Определение рациональных параметров и режимов работы уплотняющего рабочего органа машин для ремонта и восстановления дорог методами математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат технических наук Салиба, Ибрагим Мельхем

• Салиба, Ибрагим Мельхем
• кандидат технических наук
• 1993

Оглавление диссертации кандидат технических наук Салиба, Ибрагим Мельхем

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА,ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1.Машины для термофрезерования асфальтобетонных покрытий.Технологический процесс

1.2.Анализ исследований по резанию асфальтобетонных покрытий.IX

1.3.Анализ исследований по уплотнению асфальтобетонных смесей и определению параметров и режимов работы рабочих органов

1.4.Анализ показателей эффективности и определение параметров уплотняющего рабочего органа.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2.ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ

НАГРЕВА И ОСТЫВАНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА

2.1.Постановка задачи для формирования математических моделей процессов нагрева и остывания асфальтобетона. . зх

2.2.Формирование математической модели процесса нагрева и остывания асфальтобетона . *

2.3.Сопоставление математических моделей процессов нагрева и остывания асфальтобетона с экспериментальными данными.Проверка на адекватность

2.4.Определение оптимальных режимов работы при разрушении старого слоя асфальтобетона

2.5.Определение оптимальных режимов работы при укладке и уплотнении нового слоя асфальтобетона

- з - Стр.

2.6.Определение оптимальной температуры смеси при выходе из смесителя

Выводы по главе.

ГЛАВА 3.ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СО СРЕДОЙ ТРАМБУЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

3.1.Брус с плоским профилем нижней кромки

3.2.Брус со срезом нижней кромки

3.3.Сдвоенный брус с плоским профилем нижней кромки каждого из брусьев.

3.4.Сдвоенный брус со срезом нижней кромки каждого из брусьев.

3.5.Брус с произврльным профилем нижней кромки

3.5.1.Брус с круглым профилем.

3.5.2.Брус с логарифмическим профилем.

3.6.Определение нармальных и касательных напряжений на поверхности слоя при взаимодействии со средой трамбующего рабочего органа

3.7.Разработка систеш показателей эффективности уплотняющих машин.

Выводы по главе

ГЛАВА 4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1.Методика экспериментального исследования уплотняющего трамбующего бруса с круглым профилем нижней кромки

4.1.1.Экспериментальное оборудование для исследования уплотняющего рабочего органа . gj

4.1^.Последовательность и методика проведения экспериментального исследования

- 4 - Стр.

4.2.Результаты экспериментальных исследований уплотняющего рабочего органа . jgj

4.3.Сопоставление экспериментальных результатов с теоретическими.Проверка на адекватности . Ю

Выводы по главе.jjj

ГЛАВА 5,МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ УПЛОТНЯЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА.Ц

5.1.Определение рациональных параметров и режимов работы уплотняющего рабочего органа .цз

5.1.1.С плоским профилем нижней кромки.цз

5.1.2.Со срезом нижней кромки.JI

5.1.3.Сдвоенный брус с плоским профилем нижней кромки . . . IJ

5.1.4.С круглым профилем нижней кромки . . jgo

5.1.5.Выбор оптимального профиля нижней кромки трамбующего бруса.I2j

5.2.Оценка эффективности уплотняющих машин . . . . jg5 5.3.Рекомендации по организации технологического процесса машин для ремонта и восстановления дорог.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОШРЕЗУЛЬТАТЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.• •

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение рациональных параметров и режимов работы уплотняющего рабочего органа машин для ремонта и восстановления дорог методами математического моделирования»

