Стоимость процесса уборки снега возрастает с каждым годом. Это связано с тем, что возрастают требования, предъявляемые к дорожному полотну автомобильных дорог, уменьшается время, отведенное на уборку, большое количество автомобилей затрудняет работу снегоочистительной техники, особенно в центральных и исторических районах городов. Как показали исследования, транспортные расходы составляют 83% общей стоимости уборки снега, а расстояния до снегосвалок и снеготаялок постоянно увеличиваются, так как предъявляемые к ним экологические требования все дальше отодвигают их от населенных пунктов.
Самой дорогой и трудоемкой операцией зимнего содержания дорог является удаление снега с проезжей части дороги.
Для удаления собранного в валы и кучи снега с городских улиц применяют один из следующих способов:
· погрузка в автотранспорт с последующим вывозом на снежные свалки;
· перекидка роторными снегоочистителями на свободные территории;
· складирование на проезжей части улиц.
Последние два метода мало используются в городских условиях, поэтому основным способом удаления снега с проезжей части дорог является вывоз снега автотранспортом.
В городе Тюмени при уборке снега только в центральном районе за январь–март с дорог вывозится более двадцати тысяч тонн снега.
Проблема заключается в том, что автосамосвалы при вывозе снега используются нерационально. На примере автомобиля КамАЗ-5511 рассчитаем коэффициент использования грузоподъемности [1].
Для оценки возможности использования грузоподъемности кузова рассчитывают удельную объемную грузоподъемность.
Удельная объемная грузоподъемность qуд определяется отношением номинальной грузоподъемности к полному объему кузова, и является постоянной величиной для каждой модели автомобиля:
, (1)
где: qуд – удельная объемная грузоподъемность;
q – номинальная грузоподъемность (10 т);
VК – объем кузова (7,2 м3);
аК – ширина кузова (2310 мм);
bК – длина кузова (3965 мм);
hК – высота кузова (816 мм).
В скобках даны технические характеристики автомобиля КамАЗ-5511.
Рассчитаем удельную объемную грузоподъемность для трех случаев:
· qуд1 – вариант со стандартным кузовом;
т/м3
· qуд2 – вариант с наращенными бортами (высота наращенных бортов 400 мм);
т/м3 (V=11,137 м3)
· qуд3 – вариант с наращенными бортами (высота наращенных бортов 800 мм);
т/м3 (V=14,801 м3).
Кроме полного объема кузова, необходимо учитывать и полезный, т.е. фактически используемый объем кузова. У автомобилей самосвалов значение полного и полезного объема совпадают [2].
В зависимости от числового значения объемной массы перевозимого груза возможны три варианта:
· q1
· q1=qуд – оптимально используется грузоподъемность и вместимость кузова;
· q1>qуд – максимальное использование грузоподъемности достигается даже при неполном использовании вместимости кузова.
В нашем случае q1
Рис. 1. Использование грузовместимости автосамосвалов.
Количество груза (в зависимости от объемной массы), которое может быть загружено в кузов, можно определить графическим методом (рис. 1). По вертикальной оси откладывается грузоподъемность, а по горизонтальной – объемная масса груза. Каждой модели автомобиля соответствует определенная линия на графике. Точка пересечения наклонной и горизонтальной линии соответствует удельной объемной грузоподъемности [4].
Из рис. 1 видно, что при перевозке снега с объемной массой 0,299 т/м3 на первом автомобиле можно перевести 2,15 т, на втором 3,33 т, на третьем 4,46 т.
Таким образом, зная массу груза, перевозимого автомобилями, по формуле 1 можно посчитать коэффициент использования грузоподъемности g.
, (2)
где: QФ – количество фактически перевезенного груза, т;
QВ – количество груза, которое может быть перевезено при полном использовании грузоподъемности, т.
g1= 2,1528 / 10 = 0,215
g2= 3,33 / 10 = 0,333
g2= 4,4627 / 10 = 0,446
Очевидно, что коэффициент использования грузоподъемности при вывозе снега с дорог низок, особенно на серийно выпускаемых автосамосвалах.
С увеличением высоты бортов автосамосвалов грузовместимость и коэффициент использования грузоподъемности возрастают, но наращивание бортов ограничено техническими характеристиками автомобилей, и в первую очередь высотой погрузки снегопогрузчиков.
Таким образом, одним из наиболее рациональных методов снижения стоимости зимнего содержания дорог является уплотнение снега в процессе его погрузки. Это позволяет резко уменьшить затраты, за счет более рационального использования автосамосвалов, следовательно, уменьшения их количества.
Также было экспериментально доказано, что под воздействием вибрации на снежную массу в замкнутом объеме при однократном приложении внешней нагрузки можно достичь большей плотности и несущей способности снежного блока по сравнению со статическим уплотнением. Величина внешней нагрузки одинакова в сравниваемых методах уплотнения снега [5].
После анализа снегоуплотняющих устройств, применяющихся при погрузке снега в транспортные средства, выявлено, что наиболее перспективным путем развития подобных машин является уплотнение снега непосредственно на снегопогрузочной машине в рабочем органе. Данное направление мало изучено и представляет большой интерес.
Рецензенты:
Мерданов Шахбуба Магомедкеримович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Транспортные и технологические системы», ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень.
Кушнир Семен Яковлевич, д.т.н., профессор кафедры «Транспортные и технологические системы», ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень.
Нестеров Валерий Леонидович, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», г. Екатеринбург.