CC BY
141
4. Сертификация. Отечественная и зарубежная практика / Версан В.Г. [и др.]; под ред. В.Г. Версана, Е.И. Тавера. М.: Наука и техника, 1994. 293 с.
Феофилов Николай Дмитриевич, д-р техн. наук., проф., feofilovnd@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Янов Евгений Сергеевич, асп., dex aik@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
CONTROL THE POSITION AND DIMENSIONS OF HOBS N.D. Feofilov, E.S. Yanov
The problems associated with measuring elements of modular hob are considered. We developed and tested a new way to control the base end of the cutter gear as well the measurement results. The application of test and measurement control housing experimental hob.
Key words: experiment, the team hob, rack, housing cutter, test and measurement
machine.
Feofilov Nikolai Dmitrievich, doctor of technical sciences, professor, feofi-lovnd@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yanov Evgueny Sergeevich, postgraduate, dex_aik@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 625.711
УНИВЕРСАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
ЗИМНИХ АВТОДОРОГ
Ю.Г. Серебреникова, Ю.Ф. Кайзер, Р.Б. Желукевич, М.А. Плахотникова, А.В. Лысянников
Рассмотрен технологический процесс возведения зимних дорог, выявлены недостатки существующей схемы строительства зимников, спроектирован комплект навесного оборудования для повышения эффективности строительства снеголедовых дорог путем предварительной обработки снега перед его уплотнением.
Ключевые слова: зимняя автодорога, увлажнение снега, уплотнение снега, комплект навесного оборудования, установка для строительства снеголедовых автодорог.
Обустройство нефтяных и газовых месторождений Севера, строительство трубопроводов на Дальний Восток и в Китай, их ремонт и эксплуатация, доставка грузов, оборудования и техники в зимнее время в новые, необжитые районы с экстремальными природно-климатическими ус-
ловиями осуществляются по двум типам автозимников - очищаемым и уплотняемым. Технологической основой первого типа является удаление снега с почвенного покрова и промораживание, второго - использование снега в качестве строительного материала при сооружении зимних дорог.
Продолжительность зимнего периода в данном климатическом поясе, низкие температуры, скопление снега создают условия для строительства зимних дорог. Временные зимние дороги являются вариантом решения проблемы транспортного обеспечения объектов нефтяной, газовой и лесной промышленностей.
При возведении снеголедовых дорог необходимо обеспечение достаточного уровня плотности верхних слоев снежного покрова на планируемом дорожном покрытии. Данная характеристика является показателем качества дорожного покрытия, его несущей способности.
Для нормального функционирования дороги, а также для предотвращения возникновения ям, колей и других деформаций необходимо, чтобы плотность полотна составляла не менее 0,6 г/см , а для большегрузных автомобилей - 0,75 г/см [1].
Высокий показатель плотности сложно обеспечить без увлажнения снега. Для повышения несущей способности таких дорог авторы [1,2] после уплотнения рекомендуют выполнить увлажнение. Для подачи воды могут быть использованы поливомоечные машины или цистерны, установленные на санях.При возведении снеголедового покрытия автодорог уплотненный слой снега увлажняют водой на ширину проезжей части с нормой расхода до 25 л/м . Для обеспечения процесса увлажнения снега водой в зимнее время необходимо доставлять её с озер, рек, а влажность снега доводить до значения не менее 10 % [2]. Всё это увеличивает количество задействованной техники, а также затраты на доставку, нагрев и поддержание воды в жидком состоянии, что ведет к увеличению общего расхода средств при строительстве зимних автодорог[3].
Применение реагентов для увлажнения снега неэффективно в условиях устойчивых низких температур, поэтому внесение тепла считается наиболее эффективным способом. В настоящее время для этого метода используют различные тепловые агрегаты: горелки, термоножи и другие разогретые рабочие органы, оборудование инфракрасного воздействия и СВЧ-нагрева, термоволокуши, электрические тэны. Преимуществами данных средств являются воздействие тепловыми потоками на снежную поверхность строящейся дороги, оплавление снежной массы до увлажненного состояния (в диапазоне температур от -2 до -8 оС) [1]. При низких температурах это обеспечивает необходимую глубину промерзания и повышение прочности покрытия.
В работах [1, 2] представлен технологический процесс создания снеголедовых автодорог, который включает следующие этапы (рис. 1):
I - расчистка трассы от кустарников, леса;
II - проминка сырых участков и неглубоких болот вдоль основания дороги и снегосборных полос с помощью вездеходных машин с низким удельным давлением ходовых систем, а также промораживание дорожного основания с удалением выпадающего снега в накопительные валы на снегосборных полосах с помощью плужных снегоочистителей и бульдозеров, или прокалывание грунта с помощью машины для формирования лунок в грунте, с целью ускорения процесса промораживания основания;
III - послойное наращивание полотна дороги снегом со снегосборных полос до отметки, превышающей отметку окружающего снежного покрова;
IV - увлажнение (с применением поливочных машин или с применением разработанных термоувлажняющих машин и агрегатов) и профилирование накопленного снега по основанию дорожного полотна;
V - послойное уплотнение снега прицепными пневмокатками или гладилками с предварительным рыхлением и перемешиванием уплотняемого слоя с помощью ребристых катков;
VI - формирование снеголедяного покрытия, нанесение на покрытие насечки противоскольжения;
VII - наращивание или восстановление дорожного полотна при необходимости, устройство дорожной обстановки.