Автомобильный транспорт является важной составной частью народного хозяйства. Состояние и перспективы ускоренного раз"ития автомобильного транспорта обусловлены ускорением темпов роста объема пассажирских и грузовых перевозок. Возрастает силовое и разрушающее воздействие автотранспортных средств на покрытие автомобильных дорог.Развитие работ по механизаиии технологических операций по содержанию, ремонту и реконструкции покрытий автомобильных дорог является одной из важных проблем интенсификации народного хозяйства.Особую актуальность приобретает повторное применение использованного асфальтобетона, который при ремонте дорог, как правило, выбрасывается или используется не по назначению, Вторичное использование старого асфальтобетона имеет экономическое значение. Тем более, что необходимость в дополнительных затратах определяется только средствами, использованными на непосредственный процесс переработки. Экономические расчеты показывают, что использование регенерированного асфальтобетона может дать значительную экономию денежных и материальных средств.В последнее время ведутся интенсивные работы по ремонту и восстановлению дорог Российской Федерации, как например в городе Москве за последние три года, были проведены работы по реконструкшй автомобильных дорог общей протяженностью 180 км.Система машин для ремонта асфальтобетонных покрытий включает машины для восстановления (регенерации) асфальтобетонных покрытий методом терморемонтирования, машины для фрезерования асфальтобетонных покрытий, разогревагели покрытий, машины для штрихования, агрегаты для регенерации асфальтобетона и ряд машин - 6 общестроительного назначения (|^ атки, погрезчиад и др.).Существенное значение для ремонта асфальтобетонных покрытий имеют терморемонтеры. Они выполняют комплекс технологических операпий: разогрев покрытий, фрезерование поверхности покрытий, перемешивание старого асфальтобетона с компонентами, распределение и уплотнение нового слоя асфальтобетона, Анализ научно-технической информаиии по нагреву и разрушению старого слоя покрытий показывает, что процесс является наиболее энергоемким из комплекса технологических операций машин для ремонта и восстановления асфальтобетонных покрытий; рациональное использование энергии для нагрева слоя перед его разрыхлением является одной из важнейших задач для снижения энергоемкости процесса, Анализ научно-технической информации показывает, что технология использования таких машин, методы расчета, оптимизации параметров, режимов работы рабочих органов и оценки их эффективности не разработаны в полном объеме. Важным звеном технологического процесса является укладка и уплотнение нового слоя асфальтобетона; известные исследования по уплотнению асфальтобетонных смесей трамбующим рабочим органом указывают на необходимость теоретическим путем определить влияние параметров и режимов работы уплотняющего рабочего органа на эффективность процесса, где главным показателем является степень уплотнения, Таким образом, разработка математической модели процесса взаимодействия уплотняющего рабочего органа со средой и определение оптимальных параметров и режимов работы рабочего органа, является одной из важнейших задач, решение которой может служить для создания новых высокоэффективных уплотняющих рабочих органов, -. 7

Заключение диссертации по теме «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины», Салиба, Ибрагим Мельхем

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ, РЕЗУЛЬТАТЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1.Теоретаческие исследования рабочего процесса с использованием метода математического моделирования и экспериментальные исследования уплотняющего трамбующего бруса с круглым профилем нижней кромки доказали,возможность повышения эффективности технологического процесса терморегенерационных машин для ремонта и восстановления дорог за счет применения более эффективного уплотняющего рабочего органа /брус с логарифмическим профилем нижней кромки/ и за счет использования аналитических зависимости для расчета оптимальных режимов работы.

2.Разработанные математические модели процесса изменения температуры по глубине слоя асфальтобетона в зависимости от времени при нагреве и остывании позволили определить оптимальные режимы работы при разрушении старого слоя и укладке нового слоя смеси.Анализ полученных результатов указывает на целесобразности изменении скорости передвежения машины,температуры нагрева и расположения уплотняющего рабочего органа относительно распределительного шнека в зависимости от температуры окружающей среды/воздуха/.

3.Разработана математическая модель зависимости .коэффициента уплотнения от параметров и режимов работы уплотняющего трамбующего бруса.Установлено,что полученная модель адакватна реальным процессом взаимодействия со средой такого рабочего органа,по результатам анализа расчетных и экспериментальных данных.Она позволяет более обосновано установить влияния скорости передвижения машины,ход и частота колебании бруса на эффективности процесса.

4.Установлена зависимость коэффициента уплотнения от формы нижней кромки трамбующего бруса.Анализ полученных результатов указывает на целесобразность применения бруса с логарифмическим профилем нижней кромки при уплотнении материалов,что позволяет улучить коэффициента уплотнения на 10% и снизить энергоемкости процесса на 12 по отношению к Фрусу с плоским профилем нижней кромки.

5.На основе экспериментальных исследований бруса с круглым профилем нижней кромки установлены оптимальные параметры .и режимы работы при уплотнении материала толщиной 5' и 8 СМ.Решение задачи по оптимизации параметров и режимов работы такого рабочего органа указывает на целееобразйюсть выбора радиуса кривизны нижней кромки в 10 раз больше его ширйны при уплотнении материалов.

6.Разработана система показателей эффективности уплотняющих машин с учетом коэффициента уплотнения.Она позволяет не только оценить эффективности уплотняющих, маш-н, но и формировать критерии оптимизации параметров и режимов работы уплотняющего рабочего органа. Решение задачи оптимизации дало аналитические зависимости для определения параметров и режимов работы уплотняющего рабочего органа при заданных!толщина слоя,начальный и требуемый коэффициент уплотнение .

7.Даны рекомендации по организации технологического процесса терморегенерационных машин для ремонта и восстановления дорог в зависимости от температуры окружающей среды /воздуха/.Они позваляют снизить энергоемкости технологического процесса на 10 - 15% и увеличить производительность процесса разрушения старого слоя асфальтобетона на 12 - 18% .

8.Результаты исследований и их анализ позволили определить направление дальнейщих работ по повышению эффективности технологического процесса терморегенерационных машин для ремонта и восстановлен ния дорог:

-Определение влияния высоты расположения нагревателей над поверхности покрытий на температуру нагрева в зависимости от веда нагревателей и климатических условия /температура и влажность воздуха,

- 133 скорость ветра и т.д./.Такой подход с учетом полученных результатов в работе может позволять автотатизировать польностью все технологические операции и создать автоматическую систему управления / бортовой Э.В.М.Дчто приводит к снижению энергоемкости и трудоемкости технологического процесса.

-Определение влияния сложных форм бруса на степень уплотнении и оптимизирование динамику взаимодействии бруса со средой,т.е.создание бруса с переменной горизонтальной скорости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Салиба, Ибрагим Мельхем, 1993 год

1.Александров А.Я.Исследование процесса резания асфальтобетонных покрытий.Автореф.дис. .канд.техн.наук./ХАДИ.-Харков.-1973.-23 С.

2. Александров А.Я. Определение режима разогрева слоя асфальтобетонного покрытия/Автомобильный транспорт и дороги.-Киев: техника,1970.- С. 55 58.

3. Александров А.Я. Таблица распределения температуры в слое дорожного покрытия при разогреве его инфракрасными излучатель-ными.-Киев:УкрНИИНТИ .1969,-10 С.

4. Александров А.Я. Влияние скорости движения нагревателей на размягчение асфальтобетонных покрытий//Автодорожник Украина.-196У .-Л 3.- С. 30 32.

5. Александров А.Я. Расчет силы резания дорожного асфальтового бетона /Строительство и эксплуатации дороги и мостов.-Киев : Буд. вельник,1975.- С. 117 121.

6. Александров А.Я.Нискевич А.Я. Исследование процесса резания асфальтобетонных покрытий / Автомобильный транспорт и дороги.-Киев:Техника,1970.- С. 58 60.

7. Балашов В.Н.Интенсификация процесса выбрационного уплотнения грунта и цементогрунта в условиях скоростного строительства / Тр. союзДОРНИИ.-М., 1982.-С. 35.

8. Баловнев В.И.Петрович П.П. Определение эффективности работы выброплит при уплотнении грунтов и цементогрунтов /Тр.союзДОРНИИ .-М.,1980.-С. 42 55.

9. Э.Баловнев В.И.,Ермилов А.Б.Новиков А.Н и др. Дорожно-строительные машины и комплексы.-М:Машиностроение,1988.-384 С.

10. Ю.Баловнев В.И.Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин.-М:Высшая школа, 1981.-335 С.- I JO

11. И.Баловнев В.И.,1ифшиц Б.А. Машины для восстановления и ремонта асфальтобетонных покркжий.-МАДИ,1986.- 68 С.

12. Бараташвили М.П. Определение рациональных параметров и режимов работы рабочего органа машины для разрушения поверхностных слоев асфальтобетонного покрытий. Дас. .канд.техн.наук. / МАДИ.-М.1988.192 С.

13. Батраков О.Т. Уплотнение дисперсных многофазных дорожно-строительных материалов //Закономерность процесса образования и разрушения дисперсных матнриалов.-Минск,1972.- С.90 97.

14. Батраков О.Т. Теоретические основы уплотнения земленого полотна и слоев дорожных одежд катками на пневматических колесах.-Дне. .докт.техн.наук.-Харков,1978.-350 С.

15. Бибиков В.Н. Исследование износа режующего инстумента при фрезеровании асфальтобетонных покрытий дисковыми фрезами.Автор. канд.техн.наук /ГНИ им.Жданова.-Горкий,1976.-23 С.

