CC BY
47
Библиографиче ский список
1. Войтенков С. С. Совершенствование оперативного планирования перевозок грузов пома-шинными отправками в городах: Автореф. дис... канд. техн. наук: 05.22.10. - Иркутск, 2011. - 20 с.
2. Войтенков С. С. Методика оперативного планирования работы автомобилей при территориальном методе централизованных перевозок грузов помашинными отправками/ Электронный научный журнал "Молодежный вестник ИрГТУ", №1 (март) - 2011. - 9 с.
EFFICIENCY OF THE CENTRALIZED CARGO TRANSPORTATION OPERATIONAL PLANNING BY LORRY SENDING IN THE SET OF AVERAGE TRANSPORTATION SYSTEMS
S. S. Voitenkov
The article contains results of calculations of cargo transportation operating plans for seven days on two centralized transportations methods: sender (separate
average cargo transportation systems) and territorial (set of average cargo transportation systems). Comparison of the received results is executed.
Войтенков Сергей Сергеевич - старший преподаватель каф. «Организация перевозок и управление на транспорте» СибАДИ. Основное направление научных исследований - теоретические основы планирования и организации централизованных грузовых автомобильных перевозок помашинными отправками в городах. Общее количество публикаций -18 статей, одна из которых в издании, утвержденном ВАК России. E-mail: kaf_oput@sibadi. org
УДК 625.08
ИССЛЕДОВАНИЕ ФРЕЗЕРНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ КОПАНИЯ УЗКИХ ПРОРЕЗЕЙ В ГРУНТЕ
А. И. Демиденко, Д. С. Снигерев, Е. Ю. Ваймер
Аннотация. В статье описаны теоретические исследования конструкций ножей фрезерного рабочего органа для нарезки узких прорезей в грунте.
Ключевые слова: грунтовый нож, прорезь, диско-фрезерный рабочий орган, сопротивление резанию грунта, резец.
Введение
Область применения дорожных фрез довольно широка. Их можно использовать не только при строительстве мест стоянок, рулежных дорожек, посадочных полос, но и при сооружении специальных площадок на токах и элеваторах в сельской местности, укреплённых грунтовых оснований в заводских цехах, при гидротехническом и мелиоративном строительстве, при строительстве временных
дорог в условиях крайнего севера и сооружений в районах лесоразработок.
Применение диско - фрезерного рабочего органа, рисунок 1, в настоящее время является приоритетным направлением развития комплексной механизации парка землеройных машин, а именно, роторных, траншейных, канавокопателей, кабелеукладчиков, так как они способны решать сложнейшие технические задачи строительства.
Диско - фрезерный рабочий орган (ДФРО) можно устанавливать на землеройные машины в качестве дополнительного оборудования, например, скрепер или бульдозер, рисунок 2. Фрезерное оборудование на скрепере выполняет роль срезающего грунт элемента, метателя грунта, а также способствует под-
талкиванию базовой машины. ДФРО, установленное перед отвалом бульдозера способствует переходу к свободному резанию, разделяя массив на блоки и оставляя перед отвалом мелкие прорези, что также способствует снижению сил необходимых для перемещения базовой машины.
Рис. 2. Скрепер и бульдозер с ДФРО в качестве дополнительного оборудования
Помимо того, диско - фрезерный рабочий орган незаменим при строительстве ленточных щелевых фундаментов, с помощью ДФРО можно создать различные несущие основания дорог, включая дороги 1У-У категории. Так в патенте на полезную модель № 88685
«ГРУНТОВАЯ ДОРОГА С УКРЕПЛЕННОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДОЙ» предлагается, с целью уменьшения колееобразования на дороге, в подготовленном дорожном основании нарезать узкие прорези [1]. Затем в прорези укладывать бетонные блоки, рисунок 3, скрепленные между собой, либо заливать цементным раствором, используя стенки прорези, как опалубку, что повлечёт за собой еще больший
эффект. Прорези расположены по всей длине дороги в две полосы на каждой из которых выполнены, по меньшей мере, четыре равноудаленных друг от друга прорези, при этом между полосами с прорезями оставлена свободная полоса. В прорези можно укладывать бетонные блоки различной форм, увеличивая площадь контакта с грунтом.
