Показатели безопасности грузоподъемной техники

Одним из главных показателей безопасности и использования технического потенциала грузоподъемной техники является коэффициент грузовой устойчивости, определяющийся по формуле

где М _уд – момент удерживающих сил; М _оп – момент опрокидывающих сил.

Стремление максимального использования технического потенциала связки шасси и КМУ – это тенденция, наиболее ярко проявляющаяся в условиях современного рынка. Именно поэтому к проектированию и производству автомобильных кранов-манипуляторов предъявляются все более жесткие требования, что влечет за собой потребность в повышении точности применяемых теоретических расчетов. Однако появление новых технических особенностей не всегда своевременно отражаются в регулирующих нормативных документах, в связи чем появляются расхождения между теоретическим расчетом устойчивости и практическими значениями при проведении натурных приемосдаточных испытаний.

Так, характерным отличием автомобильных кранов-манипуляторов от автомобильных грузоподъемных кранов является способ использования выдвижных гидравлических опор. Если в случае использования опор на грузоподъемных кранах базовое шасси полностью вывешивается на опорах, то у автомобильных кранов-манипуляторов подъем опор происходит лишь до момента разгрузки подвески шасси, при этом колеса шасси остаются в контакте с опорной поверхностью. Это связано с тем, что на кранах-манипуляторах, как правило, устанавливаются выдвижные опоры, рассчитанные на меньшую максимальную нагрузку в отличие от грузоподъемных кранов, позволяющие уменьшить вес конструкции и общие габариты надстройки. Общий вид рассматриваемого автомобильного крана-манипулятора представлен на рис. 1.

 

Рис. 1. Общий вид автомобильного крана-манипулятора: 1 – базовое шасси; 2 – краноманипуляторная установка; 3 – выдвижная гидравлическая опора; 4 – подпятник опоры

Данная особенность в ходе работы автомобильного крана-манипуля­тора приводит к наклону шасси и краноманипуляторной установки в сторону подъема груза. Для такого случая ребра опрокидывания будут представлять собой проекции на опорную плоскость точек опирания рессор (в случае использования рессорной подвески), а также прямые, соединяющие центра опорных площадок для выдвижных опор. От правильного составления графической схемы зависит итоговое соответствие теоретических данных к действительным эксплуатационным показателям уже изготовленной машины. Сложность определения точного значения коэффициента грузовой устойчивости в момент подъема груза состоит в том, что происходит изменение опорного контура крана – ребро опрокидывания, в сторону которого происходит подъем груза, смещается к центру шасси.

Предварительные расчеты согласно схеме эксперимента (рис. 2) показали, что смещение опорного контура при подъеме груза может вносить погрешность до 10 % на значение коэффициента грузовой устойчивости.

Результаты проведения теоретического эксперимента для двухосной машины представлены в таблице.

 

Рис. 2. Схема проведения эксперимента: Х – смещение точки прохождения ребра опрокидывания в точке крепления рессорной подвески, мм; М _гр – координата центра тяжести груза; М _КМУ – координата центра тяжести КМУ; М_р – координата центра тяжести надрамника; М _н – координата центра тяжести грузовой надстройки; a, b, c, d, e – расстояние от ЦТ до ребра опрокидывания, мм

Смещение ребра опрокидывания Х от 0 до 300 мм

Смещение Х, мм	Опрокидывающий момент, т×м	Удерживающий момент, т×м	Коэффициент устойчивости	D, %
0	8,676	13,741	1,584	0
50	8,698	13,546	1,56	1,67
100	8,717	13,352	1,532	3,29
150	8,736	13,159	1,506	4,9
200	8,753	12,967	1,481	6,46
250	8,769	12,783	1,458	7,95
300	8,781	12,592	1,434	9,46

 

Результаты и их обсуждение

Результаты эксперимента демонстрируют, что смещение опорного контура при подъеме груза может вносить погрешность до 10 % на значение коэффициента грузовой устойчивости. Однако данная величина погрешности носит индивидуальный характер, поскольку зависит от месторасположения КМУ на шасси, типа подвески шасси, колесной базы шасси, а также ширины выдвижения и месторасположения опор [6].