16. Бибиков В.Н. Влияние внешных температурных условий на износ режующего инструмента при фрезеровании асфальтобетона //Тр.ГНИ им.Дцанова.-1974,-вып.5.-С. 61 63.

17. Бибиков В.Н,Тарбаев Н.Н.Кулеков В.Ф. Влияние технических свойств асфальтобетона на износ режующего инструмента при его фрезеровании //Тр.ГПИ и:,;.Жданова.-1967.-вып.8.- С. 11 14.

18. Бирюков Н.С.Казарновский В.Д.Мотылев Ю.Л. Методическое пособие по определению физико-механических свойств грунтов.-М.: "НЕДРА".,1975.-176 С.

19. Богуславский A.M.Богаславский Л.А. Основы реологии асфальтобетона. -М.:Высшая школа,1972.-199 0.

20. Варганов С.А.,Андреев Г.С. Машины для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов.-М.Машиностроение,1981.-240 С.

21. Гайвор&нский В.И. Прогнозирование температурного режима асфальтобетона //Автомобильные дороги.-1970.-$ 12.- С.18 19.

22. Гезенцвей Л.Б.,Горелышев Л.А,Богуславский A.M. и др. Дорожный асфальтобетон.-М.:Транспорт,1985.-350 С.

23. Глебов Ю.Г. Исследование процесса резания асфальтобетонных покрытий дисковыми фрезами //Тр.ГПИ им.Жданова.-1967.-вып.8.-С. 22 25.

24. Глебов Ю.Г. И сследование процесса резания асфальтобетона // Тр.ГПИ им.Жданова.-вып.6.-С. 18-20.

25. Гордеев С.О. Деформация и повреждение дорожных асфальтобетонных покрытий.-М.:издательство Минкомхоз РСФСР,1963.- С. 132.

26. Живейнов Н.Н.Кустарев Г.В.,Мирзоян Г.С.,Прокопьев А.П. оптимизации конструктивных параметров рабочего органа асфальтоукладчика с трамбующими брусьями качающегося типа /МАДИ.-М,1991.-17 С.-деп.в объеденении "МАШМИР" 11.03.91,% 1-сд91 деп.

27. Котярский Э.В. Формирование структуры и свойства асфальтобетона в процессе уплотнения.Дис. .канд.техн.наук /МАДИ.-М.,1990, 223 С.

28. Кустарев Г.В.,Прокопьев А.П. Формирование показателей оценки эффективности асфальтоукладчиков /МАДИ.-М.,1990.- 10 С.-деп. в ЦНИИТЭстроймаше 28.12.90,^100-сд90 деп.

29. Кустарев Г.В.,Салиба И.М. Обобщенный показатель эффективности уплотняющих машин /МАДИ.-М.,1993.- 4Св-деп. в ВИНИТИ 22.10.93, $2650-сд93 деп.

30. Лешенко В.П.Скворцова Л.Б.,Фонгауз Г.Г. Основные параметры и констукционных особенности рабочих органов зарубежных асфальтоукладчиков: Обзор /ЦНИИТЭстроймаш.-М.,1971.-79 С.

31. Макаров Э.С.Лешенко В.П. К расчету параметров рабочих органов асфальтоукладчиков на основе теории вязкопластичности://Исследование машин для строительства дорожных покрытий /Труды ВНИИСтройдормаш.-вып.66,1974.- С. 3.

32. Марышев Б.С.,Слепая Б.М.,Либерман М.А. и др. Скоростное строительство асфальтобетонных покрытий: Обзор/ВНйИСтойдормаш. -М., 1983.-вып.1.-39 С.

33. Маслов А.Г.Понамарь В.М. Выбрационные машины и процессы в дорожном строительстве.-Киев:Будивельник,1985.-128 С.

34. Маслов А.Г. Обоснование параметров вибрационного рабочего органа асфаяьтоукладчика//Изв.вузов.строительство и архитектуру.-1980.-Ж7.-С. 133 139.

35. Нефедова Е.Ф.Завадский Е.И. Методика уплотнения обрацов биту-моминеральных смесей//Автомобильные дороги, 1975.-Ж12.-С. 18-19'.

36. Норкин С.Б.'.Кустарев Г.В. .Салиба И.М. Формирование математических моделей процессов нагрева и остывания асфальтобетона/МАДИ.-М,1993.-9 С.-деп. в ВИНИТИ 22.10.93.$2652-сд93 деп.

