Разработка универсального транспортного-технологического модуля для ТОО "Викторовское"

Техническая характеристика дана для автомобилей с полной нагрузкой, габаритная и разгрузочная высота - без нагрузки, максимальная скорость для обкатанного автомобиля, движущегося на высшей передаче по горизонтальному участку сухого ровного асфальтированного шоссе, контрольный расход топлива - для обкатанного автомобиля.

2.5 Организация и средства перевозки зерна

Важнейшей задачей всех участников уборки урожая является проведение ее в сжатые сроки и без потерь. Практика показывает, что задержка в уборке зерновых, к примеру, на 10 дней приводит к потерям до 15%, на 20 дней - до 30% урожая. В связи с этим на первый план выходят вопросы организации уборочного процесса важную роль, в котором играет грузовой транспорт. Организация перевозок зерна, позволяющая до минимума сократить непроизводственные потери времени, исключить простои комбайнов является важной задачей уборочного процесса в целом.

В период уборки зерновых эффективно использование оперативных групп основные направления работы, которых заключаются в следующем:

в период подготовки к уборке урожая: определение потребности в транспортных средствах; организация подразделений системы руководства (центральных диспетчерских, диспетчерских пунктов); комплектование их необходимым персоналом и оснащение средствами связи и т. п.; разработка планов расстановки; контроль за прибытием привлекаемых транспортных средств; контроль за формированием бригад и отрядов;

в период уборки и вывоза урожая: обеспечение повседневной оперативной связи с диспетчерскими пунктами (низовыми оперативными группами, например районными); ведение оперативного учета и анализа хода уборки, вывоза и заготовок; контроль за исполнением планов расстановки и переброской транспортных средств, комплексных бригад, автоотрядов; изучение и распространение передового опыта уборки и перевозок.

Привлекаемый в период уборки подвижной состав автомобильного транспорта общего пользования и других ведомств, прибывающий из других городов, может быть сформирован до прибытия в сводные уборочные автоколонны. Формирование автоколонн позволяет наилучшим образом решать такие вопросы, как организация ремонта и технического обслуживания, переброска автомобилей в соответствии с планами расстановки, размещение и питание водителей и т. п.

Большое значение, для повышения производительности подвижного состава, занятого на вывозе урожая, имеет организация работы по часовым графикам.

Определенный опыт работы доставки зерна в период жатвы с токов на элеваторы по часовым графикам, разрабатываемым ежедневно с использованием экономико-математических методов и электронных вычислительных машин, накоплен хлеборобами и автотранспортниками России.

Внедрение таких графиков дает возможность за счет сокращения непроизводительных простоев в ожидании погрузки-разгрузки почти в 1,5 раза повысить выработку автомобилей и в 2 раза пропускную способность заготовительных пунктов.

Это обеспечивает проведение уборки без потерь с наименьшими трудовыми и материальными затратами.

На уборке урожая независимо от вида сельскохозяйственных продуктов применяются три основных способа организации работ:

поточный, при котором продукт из уборочного агрегата поступает непосредственно в кузов транспортного средства (автомобиля, автомобильного или тракторного прицепа и т. п.):

раздельный, при котором убранный продукт временно, до загрузки в подвижной состав, хранится на поле;

комбинированный, совмещающий первый и второй способы.

Потребное количество подвижного состава для обслуживания сельскохозяйственных машин (зерновых комбайнов) определяется следующим образом:

(2.1)

где b_р - рабочая ширина захвата комбайна при одном проходе по полю, м;

v_р - рабочая скорость комбайна, км/ч;

q_ц - урожайность убираемой культуры, ц/га;

М_к - количество комбайнов.

Зерновые культуры (пшеница, рожь, ячмень, овес и др.) перевозят бестарным способом. Перевозка может быть организована по следующим основным схемам: комбайн - зерноочистительно-сушильный ток колхоза или совхоза - временный (глубинный) хлебоприемный пункт - основной хлебоприемный пункт (элеватор); комбайн - ток - основной хлебоприемный пункт; комбайн - основной хлебоприемный пункт.

Основными хлебоприемными пунктами являются также пункты по приему зерна для дальнейшей его перевозки в смешанном сообщении, расположенные непосредственно на железнодорожных станциях и речных пристанях.

Необходимость завоза зерна на промежуточные пункты складирования (зернохранилища и глубинные пункты) вызывается рядом причин и в первую очередь перегруженностью основных хлебоприемных пунктов в период уборки, короткими сроками уборки урожая и вывоза его с полей. Зерно из промежуточных пунктов на основные хлебоприемные пункты вывозят после окончания уборки.

Выбор схемы перевозки зависит от географического положения района уборки урожая, расстояния от места уборки до элеватора, станции или пристани, состояния (степени влажности) зерна и обеспеченности автомобильным транспортом в период уборки. Наиболее рациональной является перевозка по схеме комбайн - основной хлебоприемный пункт.

Автомобили загружаются зерном на месте уборки урожая из бункеров комбайнов, движущихся внутри определенного прямоугольника на поле, называемого загонкой. При прямом комбайнировании комбайны совершают круговой объезд загонки, постепенно приближаясь к ее центру, а при раздельном способе уборки зерна (при применении жаток) - возвратно-поступательное движение. Разгрузка комбайнов возможна на ходу и с остановкой. Разгрузка на ходу повышает производительность уборки на 15-20% по сравнению с разгрузкой с остановкой. Время, необходимое для загрузки подвижного состава зерном при полном использовании грузовместимости, зависит от вместимости кузова подвижного состава, вместимости бункера и продолжительности его заполнения, которая определяется вместимостью бункера, урожайностью убираемой культуры (количество центнеров на 1 га), рабочей скоростью комбайна и шириной захвата комбайна или жатки [14].

Если вместимость кузова автомобиля больше вместимости бункера, то необходимо проводить несколько раз погрузку (или догрузку, если вместимость кузова и бункера не кратны). В этих случаях с целью сокращения времени простоя подвижной состав может загружаться сразу двумя комбайнами, двигающимися параллельно по полю на расстоянии по фронту, обеспечивающему возможность загрузки. Такая система называется методом спаренной работы. Производительность подвижного состава в этом случае повышается на 25% по сравнению с загрузкой из одного комбайна. Для вывозки зерна от комбайнов на тока используют автомобили-самосвалы ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ.

