САТС для сыпучих и глыбообразных грузов и пористых заполнителей относятся к автомобильным транспортным средствам, у которых определяющие параметры кузовов (самосвальных платформ) обуславливаются объёмной массой перевозимых грузов, что относится ко всем САТС, предназначенных для перевозок насыпных грузов.

При разработке типоразмерного ряда, в качестве исходных, принимаются следующие основные положения:

- транспортировка сыпучих и глыбообразных грузов в строительстве, а также пористых заполнителей (все грузы навалочные), осуществляется одиночными самосвалами и прицепными и седельными автопоездами - самосвалами, так как эти АТС наиболее полно соответствуют условиям перевозок данных грузов;

- параметры типоразмеров устанавливаются на основе анализа объёмных масс и физико - механических свойств перевозимых грузов, а также требований

по их перевозке, с учётом требований государственных стандартов, распространяющихся на САТС;

- в состав типоразмерного ряда должны входить транспортные средства группы А и группы Б, исходя из грузонесущей способности сети дорог общего пользования;

- в качестве главного параметра, регламентирующего конструктивные параметры и эксплуатационные свойства типоразмера и который остается неизменным при технических усовершенствованиях конкретной модели, принимается полная масса одиночного автомобиля и полная масса прицепного звена (М ^г _а и М ^г _п соответственно).

- в качестве основных параметров, зависящих от главного, но нестабильных при технических усовершенствованиях конкретной модели транспортного средства принимаются:

- грузоподъёмность автомобиля - самосвала;

- грузоподъёмность прицепного звена (с прицепом или полуприцепом);

- объём кузова самосвала (автомобиля, прицепа или полуприцепа). Определение главного параметра одиночного автомобиля - самосвала

(М ^г _а ) и самосвального автопоезда (М ^г _ап =М ^г _а +М ^г _п ) зависит от массы (объёма) единовременно перевозимого груза и собственной массы автомобиля и прицепа (полуприцепа), которая при соблюдении требований прочности транспортного средства увеличивается с увеличением массы перевозимого груза.

Объёмы перевозок навалочных строительных грузов заявочной партионностью не ограничиваются, так что при выборе компоновочной схемы САТС (одиночный автомобиль - самосвал или автопоезд - самосвал) следует учитывать ограничения его полной массы лишь по таким дорожным факторам, как состояние дорожного покрытия на маршруте движения, извилистость дороги, ширина проездной части и т.п. Учитывая решающий фактор партионности возимости на величину главного параметра налагаются определенные ограничения, зависящие от грузонесущей способности дорожной сети.

Параметрический ряд, составленный по главному параметру М ^г _а и М ^г _ап , исходя из возможностей и перспектив развития автомобильной техники, будет иметь ограниченное количество членов, обусловленное количеством типоразмеров базовых шасси автомобилей - самосвалов и седельных тягачей, выпускаемых промышленностью и предлагаемых на автомобильном рынке или находящихся в эксплуатации, а также подготавливаемых к производству.

Основные оценочные положения и критерии при выборе автомобилей и автомобилей - тягачей типоразмерного ряда САТС для перевозок навалочных (насыпных) строительных грузов остаются те же, что и изложенные выше.

На основе анализа оценочных критериев и выбора базовых автомобильных шасси и седельных тягачей составляется параметрический ряд грузовых транспортных единиц самосвальных АТС с учётом их группы (А, Б) по допускаемым осевым нагрузкам.

После составления параметрического ряда АТС по главному параметру определяются основные параметры одиночных автомобилей - самосвалов и автопоездов - самосвалов, соответствующих определенному типу САТС по виду перевозимого груза.

На основе анализа физико-механических свойств грузов и требований по их перевозке производится выбор компоновочной схемы САТС, объёма кузова (кузовов), а затем определяются форма и линейные размеры грузового помещения (кузова или кузовов) и грузоподъёмность каждого составляющего звена транспортного средства.

Если исходить из условия, что при использовании базового шасси или переоборудовании автомобиля для работы в качестве одиночного автомобиля -самосвала и автомобиля - тягача в составе автопоезда его полная масса, как правило, не изменяется то:

количество осей автопоезда

полная масса прицепной части

где:

Грузоподъёмность прицепной части (М _гп ) определяется по известным формулам:

п _а - количество осей автомобиля - тягача, ед.; Q _o - нагрузка на дорогу через одиночную ось прицепа, т. Количество звеньев автопоезда выбирается по конструктивным критериям из условия

К _t - коэффициент материалоемкости (отношение собственной массы АТС к его грузоподъёмности);

К _т - коэффициент относительной массы (отношение собственной массы АТС к его полной массе).

Значения коэффициентов К _t и К _т либо известны, либо находятся по корреляционным зависимостям между К _t и М _гп , К _т и М ^г _ап .

Выбор объёма кузова самосвала

Объём кузова обуславливается объёмной массой перевозимых в нем насыпных и навалочных грузов. Геометрический объём (полный объём) кузова может быть рассчитан наиболее точно, если исходить из того, что все сыпучие грузы практически грузятся с "шапкой", т.е. при механизированной погрузке образуется пирамидальное возвышение от бортов к центру кузова (Рис. 4.2).

