Параметры карьерных автодорог. Содержание и ремонт карьерных автодорог

Сопоставление результатов экспериментальных и теоретических исследований показало хорошую их сходимость. Скорость движения автомобилей изменяли от 5 км/ч до 20 км/ч.

Для обоснования расчётного (эквивалентного) значения диаметра отпечатка для различных автомобилей были выполнены расчёты двухслойных систем с соотношением модулей упругости слоя и грунтового полупространства Е1/Е2 = 3ч30 и толщинами слоёв Н/Д от 0.5 до 1.5, а также трёхслойных систем с соотношением модулей упругости слоёв и грунтового полупространства Е1/Е2 = 3ч10 и Е2/Е3 = 3ч30 и толщинами слоёв Н/Д от 0.5 до 1.5 (см. расчётную схему на рис.).

Анализ напряжённо-деформированного состояния дорожных одежд осуществлялся по перемещению поверхности покрытия, вертикальным нормальным напряжениям и сдвигающим напряжениям на поверхности земляного полотна с использованием принципа суперпозиций. Для расчёта использовалось точное решение задачи теории упругости для многослойного полупространства. Анализ напряжённодеформированного состояния дорожных одежд показал, что наилучшая сходимость значения напряжений от расчётного (эквивалентного) отпечатка и отпечатков от одиночных шин спаренного колеса наблюдается по нормальным вертикальным и сдвигающим напряжениям.

Для примера, в таблице представлен фрагмент расчёта трёхслойной конструкции по нормальным ω и сдвигающим τ напряжениям для самосвала БелАЗ-549 грузоподъёмностью 75 т. Угол внутреннего трения грунтов основания дороги ϕ принят равным 10°. Результаты расчётов показывают, что вертикальные и сдвигающие напряжения от двух шин заднего спаренного колеса самосвала БелАЗ-549 с диаметром отпечатка каждой шины D = 68 см, находящихся на расстоянии 80 см друг от друга, эквивалентны по своему воздействию одиночному колесу, диаметр отпечатка которого D = 80 см. В существующей расчётной схеме диаметр отпечатка составляет D = 102 см.

Расчёты дорожных одежд, выполненные для этих отпечатков, показывают, что толщина дорожной одежды, вычисляемая для отпечатка диаметром D = 80 см в среднем на 20% меньше, чем принятая в настоящее время (см. рис.) Таким образом, были определены расчётные эквивалентные диаметры отпечатков колёс для основных типов самосвалов БЕЛАЗ грузоподъёмностью до 180 т включительно.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРИВЕДЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ САМОСВАЛОВ К РАСЧЁТНОМУ

Коэффициенты приведения служат для приведения автомобилей разных типов к расчётному и представляют собой необходимую составную часть процесса проектирования дорожных одежд. Коэффициент приведения показывает отношение уровня напряжённо-деформированного состояния для автомобилей с разной колёсной нагрузкой.

Анализ существующих способов приведения различных автомобилей к расчётному показал, что рекомендуемые коэффициенты приведения основываются на экспериментальных результатах с автомобилями, колёсные нагрузки которых не превышают 70 кН. Попытки распространить рекомендуемые коэффициенты приведения для карьерных самосвалов не дают удовлетворительных результатов.

Более обоснованным на наш взгляд представляется анализ напряжённо-деформированного состояния для автомобилей с различной колёсной нагрузкой.

С этой целью были выполнены расчёты дорожных конструкций в широком диапазоне толщин H/D (от 0.5 до 2.0) и соотношением модулей упругости Е1/Е2 и Е2/Е3 в диапазоне от 3 до 30 [7].

Анализ напряжённо-деформированного состояния дорожных конструкций производился по трём критериям: перемещение поверхности покрытия, вертикальное нормальное напряжение и сдвигающее напряжение на поверхности земляного полотна.

На основе выполненного анализа была получена зависимость для определения коэффициента приведения различных колёсных нагрузок к расчётной нагрузке. На основании исследований, выполненных специалистами «ПромтрансНИИпроект», в качестве расчетной величины нагрузки предложена колёсная нагрузка задней оси гружёного самосвала БелАЗ-548 (228 кН).

Экспериментальные исследования показали, что для самосвалов БелАЗ-540, БелАЗ-548 и БелАЗ-549 может быть принят коэффициент динамичности k = 1.4. С учётом этого коэффициента расчётная колёсная нагрузка составляет Q = 319.5 кН. Расчётное давление на покрытие, равное давлению в шинах, составляет p = 0.62 МПа.

Приведение передних и задних осей различных типов самосвалов БЕЛАЗ осуществляется по формуле:

где: k – коэффициент приведения передних и задних осей различных типов карьерных самосвалов к задней оси груженого самосвала БелАЗ-548; D –диаметр отпечатка колеса приводимой оси карьерных самосвалов различных типов, см; H – общая толщина дорожной одежды, см.