Тяжелые дорожные условия не дают возможность использовать автопоезда на непосредственной загрузке из бункеров комбайнов. Кроме того, для загрузки автопоездов требуется большое время, что сводит до минимума повышение производительности за счет использования прицепов. Поэтому вывоз зерна на тока автопоездами может осуществляться при использовании комбитрейлерного способа: зерно загружается отдельно в автомобили ив прицепы, которые транспортируются трактором до места формирования автопоездов [15].

Для сбора урожая на определенном массиве выделяют группу комбайнов, работающих на отдельных загонках. На ближайшей к массиву, полевой дороге или на межклеточных дорогах, прокашиваемых в массиве, расставляют прицепы. Размеры загонки подбирают так, чтобы заполнение бункера происходило к моменту наибольшего приближения комбайна к дороге. К этому моменту прицепы, расположенные на дороге, подают для загрузки из бункера, а затем вновь доставляют на дорогу. От автопоезда, прибывающего с тока, отцепляют порожние прицепы, автомобиль идет под загрузку из бункера, затем возвращается к месту расположения загруженных прицепов, к нему прицепляют несколько прицепов, и автопоезд с зерном движется на ток.

При доставке зерна автопоездами потребное количество автомобилей и оборотных прицепов определяют в зависимости от урожайности и расстояния перевозки. Если автопоезда не успевают отвозить зерно на тока и не обеспечивают своевременного возврата порожних прицепов, то на каждую группу комбайнов выделяют дополнительно один-два бортовых автомобиля, работающих без прицепа.

Для сокращения простоев под разгрузкой и ускорения оборачиваемости автопоездов груженые прицепы в пункте разгрузки могут отцепляться и обмениваться на порожние; товарно-транспортные накладные могут быть оформлены в период оборота автомобиля, а затем вручены водителю.

Зерно, доставленное на тока, разгружается механическими лопатами, разгрузчиками, установленными на шасси колесных тракторов, и различными автомобилеразгрузчиками. После очистки и просушки его отправляют на хлебоприемные пункты. Погрузка зерна на токах производится зернопогрузчиками со скребковыми транспортерами и скребковыми питателями, пневматическими зернопультами и из бункеров.

На перевозках зерна с токов на хлебоприемные пункты широко используют бортовые автопоезда, что сокращает потребность в подвижном составе и снижает себестоимость перевозок.

Разгружаются бортовые автомобили и автопоезда на хлебоприемных пунктах при помощи автомобилеразгрузчиков. Перед разгрузкой зерна на хлебоприемных пунктах подвижной состав взвешивают и отбирают пробу зерна. После разгрузки подвижной состав вторично взвешивают и оформляют документы о сдаче зерна. Средствами перевозки зерна является подвижной состав, состоящий из автомобилей, прицепов, полуприцепов. Помимо автомобильного транспорта при перевозке зерна могут использоваться колесные трактора общего назначения с тракторными прицепами. Наиболее распространенным вариантом является транспортный агрегат, состоящий из энергосредства и двух тракторных прицепов общей грузоподъемностью 21 т - К-701+ПТС-9+ПТС-12.

Направление деятельности ТОО "Карабалыкская с.х.о.с" - зерновое, поэтому при перевозках грузов особое место отводиться зерну. Для перевозок зерна соответственно оборудуются транспортные средства, прицепы. Но при этом имеются транспортные средства на базе прототипов различных автомобилей, которые осуществляют перевозки грузов другого направления, то есть - продуктов, мяса, сырьевых материалов, строительных материалов и других. Для этого используются различные автомобили - рефрижераторы, тягачи с прицепами, тяжеловозы, автопоезда, специальные автомобили для перевозки продуктов и так далее. Рассмотрим некоторые из них и устройство оборудования, позволяющего ускорить процессы погрузки - разгрузки.

2.6 Повышение уровня использования транспорта в сельском хозяйстве

Сельскохозяйственное производство отличается не только потребностью, но и большим разнообразием грузов (до 250 видов). Общий годовой объём перевозок в сельском хозяйстве страны составляет около 4 млрд. т и в расчете на 1 га пашни - более 35т (с учетом внутрихозяйственных и внешнехозяйственных перевозок).

В общих затратах на производство сельскохозяйственной продукции транспортные и погрузочно-разгрузочные работы составляют до 40…45%, а затраты энергии - до 50%. Третья часть денежных затрат хозяйств, связанных с приобретением и использованием техники, приходится на транспортные и погрузочные машины. Из всех затрат в сельском хозяйстве на транспорт (автомобильный и тракторный) приходится 14%.

Применяемые в сельском хозяйстве автомобили и колёсные трактора выполняют транспортные работы в объёмах с соотношением соответственно 3:2. При этом тракторы осуществляют преимущественно внутрихозяйственные перевозки, а автомобили - внехозяйственные и частично внутрихозяйственные, в основном - технологические.

За годы реформ численность транспортных средств сократилась на 32...35%. Но тракторы как универсальное энергетическое средство в связи с сокращением парка стали чаще применять в технологических процессах. Соответственно доля тракторов в общем объёме перевозок сократилась с 40 до 28%. В результате увеличилась нагрузка на автомобильный парк.

Число автомобилей на 1000 га пашни ежегодно снижается, и составило в 2004 г. Лишь 4,3 единицы. Кроме малочисленности автопарка автомобили часто не отвечают требованиям сельскохозяйственного производства.

Поэтому важно не только совершенствовать транспортные средства, но и эффективно их использовать, снижать энергозатраты на производство сельхозпродукции [2,3].

Прежде всего, следует рационально использовать наличный состав автомобильного парка: наращивать борта и максимально загружать автомобили, применять пологи, использовать прицепы и полуприцепы, снижать долю холостых пробегов и четко планировать перевозки грузов.

Необходимо также проверять состояние дорог и переездов на пути к объектам постоянного транспортного обслуживания, создавать дублирующие проезды в ненадежных местах, своевременно проводить ремонтные работы на постоянной дорожной сети.