Экспериментальные исследования, проходившие в грунтовом канале СибАДИ, подтвердили высокую эффективность предложенной конструкции дороги. Дорогу предлагается использовать для обслуживания нефтегазопроводов на всём их протяжении.
* ,
аШРР
К.
\
/'
Рис. 3. Вид в разрезе дорожного основания: 1- места образования колей; 2-железобетонные блоки; 3-ось дороги; 4-нарезанные прорези; 5-плотный грунт; справа - виды бетонных блоков
В Российской Федерации каждый год в Сахалин-Хабаровск-Владивосток, протяжен-
среднем сроится по 2 тыс. км магистральных ностью 1350 км. Для освоения запасов газа на
газопроводов и отводов от них, 1,5 тыс. км полуострове Ямал планируется построить до
магистральных нефтепроводов, включая ре- 2030 года новую газотранспортную систему,
гиональные. На Дальнем Востоке началось общей продолжительность 2500 км [2].
строительство магистрального газопровода
Строительство таких объектов требует наличие дорог. Мобильность доставки техники, материалов и людей, при ликвидации аварии или ремонте нефтегазопроводов, зависит от качества дороги, так как под совместным воздействием движения тяжелых многоосных автомобилей и природноклиматических факторов на покрытиях дорожных одежд накапливаются дефекты и деформации, одним из видов которых является колея.
Теоретические исследования процесса взаимодействия ДФРО с грунтом.
Процесс взаимодействия фрезерного рабочего органа с грунтом зависит от его конструктивных и геометрических параметров, параметров режущего элемента, формы срезаемой стружки и физико-механических свойств грунта. В качестве режущего элемента, способного копать прорезь в грунте шириной 6-10 см, принят простой нож в форме прямоугольного плоского клина с острой режущей кромкой, действующий по принципу резания грунта с отделением стружки, так как он являются наиболее распространённым и изученным рабочим элементом землеройнотранспортных машин, рисунок 4. Такие ножи устанавливают на рабочие органы экскаваторов, скреперов, бульдозеров как в качестве зубьев на передней режущей кромке ковшей и отвалов, так и самостоятельным режущим
элементом на роторах землеройных машинах, имея различные формы, для снижения сил сопротивления.
Рис. 4. Простой острый нож с хвостовиком
В грунтовом канале СибАДИ на динамометрической тележке с диско-фрезерным рабочим органом, рисунок 5, были проведены экспериментальные исследования ножей такого типа. Эксперимент проводился на ножах шириной 6, 8 и 10 см, где измерялась сила резания грунта и удельное сцепление грунта
[3].
/
4
10 11
Рис. 5. Схема установки для экспериментальных исследований режущих элементов ДФРО: 1 - тензометрическая тележка; 2 - рельсовый путь; 3 - рама ДФРО; 4 - ДФРО; 5 - вал; 6 - нож; 7 - траектория вращения ножа; 8 - трос; 9 - крепление троса; 10 - тензодатчик, либо динамометр; 11 - лебедка; 12-грунт; 13 - компьютерный модуль
В результате эксперимента было установлено, что отделение грунта от массива простым острым ножом происходит по передней и двум боковым режущим кромкам, что соответствует описанному процессу резания в теории Ю. А. Ветрова, где сила резания простого острого ножа состоит из трех частей: силы для преодоления лобовых сопротивле-
ний Рсв ; силы разрушения грунта в боковых расширениях прорези Рбок ; силы бокового среза Рбок.ср. :Р=Рсв+ Рбок+ Рбок.ср , рисунок 6, а
[4]. Теория Ю. А. Ветрова справедлива, применительно к нашему случаю, только при внедрении рабочего органа в массив, когда образуются боковые расширяющиеся части
прорези, дальнейшее заглубление оставляет ровные стенки прорези на всю глубину.
Эксперимент показал, что процесс заглубления ножа на глубину, сопровождается интенсивным сжатием грунта в зависимости от подачи, затем продвигаясь вглубь массива, часть грунта скользит по рабочей поверхности ножа, а остальная масса, увеличиваясь, движется перед ножом до выхода его из забоя.
