Оценка энергетических затрат автомобилей-самосвалов на основе модели их функционирования в горных условиях Республики Таджикистан

Во введении обоснована актуальность и степень исследования
темы,
сформулированы цель и задачи исследования, объект и предмет исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, приведенные методы исследования, сформулированы основные научные результаты,
выносимые на защиту.
В первой главе изложено состояние изученности вопроса, цели и задачи исследования, анализ исследований ученых и специалистов по вопросам использования автомобилей в горных условиях, устройству карьерных автодорог, микроклимату автомобильных кабин и т.д.
Отправным пунктом исследования вопросов функционирования системы ВАДС и ее эффективности, является рассмотрение факторов системы в последовательности окружающая среда-дорога-автомобиль-водитель.
Природно-климатические условия (Окружающая среда). Горные (высота н. у. м. 1000…2000 м) и высокогорные районы (высота н. у. м. свыше 2000 м), в которых возводятся ГТС, характеризуются следующими показателями окружающей среды: температура окружающего воздуха колеблется от –18оС в зимние месяцы и до +40оС в летние, при этом температурные колебания с наибольшей амплитудой наблюдается в летние месяцы, температура воздуха с увеличением высоты н. у. м. снижается; в теплые месяцы влажность воздуха составляет 25…50%, с увеличением высоты сухость воздуха растет и «концентрация пыли в воздухе достигает 2,5…3,5 мг/м3».
Дорога (Дорожные условия). В горных и высокогорных районах (93% всей территории республики) маршруты по сложности условий их эксплуатации являются преимущественно горно-холмистыми. Автомобильные дороги извилистые с подъемами и уклонами, насыщены перевалами. Радиусы кривизны закруглений дорог, в основном малые в пределах 35…50 м. Дороги в основном грунтовые с щебеночно-гравийным покрытием. Около 72% поверхности дорог находятся в плохом или очень плохом состоянии (ямы, выбоины, бугорки, большие перепады высот неровностей и т.д.).
Такие дорожные условия влекут за собой снижение средних скоростей движения на 35…40%, увеличение расхода топлива на 10…15%, увеличение числа переключений передач до 26,5%.
Автомобиль. Результаты исследований показали, что при эксплуатации автомобилей-самосвалов в горных условиях эффективная мощность двигателя снижается на 20…25%, его крутящий момент снижается в 1,2…1,3 раза. Время и путь разгона до заданной скорости увеличиваются в 2…2,5 раза и путевой расход топлива автомобиля увеличивается на 28…32%.
При эксплуатации автомобилей-самосвалов на строительстве ГТС в горных регионах РТ количество отказов существенно отличается от общепринятых. Большое количество отказов приходится на ДВС (31%), тормозную систему (9%), систему освещения (3%) и автомобильные шины (7%), что обусловлено суровостью и чрезмерным динамизмом условий эксплуатации.
Для автомобилей-самосвалов, эксплуатируемых в горных условиях РТ, к основным факторам, характеризующими интенсивность износа шин и снижение срока их службы, является: природно-климатические условия (температура окружающей среды и осадки); дорожные условия; нагрузочный и скоростной режимы движения; мастерство вождения автомобиля (характер маневров, интенсивность ускорений и торможений); используемые шины.
(рис. 1).
Водитель. С увеличением высоты атмосферное давление падает: по сравнению с
уровнем моря на высотах 2000 … 3000 м оно ниже на 31% и на высоте 4000 м на 39%. Это вызывает горную болезнь, недостаток кислорода. По результатам экспериментов количество кислорода во вдыхаемом воздухе на этих высотах уменьшается от одной трети до двух раз. Воздух в кабине автомобиля на этих высотах практически «сухой», а по нормативам влажность воздуха должна быть в пределах 30…70%.
На основе анализа эксплуатации шин автомобилей-самосвалов в горных
условиях выявлено снижение их нормативного пробега на 25%, что обусловлено
влиянием сложных дорожно-климатических условий
Рисунок 1 – Интенсивность отказов шин в условиях строительства Рогунской ГЭС
В горных условиях увеличивается суммарная солнечная радиация в среднем на 10% на каждые 1000 м. Это может привести к солнечному удару, нервным и сердечно-сосудистым расстройствам.