Для обеспечения высокого уровня технической готовности автопарка необходимы регулярное техническое обслуживание подвижного состава, качественные плановый и заявочный ремонты, особенно ходовой резины, поддержание необходимой численности обменного фонда узлов и агрегатов, работа с личным составом водителей и ремонтников, повышение квалификации, совмещение профессий, ликвидация аварийности и нарушений правил дорожного движения.

2.7 Варианты использования транспортных средств

Для транспортировки продукции от самоходных уборочных машин применяют преимущественно автомобили. При этом происходят уплотнение и эрозия почвы, увеличиваются энергозатраты на её обработку (пахота, рыхление и др.).

В соответствии с требованиями ГОСТа 26955-86 допустимое давление ходовых систем транспортно-технологических средств на почву не должно превышать 0,2 МПа. Все существующие грузовые автомобили (кроме "Урал 5557") создают давление на почву в пределах 0,4..0,7 МПа. Из всех автомобилей, поставляемых сельскому хозяйству, только "Урал-5557" может временно работать с пониженным давлением в шинах (0,15 МПа.). Доля автомобилей "Урал" в автопарке агропромышленного комплекса составляет только 3%.

Поэтому в сельскохозяйственном производстве сейчас применяют перегрузочные технологии, которые имеют даже свои недостатки: несогласованность в работе уборочных и транспортных машин, значительные их простои и снижение производительности.

Перевозка зерна по схеме "поле-ток" должна осуществляться в основном автоподъездами, которые будут входить в состав уборочно-транспортных средств.

В результате анализа исследований и изучения опыта передовиков установлено, что перспективными являются две схемы перевозки зерна с помощью специализированных автомобилей.

По первой схеме тракторные прицепы-перегрузчики забирают зерно от комбайнов, доставляют его на край поля и перегружают в автопоезда-самосвалы грузоподъемностью 15…20 т. При перевозке зерна на автомобилях с прицепом до 30% времени будет затрачиваться на простои автопоезда на краю поля.

Время простоя можно сократить вдвое, если организовать перевозку зерна по второй схеме. При этом для забора зерна от группы комбайнов применяют оборотные автотракторные полуприцепы грузоподъемностью 25.28 т. Полуприцеп перемещают трактором к комбайнам, заполняют зерном и доставляют на край поля. Прибывший автотягач оставляет на краю поля порожний прицеп и забирает груженный.

Применение автомобилей с оборотными прицепами грузоподъемностью 28 т. вместо существующих автомобилей ГАЗ-53Б или ЗИЛ-ММЗ-554, осуществляющие прямые перевозки "комбаин-ток" позволит в 4…5 раз снизить количество транспортных средств.

С технологической перевозкой значительной удельный вес занимают корма, имеющие малую плотность (0,15.. .0,4 т/м³). Для перевозки зелённой массы потребуются транспортные средства с кузовом большой вместимости (100...150 м³).

На перевозке продовольственного картофеля широкое применение должны найти контейнеры. Внедрение контейнерного способа перевозок картофеля предусматривает использование автомобилей общего пользования грузоподъемностью до 22 т.

Специализированный автотранспорт нужен для доставки картофеля от комбайнов на сортировальные пункты, а также на поле для загрузки его в картофелесажалки.

В период уборки картофеля транспорт используют обычно в плохих погодных условиях, поэтому для этих работ нужны автомобили повышенной проходимости.

По сравнению с автотранспортом тракторный транспорт стал обходиться в 3 раза дороже. Такое положение сложилось в результате несоответствия грузоподъемности прицепов и мощностей тягачей (колесных тракторов). За последние 15 лет мощность большинства колесных тракторов возросла в 1,4.2 раза, а грузоподъемность прицепов осталась на прежнем уровне. Это приводит к недоиспользованию мощности двигателей на 35...50 %, что отрицательно сказывается на технико-экономических показателях тракторных перевозок. По данным ВИМа, на перевозку каждой тонны грузов прицепами ограниченной грузоподъемности перерасходуется 0,5 кг топлива. Поэтому целесообразно ускорить замену существующих прицепов на новые в пределах, указанных в таблице 2.7.

Таблица 2.7 Увеличение грузоподъемности прицепов

Трактор	Грузоподъемность прицепа, т	Ожидаемое снижение расхода топлива, %
	существующего	нового
МТЗ-80	4	7	29
Т-150К	9	15	23
К-701	23	29	13

В Нечерноземной зоне страны внутрихозяйственные перевозки часто выполняют в тяжелых дорожных условиях, вывозка груза с поля приводит к сильному уплотнению почвы. С целью снижения эрозионного воздействия движителей на почву и сокращения количества их проходов по полю ВИМ создал новый низкорамный прицеп с платформой на шинах низкого давления.

Минимальная высота платформы (200 мм) позволяет вручную загружать контейнеры овощами. Универсальность полуприцепа дает возможность более эффективно использовать трактор МТЗ-82 даже в условиях арендного подряда.

В системе машин отсутствует универсальный прицеп, предназначенный для перевозки невейки, хлебной массы и грубых кормов. для доставки невейки нужен прицеп вместимостью 30.35 м3 с боковой выгрузкой, его погрузочная высота не должна превышать 2800 мм.

Поскольку высота прицепа ограничена, его длина должна быть не менее 600 см. Такой прицеп несложно переоборудовать в емкость (до 65 м3) для перевозки хлебной массы или семян трав на стационар. Применение прицепа-емкости со стенкой уплотнения позволит увеличить его вместимость до 90 м3. Новый универсальный прицеп заменит прицепы вместимостью 30.35 м3, прицеп 2ПТС-4 с кузовом вместимостью 45 м3 и полуприцеп-самосвал при перевозке грузов плотностью от 0,4 до 0,8 т/м3.

Для перевозки груза в экстремальных условиях платформу можно оснастить гибким ограждением воздушной подушки. Грузоподъемность платформы на воздушной подушке может быть 5.6 т, при давлении колес на почву не более 0,6 МПа. Применение платформы на воздушной подушке в условиях избыточного увлажнения позволит вывозить урожай зерновых и кормовых культур при влажности почвы 0,9 %.