Для более подробного изучения влияния данного аспекта на результаты теоретического расчета грузовой устойчивости авторами разработана трехмерная модель произвольного автомобильного крана-манипулятора (см. рис. 1), и в настоящее разрабатывается математическая модель, отображающая поведение крана-манипулятора при подъеме груза.

В стремлении максимального использования технического потенциала проектируемого грузоподъемного оборудования производители нуждаются в методике, которая наиболее точно отражала бы технические характеристики изготовляемой продукции. Так, повышение точности значения коэффициента грузовой устойчивости является особенно важным вопросом, ведь таким образом удастся не только более эффективно использовать имеющийся технический потенциал шасси и КМУ, но и наиболее точно отразить требования для безопасной эксплуатации машины. Именно поэтому авторами настоящего исследования предлагается модернизация существующей методики расчета в соответствии с изменяющимися требованиями в секторе грузоподъемной промышленности.

 

Список литературы

1. Александров, М. П. Грузоподъемные машины. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. 552 с.

2. Щеткин, Р. В. Основные проблемы сертификации автомобильных кранов-манипуляторов и пути их решения при организации серийного производства // Вестник ПГТУ. 2010. № 2. С. 46–60.

3. Корытов, М. С. Анализ влияния диагональных углов наклона опорной платформы грузоподъемного крана на координаты оголовка телескопической стрелы / М. С. Корытов, В. С. Щербаков, В. Е. Беляков // Строительные и дорожные машины. 2019. № 7. С. 32–39.

4. Бандурин, Р. А. Рынок кранов-манипуляторов в России // Проблемы современной экономики. 2015. № 26. С. 138–142.

5. Кипарисов, Р. В. Современные решения в производстве автомобильных кранов / Р. В. Кипарисов, А. В. Масягин // Механизация строительства. 2013. № 6. С. 46–52.

6. Мехонин, О. Н. Влияние смещения ребра опрокидывания автомобильных кранов-манипуляторов на значение коэффициента грузовой устойчивости / О. Н. Мехонин, К. Г. Пугин, Р.В. Щеткин // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли юга России» (Волгоград, 21–24 мая 2019 г.). Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2019. С. 200–203.

7. Зорин, В. А. Повышение безопасности дорожно-строительных машин и оборудования / В. А. Зорин, Н. И. Баурова // Наука и техника в дорожной отрасли, 2009. № 1. С. 39–40.

8. Жадановский, Б. В. Организация устойчивости подъемно-транспортных средств в строительном производстве // Вестник МГСУ. 2016. № 5. С. 52–58.

УДК 658.5

 

Р. С. Музафаров, канд. техн. наук; Н. М. Филькин, д-р техн. наук

Э. Р. Музафаров

ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, Ижевск

[email protected]; [email protected]

 

Современное состояние и проблемы утилизации
автомобильного транспорта в России

 

Рассмотрены состояние и проблемы утилизации автомобилей в России. Предложены способы решения проблем, существующих в области утилизации как легковых, так и грузовых транспортных средств, позволяющие увеличить эффективность существующих систем утилизации автомобилей.

Ключевые слова: утилизация автомобилей, экология, грузовые автомобильный транспорт, переработка.

 

Введение

Ужесточение экологических норм оказало сильное влияние на автомобильную индустрию всех стран мира. Значительно выросли экологические требования во всех странах. При этом необходимо задумываться не только о том, какой вред природе наносит транспортное средство во время эксплуатации, но и на этапе утилизации. В первой половине 2010 г. в России была принята государственная программа по стимулированию отрасли утилизации автомобилей. Главным стимулом сдачи автомобиля на переработку является выплачиваемая покупателю новой машины сумма.

За последние годы проблема сбора и утилизации отслуживших автомобилей и изношенных компонентов становится все более актуальной для регионов России. Автомобиль хотя и является предметом длительного использования, все же имеет свой конечный срок жизни, следовательно, после окончания его эксплуатации необходимо принять меры по его утилизации. Отслужившие и изношенные, поврежденные автомобильные компоненты по причине отсутствия механизма наказания и системы мер по их применению можно встретить во дворах домов, в пустынных местах, на неорганизованных свалках, которые загрязняют городские территории и природные ландшафты.

Основными причинами такого положения являются:

– отсутствие у автовладельцев заинтересованности сдавать отслужившие автомобили и изношенные автомобильные компоненты на утилизацию;

– отсутствие у промышленных предприятий заинтересованности собирать и перерабатывать отслужившие автомобили, кузова и автомобильные компоненты;

– отсутствие у промышленных предприятий нормативно-правовой базы по утилизации брошенных автомобилей;

– отсутствие в России и субъектах федерации нормативно-правовой базы, стимулирующей и организующей работу системы по сбору и переработке отслуживших автомобильных компонентов (система утилизации автомобилей);

– недостаточное развитие инфраструктуры переработки автомобилей и автомобильных компонентов.

Поэтому, к сожалению, приходится констатировать: на настоящий момент отслужившие автомобили в России не перерабатываются в достаточном объеме, их утилизация происходит недостаточным объемом, государственная система утилизации автомобилей в стране не работает на полную силу.

Недоработки системы комплексного подхода приводят к следующему:

– снижается пропускная способность городских дорог, что способствует возникновению аварийных ситуаций или ДТП, пробок;

– возникновение работы для полиции, скорой и пожарной помощи;

– создание трудности для уборки города, особенно в зимнее время, для проведения строительных работ и работ по благоустройству территории;

– загрязнение почв городских свалок приводит к риску возможного самовозгорания отходов;

– нарушается архитектурный облик и экология города;

– загрязнение воздуха от дыма горящих автопокрышек (при горении образуется сажа, диоксины, мышьяк и т. п.);

– загрязнение водных объектов происходит при попадании отработанных масел и охлаждающих жидкостей;

– экономические потери (получение вторичного сырья в процессе переработки автопокрышек, кузовов, пластика и т. п.).

Меры по преодолению проблемы утилизации автомобилей

Что необходимо предпринять в первую очередь, какие задачи необходимо решить, чтобы в стране начала развиваться функционирующая система утилизации автомобилей?

В первую очередь нужно устранить сформулированные выше проблемы, т. е. разработать и установить следующие положения:

– чтобы владельцы старых автомобилей были заинтересованы в снятии отслужившего (старого) автомобиля с регистрации и передаче его на утилизацию;

– чтобы производители (импортеры) автомобилей несли ответственность за произведенные автомобили на протяжении их полного жизненного цикла, предоставляли компаниям-утилизаторам подробную информацию об автомобильных компонентах и материалах, чтобы облегчить их демонтаж и утилизация при утилизации, а также учитывали технические аспекты их утилизации еще на стадии проектирования и изготовления новых автомобилей.

По примеру западных стран государство хочет попытаться решить проблему брошенных автомобилей и стимулировать торговлю новыми. Один из способов – автокредит. Ответственность автовладельцев за брошенный старый автомобиль и требование обеспечить их утилизацию – другой.

Планируемые и существующие государственные программы мероприятий, например:

– введение утилизационного сбора;

– обеспечение выплат за переданный на утилизацию старый автомобиль при условии покупки нового автомобиля российского производства;

– увеличение тарифов по ОСАГО на транспортные средства возрастом 10 лет и старше;

– увеличение налоговых тарифов для легковых автомобилей, автобусов и грузовиков ниже 3-го экологического класса или возрастом более 10 лет.

Это одна из возможных мер. Часть мер по стимулированию покупок новых автомобилей, имеющих лучшие показатели по экологической безопасности, требует финансирования, часть мер, наоборот, будет содействовать накоплению средств за счет установления увеличенных тарифов платежей при эксплуатации старых транспортных средств.