Исследования показали, что значительное влияние на уровень напряженно-деформированного состояния оказывает давление воздуха в шине и соответственно давление на покрытие. Поэтому для учёта разницы в давлениях приводимого и расчётного автомобилей необходимо принимать во внимание дополнительный коэффициент, определяемый по формуле:

где: p – фактическое давление в шинах приводимых автомобилей, МПа.

УТОЧНЕНИЕ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ И ГРУНТОВ

Значительно больший диаметр отпечатка колёс у карьерных самосвалов по сравнению с отпечатком колёс автомобилей общего назначения приводит к увеличению времени воздействия нагрузки на дорожную конструкцию в целом. Экспериментальные исследования, проведённые «Промтрансниипроект» показали, что продолжительность времени воздействия нагрузки примерно в два раза больше принятой в настоящее время для автомобилей общего назначения и составляет 0.2 с [8].

Поэтому модули упругости асфальтобетонов и грунтов, как реологических тел, будут отличаться от принятых в настоящее время при проектировании дорог общего пользования. Для уточнения модуля упругости асфальтобетонов в зависимости от времени воздействия принята зависимость:

где: Eф – модуль упругости при фактическом времени приложения нагрузок tф; Е0 – модуль упругости, принятый в нормативных документах при длительности действия нагрузки t0 = 0.1 с; ρ – коэффициент пластичности.

Расчёты показали, что модули упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, ниже нормативных значений, принятых при проектировании дорог общего пользования на 10–20%.

Необходимость пересчёта модулей упругости грунтов вызвана следующими обстоятельствами. Расчёт дорожных одежд производят для периода, когда грунт находится в переувлажнённом состоянии. При этом модуль упругости грунта, принятый в нормативных документах, представляет собой эквивалентный модуль упругости системы: талый и мёрзлый грунты. Экспериментальные исследования, проведённые в нашей стране, показали, что наименьшее значение модуля упругости грунта получается при определённой глубине его оттайки. При воздействии нагрузки, распределённой на большие отпечатки, напряжённо-деформированное состояние захватывает и мёрзлый грунт.

В связи с этим были проведены исследования по определению наименьших модулей упругости грунтов для различных климатических и грунтово-гидрогеологических условий страны с учётом фактического времени воздействия нагрузки. Значения рекомендуемых модулей упругости грунтов при расчёте дорожных одежд для карьерных самосвалов – выше принятых при проектировании дорог общего пользования на 15–20% [9].

Определение сдвигающих напряжений в грунтах и слабосвязных материалах

Анализ напряжённо-деформированного состояния дорожных одежд показал, что сдвигающие напряжения в существенной степени зависят от величины принятых расчётных параметров, в частности, от коэффициента Пуассона (μ). Принятый коэффициент Пуассона μ = 0.35 для всех конструктивных слоёв дорожной одежды и грунта не соответствует результатам исследований ведущих учёных (Цытович, Терцаги и др.). Так, для песчаных грунтов рекомендуется принимать μ = 0.20.

Расчёты показали, что сдвигающие напряжения при рекомендуемых значениях м выше в 2 раза, чем принятые в нормативных документах.

Были проведены и другие исследования, направленные на приближение расчётной схемы к реальным условиям работы дорожной конструкции.

В результате многолетних исследований впервые разработана методика расчёта дорожных одежд для карьерных дорог, которая позволяет существенно снизить капиталовложения в их строительство и, в тоже время, повысить надёжность запроектированных конструкций.

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Е. Головачёв. Об устройстве  земских дорог и отношений  их к железным путям для  развития производительности России. Киев, 1870.

2. Н.Н. Иванов, A.M. Кривисский. Выбор конструкций дорожных одежд. М. Дориздат. 1943.

3. Н.Н. Иванов и др. Инструкция  по назначению конструкций дорожных  одежд не жёсткого типа ВСН 4660. М. Автотрансиздат. 1961.

4. Н.Н. Иванов и др. Инструкция  по проектированию дорожных одежд  нежёсткого ти па ВСН 4683. М. Транспорт. 1985, с. 157.

5. А.Г. Колчанов. О требуемой  прочности дорожных конструкций  для карьерных само свалов. М. Горный журнал. 1987 №6, с. 16–18.

6. А.Г. Колчанов. О некоторых  расчётных параметрах при проектировании  дорожных одежд на карьерах. М. Горный журнал. 1986 №1, с. 18–20.

7. А.Г. Колчанов. О расчёте  дорожных конструкций для различных  типов карьерных автосамосвалов  М. Горный журнал. 1984 №10, с. 18–19.

8. Уточнение модулей  упругости асфальтобетонов для  сверхтяжёлых автомобилей. М. ПромтрансНИИпроект. 1989, с. 171–176.

