Строительные машины и оборудование, справочник







Принципы проектирования транспортных средств

Категория:
   Транспорт и доставка грузов


Принципы проектирования транспортных средств

Основные принципы, которыми инженеры должны руководствоваться при проектировании транспортных средств, следующие:
а) необходимость охватить наиболее широкий рынок сбыт
б) требования конкретного пути;
в) требования соответствующих перевозок;
г) эргономические соображения;
д) экономичность.

Вкратце остановимся на каждом из этих аспектов.

Необходимость охватить наиболее широкий рынок сбыта

Каждое транспортное средство имеет высокую стоимость изготовления, которая должна быть возмещена путем продажи Поэтому легче всего возместить эту стоимость, если можно продать данное транспортное средство широкому кругу покупателей Таким образом отыскивается основная конструкция моторных транспортных средств, используемых на большинстве видов транспорта, отвечающая разнообразным требованиям и пристрастиям. Она должна иметь стандартную и экономичную конструкцию для широкого использования, вариант для любителей и для торговцев или семейных, которым нужна большая емкость. Производство контейнеров должно охватывать широкий диапазон моделей, соответствующих потребностям рынка сбыта, включать контейнеры для генеральных грузов, а также загружаемые сверху, сбоку, контейнеры-цистерны и т. п.; все они в максимальной степени должны быть изготовлены из типовых элементов, но соответствовать потребностям отдельных клиентов. Принципы упрощения и стандартизации применимы к конструированию транспортных средств в такой степени, чтобы удовлетворить потребностям максимального числа пользователей данным конкретным средством, тем самым расширив рынок сбыта.

Требования конкретного пути сообщения

Характер пути сообщения имеет огромное влияние на транспортное средство. Это может быть показано на нескольких примерах. Самолет передвигается в атмосфере, которая не может быть его опорой, если он неподвижен. Самолет не может остановиться в атмосфере, за исключением специализированных летательных аппаратов, например, вертолетов или самолетов с вертикальным взлетом, которые могут зависать в воздухе. Но и в этих случаях летчик не может выйти из такого аппарата, чтобы выполнить какие-либо работы по обслуживанию. Поэтому самолет должен быть тщательно изготовлен, почти совершенен по форме и тщательно обслуживаться. Путь накладывает жесткие ограничения на размеры, форму и скорость транспортных средств.

Воздушная среда

Конструкторы самолетов учитывают ограничения среды движения, выбирая скорость или грузоподъемность. Ограничение не относится к военным самолетам.

Эти повышения грузоподъемности самолета следует увели-не только размеры корпуса, но и площадь крыльев для дополнительной подъемной силы с учетом необходимого прироста грузоподъемности. Для использования дополни-М°льНой подъемной силы крыльев нужны более мощные двигали чтобы увеличить скорость полета, создающую необходимую подъемную силу, и поддерживать эту скорость после достижения заданной высоты полета. Более мощные двигатели потребляют ботьше топлива. Дополнительное топливо нужно взять на борт самолета, что означает увеличение его веса. В конце концов конструктор добивается баланса. Если самолет должен летать на относительно короткие расстояния, для достижения пункта назначения потребуется меньше топлива, а экономия в весе топлива позволит взять на борт больше пассажиров или груза. Если тот же самый самолет предназначен для полетов на более длинные расстояния, приходится поступиться числом пассажиров или весом груза, чтобы принять на борт больше топлива.

Для повышения скорости полета проектировщик должен выработать такую форму полета, которая обладает наименьшим лобовым сопротивлением, например минимизировать поперечное сечение, и установить более мощные двигатели. Наиболее удачной является форма фюзеляжа в виде остро отточенного карандаша, с минимальными крыльями, поскольку длинные крылья нужны только для взлета, а по достижении заданной высоты полета такая длина больше не требуется. Эта проблема частично решается созданием самолетов с изменяемой геометрией крыла.

