МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОПОЕЗДОВ С ЦЕЛЬЮ АВТОМАТИЗАЦИИ РАСЧЕТА ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ И РАСШИРЕНИЯ СТРУКТУРЫ ВЫХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ Скрыпник В.И., Кириленко А.Н.

DOI: 10Л2737/15565

Аннотация. В работе описан алгоритм автоматизации расчета исходной информации, характеризующей тягово-эксплуатационные показания лесовозных поездов и расчет топлива с целью упрощения и ускорения её получения, а так же расчета технико-экономических показателей с расширением объема и структуры выходной информации.

Ключевые слова: лесовозный автопоезд, показания движения, алгоритм, программа расчетов, входная и выходная информация.

В Петрозаводском государственном университете разработана «Программа расчета показателей движения лесовозных автопоездов», алгоритм, которой моделирует их движение в различных условиях эксплуатации [1,2]. Программа зарегистрирована в объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование» [3].

Для расчетов показателей движения алгоритм программы использует зависимости, выведенные на основе решения дифференциального уравнения движения, обеспечивающего определение скорости и времени

неустановившегося движения на прямолинейных в продольном профиле участках, вертикальных и горизонтальных кривых, с учетом всех основных факторов, влияющих на показатели движения. Выведены так же зависимости для определения расхода топлива при неустановившемся движении.

Разработанные алгоритм и программа, позволяют моделировать движение лесовозных автопоездов с определением скорости, времени движения, расхода топлива во всех режимах (движение с полным использованием мощности, с неполным использованием мощности, движение накатом, торможение двигателем или моторным тормозом, колесными тормозами).

Исходными данными являются характеристики дороги: сопротивление движению, уклоны, радиусы вертикальных и горизонтальных кривых, директивные ограничения скорости. Данные характеризующие автопоезд: масса, передаточные отношения передач в КПП, допустимая скорость на каждой передаче, удельный расход топлива, коэффициент сцепления и др. [1,2]

При использовании для расчетов зависимостей, выведенных на основе решения уравнения движения [1,2], тяговое усилие на каждой передаче в рабочем диапазоне скоростей аппроксимируется зависимостью

где FT — тяговое усилие, кг; а и b — коэффициенты зависимости, аппроксимирующей тяговую или тормозную характеристику. Эти коэффициенты, являющиеся частью исходной информации, определялись предварительными расчетами вручную. Для упразднения этой операции разработана подпрограмма, с помощью которой определяются указанные коэффициенты.

В технических характеристиках базовых автомобилей и их двигателей приводятся следующие показатели: передаточное отношение главной передачи -i0; передаточные отношения раздаточной коробки (при наличии) - ?рК;

передаточные отношения в коробке передач для каждой передачи - iKn; максимальный крутящий момент (кгм или Нм); обороты двигателя,

соответствующие ему - пмкртах:> крутящий момент тах при максимальной мощности двигателя Nmax и соответствующие ему обороты ~пмтах-

Алгоритм расчета:

  • 1. Задаются исходные данные, приведенные выше.
  • 2. Определяется тяговое усилие каждой передачи при оборотах, соответствующим крутящим моментам максимальному и при максимальной мощности

где Мкр- соответствующий крутящий момент, rf- коэффициент полезного действия, Тд - динамический радиус колеса.

3. Определяется тормозное усилие при тех же оборотах двигателя

4. Определяется скорость движения на каждой передаче при максимальном крутящем моменте - vM и максимальной мощности

г J АЧкртал’ iVrrecur

5. Для каждой передачи решается система уравнений

6. Коэффициент bf для каждой передачи корректируется на величину сопротивления воздушной среды

где к- коэффициент сопротивления воздушной среды, Д - коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от прицепов, П - лобовая площадь автопоезда.

7. Коэффициенты а и b заносятся в память компьютера. При повторном расчете они не пересчитываются.

В алгоритме программы для определения расхода топлива используются зависимости, позволяющие в отличие от стандартной методики определения расхода топлива по экономической характеристике автомобиля, применяемой при движении автомобиля (автопоезда) с постоянной скоростью, определять расход его при неустановившемся движении.

Для проведения расчетов с использованием этих зависимостей необходимо определить эмпирические зависимости, аппроксимирующие изменения часового расхода топлива от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Скоростной характеристикой двигателя определяется удельный расход топлива q ( г л.с./час) и мощность двигателя N при различных оборотах двигателя. Часовой расход топлива

Определив часовой расход топлива Q4 в рабочем диапазоне с заданным интервалом получаем эмпирическую зависимость Qм = f(n), которая методом наименьших квадратов аппроксимируется трехчленным полиномом второй степени.

Полученные коэффициенты вносятся в память компьютера и используются для определения расхода топлива по зависимостям, учитывающим номер передачи, начальную и конечную скорость движения на участке, длину участка, коэффициент использования мощности двигателя [1].

Для расчета расхода топлива при движении автопоезда эти коэффициенты являются постоянной информацией, находятся в памяти компьютера и не подлежат корректировке.

В разработанной ранее программе предусмотрен расчет и вывод в табличном и графическом виде различных показателей движения. Этих данных достаточно для оценки эксплуатационных показателей лесовозных автопоездов, а также они являются достаточной информацией для сравнительной технико-экономической оценки их работы в условиях конкретного предприятия.

Ранее технико-экономические показатели лесовозных автопоездов с использованием полученной информацией рассчитывались вручную. Поэтому разработана подпрограмма расчета технико-экономических показателей дающая возможность определить их производительность, удельные капитальные и эксплуатационные затраты, срок окупаемости капитальных вложений и др.

Модернизированная программа может применяться для сравнительной оценки эффективности различных типов автопоездов и выбора оптимальной модели для условий конкретного предприятия, что особенно актуально для обоснования импортозамещения, нормирования производительности автопоездов, календарного планирования вывозки леса, при определении оптимального положения трассы дороги при многовариантном

проектировании.

Список литературы

  • 1. Шегельман И.Р. Моделирование движения лесовозных автопоездов на ПЭВМ:/ И.Р. Шегельман., В.И. Скрыпник, А.В. Пладов, А.Н. Кочанов, В.А. Кузнецов.- Петрозаводск: ПетрГУ, 2003.- 234 с.
  • 2. Шегельман И.Р., Скрыпник В.И., Кузнецов А.В., Пладов А.В. Вывозка леса автопоездами. Техника. Технология. Организация - СПб.: ПРОФИКС,
  • 2008. 304 с.
  • 3. Шегельман И.Р., Скрыпник В.И., Кириленко А.Н. Программа расчета показателей движения лесовозных автопоездов. Св-во о регистрации электронного ресурса №14217 от 11.09.2009. Объединенный фонд электронных ресурсов "наука и образование", 2009 г.
  • 4. Скрыпник В.И., Кириленко А.Н., Кузнецов А.В. Разработка

автоматизированной системы управления и календарного планирования транспортом леса, содержанием развитием транспортных сетей

лесозагтовительного предприятия.// Вузовская наука - региону, Материалы шестой всероссийской науч.-техн. конф. В 2-х т. Вологда: ВоГТУ, 2008.-Т.2.-С 286-290.

Скрыпник Владимир Иванович, ведущий инженер кафедры технологии и организации лесного комплекса ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск, Республика Карелия, РФ

Кириленко Александр Николаевич, старший преподаватель кафедры прикладной математики и кибернетики ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск, Республика Карелия, РФ

УДК 630*32

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >