CC BY
7152
Труды Инсторфа 10 (63)
УДК 622.331.002.5
Яблонев А.Л. Yablonev A.L.
Яблонев Александр Львович, д. т. н., профессор кафедры торфяных машин и оборудования Тверского государственного технического университета. 170026, г. Тверь, наб. Аф. Никитина, 22. alvovich@mail.ru Yablonev Alexander L., D.Sc., Professor of the Chair of Peat Machines and Equipment of the Tver State Technical University. 170026, Tver, Af. Nikytin emb., 22 alvovich@mail.ru
Дорогов О.В. Dorogov O.V.
Дорогов Олег Викторович, старший преподаватель кафедры ТМО ТвГТУ ovdorzhev@mail.ru Dorogov Oleg V., a senior lecturer of the Chair of Peat Machines and Equipment of the Tver State Technical University. ovdorzhev@mail.ru
Крутов Ю.В. Krutov Y.V.
Крутов Юрий Викторович, магистрант кафедры ТМО ТвГТУ wanderflanium@gmail.com Krutov Yuri V., undergraduate Chair of TMO TvGTU. wanderflanium@gmail.com
Войнов А.Н. Voinov A.N.
Войнов Алексей Николаевич, магистрант кафедры ТМО ТвГТУ alexej.vojnov@yandex.ru Voinov Alexey N., undergraduate of the Chair of Peat Machines and Equipment of the Tver State Technical University. alexej.vojnov@yandex.ru
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ MAIN REQUIREMENTS TO THE RUNNING
К ХОДОВОМУ ОБОРУДОВАНИЮ equipment OF HARVESTING MACHINES
уборочно- FOR TRANSPORTATION
транспортных МАШИН ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА OF MILLED PEAT
Аннотация. В статье описаны общие положения по выбору параметров пневматического колесного хода для машин, занятых на уборочных и транспортных операциях при добыче фрезерного торфа. Abstract. In article the general concepts of the choice of parameters of the pneumatic wheels of the milled peat harvesters are described.
Ключевые слова: торфяная машина, пневматический колесный ход, фрезерный торф, уборочнотранспортные операции. Key words: peat machine, pneumatic wheel running, milled peat, harvesting and transport operations.
Труды Инсторфа 10 (63)
53
Стратегия развития торфяной отрасли предполагает достижение к 2020 году уровня добычи торфа в 50 млн тонн в год, в то время как в 2010 году добыто всего 1,41 млн тонн. Эта задача может быть решена лишь при значительной модернизации торфодобывающего оборудования и использовании инновационных решений для повышения эффективности торфяных компаний. Одним из направлений модернизации отрасли является внедрение машин на пневмоколесном ходу, особенно на уборочных операциях, так как на один добывающий фрезер или валкователь в комплекте приходится 3-4 уборочные машины [1].
Россия отстает от передовых стран мира (Канада, Финляндия, Белоруссия) по использованию техники на пневмоколесном ходу при освоении торфяных месторождений. Однако, несмотря на общий спад торфяного производства, в последние годы наметился позитивный сдвиг. Внедрение в отрасль тракторов на пневмоколесном ходу потребовало срочного создания прицепных агрегатов с меньшей крюковой нагрузкой.
Исторически (50-80-е годы XX столетия) сложилось так, что самым распространенным видом транспорта по доставке добытого торфа к потребителю был железнодорожный узкой колеи. И это понятно, так как имеющийся парк гусеничных тракторов, законсервированных на межсезонное хранение (7-8 месяцев в году!) не мог обеспечивать транспортирование добытого торфа. Но в современных условиях значительного спада объемов производства и транспортирования торфа содержание многокилометровой сети железных дорог и подвижных составов узкой колеи на большинстве предприятий становится настолько дорогим, что съедает всю прибыль производственных участков, полученную на добыче торфа [2]. Поэтому большая часть торфа (а иногда и весь добытый торф) вывозится автотранспортом, для чего применяются технологии строительства быстровозводимых щитовых дорог, намораживание, строительство из местных материалов: сучья, песок, пни, гравий и т. д. Часто сооружение таких автомобильных дорог производится на месте и вместо узкоколейных железных дорог, что полностью отсекает путь назад, к железнодорожному транспорту. В качестве транспорта используются специальные торфовозы (на базе а/ м КАМАЗ и МАЗ) и прицепы для грузов с низкой насыпной плотностью, с объемом кузова до 80 м3. Доставка торфа автотранспортом хоть и привлекатель-
нее внешне, но тоже не лишена недостатков. Так, вывозить торф с производственных участков предприятия возможно либо в зимний период, когда замерзают дороги, либо нужно вкладывать деньги в строительство дорог. Кроме того, привлечение к транспортным работам сторонних компаний не решает вопрос круглогодичной занятости населения рабочих поселков, созданных на базе предприятий.
Учитывая сезонность характера работ по добыче торфа и низкую занятость населения поселков при торфопредприятиях в межсезонное время, целесообразно именно торфопредприятиям заниматься транспортом торфа во внесезонное время без привлечения посреднических услуг, максимально используя свои возможности и задействовав свою технику. Стимулом к этому могут послужить внедряющиеся в производство колесные тракторы, способные не только работать на полях добычи, но и быть тягачами прицепов при транспортировании торфа по дорогам общего пользования.
Обобщение опыта и условий эксплуатации торфяных машин на пневмоколесном ходу позволило сделать следующие выводы. Уборочные и транспортные операции по нагрузке на пневмоколесный ход могут быть отнесены к одной группе (полный вес машин составляет 100-130 кН). Условия эксплуатации уборочных и транспортных машин, обслуживающих внутрихозяйственный транзит, являются одинаковыми с позиции повышенной проходимости, устойчивости и тяговой нагрузки (20-30 кН). Для транспортных машин, которые могут быть задействованы на перевозках добытого торфа к потребителям, не требуется повышенная проходимость, они должны быть адаптированы к движению по дорогам общего пользования с соблюдением необходимых габаритов.
Данные выводы позволили как нельзя лучше обозначить требования к торфяным транспортным машинам: это должны быть универсальные прицепные машины, обладающие повышенной опорной проходимостью при эксплуатации внутри предприятия в сезон добычи торфа и габаритами, допустимыми для работы на дорогах общего пользования при операциях вывозки торфа в межсезонное время. Удовлетворение подобного требования возможно при использовании на универсальных прицепных машинах во время внутрихозяйственных перевозок сдвоенного колесного хода, благодаря которому понижается удельное давление на грунт и повышается опорная проходимость. Это
54
Труды Инсторфа 10 (63)
же относится и к уборочным машинам. Что же касается внешнего транзита, то это те же универсальные прицепы к колесным тракторам, но на одинарном колесном ходу.
Адекватный расчет пневмоколесных уборочно-транспортных машин на проходимость долгое время сдерживало отсутствие учета влияния деформации пневмоколес под воздействием нормальной нагрузки, в то время как деформация колес увеличивает пятно контакта с торфяной залежью, понижая тем самым давление на грунт Исследования, проведенные в ТвГТУ [3; 4] для четырех типов шин, позволили выявить, что деформация пневматического колеса оказывает существенное влияние на площадь его контакта с торфяной залежью при площади диаметрального сечения колеса больше 0,71 м2, увеличивая ее до 20% (рисунок).
-♦-Ряд 1 -В-Ряд 2 -±-Ряд 3 -х-Ряд 4
-♦-Ряд 5 -#-Ряд 6 —|- Ряд 7 —.Ряд 8
Рис. Зависимость площади контактной поверхности пневмоколеса с торфяной залежью от давления воздуха в шине:
- с учетом деформации колеса:
ряд 1 (1000 х 400 мм), ряд 2 (1420 х 500 мм), ряд 3 (1500 х 600 мм), ряд 4 (1500 х 840 мм);
- без учета деформации колеса:
ряд 5 (1000 х 400 мм), ряд 6 (1420 х 500 мм), ряд 7 (1500 х 600 мм), ряд 8 (1500 х 840 мм)
Fig. Dependence between area of the surface of contact of pneumatic wheel with peat deposit and tire air pressure:
- with taking into account the deformation of wheel: curve number 1 (1000 х 400 mm), number 2 (1420 х 500 mm), number 3 (1500 х 600 mm), number 4 (1500 х 840 mm);
- without taking into account the deformation of wheel: number 5 (1000 х 400 mm), number 6 (1420 х 500 mm), number 7 (1500 х 600 mm), number 8 (1500 х 840 mm)
Требования к пневматическим колесам для торфяных машин сводятся к следующим. Это должны быть колеса с шинами низкого давления, имеющими высокую грузоподъемность и способность легко деформироваться. Таким условиям соответствуют радиальные шины. Специально для условий движения нагруженных машин по слабым и влажным грунтам разработаны радиальные флотационные шины с протектором, имеющим сниженные способности «подфрезеровывания» торфяной залежи при движении. Конструкция флотационной шины состоит из металлокордного каркаса и новейшего состава резиновой смеси в сочетании с самоочищаемой способностью протектора центрального типа, позволяет снижать уровень уплотнения грунта под колесами и предохраняет машину от раскачивания.
Полагая допустимым среднее давление колес на грунт [Р] = 38 кПа и приведенный модуль деформации залежи Епр = 200 кПа (условия добычи фрезерного торфа), нагрузку на колесо Q = 10,5 кН, диаметральную площадь сечения колеса найдем из зависимости, полученной М.М. Танклевским [5]:
Q =
(1)
где S - площадь диаметрального сечения колеса.
Подстановка вышеперечисленных данных в формулу (1) и ее решение относительно S позволяет определить искомую площадь: S = 0,58 м2. А имея в виду, что
S = BD, (2)
где В - ширина колеса, м; D - наружный диаметр колеса, м, легко подобрать оптимальные геометрические размеры пневматических колес. Так, с учетом небольших отличий от гусеничных прототипов и флотационного типа радиальных шин можно рекомендовать для уборочно-транспортных машин шины Starco BKT Flotation 648 550/45-22,5, имеющие следующие характеристики: D = 1070 мм; В = 550 мм; посадочный диаметр на диск - 22,5 дюйма; максимальная нагрузка на колесо - 35,5 кН.
Учитывая известную насыпную плотность фрезерного торфа (300-400 кг/м3) для транспортирующих прицепов при известном максимальном полном весе (130 кН), можно определить максимальный объем кузова - 25 м3.
Таким образом, перечисленные требования и расчеты обусловливают компоновочное решение для неприводного (пассивного) колес-
Труды Инсторфа 10 (63)
55
ного шасси уборочно-транспортных машин: трехосное, шести/двенадцатиколесное шасси с флотационными шинами 550/45-22,5.
Габариты транспортирующего прицепа, как отмечалось выше, не должны превышать допустимые значения, установленные для дорог общего пользования: длина - до 12,0 м; ширина - до 2,5 м; высота - до 4 м.
В качестве тягача можно рекомендовать колесные тракторы МТЗ-1221 и МТЗ-1523 с мощностью двигателей 96 и 114 кВт соответственно. Разумеется, что, как и прицепы, при использовании на внутрихозяйственном транзите и уборке торфа тракторы должны быть оборудованы сдвоенными колесами.
Эксплуатация уборочно-транспортных машин на пневмоколесном ходу, который менее энерго- и металлоемок по сравнению с гусеничным, позволит торфодобывающим компаниям увеличить производительность машин за счет развития больших поступательных скоростей и заняться вывозом добытого торфа с производственных площадок к потребителям, что ликвидирует ярко выраженную сезонность работ. А круглогодичное использование тракторов и прицепов повысит коэффициент использования техники и увеличит рентабельность производства.
Библиографический список
1. Яблонев, А.Л. Некоторые экономические аспекты, касающиеся проблемы транспорта торфа // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - М.: Литера, 2011. - № 3. - С. 48-51.
2. Яблонев, А.Л., Пухова, О.В. Особенности транспорта торфа к конечному потребителю в г. Твери // Горный информационноаналитический бюллетень. - М.: Горная книга, 2010. - № 1. - С. 34-35.
3. Яблонев, А.Л. Расчет длины дуги контакта деформированного пневматического колеса с торфяной залежью и площади их контакта // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Горная книга, 2010. - № 9. - С. 45-47.
4. Яблонев, А.Л. Расчет ширины площади контакта деформированного пневматического колеса с торфяной залежью// Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Горная книга, 2010. - № 7. -С. 21-23.
5. Ларгин, И.Ф., Корчунов С.С., Малков, Л.М. и др. Справочник по торфу // Под ред.
А.В. Лазарева и С.С. Корчунова. - М.: Недра, 1982. - 760 с.