Все эти факторы, снижают работоспособность водителя, что отрицательно отражается на эффективности функционирования системы ВАДС.
Вторая глава посвящена исследованию теоретических основ функционирования системы ВАДС в горных условиях.
Схема функционирования системы ВАДС представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема функционирования системы ВАДС
Воздействующие на автомобиль факторы: Хсаi – факторы окружающей среды (метеорологические, солнечная активность, высота н. у. м., плотность воздуха, запылённость воздуха и т.д.); Xу – управляющие автомобилем действия водителя; Хдаi – дорожные факторы; Хсдi – факторы окружающей среды, воздействующие на состояние дороги; Xcв – факторы окружающей среды, воздействующие на состояние водителя; -Xaci – загрязнение окружающей среды; -Хав – воздействие автомобиля на водителя; -Xдаi – воздействие автомобиля на дорогу.
Выходные показатели автомобиля: Уj – эксплуатационные параметры (тяговые усилия, расход топлива и т.д.).
8

Разработанная схема функционирования системы ВАДС показывает, что окружающая среда охватывает остальные элементы системы, воздействуя на них в виде природно-климатических условий.
Предлагается концептуальная модель оценки функционирования системы по энергетическим затратам, которая определяется выражением
Энс Эна Энв, (1)
где Эна – затраты энергии на перевозку груза, Дж; Энв – затраты энергии водителя на управление автомобилем, Дж.
Затраты энергии автомобилем на перевозку груза с учетом горных условий эксплуатации представим в виде
Эна (Gа (1kD)ma вр dvcos)S, (2) dt
где Ga – полный вес автомобиля, Н; ψ = fk cosα ± sinα – коэффициент сопротивления дороги; fk – коэффициент сопротивления качению колёс; kD – обобщённый динамический коэффициент; ma – полная масса автомобиля, кг; δвр – коэффициент учета вращающихся масс; dv/dt – ускорение автомобиля, м/с2; α – угол подъема дороги, град; S – проходимый путь, км.
Экспериментально определить коэффициент сопротивления качению можно, проведя записи замедлений a1 и а2 автомобиля с максимально допустимой нагрузкой m1 и со снаряженной массой m2 с заданной скорости до полной остановки:
f  m a m a . (3) 1122
k g(m m ) 12
По результатам расчетно-экспериментальных исследований коэффициент сопротивления качению для карьерной дороги с гравийным покрытием принима ется равным fk = 0,022 – 0,027.
Для оценки эффективности функционирования карьерной автомобильной дороги в горных условиях, обобщенный динамический коэффициент kD определяется
из выражения
где kdi  Пдi / Пдн – динамический коэффициент для конкретного маршрута движения;
Пдi – обобщённый показатель качества i-го маршрута дороги; Пдн – нормативное значение обобщённого показателя качества дороги.
Обобщенный динамический коэффициент учитывает сложность условий эксплуатации и зависит от ширины и состояния обочин, интенсивности движения, обзорности, радиусов кривизны, продольных и поперечных уклонов, состояния и прочности дорожной одежды, профиля дорожного полотна, скоростного режима, частоты и характера манёвра, высоты н. у. м. (рис. 3).
По результатам экспериментально-теоретических исследований установлено, что для условий строительства Рогунской ГЭС значение обобщенного динамического коэффициента kD варьирует (изменяется) в пределах 0,12 – 0,13.
Затраты энергии водителя при управлении автомобилем определяются из выражения
kD 1kdi, (4)
Энв F(rрк рк nпр 2Spxп nп),
(5)
где F – сила, приложенная к рулевому колесу, а также на педали тормоза и сцепления, Н; rрк – радиус рулевого колеса, м; φрк – суммарное значение угла поворота рулевого колеса, рад; nпр, nп – соответственно, число оборотов рулевого колеса, а также число
нажатий на педали тормоза и сцепления; Spxп = Spxт = Spxм – рабочий ход педали тормоза и сцепления, м.
Рисунок 3 – Зависимость обобщенного динамического коэффициента kD от условий эксплуатации: средней скорости движения автомобиля-самосвала за ездку Vср, неровности дорожного полотна Nд, числа маневров nм и высоты над уровнем моря h
Из-за незначительности затрат энергии водителя на управление автомобилем (2,92%) в дальнейших расчетах ими пренебрегаем.
