UDK 630 Лесное хозяйство. Лесоводство
The description of the road and natural-climatic conditions for the operation of timber-carrying road trains is given. The main features of logging roads, which are characterized by insufficient infrastructure, are considered. The analysis of the negative consequences of the movement of logging road trains along such logging roads in various natural and climatic conditions is carried out. The dependences of the change in the speed of movement and fuel consumption of a logging road train on the nature of the longitudinal profile of the logging road, the performance of the road train on the distance of hauling timber are given. The patterns of change in the speed of movement and the travel fuel consumption of a logging road train depending on its workload and movement along logging roads with different slope values, as well as road roughness parameters, are analyzed. The influence of road conditions of operation of timber road trains on the reliability of their main units and systems is described. The features of maintenance of timber road trains involved in the process of hauling timber are analyzed. The dependences of the change in the flow of spare parts consumption for maintaining the working condition of cars during the year are considered. The patterns of change with increasing mileage of the KAMAZ-53105 vehicle in the mean time between failures and the coefficient of technical readiness are shown.
RELIABILITY, LOGGING ROAD TRAIN, LOGGING ROAD, MAINTENANCE, ROAD CONDITIONS, NATURAL AND CLIMATIC CONDITIONS, MAINTENANCE, CURRENT REPAIRS, FUEL CONSUMPTION, SAFETY, NEGATIVE CONSEQUENCES.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Условия работы лесовозных автопоездов (ЛАП) значительно отличаются от условий работы автопоездов общего назначения. Их эксплуатация осуществляется в сложных дорожных условиях, характеризуемых изменяющимся рельефом местности, а также значительной сетью недостаточно обустроенных лесовозных дорог (ЛД). Такие ЛД отличаются от дорог общего пользования наличием на них: узких проездов, отгороженной или застроенной площади, больших по величине поперечных и продольных уклонов, труднопроходимых заболоченных и плохо просматриваемых участков, многократных поворотов с очень большой кривизной, водных преград, неровностей, ям, выхода скальных пород, выбоин, древесной поросли, гребенки, крупных поверхностных корней, глубоких колей, рвов, поваленных деревьев, опасных крутых подъемов и затяжных спусков, спиленных пней, поверхностей покрытых кочками, отдельных кустарников, валунов, морозных пучений, порубочных остатков, камней [1].
Целью данной работы является анализ последствий движения ЛАП по недостаточно обустроенным ЛД, а также анализ влияния дорожных и природно-климатических условий на надежность, и своевременность выполнения технического обслуживания ЛАП.
2 Материалы и методы
В приведенной научной статье проведен анализ исследований российских и зарубежных ученых, область интересов которых связана с повышением эффективности эксплуатации лесовозных автопоездов. Поиск научной литературы осуществлялся в открытых источниках сети интернет: eLIBRARY.RU, Google Scholar, РГБ, Scopus и др. В качестве научной литературы использовались статьи на русском и английском языках, монографии, авторефераты и диссертации. Основными ключевыми словами при осуществлении поиска научной литературы являлись: надежность, лесовозный автопоезд, лесовозная дорога, техническое обслуживание, дорожные условия, природно-климатические условия, техническое обслуживание, текущий ремонт, расход топлива, безопасность, негативные последствия.
3 Результаты исследований
Движение ЛАП по таким ЛД сопровождается негативными последствиями, которые значительно снижают эффективность их работы в технологическом процессе вывозки лесоматериалов. К негативным последствиям движения ЛАП по недостаточно обустроенным ЛД следует отнести [2-12]:
– низкое сцепление колес с опорной поверхностью ЛД, ухудшение проходимости, затрудненное маневрирование в стесненных условиях, многократные торможения, разгоны и повороты ЛАП, способствующие увеличению в 1,5-3 раза динамических нагрузок, воспринимаемых ходовой частью ЛАП, их трансмиссиями, сцепными устройствами, подвесками, а также рамными конструкциями;
– частые включения и выключения сцепления, пробуксовывание ведущих колес, приводящие к сокращению их ресурса и возникновению в них поломок;
– работу в неустановившихся режимах тормозной системы ЛАП, их двигателей, сцеплений, коробок передач, а также раздаточных коробок, приводящих к их перегреву и интенсивному износу;
– снижение плавности хода, повышение напряженности в каркасе шин, повышающих вероятность разрыва покрышек колес;
– ухудшение устойчивости, управляемости и безопасности ЛАП при их резком торможении на прямых участка необустроенных ЛД, крутых продольных и поперечных уклонах, за счет увеличения тормозного пути, взаимного отклонения траектории движения их звеньев, сопровождающееся возможным складыванием или опрокидыванием;
– возникновение трудно предсказуемых отказов и случаев выхода из строя ЛАП, существенно снижающие их надежность;
– повышенную потребность в техническом обслуживании, текущем ремонте, запасных частях в связи с весьма быстрым износом основных агрегатов и систем ЛАП, и, как следствие, сокращение межремонтных пробегов, возрастание потерь времени и материальных средств на поддержание ЛАП в работоспособном состоянии;
– возрастание физических усилий водителя при управлении ЛАП, возникновение частых колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, тряски кузова, значительных толчков колес, ухудшающих условия труда водителя, а также повышающих дискомфорт и его утомляемость;
– сокращение более чем в два раза срока службы агрегатов и систем ЛАП, снижение их скорости на 25 и 40 % при повреждении покрытия ЛД соответственно на 10 и 20 %, возрастание в 8-8,5 раза удельной работы трения тормозных механизмов, повышение в 1,3-1,4 раза частоты вращения коленчатого вала, увеличение в 3-3,5 раза числа переключений передач, ухудшение на 45-50 % производительности;
– возникновение дополнительных затрат мощности двигателя на преодоление ЛАП сопротивления при движении по неровностям ЛД, оказывающих влияние на возрастание примерно в два раза расхода топлива, и, как следствие рост конечной стоимости вывозимых лесоматериалов.
Буторин Н.Н. в своей работе выполнил исследование влияния средней технической скорости движения на расход топлива ЛАП МАЗ-509А с полуприцепом ГКБ-9363-011 от характера конкретного продольного профиля ЛД. Получены формулы для расчета средней технической скорости V и расхода топлива g при движении ЛАП по грунтовой ЛД:
1. Nikonov V. O. Sovremennoe sostoyanie, problemi i puti povisheniya effektivnosti lesovoznogo avtomobilnogo transporta [Current state, problems and ways to improve the efficiency of timber road transport]. Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "VGLTU". - Voronezh, 2021. - 202 p. (In Russ.).
2. Posmetev V. I., Nikonov V. O., Sizmin I. V. Povishenie effektivnosti lesovoznogo avtopoezda putem ispolzovaniya rekuperativnogo pnevmo-gidravlicheskogo scepnogo ustroistva [Improving the efficiency of a timber road train by using a recuperative pneumatic-hydraulic coupling device]. Voronezh Scientific and Technical Bulletin. - 2021. - Vol. 4, № 4 (38). - S. 70-85. Access mode : http://vestnikvglta.ru/arhiv/2021/4-4-38-2021/70-85.pdf - Head. from the screen : doi :https://doi.org/10.34220/2311-8873-2022-70-85. (In Russ.).
3. Posmetev V. I., Nikonov V. O., Avdyuhin A. V. Ocenka aktualnosti ispolzovaniya v konstrukcii lesovoznogo tyagacha s polupricepom rekuperativnogo pnevmogidravlicheskogo sedelno-scepnogo ustroistva [Assessment of the relevance of using a recuperative pneumohydraulic fifth wheel coupling in the design of a timber tractor with a semi-trailer]. Voronezh Scientific and Technical Bulletin. - 2021. - Vol. 3, № 3 (37). - S. 76-94. Access mode : http://vestnikvglta.ru/arhiv/2021/3-3-37-2021/76-94.pdf - Head. from the screen : doi :https://doi.org/10.34220/2311-8873-2022-76-94. (In Russ.).