Море

Проблема объема или скорости возникает и перед проектировщиками судов, хотя и не в такой степени, как в случае проектирования самолетов. Поскольку судно опирается на воду и по сравнению с наземным транспортом трение меньше, по мере роста скорости перед носовой частью судна возникают волны и возрастает сопротивление движению. Для преодоления этого сопротивления наиболее целесообразна форма острого ножа, позволяющая судну разрезать воду. К сожалению, если этот ножеобразный профиль простирается достаточно далеко, возникают проблемы устойчивости и, конечно, ограничивается грузоподъемность. По мере создания все более мощных двигателей скорости резко возрастают, но стоимость дополнительно потребляемого топлива на преодоление повышенного сопротивления воды при возрастающих скоростях намного перевешивают преимущества, получаемые от сокращения времени в пути.

Благодаря подъемной силе воды не возникает никаких проблем, аналогичных связанным с «подъемом» самолета, что позволяет создавать огромные суда. Однако проектировщик все еще ограничены в отношении размеров возможностями водных путей. Поскольку глубина океанов, морей и рек неодинакова, приходится учитывать имеющиеся глубины в районах плавания судов и возможности портов.

Парадоксально, но проблема трения, которое нужно преодолеть при достижении оптимальных скоростей, для крупных судов играет обратную роль. Отсутствие трения, позволяющее очень крупным судам со сравнительно маломощными двигателями плавать в воде, создает трудности при необходимости остановки крупного судна. Мгновенная остановка невозможна. Судно приходится тормозить постепенно и окончательно останавливать с помощью буксиров.

Дороги

Дороги имеют малую ширину, часто пропускают большие потоки транспортных средств, без разделения по скорости или уровню проезда, в том числе движущихся во встречных направлениях. По дорогам, исключая магистральные, передвигаются животные, следуют пешеходы, а на застроенных территориях их часто ограничивают здания, многие из которых построены за десятки, а то и сотни лет до того, как дорожное движение достигло современного объема и интенсивности. Дороги часто проходят под и над мостами, что накладывает ограничения на высоту и вес транспортных средств. Все эти факторы, часть из которых связана с их особенностями, а часть вытекает из методов использования, привели к ограничениям на размеры и скорость движения транспортных средств. Эти ограничения, первоначально обусловленные особенностями дорог, вызвали появление законов, утвержденных парламентом и министерствами. Поэтому проектировщик вынужден действовать в узкой зоне допускаемых размеров и весов и в условиях очень детальных норм, регламентирующих строительство, а водитель должен соблюдать ограничения скоростей при использовании дорог.

Железные дороги

Железные дороги представляют собой искусственные пути сообщения, обычно принадлежащие одному предприятию. Несмотря на это, они накладывают ограничения на проектирование. Подобно автодорогам, они часто проходят по мостам или под мостами, что накладывает ограничения на высоту и вес подвижного состава. Большинство железных дорог было построено в конце XIX или начале XX вв. Принятые в то время размеры в значительной степени определяют размеры современного подвижного состава. Он не должен быть шире, чтобы не помешать движению по соседнему пути, а его длина жестко зависит от кривых, по которым он должен следовать. Аналогично, скорость движения зависит от наличия таких кривых в современных условиях на каждом конкретном участке пути и от того, насколько они приспособлены для высокоскоростного движения.

Эксплуатационные требования

В то время как по условиям рынка сбыта транспортные средства должны быть максимально разнообразными, часто возникают трудности в осуществлении перевозок определенного типа, ка подвижной состав не предназначен для таких перевозок.

Покрытие цистерн, их конструкция и насосное оборудование могут быть разнообразными, но шасси должно быть стандартным для всех типов. Нигде специфический характер транспортных средств так не виден, как в проблеме порожнего пробега. Например, во всем мире молоко из сельскохозяйственных районов перевозят в крупные города. Но как использовать транспортные средства в обратном направлении? Их особенности явно предопределяют возврат транспортных средств в порожнем состоянии. Их нельзя заполнить удобрениями для сельскохозяйственных предприятий или предметами домашнего обихода в сельской местности. Но одна крупная фирма нашла рациональное решение проблемы порожнего пробега с помощью эластичных пластмассовых емкостей типа контейнеров. Большая пластмассовая емкость, соответствующая по форме контейнеру, заполняется концентратом фруктового сока и перевозится в контейнере. По прибытии ее начисто выкачивают, стерилизуют и возвращают в свернутом виде для повторного использования. Неспециализированный контейнер подается под другую отправку. Пластмассовая емкость возвращается очень экономичным способом.