С учетом сказанного, общие энергетические затраты Энс (1) будут равны Эна (2).
Известно, что эффективность системы ВАДС отождествляется с эффективностью преобразования тепловой энергии в механическую и определяется как отношение полезной энергии в системе ВАДС к общему количеству затраченной энергии
(6)
где АП – количество полезной энергии в системе ВАДС, Дж; Q – количество полной (суммарной) энергии, затраченной на выполнении полезной работы, Дж; PT – тяговое усилие автомобиля, Н; qп – путевой расход топлива (номинальный), л/(100 км); Ни – низшая теплотворная способность топлива, Дж/кг.
Эффективность функционирования системы ВАДС может быть выражена энергия, затраченная на выполнение полезной работы, отнесённой на единицу пробега в общей величине выделенной энергоносителем энергии.
А РS
Э П 100% Т 100%,
Q qп Ни S
Э  Энап 100%Энс /S100%, (7)
ВАДС
qпг Ни qпг Ни
где Энап –энергия, затраченная на выполнение полезной работы, отнесённой на единицу
пробега автомобиля, Дж/км; qпг – путевой расход топлива в горных условиях, л/(100км). Путевой расход топлива определяется из выражения
g (m kFV2)
gпe a 13 , (8)
где: ge – удельный расход топлива, г/(кВт. ч); k – коэффициент сопротивления воздуха; F – лобовая площадь автомобиля, м2; V – скорость автомобиля, км/ч; ƞтр – КПД трансмиссии; ρ – плотность топлива в реальных условиях, кг/м3.
В горных условиях с разреженном воздухом при малых скоростях движения сопротивлением воздуха можно пренебречь. Поэтому уравнение (8) запишется в виде
Результаты вычислений по приведенным уравнениям отражены на рисунке 4.
Рисунок 4 – Зависимость энергетических затрат Энап и эффективности системы ВАДС ЭВАДС от удельной мощности автомобиля Nуд
Из графика видно, что с ростом удельной мощности автомобиля энергозатраты системы ВАДС снижаются, а доля полезной работы в общей энергии, выделенной топливом при его сгорании в ДВС, увеличивается.
Результаты сравнения эффективностей функционирования системы ВАДС, определение по существующей и предлагаемой методикам показали, что относительная разница составляет 15 – 22 %.
Одним из ключевых параметров в концептуальной модели оценки функционирования системы ВАДС является коэффициент сопротивления качению колес. В связи с этим предлагается использовать методику определения фактического коэффициента сопротивления качению с учётом высоты участка над уровнем моря и конструктивных параметров пневматических шин, благодаря корректировке обобщённого динамического коэффициента.
Самоочищаемость пневматических шин. Пневматическая шина автомобилей-самосвалов на деформируемом основании представляет собой сложную механическую систему. Каркас современной пневматической шины представляет собой сочетание сравнительно жесткого корда и эластичной резиной, что в совокупности делает конструкцию шины упругим элементом, обеспечивающим большую эластичность во всех направлениях: радиальном, окружном (тангенциальном) и боковом.
2700тр 
g gema(fcossin),л/100км. (9)
пг
2700тр 
11

Согласно работам Ю.Г. Горшкова и В.Ф. Бабкова сила, удерживающая грунт между выступами протектора,
Р S Ph(qtg), (10) y00
где S0 – площадь дна впадины; ε – сцепление грунта с резиной; Р0 – периметр впадины; h – высота впадины; q – максимальное удельное давление колеса на дно колеи; φ – угол внутреннего трения грунта; ζ – коэффициент бокового распора грунта.
