Методика определения рациональных параметров и режимов работы вибрационных катков

• Автор: Попов, Юрий Германович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Уплотнение дорожно-строительных материалов

1.1 Применение вибрационных катков в строительстве

1.2 Исследования процесса уплотнения грунтов

1.3 Исследования процесса уплотнения асфальтобетонных смесей

Выводы

2. Построение принципиальной модели выбора параметров и режимов

работы вибрационных катков

2.1 Формирование общих подходов

2.2 Разработка методики определения режима работы при уплотнении асфальтобетона
2.3 Разработка методики определения режима работы при уплотнении
грунтов
Выводы
3. Влияние различных факторов на процесс уплотнения

дорожно-строительных материалов
3.1 Уплотнение насыпных грунтов
3.2 Уплотнение асфальтобетонных смесей
Выводы
4. Экспериментальное исследование процесса уплотнения грунтов
4.1 Описание стенда
4.2 Методика проведения эксперимента
4.3 Результаты экспериментального исследования. Определение типа уплотняемого материала
4.4 Анализ экспериментальных данных
Выводы
5. Описание программного комплекса
5.1 Методика расчета режимов работы
5.2 Модуль базы данных
5.3 Модуль расчета режимов работы вибрационных катков
5.4 Модуль определения параметров катка
5.5 Модули сохранения и загрузки проектов
Выводы
6. Проверка работоспособности программного комплекса СЗЫцЦ
6.1 Уплотнение насыпных грунтов
6.2 Уплотнение асфальтобетонных смесей
6.3 Внедрение результатов исследования
Выводы
Основные выводы по диссертации
Список использованной литературы
Приложения

Введение
Актуальность работы. Современная уплотняющая техника характеризуется непрерывным повышением энергонасыщенности при существенном разбросе технологических параметров. Поэтому для эксплуатирующих организаций существует проблема определения моментов перехода от одного режима работы к другому, характеризующегося изменением рабочей скорости, вынуждающей силы и частоты вибрации рабочего органа, а также сменой вибрационных катков, действующих в составе дорожного отряда. При этом характер процесса уплотнения определяется рядом взаимосвязанных факторов, в числе которых и параметры вибрационного катка, и характеристики уплотняемого материала, как исходные, так и требуемые. Причем количество различных сочетаний этих факторов даже в самых простых моделях уплотняющих машин может достигать нескольких десятков тысяч. Для техники, в конструкции которой предусмотрена возможность регулирования в широких пределах параметров уплотнения, таких как рабочая скорость и параметры вибрации, число сочетаний факторов увеличивается многократно, что делает невозможным решение задачи определения рациональных параметров и режимов работы машины методом прямого перебора или эмпирическим путем.
В работе предложена методика расчета технологических параметров катков при уплотнении грунтов и асфальтобетонов, которая позволяет определить рациональный режим работы катка или отряда катков при конкретных условиях производства работ с учетом моментов перехода между машинами и изменяемыми параметрами уплотнения. Реализация данной методики на практике позволяет снизить сроки выполнения работ, упростить их планирование и подбор уплотняющей техники, а также повысить качество уплотнения дорожно-строительных материалов.
Цель работы. Повышение эффективности применения вибрационных катков путем определения рациональных технологических режимов

Таким образом, поскольку смесь остывает достаточно быстро [46], важно успеть уплотнить ее до требуемой плотности за короткое время, пока жесткость смеси невелика. Критерием, определяющим сопротивление смеси деформированию, может служить её модуль деформации, учитывающий как обратимые, так и необратимые деформации. Ввиду того, что асфальтобетонные смеси относятся к нелинейным телам, измерение модуля должно привязываться к определенному значению относительной деформации [23]. Основными величинами, оказывающими влияние на сопротивляемость смеси деформированию являются температура, плотность и эффект упрочнения. Упрочнение смеси является следствием повторяющихся нагрузок и особенно интенсивно протекает в конце процесса уплотнения, когда прирост плотности относительно мал. Причиной упрочнения служит не столько повышение плотности, сколько структурные изменения уплотняемого материала. Упрочнение влияет, главным образом, на модуль деформации, который, при неизменных плотности и температуре, при многократных нагрузках может возрасти в 1,5 раза, а на предел прочности практически не оказывает влияния. Опытные данные, полученные Н.Я. Хархутой и Е.Л. Стефанюк [47], показывают, что в процессе уплотнения из-за увеличения плотности, характеризующегося повышением коэффициента от 0,85 до 0,96, модуль деформации материала повышается примерно в 5 раз (рисунок 1.10), а предел прочности - в 3 раза. Было также установлено что модуль деформации увеличивается при понижении температуры с 140 С0 до 60 С0 в 4-6 раз (рисунок 1.11), в то время как предел прочности за этот же интервал изменяется в 2,4-2,5 раз [28,47].
Таким образом, можно сделать вывод, что наибольший эффект уплотнения может быть получен при высокой температуре смеси, когда битум имеет малую вязкость. В противном случае, сопротивление смеси деформированию, увеличивающееся с понижением температуры будет препятствовать эффективному производству работ.