9. А.Г. Колчанов. О расчётной  прочности грунтов земляного  полотна карьерных авто мобильных дорог. М. Горный журнал. 1988, №4 с. 26–28. 
Источник: http://www.mining-media.ru/ru/article/anonsy/267-proektirovanie-karernykh-dorog

Критерии эффективности использования карьерного автотранспорта

Просмотров: 957

А.О.Гаравский, директор ООО «ДПСФ Забайкальский БелАЗ-сервис» 
И.Ф.Бондарев, заместитель директора РПСУП «БелАЗ-сервис»

 
Современные самосвалы, используемые в карьерах, являются более крупногабаритными, более мощными, скоростными и, соответственно, более производительными, чем их предшественники. Однако, в ряде случаев, после осуществления крупных вложений в приобретение новой транспортной техники горнодобывающие предприятия не получают ожидаемого улучшения экономических показателей.

Исследованиями установлено, что эффективность использования карьерного автомобильного транспорта зависит от многих эксплуатационных факторов, которые поддаются оценке и анализу.

Многолетние обследования результатов эксплуатации самосвалов БелАЗ на предприятиях с различными горнотехническими и климатическими условиями позволили разработать поправочные коэффициенты к существующим нормативным справочникам по эксплуатации машин. Указанные коэффициенты применяют эксплуатационные и производственно-технические службы автохозяйств, преследуя цель наиболее эффективной эксплуатации существующего парка самосвалов, создания необходимого оборотного фонда узлов и агрегатов, определения трудоемкости эксплуатации карьерных самосвалов, организации технически оснащенных диагностическим оборудованием и экспресс-лабораториями зон ремонта, постов (линий) обслуживания и т.д.

Определены среднестатистические показатели трудоемкости эксплуатации самосвалов, позволяющие оптимизировать затраты по заработной плате водителей и технического персонала, участвующего в техническом обслуживании и ремонте. Общая трудоемкость эксплуатации карьерного автотранспорта представляет собой отношение суммы трудовых затрат всех работающих к объему перевозок или грузооборота. На каждые 1000 т перевезенной горной массы общие трудовые затраты составляют 40–60 чел.ч. при эксплуатации самосвалов грузоподъемностью 30 т и более. Этот показатель на 1000 ткм составляет 20–62 чел.ч., на 1000 км общего пробега он равен 210–280 чел.ч.

Удельные трудовые затраты водителей на линии, т.е. технологическая трудоемкость, составляет 25–30% общей.

Трудоемкость технического обслуживания и ремонта самосвалов, представляющая сумму трудовых затрат ремонтного персонала, отнесенную к единице объема перевозок или грузооборота, составляет 33–65% общей.

Численность рабочих, занятых техническим обслуживанием в автохозяйствах, составляет, как правило, 4–5%. Увеличение численности этой категории рабочих в 2–3 раза позволяет снизить трудовые затраты текущих ремонтов на 25–35%, по сравнению с существующим положением.

При эксплуатации самосвалов БелАЗ-7540, БелАЗ-7548 численность рабочих, занятых на техническом обслуживании, должна составлять не менее 10–14% от общей. На каждые 1000 км пробега трудовые затраты на обслуживание и ремонт составляют 95–150 чел.ч.

Среднетехническая и эксплуатационная скорость движения самосвалов повышается в 2–2.5 раза с увеличением расстояния транспортировки от 1.1 до 3.0 км, в связи с чем сменный пробег составляет 60–130 км для различных карьеров и зависит, главным образом, от горнотехнических условий. Поэтому трудовые затраты ремонтного персонала на 1000 км пробега не в полной мере характеризуют трудоемкость технического обслуживания и ремонта.

Кроме того, определена зависимость производительности самосвалов от состояния карьерных дорог. Поддержание дорожного полотна в соответствии с требованием эксплуатационной документации повышает эффективность эксплуатации машин. Карьерные дороги высокого качества позволяют самосвалам двигаться с большей скоростью и перевозить большее количество груза. В ряде случаев снижение сопротивления качению позволяет уменьшить парк самосвалов на одну–две единицы, сохраняя при этом объемы перевозок. Качественные карьерные дороги снижают влияние динамического воздействия на транспортные средства, что уменьшает расходы на ремонт и поддержание их в работоспособном состоянии, увеличивает ходимость шин.

Важным критерием качества карьерной дороги является сопротивление качению – показатель силы, которая должна быть преодолена колесом при движении его по поверхности. Опыт показал, что в расчете на каждую тонну массы минимальное сопротивление качению, которое должно быть преодолено колесом при движении транспортного средства, составляет около 20 кг (200 Н). При движении машины вверх по наклонной плоскости возникает добавочное сопротивление. Необходимо отметить, что при возрастании коэффициента сопротивлению в 3.6 раза, потребление самосвалом горючего возрастает в 1.46 раз.

И в заключении рассмотрим полученные данные по себестоимости в ремонтном производстве.

Конструктивные качества автомобилей и длительность их эксплуатации, с точки зрения затрат на ремонтные работы, могут быть выражены отношением годовых затрат на ремонт автомобиля к цене автомобиля. В подавляющей их массе годовые затраты на ремонт во всем их комплексе составляют в среднем 50–65%.