Если сопротивление грунта на разрыв составляет S0·С (С – сцепление грунта), то условие, при котором грунт не будет прилипать к шине, должно быть следующим: С<Ру; Для самоочищения шины необходимо, чтобы центробежная сила Рц была равна или превышала удерживающую силу Ру, то есть. Pmv2 hS0jv2 SPhgtg, цRgR0 0 (11) где m – масса грунта, попавшего во впадину между выступами протектора; j – удельный вес грунта; v – линейная скорость беговой дорожки шины, соответствующая скорости движения автомобиля; R – расстояние от центра колеса до центра впадины; g – ускорение свободного падения тел. Следует отметить, что самоочищение шины будет происходить при условии, если глубина впадины рисунка протектора h h S0 g . (12) S jv2 /gRPgtggR 00 Из графика (рис. 5) видно, что с увеличением глубины впадины h рисунка протектора требуется большее значение центробежной силы Pц. Самоочищаемость пневматических шин автомобилей- самосвалов зависит от величин центробежной и удерживающей сил, состояния грунта, скорости движения колесной машины и параметров рисунка протектора. Предложенный метод оценки самоочищаемости пневматических шин автомобилей-самосвалов может быть использован как на стадии создания новых конструкций колесных движителей, так и существующих для выявления их соответствия условиям эксплуатации. Кроме того, для правильного выбора профиля шины для эксплуатации автомобилей на строительстве ГТС рассмотрена модель взаимодействия шины и грунта. В соответствии с методикой взаимодействия шины с грунтом, представленной в работе, при движении карьерных автомобилей-самосвалов по щебёночному дорожному покрытию, сопротивление движению, в основном, определяется затратами, связанными с работой шин. При прямолинейном движении – это радиальные деформации шин, при криволинейном движении к радиальным Рисунок 5 – Зависимость величины центробежной силы Pц от глубины впадины h для автомобиля БелАЗ-7540В деформациям добавляются деформации в боковом направлении. Согласно методике Кнороза В.И. из условия минимизации коэффициента сопротивления качению fk, было определено оптимальное значение Н/В = 0,8 для шин грузовых автомобилей, эксплуатируемых в горных условиях строительства Рогунской ГЭС. В третьей главе изложена методика экспериментальных исследований, в которую входят проведение лабораторных, лабораторно-дорожных и хронометражных испытаний карьерных автомобилей-самосвалов, эксплуатируемых в горных условиях в Республике Таджикистан. В качестве объектов исследований были выбраны следующие большегрузные самосвалы: карьерный автомобиль-самосвал марки БелАЗ-7540В с гидромеханической трансмиссией (ГМТ); карьерный автомобиль-самосвал марки SHACMAN-SX3256DR384 с механической трансмиссией (МТ). Условия проведения исследований. Автомобили эксплуатировались в тяжелых условиях, включающих горную местность, тоннели, карьерные условия. Засорение поверхности дорожного полотна дресвяными и щебенистыми обломками горных пород ещё более усугубляют и без того сложные и суровые условия передвижения автомобилей по горной карьерной дороге, в результате чего снижается эффективность функционирования системы ВАДС. Характерной особенностью карьерных автомобильных дорог на строительстве Рогунской ГЭС является геометрический профиль дороги, который характеризуется наличием неровностей или отклонений фактической поверхности от проектной, вызывающий при проезде автомобиля колебания его колес и кузова. На карьерных автомобильных дорогах на строительстве Рогунской ГЭС в горных условиях встречаются продольные и поперечные виды неровностей. Неровности поверхности карьерной дороги измерялись в условиях строительства Рогунской ГЭС при помощи универсальной дорожной рейки РДУ- КОНДОР (рис. 6) согласно требованиям существующих стандартов и других нормативно-технических документов. Все виды неровностей дороги так или иначе влияют на функционирование системы ВАДС. В тоже время, микронеровности характеризуя ровность дороги, оказывают существенное влияние на показатели эффективности функционирования системы ВАДС. Рисунок 6 – Измерение неровностей карьерной дороги при помощи универсальной дорожной рейки РДУ-КОНДОР Замер расхода топлива автомобилями модели SHACMAN-SX3256DR384 осуществлялся на карьере