Под влиянием ножа в грунте возникают сложно-напряженные состояния и под воздействием касательных напряжений, превышающих сопротивление грунта сдвигу происходит скольжение (сдвиг) одной части грунта по другой.
Так же было установлено, что перед ножом образуются тела скольжения, которое
были описаны в теории Зеленина. А. Н. Зеленин объясняет процесс образования расширяющихся частей прорези - телами скольжения, которые образуются в результате перемещения элементарного профиля в грунте в зависимости от его глубины и ширины. В результате исследований Зеленин сделал вывод, о том, что грунт, сжимаемый лобовой поверхностью элементарного профиля, только частично скалывается и выдвигается на поверхность, а остальная масса грунта из прорезанной щели уходит в стенки щели по обе стороны профиля, рисунок 6, б. Чем шире щель, тем большая масса грунта входит в стенки и тем дальше должны пройти оттесняемые частицы в стороны [5].
а б
Рис. 6. Зоны оттеснения грунта в стороны: а - теория Ветрова; б - теория Зеленина
Далее было принято решение модернизировать простой острый нож и установить на его боковые режущие кромки тонкие стальные листы, называемые резцами, действующие по принципу разрезания, толщиной 0,5 см и вылетом относительно ножа более 4 см при этом сохраняя угол заострения ножа, патент № 106266 «Грунтовый нож землеройной машины» [6]. Такая конструкция ножа способна свести к минимуму проблему блокированного резания и оттеснения грунта в стороны.
Принцип работы устройства заключается в том, что в результате движения рабочего органа, нож по возвратно-поступательной траектории, внедряется в массив грунта под углом, в первую очередь резцами, которые оставляют после себя прорези шириной 0,5 см, тем самым нарушая сплошность грунтового массива. Между прорезями остается грунт, выделенный от общего массива в форме параллелепипеда, ширина которого равна расстоянию
между резцами и высотой соответствующей глубине прорези, т.е. расстоянию вылета резцов относительно передней режущей кромки ножа. Затем блок грунта срезается непосредственно самим ножом, идущим вслед. Отрыв блока от грунтового массива и образования стружки осуществляется передней режущей кромкой ножа.
Каждый последующий нож совершает аналогичное действие, т.е. срезает образовавшийся от предыдущего ножа блок и одновременно нарезает такой же целик для следующего ножа, рисунок 7. С помощью установленных резцов происходит процесс перехода от блокированного резания к свободному. Резцы в комплексе с простым острым ножом способствуют значительному уменьшению затрачиваемой энергии на преодоление сопротивлений резанию, снижение происходит как на боковых, так и на лобовых режущих кромках.
Процесс разрезания считается более энергоемким, чем резание с отделение стружки и на сегодняшний день является недостаточно изученным. Опыты по разрезанию грунта вертикальными листами проводили такие ученые как: Е. Динглингер, И. Ратье, Ю. А. Ветров, А. Н. Зеленин, М. И. Гальперин, В. Н. Николаев, Р. И. Тедер и др.
А. Н. Зеленин в своих опытах по волочению стальных листов, смог наиболее полно и точно установить процесс взаимодействия двух вертикальных параллельно режущих профилей и найти зависимость силы резания от величины меж профильного расстояния, рисунок 8.
ДФРО
Рис. 8. Различные фазы процесса изменения формы тела скольжения при раздвигании двух профилей на различные расстояния: а - первая фаза; 6 - вторая фаза; в - конец второй фазы; г - третья фаза; д - конец третей и начало четвертой фазы
Для вертикальных листов расчетные силы по Зеленину при э >1 , соответствует эмпирической формуле:Р=Р1(1+0,1з) , где Р1-усилие при заданной глубине резания и толщины листа (табличное значение);э - коэффициент соответствующий толщине листа. Зависимость справедлива для диапазона опытов э от 1 до 12 см [5].
По полученным данным Зеленина, проводя аналогии с процессом резания грунтового ножа, установлено, что расстояние между резцами в диапазоне 5-9 см, относится к третьей фазе, которая влияет только на со-
стояние грунта между листами, т.е. грунт разрыхляется в большей либо меньшей степени, так как образуются зоны тел скольжения, рисунок 8, г. В нашем случае часть грунта в этой зоне, с одной стороны, выжимается во внешнюю стенку прорези резца, а другая часть с внутренней стороны стремится выйти в открытую стенку, не ограниченную массивом. Между прорезями, оставленными резцами, часть грунта остается разрыхленной, что способствует снижению сил необходимых для разработки оставшегося грунта передней режущей кромкой ножа, рис. 9.
Рис. 9. Образования зон тел скольжения у ножа с 2-мя боковыми резцами
Копание грунта модернизированным ножом, установленным на ДФРО, происходит сверху вниз. А. Д. Далин в своих исследованиях сделал вывод, о том, что суммарная мощность, затрачиваемая при фрезеровании снизу, больше, чем при фрезеровании сверху
[5].
При фрезеровании сверху вниз площадь поперечного сечения стружки уменьшается в
2.
каждый момент времени и стремится к нулю. Суммарная мощность, затрачиваемая на вырезание одной стружки, будет напрямую зависеть от площади бокового среза (глубина и подача), которая так же стремится к нулю, и площадь лобового среза, которая будет постоянна в каждый момент времени, а зависеть только от глубины и ширины профиля, рис. 10.
5*
3
5
■5"
5
<£>
Рис. 10. Форма стружки: а - простого острого ножа; б - резца.Б 1,Б 4- площадь лобовых срезов;32, Бз ,35,3е - площадь боковых срезов
Существующие на сегодняшний день классификации грунта по трудности разработки не способны отражать точное физикомеханическое состояние грунта. Большинство зависимостей по разрушению грунтов землеройными машинами строятся на основании среднего значения удельного сопротивления грунтам К (Н/см2).
Удельное сцепление, как показатель сдвига, наиболее точно определяет физикомеханического состояние грунта и при одной и той же категории может давать широкий диа-
пазон значений в зависимости от влажности, плотности, угла внутреннего трения и наиболее точно отражает степень трудности разработки грунта. Удельное сцепление - параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу, который можно определить как в лабораторных, так и в полевых условиях с помощью приборов для испытания грунтов на сдвиг, рис. 11. Зная условия, при котором в грунте происходит сдвиг, можно теоретически определить силы, возникающие в силовом поле рабочих органов землеройных ма-
шин, приводящие грунт в предельно напряженное состояние и обуславливающие его напряжения. Удельное сцепление определяется на трех образцах грунта в форме цилиндра диаметром не менее 70 мм, где зная площадь среза 5 образца и приложенную
сдвигающую силу 1 можно найти удельное сцепление: Б ■ 1 = С. Следовательно, зная удельное сцепление грунта и площадь среза можно определить силу сопротивления грунта сдвигу: Б ■ С = ,.
Рис. 11. Прибор для испытания грунта на сдвиг
Такую зависимость предлагается использовать в качестве основы математической модели взаимодействия исследуемых ножей, установленных на диско-фрезерном рабочем органе, которая наиболее полно отражает в себе как физико-механические свойства грунта, так и конструктивные особенности процесса взаимодействия ножа с грунтом: ширина ножа, глубина копания и подача на нож.
Таким образом, сила резания простого острого ножа определяется по формуле:
р = (5, ■ О -^ + Е■ с,
где Б 1,2,з - площадь стружки, рисунок 10, а;к1 -коэффициент, зависящий от ширины режущего профиля;С - удельное сцепление грунта.
Сила резания грунта ножом, с установленными боковыми резцами, определяется по формуле:
гдеБ 4,5,6 - площадь стружки, рисунок 10, б;к2 -коэффициент разрыхления грунта между резцами, зависящий от расстояния между резца-ми;кз - коэффициент свободного резания.
Для того что бы установить максимальные нагрузки, которые способен выдержать резец шириной 0,5 см, был сделан прочностной расчет методом конечных элементов в системе КОМПАС 30 У13 - АРМ РЕМ. Материал резца: Сталь 10 ГОСТ 1050-88. На резец прикладывалась вертикальная сила (лобовая) - 5 кН и горизонтальная сила (боковая) - 2 кН. По ре-
зультатам прочностного расчета установлено, что резец способен выдерживать расчетные нагрузки, и имеет коэффициент запаса прочности >1,5.
