Расчет автомобильного транспорта

Использование строительных самосвалов в карьерах обычно ограничено их малой  грузоподъемностью и затруднениями  при перевозке крупнокусковых грузов, однако они незаменимы в местах, где перевозки технологически можно  осуществлять только по дорогам общего пользования (например, в дорожном или  гидротехническом строительстве в  местах с высокой плотностью населения, где применение специализированного  транспорта затруднено), на перевозке  сыпучих и мелкокусковых грузов (песок, щебень, предварительно разрыхленная порода) или в карьерах с малыми объемами добычи.

Все современные автомобили, используемые в карьерах, оснащены дизелями мощностью 200...3550 л.с. с турбонаддувом, рабочим  объемом от 10 до 117 л. Применение других двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных силовых установок не оправдало себя ни экономически, ни экологически, ни технологически. Удельная мощность дизелей находится в пределах 3,7...5,6 кВт/т. Привод на колеса осуществляется от двигателя через гидромеханическую коробку передач (на самосвалах грузоподъемностью до 100 т) или от системы дизель-электрического привода с мотор-колесами, оснащенными индивидуальной силовой установкой – электродвигателем. Применение электромеханической трансмиссии вкупе с невысокой удельной мощностью дало возможность использовать на карьерных самосвалах систему электропривода от внешней электросети. Такая схема позволяет снизить при транспортировке горной массы на большое расстояние – до 20 км при значительных объемах добычи, тепловую нагрузку на дизель на затяжных подъемах, а также в карьерах с большим залеганием полезных ископаемых. Тяговые сети карьеров выполнены на постоянном токе номинальным напряжением 1,5 и 3,0 кВ или однофазном переменном токе номинальным напряжением 10 кВ.

Представителем данного вида автотранспорта являются дизель-троллейвозы.

Дизель-троллейвозы являются автосамосвалы  двойного питания: на постоянной трассе (поверхность, капитальные траншеи) – от контактной сети, на передвижной  трассе (рабочие уступы, отвалы) –  от дизеля. Дизель-троллейвозы характеризуются: высокой скоростью движения при  питании от контактной сети как на горизонтальных дорогах (до 40 и 60 км/ч), так и на подъеме; возможностью рекуперации  энергии при движении под уклон; плавным торможением и пуском, в результате чего пробег шин достигает 35-40 тыс.км; в 1,5-1,8 раза большим чем у автосамосвалов, межремонтным пробегом машин (до 190 тыс.км); лучшими условиями эксплуатации в зимний период, особенно при безгаражных стоянках.

Вместе с тем скорость движения этих машин по горизонтальным дорогам  с неровным покрытием, на спусках  с уклоном менее 4⁰/₀₀ и на кривых радиусом менее 200 м ниже, чем у автосамосвалов. Масса и стоимость дизель-троллейвозов на 15-20% выше, чем у дизельных автомобилей.

Кузов у автосамосвалов – ковшового типа, изготавливается из низколегированной стали с высокой прочностью на растяжение. Геометрическая вместимость его обеспечивает максимальное использование грузоподъемности при насыпной плотности разрушенных пород 1-1,2 т/м³ (машины малой и средней грузоподъемности) и 1,75-2 т/м³ (большегрузные автомобили). В качестве разгрузочного привода применяют мощное гидравлическое подъемное устройство – телескопические гидроцилиндры, позволяющие опрокидывать кузов назад на угол 43...65° и выгружать грузы массой до 300 т. Разгрузка занимает от 9 до 30 с. Одна и та же модель самосвала для разных условий эксплуатации может быть оснащена кузовами различного исполнения – с плоским, двускатным днищем, ковшового типа, с футеровкой, с запираемым задним бортом (для перевозки грузов высокой плотности). Все кузова оснащены защитным козырьком над кабиной, обеспечивающей требования стандарта FOPS (защита от падающих сверху предметов). Машины грузоподъемностью до 70т оснащают кузовами с принудительной «эжекторной» разгрузкой и теледумперами, разгрузка которых осуществляется за счет уменьшения внутреннего объема кузова. Опрокидывание кузова таких машин происходит за счет смещения груза к заднему борту.