/
II
III
IV
gS
&
VI VII
- г -1
1
ешиг;
аш
[Ща
га
i=J
ОЙ
Рис. 1. Схема существующей технологии по созданию снеголедовых автодорог
Существующие технологии и оборудование для возведения снеголедовых автодорог имеют ряд недостатков:
- необходимость задействования нескольких единиц разного типа техники (бульдозеры, вездеходные машины, термосифонные машины, роторные снегоочистители, поливочные машины, самоходные катки, дополнительное оборудование для нанесения насечки);
94
- необходимость большого количества задействованных рабочих при использовании техники;
- увеличенный общий расход ГСМ;
- отсутствие универсальности оборудования.
При строительстве временных автозимников на снежной целине с промороженным основанием, целесообразно использовать специальные термовибрационные снегоуплотняющие машины, выполняющие за 1 проход рыхление и перемешивание снега, прогрев снежной массы и виброуплотнение. Для рационализации процесса возведения снеголедовых дорог была разработана термовибрационнаяснегоуплотняющая машина СТМ-2 (рис. 2) Красноярского филиала ВНИИстройдормаша, которая используется при строительстве снегового покрытия автомобильной дороги или взлетно-посадочной полосы, осуществляет последовательно фрезерование, тепловую обработку и уплотнение снега. Каждая из операций производится комплектом оборудования.
Рис. 2. Термовибрационная машина СТМ-2:1 - трактор-тягач;
2 - тепловое оборудование; 3 - фреза; 4 - виброуплотнитель
Машина сохраняет работоспособность при температуре до -60 0С. При рабочей скорости 1 км/ч машина за один поход снимает снежный покров, подвергает снег обработке теплом и вибрацией до получения плотности 700 кг/м , толщиной от 25 до 35 см и шириной полос 2,8 м. Кроме того, СТМ-2 является универсальной машиной, которая включает в себя: трактор-тягач, тепловое оборудование, фрезу, виброуплотнитель, и обеспечивает прогрев снежной массы до увлажненного состояния тепловым агрегатом и последующее уплотнение увлажненной снежной массы.
С другой стороны, однократное воздействие уплотняющего рабочего органа за один проход агрегата малоэффективно, а при уплотнении происходит сдвиг снега и образование призмы волочения. Кроме этого, в тепловом оборудовании для нагрева распыленного в кожухе снега горячими газами применены реактивные двигатели с максимальной температурой теплоносителя 1200 0С, в результате этого снег переходит в жидкое состояние, что ухудшает качество возводимого полотна зимника.
Ввиду данных недостатков, предлагается разработать комплект оборудования, который обеспечит повышение эффективности строительства снеголедовых дорог путем предварительной тепловой обработки снега в заданном диапазоне температур от -2 до -8 оС без перегрева, и добиться высокой плотности зимника применением рабочих органов предварительного и окончательного уплотнения. Навесное оборудование будет включать в себя следующие устройства (рис. 3): шнекороторный снегоочиститель 1, оснащенный патрубком 2 для направления снежной массы к транспортеру 3 и газовой горелке 4, а затем через насадок 5 под рабочий орган предварительного уплотнения 6 (виброуплотнитель от СТМ-2), далее прицепной пневмоколесный виброкаток 7 и жесткий валец со специальным профилем.
Предлагаемый комплект рабочих органов позволит оснастить сне-гоболотоход Урал-5920 необходимыми устройствами для совершенствования существующего процесса возведения снеголедовых автодорог.
Рис. 3. Гусеничный снегоболотоход Урал-5920 с комплектом
оборудования
Проектируемое навесное оборудование работает следующим образом (рис. 4).
1. Наброска снега и измельчение. Рабочий орган 1 с помощью гидроцилиндра опускается с транспортного положения в рабочее с одновременным передвижением базовой машины по направлению движения. Для наброски снега выходящий патрубок переводят в положение набрасывания снега по ходу движения.
2. Тепловая обработка. Снег поступает через шнекоротор 1, далее по промежуточному патрубку 2 - на транспортер 3, с него - в приемный бункер, а затем - к газовой горелке, где снежная масса растепляется пламенем горелки 4 и по насадку 5 подается под виброуплотнитель по всей ширине /=2,7 м.
