Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

В 2013 году была выполнена работа по определению стоимости строительства и содержания 1 км уса различных типов (летнего действия), установлена зависимость роста глубины колеи на проезжей части грунтовых усов от количества проходов лесовозного подвижного состава, получены формулы для определения работоспособности усов, рассмотрен вопрос об оптимальном (общем) грузообороте уса, установлена расчетом зависимость стоимость постройки и содержания 1 км уса с гравийным покрытием от размеров общего грузооборота. Для контроля полученных численных значений изучаемых стоимостных характеристик принимаемых значений эксплуатационных показателей (скорость движения, полезная нагрузка на автопоезд, работоспособность усов и т.д.) был проведен анкетный опрос по вопросам работы лесовозных усов с охватом 52 лесоперерабатывающих предприятий Северо-Запада европейской части страны. Результаты опроса показали в частности, что определенные путем составления смен значения стоимости постройки и содержания усов с различными видам покрытий достаточно хорошо совпадают со средними значениями этих затрат, показанных в анкетах опроса.

Для определения оптимального грузооборота уса, при котором обеспечивается минимум дорожно-строительных и транспортно-эксплуатационных затрат (включая трелевку) предложена формула

(1)

где – полезная нагрузка на автопоезд, м³; М_час – стоимость машино-часа автопоезда, р/ч; – стоимость трелевки, р/м3км; α – средняя скорость движения автопоезда по естественной грунтовой поверхности (α = 4…5 км/ч); β – коэффициент пропорциональности (принятый равным 0,001); γ – коэффициент, учитывающий повышенный расход горючего, износ шин и автопоезда в целом при работе на грунтовых усах без улучшения проезжей части, γ = 1,7…2,0; δ – коэффициент пропорциональности (принят равным 0,0001); Х и У – стоимость строительства и содержания соответственно 1 км уса и ветки, которые могут быть определены по следующим формулам:

,

,

где С_ус, С_в – стоимость строительства км уса и ветки, р/км; rв – срок службы веток, лет; к – коэффициент, учитывающий частичную прокладку веток по не эксплуатационным площадям (к = 1,05…1,2).

Обработка опытов и литературных источников [1, 2] позволила получить следующую формулу для оценки зависимости глубины колеи на грунтовых усах от количества проходов подвижного состава

, (2)

где p – среднее удельное давление колеса на проезжую часть, МПа; D – диаметр эквивалентного круга площади отпечатка колеса автомобиля, м; E – модуль деформации проезжей части, МПа; N – количество проходов груженого автопоезда; K_n – коэффициент, учитывающий количество осей (Kn = 1 для трелевочного автомобиля и 0,67 для двухосного); К_пор – коэффициент, учитывающий движение автомобилей без груза (Кпор = 1,1…1,2); К_пр – коэффициент, учитывающий вывозку лесопродукции автопоездом.

Используя зависимость (2) в работах [3, 4] была получена следующая формула для определения возможной работоспособности грунтового уса

, (3)

, (4)

где h_доп – предельно допускаемая глубина колеи, м; остальные обозначения в формуле (2).

Пользуясь формулой (4) была сделана попытка определить численные значения возможной (расчетной) работоспособности грунтовых усов для лесовозных автопоездов типов КрАЗ-6133М6+ТМЗ-80, МАЗ-6312В9-476-012+ТМЗ-803 и ЗИЛ-131+ТМЗ-802.

При этом были приняты следующие значения модуля деформации грунтов (в МПа):

Таблица 1

Приведенные выше значения модулей приняты по рекомендациям конструкции ВСН 46–61 для 1-го типа местности, а для 2-го типа – снижены на 50 % (нормативные значения в инструкции для 2 типа местности не приведены), то есть для условий весеннего увлажнения.

Результаты расчетов показали, что возможная работоспособность грунтовых усов без укрепления проезжей части при использовании на вывозке лесопродукции автомобилей гр. А даже в 1 типе местности оказалась незначительной, что не согласуется с имеющимся опытом вывозки лесопродукции по грунтовым усам.

С учетом этого, было принято решение выполнить работу по определению возможной работоспособности грунтовых усов с учетом переменного значения модулей деформации, которые к середине лета значительно возрастают (3–4 раза).

Для этого было необходимым, прежде всего, разработать соответствующую методику, так как такого рода расчеты до настоящего времени не производились.