Скорость движения определяется как конструктивными  качествами машин, так и величиной  продольных уклонов дорог, качеством  их покрытий, сложностью трассы, соотношением участков постоянных и временных  дорог, интенсивностью движения.

Расход горючего зависит от режима движения машин, дорожных условий, степени износа двигателя. С увеличением преодолеваемого  уклона от 2 до 10 ⁰/₀₀ расход дизельного топлива возрастает на 70-80%, составляя для автосамосвалов грузоподъемностью 27 т 250-260 кг на 100 км пробега. Наиболее велик расход горючего при маневровых операциях, особенно при движении задним ходом (в 2,2-2,5 раза выше, чем при нормальном установившемся движении).

Современные большегрузные  автосамосвалы – короткобазовые машины (база 3,5-4,3 м); длина их 7,2-9,6 м, ширина 3,5-4,9 м. Минимальный радиус поворота 8,4-9,5 м.

Конструкция автосамосвала  БелАЗ-540 грузоподъемностью 27 т имеет много особенностей, присущих машинам этого ряда. В основе это двухосный короткобазный самосвал с приводом на заднюю ось. Для уменьшения общей длины самосвала с целью повышения его маневренности компоновка выполнена с одноместной кабиной, расположенной рядом с двигателем, что, кроме того, обеспечивает удобный доступ к двигателю и улучшает обзор с места водителя. Сокращение длины машины при высоком расположении центра тяжести вызывает нежелательные колебания машины, для борьбы с которыми применен V-образный кузов (с наклоном передней стенки вперед). Центр тяжести машины при этом значительно понижается. Кузов имеет защитный козырек над кабиной водителя.

Геометрический объем кузова (15 м³) обеспечивает при перевозке наиболее распространенных грузов максимальное использование грузоподъемности машины. Расчет объема произведен на величину объемного веса перевозимого груза — 1,75 т/м³. В этом случае при погрузке «с шапкой» обеспечивается перевозка с максимальным использованием грузоподъемности вскрышных пород с объемным весом в разрыхленном состоянии около 1,5 т/м³. При выборе формы кузова в плане стремились приблизиться к квадрату, так как эта форма обеспечивает минимальные затраты времени машиниста экскаватора на наведение ковша над центром кузова самосвала.

Для обеспечения  плавности хода и повышения скорости движения передняя ось и задний мост самосвала БелАЗ-540 подвешены на четырех пневмогидравлических цилиндрах (два цилиндра на переднюю ось и два на задний мост). Цилиндры передней и задней подвески отличаются только длиной. Подъем кузова осуществляется с помощью гидравлического подъемного механизма и дистанционным управлением. В подъемном механизме используются два трехзвенных телескопических цилиндра.

Автосамосвал  БелАЗ-548 грузоподъемностью 40 т создается на основе максимальной унификации агрегатов. Поэтому в конструктивном отношении он имеет много общего с базовой моделью ряда – самосвалом БелАЗ-540. Геометрический объем кузова составляет 21 м³. На самосвале установлен дизель ЯМЗ-240Н мощностью 500 л.с, удельная мощность равна 7,5 л.с./т. Гидромеханическая передача применена та же, что и на 27-тонном самосвале, конструктивно изменен лишь согласующий редуктор. Подвеска самосвала БелАЗ-548 выполнена на шести пневмогидравлических цилиндрах (два цилиндра на переднюю ось и четыре на задний мост).

Таблица №1

Технические характеристики автосамосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ-548

Параметры	БелАЗ-540	БелАЗ-548
Колесная  формула	4х2	4х2
Грузоподъемность, т	27	40
Масса (без груза), т	21	29
Вместимость кузова, м3	15,8	21,7
Максимальная  скорость движения, км/ч	55	50
Ширина  самосвала, м	3,8	3,8
Длина самосвала, м	7,3	8,1
Минимальный радиус поворота, м	8,5	10,0
Мощность  двигателя, кВт	265	367
Расход  топлива на 100 км пути, л	125	200

 

1.2 Карьерные дороги

 

Эффективность работы автотранспорта на карьерах в  значительной степени определяется состоянием и качеством автодорог. На карьерах различают дороги общего типа (хозяйственные) и карьерные  дороги    (производственные) для  перевозки вскрышных пород и  полезного ископаемого. По сроку  службы карьерные дороги подразделяют на постоянные (срок службы не менее 1-2 лет) и временные. Все  они обычно двухполосные с обеспечением встречного движения машин, иногда, при кольцевом  движении, однополосные.