Чтобы система по утилизации отслуживших автомобилей заработала, необходимо, чтобы владельцы старых автомобилей захотели их отдать, чтобы в наличии и в достаточном количестве были центры осуществления демонтажа автомобилей, а также крупные операторы по утилизации, включенные в инфраструктуру утилизации автомобилей, в том числе и несколько дополнительно построенных шредерных заводов. На сегодняшний день их существует около десятка на всю Россию. Данная технология предусматривает утилизацию отходов методом измельчения.

Не менее важным является увеличение экологичности постшредерных технологий, т. е. переработки шредерных отходов.

Немаловажным фактором для успеха является систематизированность и согласованность предпринимаемых усилий.

Утилизация автомобилей является достаточно сложной проблемой, для эффективного решения которой необходимо проводить теоретические исследования, позволяющие решать следующие задачи.

Каждый автомобиль индивидуален и имеет особенности своей конструкции или класса. Так существует проблема в необходимости особого подхода к утилизации тяжелых, грузовых автомобилей. Для разработки эффективной технологии утилизации грузовых автомобилей необходимо провести анализ основных характеристик. Одной из важных задач, в разработке утилизационной программы автомобилей массы более 3.5 тонн, является анализ утилизационной способности автомобиля. Она непосредственно связана с самим утилизируемым автомобилем и его составными компонентами. Утилизационная способность автомобиля характеризуется его приспособленностью к расчленению на блоки, узлы, агрегаты, приблизительно равной массы. С технической точки зрения анализ утилизационной способности грузового автомобиля включает в себя степень разборности. Степень разборности дает возможность характеризовать свойства автомобиля расчленяться на блоки, узлы, элементы и другие сборочные единицы [1, 2]:

где  – коэффициент разборности;   – масса всех элементов, входящих в состав автомобиля, кг; G – масса полнокомплектного грузового автомобиля, кг.

Максимальное значение этого коэффициента стремится к единице: чем ближе к единице, тем в большей мере проявляются свойства автомобиля расчленяться на узлы, блоки при утилизации.

Вторая важная проблема – экология при утилизации автомобилей. Одним из наиболее эффективных способов снижения экологической опасности является надлежащая организация сбора, хранения и утилизация отходов. Хранение отходов должно быть организовано таким образом, чтобы избежать попадания отходов в почву, поверхностные воды, воздушное пространство. У автомобиля как сложной технической системы имеется большое количество материалов, требующих грамотного выполнения работ по утилизации: топливо, различные рабочие жидкости, антифриз, масла, хладагент, краски, разбавители, асбестосодержащие материалы, промасленные и пропитанные топливом отходы, воздушные фильтры, аккумуляторные батареи, подушки безопасности (взрывоопасны) и др. Поэтому отработка безопасных с точки зрения экологии технологий утилизации – это еще одна проблема, требующая своего решения.

Экологичность можно охарактеризовать сопоставлением предотвращенного экологического ущерба от загрязнения окружающей среды к затратам на осуществление проекта [2, 3]:

где  – коэффициент экологичности;  – суммарный предотвращенный ущерб; С – текущие затраты в течение года;  – норматив эффективности для приведения капитальных вложений к кодовой размерности; К – капитальные вложения, определяющие эффект.

Этот показатель представляет собой оценку в денежной форме возможных отрицательных последствий, которые удалось избежать в результате природоохранной деятельности, осуществления природоохранных мероприятий и программ, направленных на сохранение или улучшение качественных и количественных параметров, определяющих экологическое состояние окружающей среды.

Третья проблема – непосредственно утилизация разнотипных материалов, которая также требует разработки и совершенствования соответствующих технологий. В силу особенностей материалов, имеющих значительно худшие характеристики пригодности к рециклингу, отдельно рассматриваются и анализируются операции демонтажа деталей из пластмассы, резины и электроизделий из смешанных материалов. Таким образом, упрощая разборку изделия на составные части, снижая время демонтажа, слива всех применяемых при эксплуатации жидкостей и масел, применяя экологически чистые материалы и т. д., можно повышать технологичность утилизации, тем самым повышать рентабельность.

В соответствии с нормативными документами, например, ГОСТ 2787–75 «Металлы черные вторичные»: вторичные черные металлы должны сдаваться и поставляться рассортированными по видам, группам или маркам; углеродистые стальные лом и отходы не должны содержать легированных стальных отходов и отходов чугуна, цветных металлов и сплавов и множество других требований. Подобные требования имеются и к другим материалам, например, пластмассам, цветным металлам и др. Например, ГОСТ 1639–93 «Лом и отходы цветных металлов и сплавов». Следовательно, необходимо разрабатывать соответствующие технологии разборки автомобилей, что в состоянии сделать высококвалифицированные специалисты автомобильных специальностей, имеющие специальные познания в конструктивных особенностях автомобилей.

Выводы

ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова» способен в комплексе решать перечисленные проблемы. Для этого имеются соответствующие специалисты. В настоящее время ИжГТУ имени М. Т. Калашникова» готовит следующих специалистов для автомобилестроения и автотранспортного комплекса России: бакалавр техники и технологии по направлению «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», профиль «Автомобили и автомобильное хозяйство»; специалистов направления «Наземные транспортно-технологические средства», специализация «Автомобили и тракторы»; магистров техники и технологии по магистерской программе «Наземные транспортно-технологические комплексы», профиль «Автомобили». Также ведется подготовка специалистов высшей квалификации – кандидатов и докторов технических наук по специальности «Колесные и гусеничные машины».

Мировой опыт утилизации автотранспортных средств подтверждает важность и главное – необходимость решения перечисленных проблем: разработка технологий разборки автомобилей; решение вопросов экологии; разработка и совершенствование технологий утилизация. Без решения указанных проблем проект по утилизации сводится:

– к применению неэффективных технологий разборки;

– непониманию сортировочных работ деталей разбираемых автомобилей, так как у организаций, занимающихся утилизацией, нет информации по видам, группам и маркам металлов, пластмасс и т. п. для различных марок автомобилей;

– применению неэффективных технологий утилизации;

– нарушению экологии почвы, воздушного пространства и поверхностных вод.

 

Список литературы

1.Конструкторская документация автомобиля как основа технологии его утилизации / М. Р. Габдуллин, Л. Ш. Кадырова, Р. С. Музафаров, Н. М. Филькин // Безопасность транспортных средств в эксплуатации. 2012. С. 343–345.

2. Ramazanova, A., Gabdullin, M., Muzafarov, R. [The Concept of Recycling Trucks. Research articles]. San Francisco, В&М Publishing, 2013, pp. 106-110.

3. Критерии оценки эффективности утилизации автомобилей на стадии проектирования / М. Р. Габдуллин, Л. Ш. Кадырова, Р. С. Музафаров, Н. М. Филькин // Безопасность транспортных средств в эксплуатации. 2012. С. 345–346.

 

УДК 629.02

 

Э. Р. Музафаров; Н. М. Филькин, д-р техн. наук

ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, Ижевск

[email protected]; fnm@istu,ru

 

Обоснование выбора компоновочной схемы
привода унифицированной машины
технологического электротранспорта

 

Рассмотрены требования к унифицированной машине технологического электротранспорта (УМТЭТ), преимущества и недостатки различных компоновочных схем для УМТЭТ. Обоснован выбор компоновочной схемы привода УМТЭТ.

Ключевые слова: машина технологическая, электротранспорт, компоновочная схема, привод транспортного средства.

 

Введение

Универсальная машина технологического электротранспорта, разработанная ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова» для АО «Сарапульский электрогенераторный завод», представляет собой модульную транспортно-технологическую машину с широким спектром возможных сфер применения [1–4]. Модульность УМТЭТ позволяет выполнять различные виды работ, такие как транспортировка навалочных и насыпных грузов, использование различных видов навесного оборудования, расположенного в передней и задней частях машины (рис 1).

 

Рис. 1. Вариант комплектации УМТЭТ