Зависимость модуля деформации грунта в неморозный период от фактора времени была принята параболической, вида

, (5)

где t – текущая координата времени в сутках, отсчитываемая от какой-то начальной даты неморозного периода (в работе принято 1 мая за дату начала отсчета); S, q, r – коэффициенты, зависящие от рода грунта, условий водоотвода и климатических условий.

При вывозке древесины по грунтовым усам, крайне важно установить наиболее целесообразную дату начала вывозки древесины. Если, например, начать вывозку очень рано, когда модуль деформации грунта еще не велик, то предельно допустимая деформация ездовой поверхности (то есть глубина колеи) наступит очень скоро и общий объем вывозки древесины до разрушения ездовой поверхности будет небольшой. С другой стороны, если начать вывозку поздно – ближе к середине лета, когда модуль деформации максимальный, то в этом случае, с наступлением осени модуль деформации начнет уменьшаться и общее число дней в работы уса будет ограниченным.

Очевидно, существует какая-то оптимальная дата начала вывозки, при которой общий период работы уса в течение неморозного периода с заданным суточным объёмом вывозки был бы максимальным.

Для определения этой даты предложено уравнение

(6)

из которого зная m – общее число календарных дней работы уса (рисунок) можно определить tн – оптимальную дату начала вывозки.

Величину m предложено определять по формуле

(7)

Обозначения те же, что и в формуле (6).

hдоп – максимально допустимая по условиям движения глубина колеи, см; Nсум – суточная интенсивность движения, авт/сут; К- коэффициент, учитывающий тип автомобиля, наличие прицепного состава и движение по усу в порожняковом направлении.

Подставив значение m в формулу (7), а затем в (6), получим tн.

Расчеты показали, что автопоезда КрАЗ-6133М6+ГКБ-9283 дата начала вывозки (в средний год) tн = 42–44 (11–13 июня), а календарная продолжительность летнего сезона вывозки m = 97–113 дней.

Работоспособность грунтового уса с учетом указанного выше можно определить по формуле

, (8)

где Q_пол – полезная нагрузка на автопоезд, м³; N_сут – суточная интенсивность движения, авт/сут; mmax – максимальное число дней работы уса; К_рем – коэффициент, учитывающий возможность увеличения работоспособности уса за счет ремонтных профилировок проезжей части (Крем = 1,0…1,2); К_ш – коэффициент, учитывающий влияние ширины проезжей части уса, К_ш = 1,0 при движении колес автопоезда по одному следу и К_ш = 2,0 при движении автопоездов с прокладкой новых колей; Кклим – коэффициент, учитывающий климат района.

Теоретическая зависимость изменения модуля деформации грунта в течение безморозного периода

Расчеты по формуле (8) показали, что учет переменного значения модуля деформации в течение лета дает существенное увеличение расчетной работоспособности грунтовых усов. Например, для автопоезда КрАЗ-6133М6 + ГКБ-9383 Qр определялось равной 27…40 тыс.м³, вместо 1,5…8 тыс. м³, полученных при Е = const (при суточном объеме вывозки в 500 м3 с Кклим = 0,8). Еще более значительно (в 3–4 раза) возрастает расчетная работоспособность грунтовых усов при вывозке лесопродукции автопоездами легкого типа Урал 43204+2Р-3 (до 120 и более тыс. м³ за сезон).

Следует, однако, отметить, что такой объём вывозки лесопродукции должен быть освоен за 120…130 рабочих дней, то есть при вывозке в сутки до 1000 и более м³, что трудно осуществить. Тем не менее, из выполненного анализа формулы (8) вытекает целесообразность организации максимально возможного использования грунтовых усов в оптимальный период их работы с доведением суточного объёма вывозки до возможного максимума (не менее 400…500 м³). Уменьшение полезной нагрузки на автопоезд КрАЗ-6133М6+ГКБ-9383 с 28 до 24 м³ не дает ощутимого эффекта в увеличении числа дней работы и работоспособность грунтового уса и не может быть рекомендовано.

В табл. 2 приведены оптимальные преднемноголетние графики работы грунтовых усов (первый тип местности II дорожно-климатическая зона) при вывозке в сутки 500 м3 лесопродукции.

Таблица 2

Оптимальные преднемноголетние графики работы грунтовых усов