4. Posmetev V. I., Nikonov V. O., Matyashov A. E. Aktualnost razrabotki i ispolzovaniya v konstrukcii lesovoznogo avtopoezda rekuperativnogo prujinno-gidravlicheskogo konikovogo ustroistva [The relevance of the development and use of a recuperative spring-hydraulic conical device in the construction of a timber road train]. Voronezh Scientific and Technical Bulletin. - 2021. - Vol. 3, № 3 (37). - S. 102-116. Access mode : http://vestnikvglta.ru/arhiv/2021/3-3-37-2021/102-116.pdf - Head. from the screen : doi :https://doi.org/10.34220/2311-8873-2022-102-116. (In Russ.).
5. Posmetev V. I., Kadirmetov A. M., Nikonov V. O. Ocenka effektivnosti perspektivnoi kombinirovannoi tehnologii dlya vosstanovleniya sheek kolenchatih valov dvigatelei lesovoznih avtopoezdov [Evaluation of the effectiveness of a promising combined technology for the restoration of the journals of the crankshafts of the engines of timber road trains]. Voronezh Scientific and Technical Bulletin. - 2021. - Vol. 4, № 4 (38). - S. 86-101. Access mode : http://vestnikvglta.ru/arhiv/2021/4-4-38-2021/86-101.pdf - Head. from the screen : doi :https://doi.org/10.34220/2311-8873-2022-86-101. (In Russ.).
6. Guang Xia, Mingzhuo Zhao, Xiwen Tang, Shaojie Wang, Linfeng Zhao Linear reversing control of semi-trailer trains based on hitch angle stable and feasible domain. Control Engineering Practice 104 (2020) 104625 : doi : 10.106/j.conengprac.2020.104625.
7. Dong Viet Ha, Vu Van Tan, Vu Thanh Niem, Olivier Sename Evalution of Dynamic Load Reduction for a Tractor Semi-Trailer Using the Air Suspension system at all Axles of the Semi-Trailer. Actuators 2022, 11, 12 : doi :https://doi.org/10.3390/act11010012.
8. J. B. Marcomini, C. A. R. P. Baptista, J. P. Pascon, R. L. Teixeira, P. C. Medina Failure Analysis of a Hot Forget SAE 4140 Steel Kingpin. International Journal of Engineering Research Science, 2, 6, 2016. - 8 p.
9. Sunday Bako, Bori Ige, Abdulkarim Nasir, Nicholas A. Musa Stability Analysis of a Semi-Trailer Articulated Vehicle : A Review. International Journal of automotive science and technology, 2021, Vol. 5, № 2, pp. 131-140.
10. Guoxing Bai, Chen Liang, Yu Meng, Li Liu, Weidong Luo, Qing Gu Obstacle Avoidance of Semi-Trailers Based on Nonlinear Model Predictive Control. World Electric Vehicke Journal 2019, 10, 72 : doi :https://doi.org/10.3390/wevj10040072.
11. Andrew Tarko, Thomas Hall, Mario Romero, Cristhian Guillermo Lizarazo Jimenez Evaluating the rollover propensity of trucks - A roundabout example. Accident Analysis and Prevention 91 (2016) 127-134 : doi :https://doi.org/10.1016/j.aap.2016.02.032.
12. Erik Dahlberg, Johan P. Wideberg Influence of the fifth-wheel location on heavy articulated vehicle handling. Proceedings 8-th International Symposium on Heavy Vehicle Weights and Dimensions.
13. Butorin N. N. Srednyaya tehnicheskaya skorost i rashod topliva avtomobilnogo poezda [Average technical speed and fuel consumption of an automobile train]. Forest Journal, 2001, № 5-6. - S. 60-63. (In Russ.).
14. Vasilev A. S., Shegelman I. R., Skripnik V. I. Obosnovanie effektivnosti modernizirovannoi konstrukcii lesovoznogo avtopoezda [Substantiation of the effectiveness of the modernized design of a timber road train]. KubGAU, № 82(08), 2012. - 13 p. Access mode : http://ej.kubagro.ru/2012/08/pdf/32.pdf. (In Russ.).
15. Platonov A. A. Povishenie effektivnosti raboti lesovoznih avtopoezdov pri vivozke drevesini v malolesnih raionah [Improving the efficiency of logging trucks when hauling timber in sparsely forested areas]. Specialty 05.21.01 "Technology and machines of logging and forestry" : author. dis. … cand. tech. Sciences / "Voronezh State Forest Engineering Academy". - Voronezh, 2000. - 20 p. (In Russ.).