Одними из новых транспортных средств являются сменные кузова-контейнеры. Это легко и быстро отделяемая от шасси часть транспортного средства, устанавливаемая на землю для выполнения погрузочно-разгрузочных операций и временного хранения грузов. В сельском хозяйстве грузы накапливаются и реализуются постепенно. Причем перевозки носят явно выраженный сезонный характер. При этом становится целесообразным отделить более дорогостоящее шасси от кузова и этим резко снизить потребность в грузовых шасси.

В системе машин автомобиль со сменными кузовами приобретает новое качество: одно и то же шасси в течение рабочего дня может перевозить разные грузы, поэтому не требуется специализированный транспорт.

Применение сменных кузовов в сельском хозяйстве позволит снизить транспортные затраты на 25.40 %, уменьшить потребный парк автомобилей на 10.15% и резко снизить простои уборочной техники.

В настоящее время учет количества транспортируемой продукции, загрузки транспортных средств производится только на весовых пунктах, поэтому значительно снижается эффективность использования подвижного состава. Для ее повышения должны быть разработаны компактные электронные устройства, способные фиксировать вес заполняемого груза как при стоянке транспортного средства, так и при движении в процессе загрузки от уборочных машин.

Учитывая наметившуюся тенденцию к структурным изменениям в производственных отношениях на селе (аренда, кооперация, крестьянские и фермерские хозяйства и др.), целесообразно разработать малогабаритный автомобиль-тягач сельскохозяйственного назначения грузоподъемностью 1 т, тягового класса 0,6 т, с устройством для выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Автомобиль-тягач заменит трактор Т-30А, автомобиль УАЗ-452д и шасси Т-16М с погрузчиком ТГ-0,2, что позволит снизить металлоемкость в 2,3 раза. Годовой экономический эффект от внедрения автомобиля-тягача сельскохозяйственного назначения составит 60000 тенге. Такое мобильное средство могут использовать в хозяйствах для перевозки и разгрузки зерна, кормов, а также для внесения удобрений и обработки почвы [3,4].

3. Описание конструкции модуля, конструктивные расчеты

Для выполнения технологических операций на полях и внутрихозяйственных перевозок необходимы транспортно-технологические машины многоцелевого назначения на единой энергетической базе. Такая машина разработана в ВИМе на базе трактора Т-150К. Универсальная транспортно-технологическая машина (УТТМ) грузоподъемностью 8 т представляет собой специализированный трехосный самоходный агрегат. Универсальность машины и, следовательно, высокая годовая загрузка и экономическая эффективность обеспечиваются навесным сменным оборудованием (кузовами и рабочими органами) и возможностью агрегатирования с прицепами и полуприцепами различного назначения.

Полный комплект УТТМ может содержать следующее рабочее оборудование:

кузов самосвальный с двухсторонней боковой разгрузкой и автоматическим открыванием и закрыванием бортов для сыпучих и навалочных грузов;

кузов с донным цепочно-планчатым транспортером для перевозки силосной массы и твердых органических удобрений;

кузов-цистерна низкого давления для транспортировки и внесения жидких органических удобрений;

кузов бункерный с донным ленточным транспортером для перевозки корнеклубнеплодов, минеральных удобрений, комбикормов, семенного и посадочного материала;

кузов самосвальный двухсекционный с предварительным подъемом и боковой разгрузкой;

кузов-контейнеровоз с устройством для погрузки и разгрузки контейнеров;

клапан задний с гидроцилиндрами для открывания, предназначенный для установки на кузов с цепочно-планчатым транспортером при перевозке силоса;

-- разбрасыватель к кузову с цепочно-планчатым транспортером для внесения органических удобрений;

-- разбрасыватель к бункерному кузову для внесения минеральных удобрений;

-- спирально-винтовой транспортер к бункерному кузову для выгрузки комбикормов, заправки сеялочных агрегатов семенами и минеральными удобрениями;

ленточно-скребковый транспортер к бункерному кузову для выгрузки корнеклубнеплодов при буртовании, складировании и заправке посадочных агрегатов. Для установки и снятия кузова шасси оборудовано механизмом смены с гидроприводом. Снятые кузова устанавливают на стойки. Замена заднего клапана на разбрасыватель на кузове с донным цепочно-планчатым транспортером производится с помощью приспособления в виде четырех рычагов и двух гидроцилиндров, служащих также для открывания клапана. При установке на шасси УТТМ съемного седельно-сцепного устройства может быть получен эффективный тягач для агрегатирования с полуприцепами общей массой до 20 т. Шасси УТТМ (см. рисунок 3.1) представляет собой шарнирно-сочлененную раму, передняя часть которой целиком сохранена от Т-150К, а задняя полурама выполнена заново, с использованием сдвоенного моста автомобильного типа. К важнейшим особенностям шасси относятся:

трансмиссия, обеспечивающая работу машины, как на транспортных, так и на технологических режимах в широком диапазоне скоростей (1,8--50 км/ч);

возможность работы с различными колесными формулами (6x2, 6x4, 6x6), обеспечивающая проходимость машины в широких пределах;



Рисунок 3.1 Опытный образец универсального транспортно-технологического модуля, разработанного в ВИМе.

колеса разного диаметра (передние больше задних), позволяющие получить малую погрузочную высоту при сохранении достаточно высокой проходимости;

широкопрофильные шины на передних колесах и с регулируемым давлением -- на задних в сочетании с низкими осевыми нагрузками (до 6 т на переднюю и 12 т на сдвоенную оси), сохраняющие структуру почвы при полевых работах и обеспечивающие проходимость в условиях бездорожья;

-- шарнир с вертикальной и продольно-горизонтальной осью вращения, делающий машину маневренной и приспосабливающейся к неровностям пути;

-- возможность использования навесных кузовов прицепов и полуприцепов.

УТТМ предназначена для замены (полностью или частично) ряда узкоспециализированных транспортных средств, работающих в течение года непродолжительное время. Как показали исследования, ее можно использовать во многих климатических зонах страны, причем особенно эффективно -- в многоотраслевых хозяйствах, в которых годовой цикл работ включает большое число чередующихся производственных процессов. Для каждого хозяйства машина комплектуется рациональным набором кузовов, прицепов и полуприцепов, обеспечивающим ее максимальную эффективность.

3.1 Проектируемая конструкция модуля

Для предприятия ТОО "Викторовское", имеющего списанную технику в составе автомобилей ЗИЛ, и тракторов Т-150 К, так же есть возможность применить эффективную разработку модуля, с дальнейшим применением его в транспортно-технологических операциях.

Нами предлагается подобная конструкция, состоящая из основы трактора Т-150К и дополненного задним мостом автомобиля ЗИЛ. Она устроена следующим образом. Шасси УТТМ (см. рисунок 3.2) представляет собой шарнирно-сочлененную раму, передняя часть которой целиком сохранена от Т-150К, а задняя полурама выполнена заново, с использованием моста автомобиля ЗИЛ. К важнейшим особенностям шасси относятся вышеперечисленные возможности, как у конструкции прототипа, разработанной ВИМОМ. Особенности проектируемой конструкции в том, что в условиях ТОО есть возможность замены конструкции прицепов и полуприцепов, обеспечивающих легкость погрузочно-разгрузочных операций, удобство маневрирования модуля, экономичность, проходимость (колесная формула 4*4). Экономия топлива по данным ВИМА до 15 процентов, за счет уменьшения мощности на преодоление механических потерь в конечной передаче.

Техническая характеристика трактора Т-150 К.

Трактор относится по классификационному признаку - общего назначения. Тяговый класс трактора - 3 тс, тип движителя - пневматические колеса, модель двигателя - СМД-62, номинальная эксплуатационная мощность - 121,4 кВт, номинальная частота вращения коленчатого вала - 2100 мин^-1, число передач: переднего хода - 12, заднего хода - 4.



Рисунок 3.2 Проектируемый УТТМ.

Ведущий мост трактора Т-150 К - одинарная главная передача с конечной передачей планетарного типа, оснащен пневматическими тормозами, с дистанционным управлением с места водителя.

Главная передача имеет аксиальное соединение ведущей шестерни с ведомой, то есть по оси, такая передача не рассчитана на большие частоты вращения, но позволяет передавать крутящий момент большой величины, за счет особенности конструкции ведущей и ведомой шестерен со спиральными зубьями. Смазка деталей главной передачи осуществляется за счет общей масляной ванны корпуса. Дифференциал является межколесным, с коническими зубчатыми колесами, самоблокирующийся, повышенного трения.

Передача крутящего момента на конечную передачу осуществляется через полуоси, входящие в зацепление посредством шлицевого соединения. Общий корпус ведущего моста, для такого типа соединения, в технической литературе называют обеспечивающим полностью разгруженную конструкцию полуосей.

Такой тип полуосей позволяет производить нагружение конструкции моста до максимального.

Конечная передача представлена - колесный редуктор планетарного типа, обеспечивающий изменение крутящего момента по величине и направлению.

Представляет собой редуктор с прямозубыми колесами, который обеспечивает уменьшение скорости движения трактора на всех передачах, но при этом позволяет иметь больший крутящий момент, что создает большее тяговое усилие трактора.

Диапазон рабочих скоростей трактора Т-150К при традиционной конструкции, то есть с родным ведущим мостом, при транспортных работах колеблется от 3 км/час до 35 км/час. При этом трактор может также осуществлять операции, связанные с обработкой почвы (вспашка, боронование, культивация, посев и т.д).

Ведущий мост автомобиля ЗИЛ-130.

Представляет собой конструкцию ведущего моста с двойной главной передачей, с пневматическими тормозами, с полностью разгруженными полуосями.

Двойная главная передача представлена одинарной цилиндрической передачей и одинарной аксиальной конической передачей. Дифференциал межколесный, конического типа - неблокируемый. Конечная передача отсутствует.

Обоснование применения модуля.

Конструкция ведущего моста автомобиля ЗИЛ-130, по технической характеристике, позволяет иметь загруженность аналогично ведущему мосту трактора Т-150К и может использоваться на повышенных скоростях движения, так как особенности конструкции главной передачи обеспечивают смазку всех вращающихся деталей, а отсутствие конечной передачи позволяет модулю осуществлять скорости движения на тех же передачах, практически с тем же расходом топлива, более высокие.

Однако отсутствие блокируемого дифференциала позволит использовать такой модуль больше на транспортных работах. При установке на трактор Т-150К ведущего моста автомобиля ЗИЛ - 130 произойдут значительные изменения в конструкции, позволяющие использовать его на различных транспортных операциях в широком диапазоне скоростей от 1,8 до 50 км/час, при этом самое главное есть возможность быстро использовать кузова прицепов и полуприцепов, что в свою очередь позволит экономить время и топливо. Для возможности использования трактора на операциях по обработке почвы можно осуществлять его отсоединение от новой конструкции, установив назад ведущий мост Т-150К.

Кроме того при использовании деталей для модуля (ведущего моста ЗИЛ-130) нет необходимости покупать новый мост, его можно брать со списанных автомобилей ТОО "Викторовское". Экономия топлива при тех же транспортных операциях произойдет за счет уменьшения затрат мощности на преодоление сопротивлений в конечной передаче.

При изготовлении элементов модуля необходимо обеспечить жесткость соединения ведущего моста со второй половиной, то есть с трактором, для этого необходимы соответствующие прочностные расчеты.

3.2 Расчет на прочность соединения

Представленное соединение моста с шарниром осуществлено брусом. Он нагружен равномерно распределенной нагрузкой по краям и посередине. Сопротивление при движении составляет 14000Н.

Р =14000Н; Р =14000Н

Cилы сопротивления Ри Р будут равны между собой, так как они приложены симметрично. Сила сопротивления тяги трактора составляет Р+Р =28000Н

Р¹+Р²=Р (3.2.1)

R^А = Р¹+Р² (3.2.2)

У^F = Р¹+Р² +Р^А =0 (3.2.3)

Р^А = Р¹+Р²=2Р

I участок

M^у = -РU¹ (3.2.4)

U1	0	б
Mу	0	-сб

Q^z =-(Р ) = -Р (3.2.5)

Q^z =-14000Н

II участок

Q^z =-( -Р )= Р

Q^z = 14000Н

Опасное сечение А.

(3.2.6)

(3.2.7)

где В - наружная сторона бруса (рисунок 3.3);

b - внутренняя сторона бруса



Рисунок 3.3 Сечение бруса

Рисунок 3.4 Расчётная схема

Рисунок 3.5 Эпюра изгибающих моментов и поперечных сил

=

,

Максимальное напряжение бруса больше допустимого. Для усиления бруса на него сверху приваривается брус такого же сечения длиной 2000 мм

b=d¹ +d² (3.2.8)

- запас прочности удовлетворяет условиям.

Рисунок 3.6 Эпюра изгибающих моментов

3.3 Расчёт сварного шва

Так как в конструкции агрегата присутствуют сварные соединения, проведём расчёт сварного соединения упора с брусом.

Соединение упора с брусом - тавровое по ГОСТ 5264 - 69

Прочность шва определяется по формуле[5]

е (3.3.1)

Где N -расчётная продольная сила действующая на соединение, кгс;

-расчётное сопротивление сварного таврового соединения растяжению или сжатию, кгс/см

д -толщина металла в расчётном соединении, см;

е -длина шва, см.

·кгс/см [6] (3.3.2)

N=1800 · 0,8 · 28 = 40320 кгс

3.4 Расчет расхода топлива

Топливная экономичность транспортного средства - это его способность совершать транспортную работу с наименьшими затратами топлива. Для ее оценки используют два показателя: величину общего расхода топлива (Q_т) в литрах на 100 км пройденного пути и величину удельного расхода топлива (q_т) на единицу транспортной работы.

Удельный расход топлива на 100 км пробега рассчитывают по формуле:

Q_т=G_сум/L_сум·г_т 100; (3.4.1)

Удельный расход топлива на 100 ткм транспортной работы определяют по формуле:

q_т= G_сум/L_гр· G_гр ·г_т 100; (3.4.2)

где G_сум--количество топлива, израсходованного за определенный пробег, кг;

L_сум -- общий пробег (с грузом и без груза), км;

L_гр -- пробег с грузом, км;

г_т -- плотность топлива;

G_гр -- полезный груз, перевозимый автомобилем, кг.

Удельный расход топлива на 100 км пробега при движении связан с удельным расходом топлива двигателем (г/кВт * ч) соотношением:

Q=G_т/V_а·г_т100=q_е ·N_е/ V_а·г_т0,1; (3.4.3)

где N_е -эффективная мощность двигателя, кВт;

V_а -- скорость, км/ч

q_е =1000 G_т/N_е ,г/кВт·ч; (3.4.4)

Для дизельных -- 231 ... 299 г/кВт-ч.

Факторы, влияющие на расход топлива.

Расход топлива транспортным средством зависит от технических и организационных факторов. Основными из них являются:

- улучшение технического состояния (в первую очередь систем питания, зажигания, цилиндро - поршневого и газораспределительного механизмов, трансмиссии и ходовой части);

- улучшение условий использования;

- мастерство и квалификация водителя;

- улучшение учета и нормирования расхода топлива.

Техническое состояние механизмов оказывает решающее влияние на расход топлива через десятки различных факторов. На транспортном средстве нет второстепенных составных частей. Так, неисправность стеклоочистителя или неправильная регулировка фар хотя и не имеет прямого отношения к расходу топлива, но в определенных условиях затрудняет управление, заставляет водителя снижать скорость, чаще тормозить. Накипь на стенках системы охлаждения нарушает температурный режим работы двигателя и увеличивает расход топлива. Поэтому экономия топлива может быть достигнута только при полной технической исправности механизмов [3,7].

В основу нормирования топлива на работу положены индивидуальные и групповые нормы его расхода.

Индивидуальные нормы расхода топлива применяют внутри хозяйства автотранспортного предприятия. Они являются основанием для списания топлива, израсходованного в целом как хозяйством, так и водителями, работающими на конкретных автомобилях. Групповые (плановые) нормы служат для планирования расхода и оценки эффективности использования топлива на транспортную работу в целом по хозяйству, району, области, республике, министерству, то есть на всех уровнях планирования.

Для грузовых бортовых автомобилей и автопоездов, работа которых учитывается в тонно-километрах, индивидуальные нормы расхода топлива слагаются из линейной нормы на 100 км пробега и нормы на произведенную транспортную работу из расчета 2,0 л для автомобилей с карбюраторными двигателями и 1,3 л для автомобилей с дизельными двигателями на каждые 100 тонно-километров (для нормальных дорожных и климатических условий работы). В соответствии с этим общий нормативный расход топлива Q_н конкретным автомобилем рассчитывают по линейной норме на пробег L и норме на транспортную работу Р по формулам:

Q_н= Q_п +Q_т±Q_у

Q_н=Н_л·L/100+ Н_т·Р/100 ±( Q_п +Q_т )УД_у·/100; (3.4.5)

где Q_п -- нормативный расход топлива на пробег, л;

Q_т -- нормативный расход топлива на транспортную работу, л;

Q_у -- увеличение или снижение нормативного расхода топлива на особые условия работы, л;

Н_л -- линейная норма расхода топлива, л/100 км;

Н_т -- норма расхода топлива на транспортную работу, л/100 ткм;

УД_у -- суммарное увеличение или снижение нормативного расхода топлива на особые условия работы, %:

УД_у = Д_у1 +Д_у2 +…+Д_уп ; (3.4.6)

Объем выполненной транспортной работы (ткм) равен:

Р=G_гр·L_г; (3.4.7)

где G_гр·- масса груза, т;

L_г - пробег с грузом, км.

Для грузовых автомобилей-самосвалов норма расхода топлива слагается из нормы на пробег автомобиля и нормы на каждую ездку с грузом, установленную в размере 0,25 л для всех моделей автомобилей-самосвалов (для нормальных климатических и дорожных условий). Общий нормативный расход топлива для автомобилей самосвалов рассчитывают по формулам:

Q_о.н.=Q_п+Q_е;

Q_о.н=Н_л·L/100+Н_en; (3.4.8)

где Q_е, Н_е -- соответственно дополнительное количество и норма расхода топлива на каждую ездку с грузом, л;

n -- количество ездок с грузом.

Общий нормативный расход топлива для легковых автомобилей рассчитывают по формуле:

Q_о.н=Н_л/100·L; (3.4.9)

нормы на 100 км пробега, утвержденной для базовой модели, увеличенной или уменьшенной на 2 л для автомобилей с карбюраторными двигателями и на 1,3 л -- для автомобилей с дизельными двигателями на каждую тонну превышения или снижения веса специализированного автомобиля против базового;

нормы расхода топлива на работу оборудования специализированного автомобиля.

В тех случаях, когда на шасси бортовых автомобилей установлено специальное оборудование, не позволяющее автомобилю производить транспортную работу, норма расхода топлива слагается из:

нормы расхода топлива на передвижение, исходя из линейных норм и надбавок на превышение собственной массы;

нормы расхода топлива на работу специального оборудования.

Для автомобилей с прицепами (при отсутствии норм) на каждую тонну собственной массы прицепа норму расхода топлива увеличивают: с карбюраторными двигателями -- на 2 л, с дизельными -- на 1,3 л. Таким образом, основной нормируемый расход топлива определяют по индивидуальным нормам, которые составлены для каждого конкретного автомобиля или автопоезда при движении в заданном состоянии в летнее время по дороге с усовершенствованным покрытием, проложенной в равнинно-холмистой местности, при длине ездки более 20 км. Однако эти нормы не учитывают ряд эксплуатационных и природно-климатических факторов, которые влияют на расход топлива при автоперевозках. Эти отклонения от указанных выше условий эксплуатации учитываются соответствующими надбавками, которые устанавливают в процентах к нормируемому топливу.

Нормы расхода жидкого топлива для автомобилей могут быть увеличены или уменьшены в зависимости от времени года, климатических, дорожных и других условий.

При работе в карьерах в тяжелых дорожных условиях, а также на поле норма расхода топлива автомобилем может быть увеличена до 20%, а при учебной езде -- 25%. На внутригаражные разъезды и технические надобности (технические осмотры, регулировочные работы, приработка деталей после ремонта и др.) разрешается расходовать до 0,5% топлива от общего его количества, потребляемого автомобилями хозяйства.

При погрузочно-разгрузочных работах, где по условиям противопожарной безопасности запрещается останавливать двигатель (нефтесклады, спецсклады и др.), на один час простоя автомобиля устанавливают дополнительный расход топлива исходя из нормы расхода на 5 км пробега.

Нормы расхода топлива снижаются при работе автомобилей на внегородских дорогах с усовершенствованным покрытием до 15%.

Следует отметить, что при работе в условиях, требующих увеличения или снижения норм, норму расхода топлива следует изменять в равной степени как на пробег, так и на транспортную работу.

При определении эффективности использования топлива фактический расход его сопоставляют с нормативным. Фактический расход топлива Q_ф -- это расход топлива конкретным автомобилем (автопоездом) при выполнении транспортной работы в заданных условиях [4].

Расчет норм расхода топлива для модуля в условиях ТОО "Викторовское"

На тракторе с одним прицепом Т-150К при общем пробеге L=180 км выполнена транспортная работа Р=450 ткм, максимальная скорость движения 35 км/час. Фактический расход топлива Q_ф составил 157,2 л. Необходимо определить эффективность использования топлива на данной работе.

Для пробега за один час необходимо 30,5 л, на 100 ткм транспортной работы -- 2,0 л. Нормативный расход топлива на пробег и транспортную работу определяют по формуле:

Q_о.п.=30,5/100*180+2,0/100*450=54,9 л.

Разность между общим нормативным и фактическим расходом топлива (54,9--30,5= 24,4 л) соответствует перерасходу топлива при такой загрузке.

При использовании модуля

Расчет будет представлен зависимостью (3.4.3):

Q=G_т/V_а·г_т100=q_е ·N_е/ V_а·г_т0,1

При скорости движения 50км/час и плотности топлива равной 0,83 кг/см3 получим:

Q=G_т/V_а·г_т100=q_е ·N_е/ V_а·г_т0,1 = 0252 * 121,4/50* 0,86*0,1 = 47,3 л

То есть при заданных условиях экономия топлива при использовании модуля составит до 15 процентов.

4. Охрана труда и окружающей среды

4.1 Охрана труда

Наряду с бесспорными достоинствами автомобилизации появляется тенденция к увеличению человеческих и материальных потерь вследствие аварий, связанных с транспортными средствами. Автомобиль представляет собой потенциальный источник повышенной опасности для людей, которая резко возросла в последние годы в результате роста мощностей двигателей и скорости движения [8].

Рисунок 4.1 Классификация конструктивной безопасности транспортных средств

В связи с этим возрастают требования к конструктивной безопасности транспортных средств

Безопасность транспортного средства подразумевает такие эксплуатационные и динамические качества, которые уменьшают вероятность ДТП, а в случае его возникновения -- исключение травм водителя, пассажиров и снижение их последствий

Конструктивная безопасность транспортного средства включает в себя активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства (рисунок 4.1).

Рабочее место водителя. Рациональная организация рабочего места водителя имеет большое значение для БДД, повышения производительности труда, сохранения здоровья водителя.

Обитаемость -- характеристики среды, определяющие уровень комфорта (микроклимат, загазованность, эргономические свойства, шум и вибрации, плавность хода) и эстетические качества рабочего места водителя.

Микроклимат определяется температурой, влажностью и скоростью воздуха. Приемлемыми значениями температуры являются 17...24°С, а оптимальными -- 20...22°С. Температурное воздействие на организм (прежде всего интенсивность теплообмена) существенно зависит от влажности и скорости воздуха. Допустимая относительная влажность воздуха составляет 30...70%. Влияние микроклимата на состояние водителя представлено в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Влияние микроклимата на состояние водителя

Показатель микроклимата	Состояние водителя
Повышение температуры воздуха до 25 °С	Снижается скорость реакции, ускоряется физическое утомление
Температура воздуха выше 30 оС	Ухудшается умственная деятельность, замедляется реакция
Температура воздуха ниже 17°С	Начинается охлаждение тела, наблюдается снижение работоспособности мышц и их быстрая усталость, неточность и скованность движений. Минимальная допустимая температура в кабине 11 оС
Повышение влажности при низкой температуре	Увеличивается теплоотдача и интенсивность охлаждения организма
Повышение влажности при высокой температуре	Перегрев организма

Рекомендуемая скорость воздуха в салоне автомобиля примерно 1 м/с. Считается, что вентиляция кабины грузового автомобиля должна обеспечивать при закрытых окнах не менее чем двадцатикратный воздухообмен. При этом подача свежего воздуха в кабину или салон в зимний период должна составлять 0,5...0,8 м³/мин, а летом 1 ...2,4 м³/мин.