Заключение
В дальнейшем необходимо провести экспериментальные исследования модернизированного ножа ДФРО для нарезки узких прорезей в грунте, проверить теоретическое обоснование процесса взаимодействия, установить эффективность применения стальных профилей малой толщины (< 1см).
Библиографический список
1. Патент «Грунтовая дорога с укрепленной дорожной одеждой». №88685 кл. Е01С5/00. Опубликовано 29.06.2009. Демиденко, А. И.; Снигерев, Д. С.; Ваймер Е. Ю.
2. Российский статистический ежегодник. 2010: Стат. сб./Росстат. - М., 2010. -813 с.
3. Демиденко А. И. Лабораторные испытания конструкций ножей грунтовой фрезы. / А. И. Демиденко, Д. С. Снигерев, Е. Ю. Ваймер // Вестник Си-бАДИ -2010. - № 3. - С. 5-9.
4. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройными машинами. - М.: Машиностроение, 1971. -375с.
5. Зеленин А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. - 2-е изд., перераб. и доп. М.Машиностроение, 1968. - 375 с.
6. Патент № 106266 «Грунтовый нож землеройной машины» кл. Е02Р 9/28. Опубликовано
11.02.2011. Демиденко, А. И.; Снигерев, Д. С.; Ваймер Е. Ю.
INVESTIGATION OF MILLING WORKING
BODY WHICH DIGS A NARROWER SLITS IN THE GROUND
A. I. Demidenko, D. S. Snigerev, E. Y. Vaymer
The article describes the theoretical investigation construction knives for milling working body which digs a narrower slits in the ground.
Демиденко Анатолий Иванович - кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедры "Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур" Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - повышение эффективности землеройно-транспортных машин, общее количество публикаций - 120.
Снигерев Дмитрий Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры "Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур" Сибирской автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - исследование процессов взаимодействия с грунтом рабочих органов землеройных машин, общее количество публикаций - 30.
Ваймер Евгений Юрьевич - аспирант кафедры "Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур" Сибирской автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - исследование процессов взаимодействия с грунтом рабочих органов землеройных машин, общее количество публикаций - 4. e-mail: [email protected]
УДК 656.1 З
ОЦЕНКА ГЕНЕРАЦИИ ПОЕЗДОК ФИЗКУЛЬТУРНО-ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫМ ЦЕНТРОМ
А. В. Зедгенизов , А. Н. Зедгенизова , Р. Ю. Лагерев
Аннотация. В статье рассматривается режим функционирования физкультурнооздоровительного комплекса в течении суток. Выявлен режим функционирования прилегающей парковки, показана её загрузка по часам суток. Рассмотрены объемы генерации к отдельным типам использования территории в физкультурнооздоровительном комплексе, с учетом разделения прибывающих на индивидуальном транспорте и на общественном.
Ключевые слова: Оценка транспортного спроса, генерация корреспонденций, продолжительность паркирования, емкость транспортного расчетного района.
Бурное развитие автомобилизации и технологический прогресс в строительной отрасли в значительной степени вносят коррективы в функционирование городских территорий и транспорта в целом. Еще в середине прошлого столетия решения планировочной структуры городов было непосредственно связано с рациональным размещением промышленных зон, жилья, мест проведения досуга и др. Однако в настоящее время этого не достаточно, поскольку городские территории должны рассматриваться с точки зрения соответствия сложившейся загрузки (интенсивности движения) в «пиковые» периоды. Пропускная способность дорожных узлов и магистралей улично-дорожной сети (УДС) не должна быть ниже этих загрузок.
Прогнозирование интенсивностей движения и уровня загрузки УДС города имеет первостепенное значение не только при разработке градостроительной концепции, но и при выполнении градостроительно -транспортного проектирования на всех этапах. Таким образом, применение прогрессивных методик оценки емкости расчетного транспортного района или отдельного его участка, с целью влияния на расположенную в непосредственной близости транспортную инфраструктуру представляется важной научно-практической задачей.
В силу сложности, многокритериальности и трудоемкости обследований, необходимых для выявления объема генерации к тем или другим объектам тяготения в данной работе
