АНАЛИЗ  КОНСТРУКТИВНОЙ  СХЕМЫ  ГРУЗОВОГО  АВТОМОБИЛЯ  ДЛЯ  ЭКСПЛУАТАЦИИ  В  УСЛОВИЯХ  КРАЙНЕГО  СЕВЕРА

Прасолов  Роман  Васильевич

студент  3  курса,  кафедра  ЕНОТД  филиала  ТюмГНГУ  в  г.  Новый  Уренгой,  РФ,  Ямало-Ненецком  автономном  округ,  г.  Новый  Уренгой

E -mail:  a.svend@mail.ru

Свендровская  Александра  Филипповна

научный  руководитель,  канд.  тех.  наук,  доцент  кафедры  ЕНОТД  филиала  ТюмГНГУ  в  г.  Новый  Уренгой,  РФ,  Ямало-Ненецком  автономном  округ,  г.  Новый  Уренгой

Койшина  Екатерина  Алимовна

научный  руководитель,  ассистент  кафедры  ГСЭД  филиала  ТюмГНГУ  в  г.  Новый  Уренгой,  РФ,  Ямало-Ненецком  автономном  округ,  г.  Новый  Уренгой

Основной  транспортируемый  груз  на  Ямале  —  газ  и  нефть  в  одном  направлении,  трубы,  газовое  и  нефтяное  оборудование  в  другом.  Географическое  положение  уренгойского  газового  месторождения  (третье  в  мире  по  величине  газовых  запасов)  и  металлургических  и  трубопрокатных  заводов  диктует  выбор  железнодорожного  и  автомобильного  транспорта,  в  качестве  основного  для  перевозки  труб.  По  реке  Оби  на  баржах  и  морем  на  Ямал  доставляют  незначительный  процент  труб.

В  настоящее  время  11-метровые  трубы  диаметром  1420  мм  с  железнодорожных  платформ  г.  Новый  Уренгой  перегружают  на  автомобили  «Урал»  по  одной  трубе  и  везут  на  новые  участки  прокладки  трубопроводов  или  на  газовые  промыслы.  Около  20  лет  назад  две  11-метровые  трубы  сваривали  в  22-метровую  плеть.  Три  плети  транспортировали  на  вездеходе  «Ураган»,  но  из-за  большого  расхода  топлива  им  перестали  пользоваться.  Поэтому  выбранная  нами  тема  является  актуальной.

Цель  исследования:  разработка  конструктивно-рассчитанной  схемы  нового  «автомобиля-плетевоза»  для  эффективного  транспортирования  труб  в  приполярных  районах  Ямала.  Данный  автомобиль  сможет  транспортировать  по  две  плети  длиной  22  метра.

Анализ  литературных  источников  показывает,  что  опыт  транспортирования  габаритных  грузов  США,  Канады,  Австралии  и  других  стран  привел  к  необходимости  разработки  специальной  автотехники. 

Сформулируем  основные  требования,  предъявляемые  к  новому  автомобилю,  которые  будут  формировать  диапазон  технических  характеристик  автомобиля.  Масса  автомобиля  формируется  из  массы  самого  автомобиля  (7—7,5  т),  массы  прицепа-роспуска  (4,3  т)  [2]  и  массы  груза  (34,4  т).  Грузом  являются  четыре  11-метровых  трубы  диаметром  1420  мм,  каждая  массой  8,6  т.  Получим:

·     Снаряженная  масса  автомобиля:  11,8  т.

·     Полная  масса  автомобиля:  46,2  т.

Средняя  скорость  автомобиля  с  грузом:  30  км/ч,  максимальная  скорость  70  км/ч.  Машина  должна  иметь  высокую  проходимость,  следовательно  передний  и  задний  мосты  должны  быть  ведущими  Прицеп-роспуск  и  шасси  автомобиля  должны  быть  оборудованы  поворотными  платформами,  которые  способны  частично  гасить  инертный  момент  и  обеспечить  плавный  вход  и  выход  автомобиля  на  поворотах  и  неровностях  дорожного  полотна.  Крутящий  момент  на  ведущих  колесах  должен  перераспределяться  демультипликатором  на  сложных  участках  дороги.  Двигатель  должен  обеспечить  надежную  работу  автомобиля  с  выдвинутыми  требованиями.

Определение  мощности  и  основных  характеристик  двигателя  проводились  по  наиболее  тяжелым  из  возможных  режимов  работы  двигателя:  режим  номинальной  (максимальной)  мощности  .Этот  режим  учитывает  высокие  газовые  и  инерционные  нагрузки,  поэтому  выбран  за  основу  расчетов  [1].

Диапазон  частоты  вращения  коленчатого  вала  разбиваем  с  шагом  250об/мин.  и  проводим  расчет  номинальной  мощности  ,  текущего  значения  крутящего  момента  коленчатого  вала    и  удельной  эффективности  расход  топлива  :

  (1)

где:    —  максимальная  скорость  движения  автомобиля,  м/с;

  —  масса  автомобиля;

  —  коэффициент  сопротивления  дороги  (для  легковых  j=(0,01…0,5)10^-6V²_{a  max};  для  грузовых    =  (0,015…0,02)+6×10^-6V²_{a  max}); 

  —  коэффициент  обтекаемости,  Н×с²/м⁴; 

  —  лобовая  площадь,  м²;

  —  коэффициент  учета  силы  инерции  приведенных  вращающихся  масс  (=  1,04  +  0,04,  где    —  передаточное  число  коробки  передач    =  (1…3));

    —  ускорение  автомобиля,  которое  можно  принимать  0,2…0,3  м/с²; 

  =  0,85…0,9  —  КПД  трансмиссии.

Текущее  значение  крутящего  момента  двигателя    определяется:

  (2)

  (3)

Удельный  эффективный  расход  топлива  для  выбранных  значений  частоты  вращения  коленчатого  вала  двигателя  вычислим  по  формуле: 

  (4)

где:    —  максимальный  удельный  эффективный  расход  топлива; 

  —  некоторые  выбранные  значения  частоты  вращения  коленчатого  вала  двигателя  в  минуту;

  –  максимальное  значение  частоты  вращения  коленчатого  вала  двигателя 

Результаты  всех  вычислений  занесем  в  таблицу  1.

Таблица  1.

Расчет  внешней  скоростной  характеристики

По  данным  таблицы  1  строим  графики  функциональной  зависимости  мощности  двигателя,  крутящего  момента  и  удельного  эффективного  расхода  топлива  от  частоты  вращения  коленчатого  вала  двигателя  (см.  рис.  1,  рис.  2).

Рисунок  1.  Внешняя  скоростная  характеристика  двигателя

Рисунок  2.  Удельный  эффективный  расход  топлива

Анализируя  представленные  расчетные  данные  следует  отметить,  что  максимальный  крутящий  момент  соответствует  диапазону  частоты  вращения  1200    —  1950  ,  максимальная  мощность  соответствует  частоте  вращения  2500

По  результатам  вычисления  выбираем  двигатель  ЯМЗ-2Э8504  ОАО  «Автодизель»,  который  имеет  следующие  технические  характеристики  :

·     Максимальный  крутящий  момент  —  2550  Н*ψ;

·     Мощность  —  550  кВт;

·     Удельный  расход  топлива  при  номинальной  мощности  —  206  г/кВт*ч.

Для  сравнения  приводим  технические  характеристики  автомобиля  МАЗ-7313-1 ̶  плетевоз  :

·     Грузоподъемность  —  21  т;

·     Снаряженная  масса  —  24  т;

·     Максимальная  скорость  —  60  км/ч;

·     Мощность  386  кВт;

·     Крутящий  момент  2205  Н*м  при  частоте  вращения  коленчатого  вала  1400  .

Определив  параметры  трансмиссии  при  выбранном  двигателе  автомобиля,  можно  предложить  возможный  вариант  схемы  автомобиля,  который  конструктивно  может  быть  реализован  согласно  рисунку  3.

Рисунок  3.  Конструктивная  схема  автомобиля

Вывод:  предложенная  схема  автомобиля  требует  детальной  доработки,  но  является  одним  из  вариантов  решения  проблемы  эффективной  перевозки  труб. 

Список  литературы:

1.Вахламов  В.К.  Автомобили.  Конструкция  и  элементы  расчета:  учебник.  М.:  Академия,  2010.  —  528  с. 

2.Венгеров  И.А.,  Кисуленко  Б.В.  Краткий  автомобильный  справочник.  М.:  Автополис-плюс,  2005.  —  672  с. 

3.Двигатель  ЯМЗ-2Э8504.10  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://dvigateli-yamz.ru/katalog/yamz-850/yamz-8504_10/yamz-2e8504_10/  (дата  обращения  25.04.2014).

4.Осепчугов  В.В.,  Фрумкин  А.К.  Автомобиль:  Анализ  конструкций,  элементы  расчета.  М.:  Машиностроение,  2003.  —  304  с.