Важным фактором, влияющим на БДД, является чистота воздуха в кабине (салоне) автомобиля (таблица 4.2).

Таблица 4.2 Влияние изменения состава воздуха на состояние водителя

Изменение состава воздуха	Состояние водителя
Повышение концентрации оксида углерода	Снижается внимание, увеличивается сонливость, снижается острота зрения, особенно ночью
Концентрация оксида углерода свыше 0,02 %	Легкое отравление
Концентрация диоксида углерода более 1 ... 2 %	Снижается эффективность работы
Повышение концентрации диоксида углерода до 3 %	Затрудняется дыхание
Концентрация оксидов азота (NO, N02) более 0,01 %	Вдыхание в течение 0,5 ... 1 ч может вызвать заболевание
Повышение концентрации акролеина -- газа, содержащегося в отработавших газах дизелей	Раздражение слизистой оболочки горла, носа, глаз
Количество пылеватых частиц более 150 млн на 1 м3 воздуха	Раздражение дыхательных путей

Шум оказывает вредное воздействие на органы слуха, кору головного мозга. Снижается внимание, увеличивается время реакции, затрудняется восприятие сигналов других транспортных средств, слуховой контроль работы агрегатов своего автомобиля. Уровень шума до 75 дБ считается нормальными условиями, уровень 80... 85 дБ является уже вредным. Болевые ощущения возникают при уровне шума 130 дБ и выше. Действие шума определяется не только его интенсивностью, но и частотой. Среднечастотные шумы (350...800 Гц) и высокочастотные (свыше 800 Гц) более вредны, чем низкочастотные (200...300 Гц). Длительное воздействие громких высокочастотных шумов вызывает головные боли. Нормы предельного уровня шума в кабине составляют от 75 до 85 дБ в зависимости от типа транспортного средства.

Источниками вибраций и колебаний являются работающие двигатель и агрегаты транспортного средства, неровности дороги. Вибрации и колебания характеризуются частотой и амплитудой, скоростью и ускорением колебательного движения. Чем больше частота вибраций, тем меньше может быть допустимая амплитуда колебаний. Собственные частоты колебаний частей человеческого тела составляют 4...5 Гц для области таза, 4...8 Гц для области брюшной полости, до 30 Гц для области головы. Собственная частота колебаний всего тела составляет примерно 5 Гц. Если при движении автомобиль испытывает колебания, кратные частоте колебаний тела человека или его частей, возможны резонансные колебания, что резко повышает утомляемость водителя, так как вызывает общее напряжение тела и увеличивает расход энергии.

Эргономические свойства -- показатели, характеризующие соответствие размера, формы сидений и органов управления транспортным средством антропометрическим параметрам.

Управление автомобилем требует высококоординированных действий и движений, быстроты и точности двигательных реакций. Длительное пребывание в условиях ограниченной подвижности, однообразие рабочей позы и движений вызывают нарушение координации. Требуется обеспечение условий, соответствующих физиологическим возможностям человека.

Компоновка кресла водителя должна способствовать удобной посадке водителя (прежде всего правильное положение позвоночника), обеспечивающей наименьшие физические затраты и состояние постоянной готовности в течение длительного времени. Это достигается определенным соотношением размеров элементов сиденья, возможностью регулировки в вертикальной и горизонтальной плоскостях, изменением наклона спинки сиденья, амортизирующими устройствами и материалами сиденья.

При разработке конструктивных решений органов управления автомобилем (расположение, форма, размеры и т.д.) учитывают их функциональное назначение, значимость, частоту пользования, очередность пользования. Кроме того, конструкции органов управления должны обеспечивать:

экономию движений (число движений и траектории должны быть минимальны);

простоту и законченность движений (последнее предполагает, что окончание предыдущего движения должно быть удобным для начала следующего);

размещение в оптимальной зоне досягаемости рук и ног водителя;

равномерное распределение нагрузки на руки и ноги [7,8].

4.2 Требования безопасности при обслуживании модуля

Водитель должен быть обеспечен специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты в соответствии с ГОСТ 12.0.001-74.

Уровень шума и вибрации в кабине не должен превышать требований ГОСТ 12.1.005-85. Микроклимат должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005-85. Концентрация вредных веществ в соответствии с ГОСТ 7057-73 не должна превышать санитарной нормы (окись углерода -- 20 мг/м3, акролеин -- 0,7 мг/м3). Рабочее место водителя следует содержать в чистоте. Необходимо наличие медицинской аптечки и питьевого бачка или термоса в соответствии с ГОСТ 12.2.019-76.

Системы питания, охлаждения и смазки не должны иметь течи топлива, масла, антифриза и воды, а также пропуска отработавших газов через неплотности соединений в системах питания и газораспределения. Труба глушителя должна плотно соединяться с выпускным трубопроводом двигателя. Впускной и выпускной трубопроводы и глушитель не должны иметь трещин и пробоин. Нельзя пользоваться открытым огнем при определении и устранении неисправностей механизмов.

К транспортным работам допускаются лица, имеющие большой опыт работы. Основным условием безопасной работы транспортного агрегата является - надежное действие рулевого управления, тормозной системы.

Все транспортные прицепы должны иметь тормоза, управляемые с кабины водителем. Они должны обеспечивать торможение прицепа не только на ходу, но и при отрыве от транспортного средства, предупреждающее действие при изменении скорости движения. При комплектовании транспортных поездов в обязательном порядке применяют предохранительный трос или цепь (что описывается и в ПДД), устраняющие отрыв прицепа от тягача.