37. Норкин С.Б.Дустарев Г.В.,Салиба И.М. Определение режимов процесса разрушения асфальтобетона/МАДИ.-М,1993.-5 С.-деп в ВИНИТИ 22.10.93,№2651-сд93 деп.

38. Островский Э.Б.,Либерман М.А.,Слепая Б.М. К вопросу выбора режимов уплотнения асфальтобетонных смеси при стройтельстве автомобильных дорог/Тр.союзДОРНИИ.-М,1982.-С.35.

39. Пермяков В.Б. Исследование релаксации напряжений в асфальтобетонных смесях при их ушютнении//Изв.вузов.строительства и ар™ хитектура.-1985.-^5.- С. 99 102.

40. Пермяков В.Б. К вопросу оптимизации режимов уплотнения асфальтобетонной смеси//Иэв.вузов.строительства и архитектура.-1985.-Ж?.- С. 102 116.

41. Провести исследования сдвоенных трамбующих брусьев для асфаль-тоукладечных машин:отчет о нир.дм-2159/ШО ВНИИСтроидормаш.-М.,1987.-97 С.

42. Провести исследование работы бруса высокого уплотнения асфальтоукладчика СУПЕР-1700 фирмы "ФЕГЕДЕ" /ФРГ / в эксплуатационных условиях:отчет о нир/НПО ВШЖСтроидормаш.-М.,1985.-80 С.

43. Прокопьев А.П. Оптимизация параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика.дис. .канд.техн.наук/МАДИ.~М.,1990.-169 С.

44. Проспекты фирмы "АЕГ" /ФРГ/,1989.-5 С.

45. Проспект фирмы "ДЕМАГ" /ФРГ/, 1986.- 50 С.

46. Проспект фирмы "Vt&ELZ» /фрг/,1987.-43 С.

47. Проспект фирмы /ФРГ/, 1987.-36 С.

48. Руденский А.В.,Руденская И.М. Реологические свойства битумине-ральных материалов.-М.:Высшая школа,1969.-127 С.

49. Рыбьев И.П.Асфальтовые бетоны.-М.:Высшая школа,1969.-396 С.

50. Устинова М.К. Влияние параметров газоимпульсного рыхлителя на величину силы сопротивления рыхлению при разработке мерзных- 139 грунтов.дис. . .канд. техн.наук/МАДИ.-М. ,1986.-209 С.

51. Сюньи Г.К.Усманов К.Х.,Файнберг Э.С. Регенеравдонный асфальтобетон. -М: Транспорт, 1 984.-117 С.

52. Хархута Н.Я.Шестопалов А.А. Изменение ствойств асфальтобетонных смесей при высоких температур/тез.доклада республик.сов. но физико-химической механике дисперсных материалов.-Киев,1983 .—С. 225.

53. Хархута Н.Я. Методы и средства уплотнения асфальтобетонных покрыта й//Исследование рабочих процессов строительных и дорожных машии.-Яраславль,1983.- С. 12 15.бб.Изонемцев А.А. Битумно-минеральные материалы.-Л:Стройиздат, 1972.- С. 152.

54. Исследование режимов уплотнения рабочих органов асфальтоукладчика и разработка высокоэффективного уплотняющего оборудования: отчет о нир/МАДИ:рук.Кустарев Г.В.ЖГР 01890085806.-М.,1990.-105 С.

55. Исследование и разработка высокоэффективных рабочих органов; для дорожных и строительных машин:отчет о нир/МАДИ:рук.Баловнев В.И, №290687.-М.-1987.- 166 С.

56. Исследование рабочих режимов и параметров уплотняющих органов асфальтоукладчиков с целью повышения эффекта уплотнения:отчет о нир/НПО ВНИИСтройдормаш.-М.,1984.- 120 С.

57. Авторское свидетельство COOP № 446203,МКИЕ 01 с 19/34.

58. PRANfl* R. Hoch4efiDTeb7c<A0f&oui£ Т>£« AS ph fill Si PASS Б A(t 8 r /989 Г б. Лл Я6.62. fc oh p% UBBK Pi'e Vat. vie h Tung-S win kwy Mo hi $c.h МП kdect £fJFe/Lll 9&<LA ~ &At*MAfch i a/f