К постоянным дорогам  относятся дороги на поверхности  карьера, в капитальных траншеях, на отработанных уступах в карьере или на участках на отвале. К временным дорогам относятся дороги на скользящих съездах, на рабочих уступах в карьере и на отвалах.

Технологические свойства автодорог характеризуются:

• расчетной скоростью движения – скоростью, на которую рассчитывается элементы трассы и конструкции автодорожных сооружений;
• расчетной массой и габаритами подвижного состава, пропускаемого дорожными одеждами и сооружениями;
• проезжаемостью, определяемой возможностью движения подвижного состава с заданной скоростью в различные периоды года;
• грузонапряженностью, т. е. количеством  груза в тоннах, перевозимого по данному участку дороги в единицу времени;
• интенсивностью движения – количеством транспортных средств, проходящих через данное сечение дороги в единицу времени;
• транспортной работой – произведением массы перевозимого груза на дальность перевозок.

Автомобильная дорога (рис. 1) состоит из земляного полотна 1, дорожного покрытия 2, образующего проезжую часть дороги, и водоотводных сооружений 4.

Рис. 1. Поперечный профиль автодороги. Траншея:

а - в  рыхлых породах; б - в скальных породах; в— на съездах; 1— земляное полотно; 2— дорожное покрытие; 3 - обочина; 4 — водоотводные сооружения; 5 — ограждение.

Размеры отдельных  элементов поперечного профиля  устанавливаются в зависимости  от вида подвижного состава, числа полос движения и конструкции водоотводных сооружений.

Земляное полотно  должно обладать устойчивостью независимо от изменения температурного и водного режима. Это достигается устройством, полотна из устойчивых грунтов и обеспечением отвода поверхностных и грунтовых вод.

Тип дорожного  покрытия выбирается с учетом срока  эксплуатации дороги, интенсивности  движения, типа подвижного состава  и наличия местных дорожно-строительных материалов.

На постоянных дорогах мощных карьеров с большой  интенсивностью движения (2000-3000 рейсов автосамосвалов в сутки) применяется  цементобетонное или асфальтобетонное покрытие. При меньшей интенсивности  движения (1000-1500 рейсов автосамосвалов в сутки) используется щебеночное покрытие с пропиткой и поверхностной  обработкой или покрытие, обработанное по способу смещения. Временные дороги при скальном основании не имеют  покрытия. При рыхлом основании они  имеют грунтовое покрытие, улучшенное щебеночными добавками. Эксплуатация дорог с покрытием высокого качества позволяет значительно сократить  затраты на ремонт подвижного состава  и шин, топливо, смазку, что при  большой интенсивности движения быстро приводит к окупаемости затрат на строительство дорог.

 

1.3 Определение ширины проезжей части

 

Каждая автомобильная дорога имеет  определенную пропускную и провозную  способности . Пропускная способность – это максимальное число автомашин, проходящих по данному участку трассы в единицу времени, которая равна шт/ч:

                                                                                      ₍₁₎

где - часовая пропускная способность автодороги, машин;

- расчетная скорость движения  автосамосвала, км/ч;

- число полос движения;

- коэффициент неравномерности  движения;

- интервал безопасности между  автосамосвалами, м.

                                  

Безопасное расстояние между автосамосвалами  складывается из длины тормозного пути и длины автосамосвала и должно быть не менее 50 м. На горизонтальных прямолинейных участках это расстояние (в м) определяется по выражению:

                                        ,                                                 (2)

                                            

Провозная способность дороги (количество груза, перевозимое по дороге в единицу  времени, т/ч):

                                         ,                                                         (3)

где - фактическая масса груза в кузове автосамосвала, т;

- коэффициент резерва.