CC BY
30
зависящих от скорости динамического воздействия. Исследования напряженного состояния земельного полотна позволили решить ряд задач по усилению земельного полотна с использованием конструкций дорожной одежды. _________
] рафики массивов
А11Ы
В качестве примера приводится экспериментальные исследования дорожных полотен методом удара. Колебание поверхности дорожного полотна регистрировались с помощью вибрографов (рис. 1) от места удара на расстоянии 0„2;1;2;3 м. После каждого броска записывались осцилограммы ударных волн. Из натурных экспериментальных исследований получены значения динамических модулей упругости для различных механических состояний дорожного полотна.
Пэк Ён Сын Пхеньянский машиностроительный институт, У гай С. М. ДОРОЖНЫЙ КАТОК С ПЕРФОРИРОВАННЫМИ ВАЛЬЦАМИ
Автомобильные дороги с асфальтобетонным покрытием являются основным типом дорог высших категорий, обладающих высокими эксплуатационными свойствами. Из-за неудовлетворительного состояния дорог государство и национальная экономика несут серьезные убытки - до 6 % от валового внутреннего продукта России в год.
Уплотнение асфальтобетонных смесей является завершающей технологической операцией определяющей в дальнейшем надёжность и долговечность покрытия. Стоимость уплотнения составляет 2-4 % от стоимости строительства, но недоуплотнение всего на 1-2 % уменьшает прочность покрытия на 12-16 %, а долговечность на 14-20 %.
Вопросы интенсификации процесса уплотнения являются основными для повышения производительности. Общим направлением служит увеличение массы, размеров рабочих органов уплотняющих машин, совершенствование их конструктивных особенностей и применение средств автоматизации. До начала 80-х годов исследовательские работы, направленные на повышение производительности, уменьшение металлоемкости и энергоемкости процессов уплотнения, велись именно в этом направлении. В настоящее время нужен переход от традиционных решений к более эффективным, но, как правило, и более сложным, так как дальнейшая оптимизация традиционных конструктивных и кинематических параметров рабочих органов почти невозможна. Необходимы принципиально новые способы воздействия на асфальтобетонную смесь как на уплотняемый материал.
Для качественного уплотнения асфальтобетонной смеси (АБС) требуется постоянное возрастание силового воздействия дорожного катка от прохода к проходу. Для получения ровного и плотного дорожного покрытия последовательно используют дорожные катки легкие (массой до 5 т); средние (массой 6-10 т); тяжелые (массой более 10 т). При этом каждому типу катка соответствует
свой наиболее благоприятный температурный интервал укатки 20-30 °С. Развитие уплотняющей техники связано с поиском конструкции, способной успешно работать на всех стадиях процесса уплотнения. Обеспечить это можно, используя рабочие органы, реализующие сложные виды уплотняющих нагрузок в различных сочетаниях.
По патенту на полезную модель № 85490 предложена новая форма вальца дорожного катка, на поверхности которого в регулярном порядке располагаются отверстия. Конструкция и схема работы такого вальца представлена на рис. 1. В процессе взаимодействия с асфальтобетонной смесью под рабочим органом в уплотняемом материале образуются нагруженные и разгруженные зоны, обусловленные наличием перфорации на поверхности вальца (рис. 1, б). При этом происходит выдавливание асфальтобетонной смеси в отверстия (рис. 1, в). При обратном проходе дорожного катка, ввиду малой вероятности попадания вальца след в след, происходит смена нагруженных и разгруженных зон, что обеспечивает сложный вид силового воздействия.
а) б) в)
Рис. 1. Схема перфорированного вальца, его работай конфигурация отверстия
Поверхность Р образуется шириной В и образующей вальца
Р = В5. (1)
При расположении отверстий на поверхности вальца общая площадь контакта уменьшается на величину АР = 7лх12/4. где ъ - число отверстий диаметром с1. Очевидно, что новая площадь контакта станет равной
р* = Р-АР. (2)
При неизменной величине силы тяжести С>В) приходящейся на валец, контактные давления, с одной стороны, определяются как
стк = СУБ для обычного вальца, и
= Рв/Р* для перфорированного вальца.
С другой стороны, ак* можно выразить через ак, учитывая выражение (2):
* Р р \ а Е
<?к = (--)<т или сг * - (--), — • (3)
V АР V АF V К
Считая, что Р = 1, а значение АР даётся в долях от Р или в процентах от Р, получим выражение для определения ск .
* , юо ч
с 100 V л
где АР% взято в процентах от Е.
Выражение, взятое в скобках перед знаком радикала (3) назовем коэффициентом увеличения контактного давления к)Ъ. Тогда формулу (3) можно представить в следующем виде:
* \ 2 ЯЕ
^ =Кув\~к или ^ = Т ' ( }
В табл. I представлено изменение коэффициента к>в в зависимости от величины ДР.
Таблица 1
Изменение коэффициента к;
Величина АР, % Коэффициент увеличения %Е к ув
10 1,11 1,23
20 1.25 1.56
30 1,43 2,04
40 1,67 2,77
Видно, что коэффициент кув возрастает. Уже при АР = 30 % квадрат этого коэффициента превосходит значение, равное 2. Фактически это обозначает, что при всех прочих неизменных условиях удаление 30 % поверхности вальца эквивалентно уплотняющему усилию катка, масса которого в 2 раза выше.
При каждом последующем проходе катка ввиду невозможности попадания отверстий «след в след» выдавленные в отверстия объемы полностью или частично попадают под поверхность вальца, а некоторая часть ранее уплотненной поверхности попадает под отверстие. Процесс происходит аналогично описанному выше, но уже по более плотному слою асфальтобетонной смеси. При этом объём смеси, выдавливаемый в отверстия, и общая площадь контакта будут меньше. Это приводит к еще большему увеличению уплотняющей нагрузки. Таким образом, наличие отверстий специальной формы приводит к автоматическому увеличению контактного давления до уровня, соответствующего равновесному состоянию системы: уплотнительный орган - уплотняемая среда. Автоматическое увеличение уплотняющей нагрузки до определенной степени происходит и под вальцом со сплошной поверхностью за счёт увеличения модуля деформации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беляев К. В. Модель процесса уплотнения асфальтобетонной смеси / К. В. Беляев // Труды СиБАДИ. -2002. - № 24 - С. 52-57.
2. Иванченко С. Н. Научные основы формирования рабочих органов дорожных машин для уплотнения асфальтобетонных смесей : автореф. дис. ... д-ра техн. наук / С. Н. Иванченко. - СПб., 1997.-34 с.
Лаврушин Г.А., Тряпкин Д.А.