Другие фирмы, пытавшиеся найти решение этой проблемы, обнаружили, что очистка и возврат пластмассовых контейнеров неудобны, не удовлетворяют требованиям потребителей, и начали применять цистерны из нержавеющей стали. Используя различные растворители, моющие средства и пар под высоким давлением, их можно тщательно очистить за очень короткое время. Если этот метод найдет успешное применение, пункты очистки нужно будет соорудить в очень большом числе мест, чтобы избежать больших порожних пробегов к таким пунктам и от них. Договорившись о взаимном использовании таких пунктов, многочисленные грузовые автотранспортные предприятия создают сеть центров очистки по всей стране. В итоге после таких гРУзов, как смазочные масла, допускается вслед за очисткой перевозить вино наливом.

Такие удачные решения проблемы порожнего пробега редки и возможны только в тех случаях, когда имеется подходящий обратный груз. Вообще говоря, необходимо иметь специализированный подвижной состав для каждого вида грузов. А если этого нет, рынком овладеть невозможно. Старое правило транс порта гласит, что «услуги создают перевозки». Специализипо ванные транспортные средства не только обеспечивают выпол нение существующих перевозок, но и привлекают перевозки с других видов транспорта с менее эффективным подвижным составом, увеличивая свою долю на рынке транспортных услуг и повышая свою экономичность.

Эргономические аспекты

Многие транспортные средства требуют обслуживания, иногда непосредственно в подвижном составе, а иногда еще и вне его. Так, например, стюардесса выполняет свои обязанности внутри самолета. Агенту хлебопекарни приходится не только управлять автомобилем, но и до двух сотен раз ежедневно выходить из кабины.

Изучение работы персонала транспорта может дать много ценного для совершенствования конструкции подвижного состава. Для снижения напряжения труда пункты взаимодействия должны быть усовершенствованы. Автофургон, имеющий прямой доступ из кабины водителя, позволяет ему после остановки автомобиля войти в фургон с целью подбора грузов для выгрузки. Иначе ему приходится выйти из кабины, обойти фургон сзади, а затем все повторить в обратном порядке.

Эргономические аспекты транспортных средств неизбежно включают два требования. Обязательным является содержание транспортного средства в порядке и хорошем состоянии. Важной задачей уже при проектировании является обеспечение доступности основных точек обслуживания. Проектировщики должны знать, как обеспечить механику возможность максимально быстрого и эффективного выполнения операций технического обслуживания. Другой эргономический аспект предусматривает приемлемость всей работы транспортного средства в социальном отношении и в части охраны окружающей среды. В продолжение изучения работы обслуживающего персонала необходимо исследовать работу транспортных средств, поскольку она может оказать влияние на конструктивные требования (размеры, скорость, эффективность) для обеспечения расширенного рынка сбыта, не ограничиваемого официальными и общественными требованиями.

Эргономика — это исследование работы и путей ее выполнения. Она позволяет достичь экономии при конструировании, изготовлении, обслуживании и работе транспортных средств.

Экономичность

Генри Форд однажды защищал свою систему массового производства, приводя следующее определение: «Массовое производство — это не покупка дешево и продажа дорого.

Возможно, для случая самолета лучше говорить о «повторяющемся производстве», поскольку техника поточных линий в данном случае не вполне приемлема.

Если бы Форда попросили дать полное определение всей системы распределения, он бы включил в анализ еще две составляющие. До начала массового производства проектировщики должны подготовить документацию с использованием изложенных в данной главе принципов.

Конструкция транспортных средств требует концентрации внимания на потребностях общества, поскольку они призваны обслуживать большое число потребителей, должны соответствовать путям, по которым они будут передвигаться, и перевозкам, которые они должны выполнять, быть удобными в эксплуатации и обслуживании и иметь низкую цену. После реализации массового производства на основе сформулированных Фордом принципов транспортное средство должно быть дешевым в эксплуатации, в обслуживании и ремонте и, при необходимости, удовлетворять требованиям закона, быть приемлемым в социальном отношении и в части воздействия на окружающую среду. Если все это выполнено, в результате будет получено наиболее дешевое изделие, предназначенное для выполнения заданного класса перевозок, а затраченные на его производство средства не будут омертвлены, а дадут достаточную прибыль на основе предоставления услуг большому числу пользователей.


Читать далее:

Категория: - Транспорт и доставка грузов





Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины