Введение к работе
Актуальность работы. Благодаря низким эксплуатационным затратам, технологичности строительства и простоте ремонта наибольшее распространение в качестве покрытий автомобильных дорог получили асфальтобетонные покрытия, которые обеспечивают комфортное движение транспортных средств и устойчивость к силовым и природно-климатическим воздействиям в процессе эксплуатации. Однако скопление на их поверхности воды приводит к резкому снижению уровня безопасности движения и скоростей перемещения автотранспорта. Поэтому решение задач по своевременному ее отводу является актуальными для дорожной отрасли.
В настоящее время для сбора и переноса поверхностных вод, в заранее определенные места устраивают прикромочные водоотводные лотки, которые в основном изготавливаются из сборного или монолитного цементобетона. При определенных достоинствах этих лотков имеется и ряд серьезных недостатков, к которым, в первую очередь, относятся низкий уровень механизации производства работ и скорость укладки сборных водоотводных лотков.
Кроме того, объединение разнородных материалов асфальтобетона и цементобетона, отличающихся друг от друга теплофизическими и физико-механическими свойствами не обеспечивает их надежного сопряжения в процессе их эксплуатации, поэтому целесообразнее изготавливать лотки на объекте строительства из того же материала, что и дорожное покрытие, что технически целесообразно и экономически выгодно. Однако отечественная промышленность в настоящее время таких средств механизации не выпускает.
В связи с этим создание навесного виброактивного оборудования к асфальтоукладчикам для устройства прикромочных водоотводных лотков из асфальтобетонной смеси с обоснованием рациональных конструктивных и режимных параметров его работы является актуальной научно-технической задачей.
Работа выполнена в соответствии с основными научными направлениями кафедры «Строительные и дорожные машины» ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет».
Объект исследования – навесное виброактивное оборудование к асфальтоукладчикам для изготовления прикромочных водоотводных лотков из асфальтобетонной смеси.
Предмет исследования – закономерности изменения плотности асфальтобетонной смеси в лотках от конструктивных и режимных параметров работы навесного оборудования.
Цель работы – повышение уровня механизации и темпа строительства прикромочных водоотводных лотков на автомобильных дорогах за счет создания навесного виброактивного оборудования к асфальтоукладчику.
Задачи экспериментально-теоретических исследований:
-
Разработать конструкцию и изготовить экспериментальные стендовые установки, оснащенные контрольно-измерительной аппаратурой, для исследования процессов виброформовании лотков и лабораторных пробных, модельных образцов из асфальтобетонной смеси.
-
Разработать критерии оценки эффективности виброуплотнения и виброформования лотков из асфальтобетонной смеси.
-
Разработать математическую модель виброуплотнения прикромочного водоотводного лотка.
-
Определить рациональные конструктивные и режимные параметры работы виброактивного оборудования для изготовления прикромочных водоотводных лотков.
-
Спроектировать, изготовить, и испытать опытно-промышленный образец навесного виброактивного оборудования к колесному асфальтоукладчику для изготовления водоотводных лотков из асфальтобетонной смеси.
-
Разработать методические рекомендации по проектированию и обоснованию рациональных параметров навесного оборудования.
-
Определить адекватность результатов теоретического исследования процесса виброформования и виброуплотнения, полученных с использованием математической модели, с практическими результатами, полученными на экспериментальных стендах и в производственных испытаниях.
Общая методика исследований имеет комплексный характер, содержит как теоретические, так и экспериментальные исследования.
В теоретической части использовались методы постановки и решения задач теории уплотнения упруговязкопластичных материалов, теоретической механики, механики сплошной среды и других фундаментальных наук. Экспериментальные исследования основаны на применении современной контрольно-измерительной аппаратуры, математической и статистической обработке экспериментальных данных.
Научная новизна работы заключается в:
Разработке критериев оценки эффективности виброуплотнения и виброформования прикромочных водоотводных лотков.
Установлении закономерностей, характеризующих изменение плотности в процессе виброуплотнения и виброформования лотков в зависимости от величины коэффициента режима = и динамического критерия для горячих и холодных асфальтобетонных смесей.
Установлении фактических значений критериев при виброформовании и виброуплотнении для горячей мелкозернистой асфальтобетонной смеси МЗС тип Г, марка 1 ГОСТ 9128-2009; горячей плотной щебёночно-мастичной асфальтобетонной смеси ЩМА-15 ГОСТ 31015-2002; холодной асфальтобетонной смеси тип Бх марка II ГОСТ 9128-2009.
Определении рациональных и конструктивных параметров работы виброоборудования, выражаемых через критерии – коэффициент режима и динамический критерий .
Установлении зависимости плотности виброформуемой асфальтобетонной смеси от формы контактной поверхности виброформующего оборудования и частоты его колебаний.
Разработке метода регистрации параметров процесса виброформования образцов в контейнере стендовой установки асфальтобетонной смеси защищен патентом на полезную модель № 105741 от 20.06.2011.
Практическая значимость работы заключается в:
Разработке конструкции навесного виброактивного оборудования к асфальтоукладчику для изготовления прикромочных водоотводных лотков из асфальтобетонной смеси.
В разработке методических рекомендациях по обоснованию рациональных параметров рабочего органа виброактивного навесного оборудования к асфальтоукладчику.
Использование разработок и результатов исследований в учебном процессе по специальностям 190205 «Подъемно-транспортные машины и оборудование» и 190603 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (строительная, дорожная и коммунальные машины)», по направлению 190000 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» при подготовке бакалавров и магистров.
Достоверность научных положений, изложенных в работе, подтверждается экспериментальными исследованиями в лабораторных и полевых условиях, с использованием современного оборудования и необходимым объемом экспериментальных данных и их хорошей сходимостью с теоретическими расчетами, а также результатами производственных испытаний опытно-промышленного образца виброформующего оборудования.
На защиту выносятся:
-
Теоретическая модель, процесса виброформования прикромочных водоотводных лотков и пробных (модельных) образцов из асфальтобетонной смеси.
-
Результаты экспериментальных исследований процессов виброформования прикромочных водоотводных лотков и пробных образцов из асфальтобетонной смеси и установленные при экспериментах функциональные зависимости , а также аппроксимирующие эти зависимости выражения для двух горячих и одной холодной асфальтобетонных смесей;
-
Рекомендации по проектированию и рациональному выбору параметров навесного рабочего оборудования для изготовления прикромочных водоотводных лотков из асфальтобетонной смеси;
-
Конструктивная схема и результаты испытаний навесного рабочего оборудования к колесному асфальтоукладчику для изготовления прикромочных водоотводных лотков из асфальтобетонной смеси.
Апробация работы. Основные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли апробацию на научно-технических конференциях СибАДИ в 2006-2010 годах, ПНИПУ (ПермГТУ) в 2006-2011 годах, на заседаниях кафедры «СДМ» ФГБОУ ВПО «ПНИПУ» (ПермГТУ) 12 октября 2011 года, кафедры «ЭСМиК» ФГБОУ ВПО «СибАДИ» 11 ноября 2011 года и в публикациях.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 19 статьях, в том числе в 2 статьях в издательствах рекомендованных ВАК РФ и патенте на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 192 страниц, из них 139 страниц основного текста, в том числе 13 таблиц, 81 рисунок, список использованных источников из 127 наименований. Объем приложения составляет 53 страницы и состоит из 12 наименований дополнительных материалов и подтверждающих документов.