No15 с длиной маршрута от места погрузки до места разгрузки породы 2850 м (при общей длине маршрута с учетом выезда и заезда на базу 6600 м) и карьерных самосвалов БелАЗ-7540В на карьере No26, длина которого составляла 5270 м (рис. 7). Рисунок 7 – Геометрия карьерной дороги в плане и в профиле: а) карьер No15; б) карьер No26 При выполнении замеров расхода топлива придерживались требований ГОСТ 20306-90 «Топливная экономичность автотранспортных средств». В ходе экспериментальных исследований измерялись: масса автомобиля (полная и снаряженная); давление воздуха в шинах; высота рисунка протектора; температура окружающего воздуха; высота экспериментального участка над уровнем моря. Для замера расхода топлива расходомер подключали к фильтру грубой очистки топлива рисунке 8. Рисунок 8 – Подключение расходомера топлива DFM в топливную систему автомобиля При проведении хронометража были учтены стесненные условия участков дорог, местами сочетающиеся с уклоном дорог до 6%. Оборудование и измерительная аппаратура. При дорожных испытаниях автомобилей на топливную экономичность измерялся часовой расход топлива, а также контрольный расход топлива, пересчитанный на 100 км пути (путевой расход). Значения часового расхода топлива измерялись при помощи счетчика расхода топлива DFM (рис. 9), который подключался к системе топливоподачи автомобиля между топливным насосом и фильтром тонкой очистки топлива. Сигнал от датчика DUT-E поступал на осциллограф без предварительного усиления. Рисунок 9 – Расходомер топлива DFM: 1 – измерительная камера кольцевого типа; 2 – верхняя крышка с находящейся внутри микропроцессорной платой; 3 – кронштейн; 4 – интерфейсный кабель с разъемом подключения При измерении крутящих моментов карданного вала, двигателя ЯМЗ-240М2-1 и на полуосях автомобилей БелАЗ-7540В и SHACMAN-SX3256DR384 погрешность составляет ± 2,3%, что не выходит за допускаемый предел суммарной погрешности при измерении энергетических параметров грузовых автомобилей по ГОСТ 6875-54. Погрешность измерения расхода топлива складывается из ошибки измерения расхода топлива весовым способом (не более ±0,52%) и ошибки расходомера DFM (±1,5%). Аналогично определись погрешности измерений других показателей. Четвертая глава «Результаты экспериментальных исследований». Экспериментальные испытания проводились для определения технико- экономических показателей большегрузных карьерных автомобилей-самосвалов марок БелАЗ-7540В с ГМТ, шины 18.00-25 и SHACMAN-SX3256DR384 с МТ, шины 12.00R20, эксплуатируемых на строительстве Рогунской ГЭС в РТ. Экспериментальные исследования проводились в три этапа: стендовые (лабораторные) испытания; лабораторно-дорожные сравнительные испытания; хронометражные наблюдения. Значения путевого расхода топлива определялись экспериментальным путем, при этом оценивались коэффициенты сопротивления качению колес. Относительная разница между коэффициентами сопротивления качения различных марок автомобильных шин (различного конструктивного исполнения и рисунка протектора шины), а также влияние коэффициента сопротивления качения на путевой расход топлива при эксплуатации в горных условиях приведены в таблице 1. 15 Из анализа данных для различных образцов шин, приведенных в табл. 1, следует, что при увеличении коэффициента сопротивления качению в среднем на 16 – 18% путевой расход топлива увеличивается в пределах 2,5 – 2,9%. Таблица 1 – Влияние коэффициента сопротивления качению шин на путевой расход топлива при эксплуатации в горных условиях Параметры шины образца No1 No2 fk2  fk1100% Qп2 Qп1100% fk1 Qп1 Автомобиль Типоразмер и марка шины fк1 Qп1, л/100 км Типоразмер и марка шины fк2 Qп2, л/100 км БелАЗ- 7540В 18.00-25 BelSHINA 0,02 3 184, 5 18.00-25 LingLong 0,02 7 189, 2 17,4 2,5 SHACMAN- SX3256DR3 84 12.00R20 OmskSHINA 0,02 4 125, 7 12.00R20 TAITONG 0,02 8 129, 3 16,7 2,9 В работе приведена сравнительная оценка путевого расхода топлива для автомобилей с МТ и ГМТ, путевой расход топлива при этом определялся за одну ездку. Для условий строительства Рогунской ГЭС график зависимости путевого расхода топлива для автомобилей-самосвалов SHACMAN-SX3256DR384, шины 12.00R20 и БелАЗ-7540В, шины 18.00-25 от условий эксплуатации за одну ездку представлен на рисунке 10. Рисунок 10 – Зависимость путевого расхода топлива для автомобилями-самосвалами SHACMAN-SX3256DR384 с шинами 12.00R20 (а) и БелАЗ-7540В с шинами 18.00-25 (б) на строительстве Рогунской ГЭС за одну ездку: hнум – высота н. у. м.; Qп – путевые расходы топлива по данным экспериментальных исследований; Qср – средние значения путевого расхода топлива. Планирование и обработка эксперимента. В горных условиях функционирование системы ВАДС на строительстве Рогунской ГЭС в качестве планирования многофакторного эксперимента (МФЭ) для определения экстремальных значений, выбран путевой расход топлива. При этом значимыми факторами, обуславливающими расход топлива, являются: масса перевозимого груза Mгр (т), коэффициент сопротивления качению fk и обобщённый динамический коэффициент kD. Целью МФЭ являлось получение математической модели путевого расхода топлива в зависимости от массы перевозимого груза, коэффициента сопротивления качению и обобщённого динамического коэффициента. Во время эксперимента были приняты следующие диапазоны изменения перечисленных факторов: для автомобиля БелАЗ-7540В: Мгр.max=24, Мгр.min=34 т; fk.max=0,022, fk.min=0,024; kD.max=0,12, kD.min=0,13 и для автомобиля SHACMAN- SX3256DR384: Мгр.max=18, Мгр.min=28 т; fk.max=0,022, fk.min = 0,024; kD.max = 0,12, kD.min = 0,13. Исходный уровень факторов и интервалы их варьирования приведены в таблице 2. Таблица 2 – Исходный уровень факторов и интервалы их варьирования Уровень варьируемых Факторов Основной уровень Интервал варьирования Верхний уровень Нижний уровень БелАЗ-7540В SHACMAN- SX3256DR384 Обозначение кодовое Mгр,т fk kD Mгр,т fk kD Х1 Х2 Х3 Х1 Х2 Х3 0 29 Δхi 5 +1 34 -1 24 0,023 0,125 23 0,001 0,005 5 0,024 0,13 28 0,022 0,12 18 0,023 0,001 0,024 0,13 0,022 0,12 0,125 0,005 На основании статистической обработки МФЭ и определения статистически значимых коэффициентов уравнения регрессии нелинейная математическая модель принимает вид путевой расход топлива в виде: – для автомобиля БелАЗ-7540В: Q 1036,90,4Мгр 37500 fk 6900kD 300000 fk kD . – для автомобиля SHACMAN-SX3256DR384: Q973,30,4Мгр 37500 fk 6900kD 300000 fk kD. Уb bХ b Х Х 0 1 1 23 2 3 (13) После проверки адекватности уравнения регрессии (13) предложена математическая модель (ММ) в натуральном масштабе, представляющая собой Полученая ММ (14), (15) вкючает в себя наиболее значимые параметры системы ВАДС для горных условий: масса перевозимого груза, коэффициент сопротивления качению колес и обобщёный динамический коэффициент. Таким образом, разработанная ММ даёт всестороний учет значимых факторов при эксплуатации автомобилей-самосвалов в горных условиях РТ на строительстве Рогунской ГЭС. Сравнительный анализ по определению топливно-экономических показателей автомобилей-самосвалов марок SHACMAN-SX3256DR384 с МТ и БелАЗ-7540В с (14) (15) ГМТ проводился в трехкратной последовательности на каждом из маршрутов движения, средние значения результатов испытаний при движении автомобилей с грузом, а также результаты расчетов по ММ в натуральном масштабе, сведены в таблице 3. Таблица 3 – Результаты испытаний на топливную экономичность автомобилей- самосвалов за одну ездку в горных условиях Марка автомобиля No п/п 1 SHACMAN-SX3256DR384 2 SHACMAN-SX3256DR384 3 SHACMAN-SX3256DR384 Ср. значение 4 БелАЗ-7540В 5 БелАЗ-7540В 6 БелАЗ-7540В 26,4 81* 122,2 25,2 81* 118,2 24,7 81* 120,8 25,4 81 120,4 30,5 132,5 186,7 30 132,5 186,4 28,8 132,5 184,2 29,8 132,5 185,8 Для проверки теоретических предпосылок, изложенных выше, были проведены экспериментальные исследования большегрузных автомобилей-самосвалов в условиях горных карьеров. Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований представлен в виде графиков (рис. 11). Рисунок 11 – Зависимость путевого расхода топлива от удельной мощности автомобиля в горных условиях: qпг – расчетный расход топлива по традиционной методике; Q – расчетный расход топлива по предлагаемой ММ; Qп – экспериментальный расход топлива. 