимостей производительности, времени набора воды и массы от вместимости цистерны; - по данным таблицы 2.2 построить и проанализировать графики зависимостей полной массы машин при работе с различными материалами от мощности двигателя; - используя выражение 5.1 построить и проанализировать графики зависимостей производительности от В, h и v. Принять следующие диапазоны изменения переменных: В = 0,5…3,5 м; h = 0,05…0,4 м; v = 1…5 м/с; - провести анализ доступной научно-технической информации и предоставить на кафедру Лесных гусеничных и колесных машин сведения об аналогичной рассмотренной отечественной и зарубежной техники (с указанием источника информации).

18

Библиографический список 1. Дороги и транспорт лесной промышленности/ Под.ред. И.И.Леоновича.-Мн.:Выш.школа,1979.-416 с. 2. Машины и оборудование лесозаготовок. Справочник/ Е.И.Миронов, Д.Б.Рохленко и др.- М.: Лесн.пром-сть, 1985.-320 с. 3. Дорожные машины: В 2-х частях. Ч.II. Машины для устройства дорожных покрытий. /К.А.Артемьев, Т.В.Алексеева и др. – М.: Машиностроение, 1982.-396 с.

19

СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………………3 1. Машины для устройства покрытий зимних ледяных ………….......4 2. Разбрасыватели сыпучих материалов………………..………...…… 7 3. Машины для разрушения льда и уплотнения снега………………...9 4. Машины для строительства зимних дорог………………….....….10 5. Снегопогрузочные машины………………………………………....14 6. Газоструйные снегоочистители…………………………………….15 7. Комбинированные машины…………………………………………16 8. Задания для самостоятельной работы……………….…………..…17 Библиографический список………….…………………………………18