При этом высота "шапки" будет зависеть от угла естественного откоса перевозимого груза и ограничиваться заданной грузоподъёмностью базового шасси (автомобиля, прицепа или полуприцепа).

Схема размещения груза в кузове

Рис 4.2

Размеры кузова с грузом (см. рис. 4.2) в метрах: h _k , - внутренняя высота бортов кузова;

h _l - расстояние от верхнего края борта до допускаемого уровня загрузки груза в кузов;

h _ш - высота "шапки";

b _k - внутренняя ширина кузова;

а ₀ - угол естественного откоса груза, град.

или

Объём груза, предполагаемого для перевозки, равен:

где:

V _гр - объём перевозимого груза, м ³ ;

р- объёмная масса груза, т/м ³ ;

V _p - рабочий объём кузова, м ³ ;

V _ш - объём "шапки" груза, м ³ .

Из этих двух уравнений следует, что

Объем всякой пирамиды равен одной трети произведения площади основания на высоту, т.е.

где:

S - площадь кузова (платформы), м ² .

Принимаем, что в основании пирамиды ("шапки") лежит квадрат со стороной, равной внутренней ширине кузова (b _k ), тогда:

объём кузова может быть выражен через

Рабочий так как величина h _l в зависимости от вида груза и дорожных условий эксплуатации подвижного состава колеблется в пределах 50 - 100 мм, то

Из уравнений следует:

а так как произведение S•h _k есть ни что иное, как V _k - геометрический (полный) объём кузова, то

Из полученной формулы геометрического объёма кузова самосвала следует, что объём фактически размещенного кузова ( V _гр ) может превышать геометрический объём кузова на величину, зависящую от угла естественного откоса перевозимого сыпучего строительного материала. Например, при угле естественного откоса, равном 30° (в покое), объём фактически размещенного груза на 20 - 25% может быть больше геометрического объёма кузова.

Это свойство насыпных грузов необходимо учитывать при проектировании кузовов самосвалов, чтобы избежать в эксплуатации систематического перегруза подвижного состава.

Учитывая отдельные ограничения для работы автопоездов в определенных условиях эксплуатации (стесненные проезды, интенсивное уличное движение и т.д.), например, к самосвальным прицепам при проектировании всегда предъявлялись требования по уменьшению длины и колёсной базы. В то же время короткобазный прицеп в составе автопоезда при движении по прямой не должен "вилять" в каждую сторону не более 3% его габаритной ширины (ГОСТ 3163-76).

Уменьшение базы самосвального прицепа существенно снижает напряжение в средней части рамы, что имеет огромное значение, так как самосвальные прицепы работают в более тяжелых условиях, чем бортовые общетранспортного назначения. Рама самосвального прицепа подвергается большим динамическим нагрузкам и скручиванию. Кроме того, прочность рамы должна быть достаточной, чтобы выдерживать часто повторяющиеся сосредоточенные нагрузки при опрокидывании платформы на боковые стороны в момент разгрузки.

Выбор конструктивной схемы прицепа (полуприцепа) самосвала

Конструктивная схема самосвального прицепа (полуприцепа), как правило, высокорамная. Проблемы превышения транспортного габарита по высоте (4 м) при перевозках навалочных (насыпных) грузов не возникает.

Минимально допустимая погрузочная высота транспортного средства h _n зависит от ряда конструктивных факторов: группы, к которой относится данный прицеп или полуприцеп - А и Б, высоты расположения поворотного круга подкатной тележки прицепа или высоты расположения седельного устройства автомобиля - тягача полуприцепа, диаметра применяемых колёс, полного хода подвески на сжатие и толщины рамы.

Допустимые минимальные значения погрузочной высоты прицепов (полуприцепов) выбираются на основе опыта конструирования при их создании и эксплуатации.

Форма кузова самосвала устанавливается в зависимости от физического состояния перевозимого груза и направления сбрасывания. При выборе формы кузова предпочтение следует отдавать кузову типа "бортовая самосвальная платформа", так как в этом случае расширяется сфера применения самосвального транспортного средства при перевозках различных грузов, обеспечивается некоторая универсальность данного типа САТС.

С использованием изложенных выше методических положений построен типоразмерный ряд САТС по главному параметру, который имеет следующий вид (Табл. 4.7).

Таблица 4.7

Параметрический ряд САТС по главному параметру для перевозок насыпных (навалочных) грузов

С учётом транспортных условий САТС, предназначенных для перевозок насыпных (навалочных) грузов, требованиям к эксплуатационным свойствам автомобилей - тягачей применительно к условиям эксплуатации в строительстве, а также особенностей конструкции АТС каждой специализации и на основе критериальной оценки экономической эффективности отобранных типоразмеров по интегральному показателю составлен параметрический ряд специализированных автотранспортных средств для перевозки каждого вида груза (сыпучего и глыбообразного), установлены основные параметры по каждому типоразмеру, его конструктивная схема и форма кузова, обеспечивающая заданную технологию перевозки (Табл. 4.8).