CC BY
108
УДК 621.86
КОМПЛЕКС МАШИН ДЛЯ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ СКОРОСТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Ушков А.В., аспирант 3-го года обучения, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет
(МАДИ), тел.: 8-925-378-19-94, e-mail: Ushkov.AV@yandex.ru Собченко Е.В., аспирантка 3-го года обучения, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет
(МАДИ), тел.: 8-950-009-32-38, e-mail: acobchenko@mail.ru Кустарев Г.В., заведующий кафедрой «Дорожно-строительные машины», действительный член Российской инженерной Академии, академик-секретарь, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ),
тел.: 8-499-155-07-97, e-mail: proektdm@mail.ru
В данной научной статье был проведен анализ применяемых технологий строительства асфальтобетонных покрытий и проведены исследования по согласованию режимов работ комплекса машин. Рассмотрен способ обоснования технических параметров нового комплекса техники. В предлагаемой автором инновационной технологии скоростного строительства асфальтобетонных покрытий были выявлены и проанализированы преимущества и недостатки. Обозначены проблемы для дальнейшего обоснования основных параметров комплекса машин для скоростного строительства асфальтобетонных покрытий.
Ключевые слова: асфальтоукладчик, технология, укладка, уплотнение, качество.
THE COMPLEX OF THE ROAD MACHINES FOR INNOVATIVE RAPID CONSTRUCTION OF ASPHALT CONCRETE PAVEMENTS
Ushkov A., the post-graduate student, State Technical University (MADI), tel.: 8-925-378-19-94, e-mail: Ushkov.AV@yandex.ru Sobchenko E., the post-graduate student, State Technical University (MADI), tel.: 8-925-378-19-94, e-mail: Ushkov.AV@yandex.ru Kustarev G., Road Construction Machinery chairholder, Member of the Russian Engineering Academy, academician-secretary, State Technical University (MADI), tel.: 8-499-155-07-97, e-mail: proektdm@mail.ru
The analyze of the technologies, used in asphalt concrete pavement construction was held in this scientific article conducted the research of the harmonization of the road machine complex. The way of the technical parameters was consider of the new technology complex. In the innovative rapid construction of asphalt concrete pavements which author consider were identified and analyzed the advantages and disadvantages. The problems were identified of main parameters of the complex road constructions machines for rapid construction of asphalt concrete pavements in the further substantiation.
Keywords: asphalt technology, quality, paver, compaction.
Ориентируясь на зарубежные технологии укладки асфальтобетонных покрытий, поставлена задача создания машин для скоростной укладки асфальтобетонной смеси на основе отечественного производства. Для этого необходимо обосновать технические параметры нового комплекса техники, состоящего из парка самосвалов с донной выгрузкой и перегружателя асфальтобетонной смеси. Перегружатель работает в жёсткой сцепке с асфальтоукладчиком. Реализуемая схема позволяет осуществлять технологию укладки асфальтобетонных смесей, повышающую надёжность и долговечность покрытия при одновременном сокращении затрат на 25-30%.
Целью исследований является обоснование основных параметров комплекса машин для скоростного строительства асфальтобетонных покрытий.
В ходе работы был проведен анализ имеющегося зарубежного опыта совместной эксплуатации перегружателя асфальтобетонной смеси и самосвала с донной выгрузкой, рассчитаны значения технических параметров оборудования.
Для оценки работы комплекса машин, воспользуемся таким критерием как производительность. Необходимо рассмотреть цепочку работ каждой технологии, проанализировать их преимущества и недостатки, выявить производительность каждой машины комплекса.
1.1 Традиционная технология
Самосвал задним ходом подъезжает к асфальтоукладчику и загружает его путём опрокидывания кузова.
Преимущества:
• Возможность использования самосвала обычного назначения;
• использование всего одной единицы техники для загрузки (только самосвал);
• минимальные потери температур.
Недостатки:
• Нарушение непрерывности процесса укладки за счёт того, что процесс загрузки циклическая процедура, приводящая к простоям в работе асфальтоукладчика;
Рис.1
Схема 1. Работа технологической цепочки.
Рис. 2.
■ рывки, колебания и остановки асфальтоукладчика влияющие на снижение качества асфальтобетонного покрытия.
■ повышенные требования к квалификации водителя самосвала;
■ оператор асфальтоукладчика должен постоянно контролировать процесс загрузки при этом необходимо следить за распределением смеси как по длине, так и по ширине дороги;
■ Отсутствие возможности работы в длинных тоннелях и под пролетами мостов из-за невозможности подъёма кузова самосвала.
1.2. Новая скоростная технология.
Самосвал с донной разгрузкой перемещается впереди асфальтоукладчика и формирует валик смеси перед перегружателем. Перегружатель, состыкованный с асфальтоукладчиком, подбирает валик и транспортирует смесь в бункер асфальтоукладчиком.
Преимущества:
■ Возможность обеспечения непрерывности процесса укладки, поскольку процесс загрузки непрерывная процедура;
■ повышается эксплуатационная производительность;
■ возможность работы в тоннелях и под пролетами мостов;
■ повышается качество покрытия (снижение неровностей, стыков, трещин);
■ облегчение труда оператора асфальтоукладчика, поскольку не
нужно отвлекаться на процесс загрузки;
■ повышенное качество укладки смеси, поскольку машинист асфальтоукладчика расходует внимание только на процесс укладки; за счёт заранее сформированного валика смесь уже распределена по длине дороги, машинисту остаётся распределить её только по ширине.
Недостатки:
■ Необходимость использования для загрузки двух единиц техники специального назначения(самосвал и перегружатель);
■ потери температуры смеси, пока она находится в валике, как следствие большая потребность в подогреве.
Сравнивая данные технологии, можно отметить, что традиционная технология целесообразна там, где нет потребности в высоких темпах и повышенном качестве строительства дорог. Она предусматривает большую зависимость от квалификации водителя самосвала и машиниста асфальтоукладчика.
Новая технология является более прогрессивной и совершенной, поскольку предусматривает обеспечение заданной производительности, повышенное и стабильное качество, а так же облегчает работу персонала, так как перенаправляет значительное количество функций на техническое средство.
Схема 2. Работа новой технологической цепочки
TRANSPORT БШШБВВ Ш ЯШВ^ | №1 2014 | 189
Необходимо рассмотреть производительность каждой машины комплекса новой технологии, а именно автосамосвала, перегружателя асфальтобетонной смеси, асфальтоукладчика и катков.
Техническая система, состоящая из самосвала с донной разгрузкой и перегружателя асфальтобетонной смеси, обеспечивает равномерную подачу асфальтобетонной смеси в асфальтоукладчик и предохраняет его от контакта с транспортными средствами. Самосвал с донной разгрузкой формирует на поверхности земляного полотна валик асфальтобетонной смеси, перегружатель подбирает его и направляет в бункер асфальтоукладчика. Таким образом, в течение достаточно длительного промежутка времени средняя производительность перегружателя П должна равняться средней производительности асфальтоукладчика П^:
П = П = h ■ h ''асф 11 пер "асф "ел
11
ти, можно утверждать, что новая технология укладки асфальтобетонной смеси является наиболее перспективной технологией строительства покрытий дорог.
Анализ совместной работы комплекса позволил:
- выбрать в качестве критерия функциональности системы её производительность, выражаемую в м3 асфальтобетонной смеси;
- построить систему уравнений (математическую модель), описывающую взаимосвязи между критерием функциональности и значимыми для него внешними и внутренними параметрами технической системы.
Продолжение исследования предполагает разработку алгоритма решения созданной математической модели, написание и отладку программы многовариантного анализа модели с использованием ЭВМ.
асф
[1]
где Ь - ширина укладываемой полосы асфальтобетона; Ь -толщина укладываемого слоя асфальтобетона; и^ - рабочая скорость асфальтоукладчика.
В свою очередь производительность перегружателя Ппе :
П = F
11 пер 11 вал
U
пер
[2]
где Fвал - площадь поперечного сечения валика; ипер - рабочая скорость перегружателя (жёсткая механическая связь между асфальтоукладчиком и перегружателем обеспечивает равенство ипер=иасф).
Производительность автосамосвала с донной разгрузкой должна быть ниже или равна производительности асфальтоукладчика
, должна обеспечивать загрузку бункера ас-
фальтоукладчика не меньше чем на половину от объема бункера на всем протяжении работ, а так же удовлетворять условию, чтобы асфальтоукладчик не был перегружен во время работы; отсюда производительность автосамосвала:
[3]
где Т - продолжительность рабочей смены; К - коэффициент внутрисменной загрузки; q - грузоподъемность машины, т; V - средняя скорость движения; t - время простоя под погрузкой и разгрузкой. При этом производительность перегружателя асфальтобетонной смеси должна быть больше или равной производительности автосамосвала, чтобы обеспечивать высокую скорость всего комплекса, отсюда производительность катков должна быть больше производительности перегружателя:
Псамосвала —
Ппзгеггу^.ятг.".^ — П :-■:,=. т :-■::■ Е
Производительность катков:
(B-byVilOOO-hi-T
Пш =
m,
[4]
где В - ширина полосы уплотнения (катка или сцепа), м;
Ь - ширина перекрытия смежных полос уплотнения, м;
V. - средняя рабочая скорость движения, км/ч;
Ь. - толщина слоя эффективного уплотнения, м;
Т - продолжительность смены, ч;
к - коэффициент использования времени смены, к = 0,85 - 0,95;
т. - необходимое число проходов 1-го катка по одному следу.
Необходимо проанализировать производительности машин и найти зависимости параметров машин друг от друга.
Анализ производительности машин, показывает, что главной машиной (определяемой по производительности) в строительстве асфальтобетонного покрытия является асфальтоукладчик, следовательно, производительность комплекса машин (П ) равняется производительности асфальтоукладчика Пк=Пасф.
Исходя из всего выше перечисленного и установив зависимос-
Литература:
1. Зенков, Р.Л., Ивашков, И.И., Колобов, Л.Н., Машины непрерывного транспорта [Текст], 2-е изд., перераб. и доп. ред., М.: Машиностроение, 1987, с. 430.
2. Ромакин Н.Е., Машины непрерывного транспорта [Текст], М.: Академия, 2008, p. 432.
3. Каран Е.Д., Основы создания и методология применения модели управления машинами автомобильно-дорожного комплекса (для повышения эффективности их использования): дисс. на со-иск. учён. степени докт. техн. наук [Текст], М.: МАДИ, 1989, стр. 360.
4. Шестопалов К.К., Морозов Р.В., Согласование параметров самосвала с донной разгрузкой и перегружателя асфальтобетонной смеси., М.: Грузовик, 2013, №7, С. 28-31.
5. AS 150/5370 14A. Укладка дорожного покрытия из горячей асфальтобетонной смеси. Руководство 2000. American Association of State Highway and Transportation Officials, Federal Aviation Administration, Federal Highway Administration, National Asphalt Pavement Association, U.S. Army Corps of Engineers, American Public Works Association, National Association of Country Engineers. М., Ро-савтодор, 2011.