3. Исследованиями установлено, что при уплотнении увлажненного снега рабочими органами первичного 6 и окончательного 7 уплотнения, в которых используются колеса главных опор шасси самолета Ту-154М, использование пневмошинных вальцов в сравнении с жесткими вальцами позволяет повысить значение плотности покрытий [4]. Операции предвари-
тельного уплотнения предназначены для формирования формы дорожного покрытия и придания первоначального значения плотности покрытия. Заключительные операции уплотнения предназначены для придания покрытию требуемых значений плотности.
4. Нанесение насечки противоскольжения.
Предлагаемая схема по созданию снеголедовых автодорог будет выглядеть следующим образом (рис. 5):
I - расчистка трассы от кустарников, леса;
II - проминка сырых участков и не глубоких болот вдоль основания дороги и снегосборных полос с помощью вездеходных машин с низким удельным давлением ходовых систем;
III - расчистка трассы от снега, прокалывание и промораживание дорожного основания с удалением выпадающего снега в накопительные валы на снегосборных полосах с помощью плужных снегоочистителей и бульдозеров.
IV - послойное наращивание полотна дороги снегом со снегосборных полос до отметки, превышающей отметку окружающего снежного покрова;
V - рыхление и перемешивание снега, его увлажнение, уплотнение снега (органами предварительного и окончательного уплотнения). Нанесение насечки противоскольжения.
Рис. 4. Структурная схема создания снеголедовых дорог
Проектируемое навесное оборудование предназначено для повышения эффективности при строительстве снеголедовых дорог, путем предварительной обработки снега перед его уплотнением и применением рабочих органов предварительного и окончательного уплотнения. Поставленная задача решается тем, что к рабочему органу шнекороторного снегоочистителя крепится тепловое оборудование и насадок для подачи снега под орган
97
первичного уплотнения. А также осуществляется набрасывание снега на промороженное основание проектируемой дороги снегом со снегосборных полос.
/ // Ш IV I/
Рис. 5. Функциональная схема модернизированной технологии создания
снеголедовых автодорог
Модернизация позволит заменить работы по послойному наращиванию, увлажнению, послойному уплотнению снега, а также формированию снеголедового покрытия. Кроме этого, из технологической схемы возведения зимних автодорог исключаются 3 единицы рабочей техники - роторный снегоочиститель, поливочная машина, каток самоходный.
Список литературы
¡.Мерданов Ш.М. Научные основы создания комплексов машин для строительства временных зимних дорог в районах Севера и Сибири: дис. ... д-ра техн. наук. Тюмень, 2010. 295 с.
2. Котельников В.В. Выбор скоростных режимов уплотнения снега дорожными машинами: дис. ... канд. техн. наук. 05.05.04 Тюмень, 2000. 137 с.
3. Анализ источников увлажнения снега при сооружении зимних автодорог / Ю.Г. Серебреникова [и др.] // Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса: материалы IV Международной научно-практической конференции, г. Новокузнецк, 27-29 ноября 2014 г. Новокузнецк: филиал КузГТУ, 2014. С. 307 - 309.
4. Артёменко В.А., Лысянников A.B., Кайзер Ю.Ф. Краткий анализ научных работ в области уплотнения дорожных покрытий из различных материалов // Материалы конференции «Молодежь и наука: проспект Свободный», посвященной 70-летию Великой Победы. Красноярск, 2015. С. 4 - 5.
Серебреникова Юлия Геннадьевна, ассист., il.serehro a mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Кайзер Юрий Филиппович, канд. техн. наук, доц., kaiserl70l74 a mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Желукевич Рышард Борисович, д-р техн. наук, проф., lysyannikov.alek@mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Плахотникова Марина Анатольевна ассист., tsupcomarusya@yandex.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Лысянников Алексей Васильевич, канд. техн. наук, доц., lysyanni-kov.alek@mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа
THE UNIVERSAL UNIT FOR CONSTRUCTING SNOW ROADS
Yu.G. Serehrenikova, Yu.F. Kaiser, R.B. Zhelykevich, M.A. Plakhotnikova,
A.V. Lysyannikov
The article describes the process of constructing snow roads, identified weaknesses in the existing scheme of constructing snow roads, designed a set of work tools to increase the efficiency when the snow roads are constructed hy pretreatment of snow before its compacting.
Key words: snow roads, snow moisturizing, snow compaction, a set of attachments, equipment for constructing snow roads.
Serehrenikova Yliya Gennadievna assistant, il.serehro@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Kaiser Yuriy Filippovich, candidate of technical science, docent, kais-er170174@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siherian Federal University, Institute of Oil and Gas.
Zhelykevich Ryshard Borisovich, doctor of technical sciences, professor, av.lysyannikov@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siherian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Plakhotnikova Marina Anatolievna, assistant, tsupcomarusya@yandex.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siherian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Lysyannikov Alexey Vasilyevich, candidate of technical science, docent, av.lysyannikov@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siherian Federal University, Institute of Oil and Gas