121,7 121,2 120,7 121,2 186,6 186,4 185,9 186,3 0,50 0,41 -3,00 2,54 0,10 0,08 -0,80 0,66 0,10 0,05 0,00 0,00 -1,70 0,92 -0,53 0,29 Ср. значение * норма путевого расхода топлива определена расчётным путем. Масса перевозимого груза, т Норма путевого расхода топлива, л/(100 км) Измеренный путевой расход топлива, л/(100 км) Расчетное значение путевого расхода топлива, л/(100 км) Разница, л/(100 км) Погрешность измерения, % Из графиков видно, что с повышением удельной мощности автомобиля путевой расход топлива снижается и стабилизируется, начиная с удельной мощности около 7,7 кВт/т, следовательно, в горных условиях на строительстве ГТС является целесообразным использование автомобилей-самосвалов с большой удельной мощностью. Практические рекомендации по результатам исследований: – с целью повышения эффективности функционирования системы ВАДС в горных условиях целесообразно выбирать автомобили-самосвалы с большой удельной мощностью (свыше 7 кВт/т) преимущественно с механической трансмиссией; – в условиях строительства Рогунской ГЭС предлагается использовать шины с высотой рисунка протектора, определяемой по предлагаемой методике, исходя из типоразмера шины и условий эксплуатации (тип грунта, скоростной режим) для автомобилей-самосвалов: БелАЗ-7540В рекомендуется шина 18.00-25 с высотой рисунка протектора не более 2,7 см и SHACMAN-SX3256DR384 рекомендуется шина 12.00R20 с высотой рисунка не более 1,5 см; – на основании математической модели взаимодействия шины с дорожным покрытием предлагается использовать соотношение её высоты и ширины, равным порядка 0,8; – уточнены нормативы путевого расхода топлива автомобилей-самосвалов в горных условиях, подтверждаемые актами использования результатов работы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты и выводы: 1. Выполнен анализ элементов системы ВАДС применительно к горным условиям функционирования автомобилей-самосвалов на строительстве гидротехнических сооружений, отмечены недостатки действующих систем в рассматриваемых условиях эксплуатации. 2. Разработана концептуальная модель функционирования системы ВАДС, базирующаяся на энергетических принципах оценки эффективности системы, включающая в себя предложенный обобщённый динамический коэффициент, характеризующий дорожные условия на строительстве Рогунской ГЭС. 3. Предложены методика оценки самоочищаемости шин и базирующиеся на ней рекомендации по выбору конструкции шин для автомобилей-самосвалов, эксплуатируемых в горных условиях на строительстве гидротехнических сооружений. 4. Установлено, что для снижение энергетических затрат на перекатывание колес в условиях строительства Рогунской ГЭС при имеющихся ограничениях, накладываемых на конструкцию движителя, отношение высоты рисунка протектора шины к его ширине должно быть равным 0,7...0,8. 5. Результаты проведённых экспериментальных исследований по определению технико-экономических показателей автомобилей с механической и гидромеханической трансмиссиями, эксплуатируемых в горных условиях, свидетельствуют о более высоких энергетических затратах автомобилей с гидромеханической трансмиссией (на 8...10%), в связи с чем сформулированы рекомендации по использованию типов трансмиссий на эксплуатируемых автомобилях-самосвалах. 6. В результате проведённых экспериментальных исследований, установлено, что с увеличением удельной мощности автомобиля снижаются путевой расход топлива и приведенные затраты на транспортную работу автомобиля на 24%, в связи с этим целесообразно в горных условиях на строительстве гидротехнических сооружений использовать большегрузные автомобили-самосвалы. 7. Проведены экспериментальные исследования по влиянию коэффициента сопротивления качению колес, массы перевозимого груза и обобщенного динамического коэффициента на путевой расход топлива. На базе этого разработана математическая модель в натуральном масштабе для прогнозирования путевого расхода топлива автомобилями-самосвалами в горных условиях. Относительные расхождения между теоретическими и экспериментальными значениями не превышают 3%. 8. Основные результаты диссертационных исследований внедрены в технологический процесс эксплуатации автомобилей-самосвалов для выполнения транспортной работы при строительстве гидротехнических сооружений в Республике Таджикистан и подтверждены актами внедрения, в частности, предложены рекомендации по корректированию нормативов расхода топлива для автомобилей- самосвалов, эксплуатирующийся при строительстве Рогунской ГЭС.