16. Krivoshapov S. I. Vliyanie parametrov nerovnosti dorogi na rashod topliva [Influence of road roughness parameters on fuel consumption]. Visnik NTU "XPI", 2017, № 13(1235). - S. 51-55. (In Russ.).
17. Solodkaya M. G. Vliyanie nerovnosti dorojnih pokritii na effektivnost avtomobilnih perevozok [Influence of uneven road surfaces on the efficiency of road transport]. Specialty 05.23.11 "Design and construction of roads, subways, airfields, bridges and transport tunnels" : author. dis. … cand. tech. Sciences / M. G. Solodkaya; "Belarusian National Technical University". - Minsk, 2020. - 28 p. (In Russ.).
18. Erohov V. I., Bondarenko E. V. Vliyanie dorojnih faktorov na vibros vrednih veschestv i rashod topliva avtotransportnimi sredstvami [Influence of road factors on the emission of harmful substances and fuel consumption of motor vehicles]. Bulletin of OSU, 2005, № 4. - P. 139-151. (In Russ.).
19. Leonovich I. I., Virko N. P., Demidko M. N. Vliyanie sostoyaniya transportnih putei na effektivnost raboti lesovoznih avtopoezdov na vivozke zagotovlennogo lesa [Influence of the state of transport routes on the efficiency of the operation of logging road trains for the removal of harvested timber]. Proceedings of BSTU, 2014, № 2. - P. 37-39. (In Russ.).
20. Schitov S. V., Krivuca Z. F. Vliyanie vneshnih faktorov na toplivnuyu ekonomichnost avtomobilya pri transportno-tehnologicheskom obespechenii APK [The influence of external factors on the fuel efficiency of a car in the transport and technological support of the agro-industrial complex]. Bulletin of the Altai State Agrarian University, 2014, № 9(119). - S. 111-117. (In Russ.).
21. Kuznecov A. V. Sovershenstvovanie processov lesotransporta putem racionalnoi vzaimosvyazi parametrov transportnih sredstv i pervichnoi transportnoi seti [Improving the processes of timber transport through the rational relationship between the parameters of vehicles and the primary transport network]. Specialty 05.21.01 "Technology and machines of logging and forestry" : dis. … doc. tech. Sciences / "Petrozavodsk State University". - Petrozavodsk, 2015. - 282 p. (In Russ.).
22. Karpov A. S. Povishenie ekspluatacionnih harakteristik dvigatelei lesovoznih avtomobilei [Improving the performance of forestry vehicle engines]. Specialty 05.21.01 "Technology and machines of logging and forestry", 05.22.10 "Operation of road transport" : dis. … cand. tech. Sciences / "Voronezh State Forest Engineering Academy". - Voronezh, 2000. - 168 p. (In Russ.).
23. Magomedov V. K. Prognozirovanie i sistematizaciya otkazov pricepnih zvenev magistralnih avtopoezdov v gornih usloviyah [Forecasting and systematization of failures of trailer links of main road trains in mountainous conditions]. Specialty 05.22.10 "Operation of road transport" : author. dis. … cand. tech. Sciences / Volgograd State Technical University. - Volgograd, 2012. - 16 p. (In Russ.).
24. Popov V. A., Zaharov N. S. Vliyanie sezonnih uslovii na rashod zapasnih chastei dlya remonta i ekspluatacii avtomobilei v raionah Zapadnoi Sibiri [The influence of seasonal conditions on the consumption of spare parts for the repair and operation of vehicles in the regions of Western Siberia]. Interuniversity collection of scientific papers, Tyumen, 2001. - P. 43-47. (In Russ.).
25. Rodionov Yu. V., Obshivalkin M. Yu., Pauli N. V. Issledovanie vliyaniya urovnya zatrat na nadejnost i effektivnost gruzovih avtomobilei [Study of the influence of the level of costs on the reliability and efficiency of trucks]. World of Transport and Technological Machines, № 1(40) 2013. - P. 3-11. (In Russ.).
