CC BY
93
ДОРОЖНЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
УДК 624.132
Р.Б. Желукевич, А.В. Лысянников, Ю.Ф Кайзер
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ УПЛОТНЕННОГО СНЕЖНОГО ПОКРОВА АЭРОДРОМОВ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
При эксплуатации автомобильных дорог в зимний период, а также дорог местного назначения (в том числе лесозаготовительных и зимников) и содержании грунтовых аэродромов методом уплотнения снега, необходимо постоянно контролировать прочность снежного покрова на проезжей части дорожного полотна и взлётнопосадочной полосе аэродромов.
Для определения прочности снежного покрытия используют ударник-зонд Союздорнии [1] и твердомер НИАС [2]. Автор работы В.З. Иофик
[3] и японский исследователь Киносита (КшобЬ^)
[4] предлагают устройства, отличающиеся конструктивным исполнением и геометрическими параметрами инденторов, соприкасающихся со снегом.
Основным источником ошибок при определении прочности снежного покрытия твердомером НИАС является отсутствие уровнемера (практически невозможно выставить твердомер строго вертикально), а определение веса испытателя создает неудобства при замере и влияет на точность определения прочности снежного покрытия. Кроме того, при замере прочности, центр тяжести испытателя смещен относительно продольной оси стойки и для удержания равновесия стойку приходится наклонять, а вместе с ней и продольную ось конуса. При этом в месте контакта конуса с поверхностью снежного покрытия нарушается параллельность основания конуса к поверхности снега, при этом часть энергии тратится на трение скольжения соприкасающихся поверхностей стойки с доской-упором и скобами.
Для исключения перечисленных недостатков спроектирован и изготовлен стенд рис. 1 и 2.
Стенд состоит из корпуса 1 с основанием 2. Корпус снабжен шаровым подшипником 4 (с разрезной наружной обоймой), имеющим в шаровой головке сквозное отверстие, в котором закреплена
направляющая труба 5 с установленным в ней стержнем 6 с коническим наконечником 7, сменным грузом 8 и мерной линейкой 9, закрепленной на наружной поверхности трубы.
В верхней и нижней частях трубы 5 выполнены по три сквозных равномерно расположенных по диаметру прямоугольных отверстия 10. В каждом из отверстий 10 расположена вилка 11 с возможностью продольного перемещения в нем. На одном из концов каждой вилки установлен подшипник качения 12, соприкасающийся наружной обоймой с поверхностью стержня и являющийся направляющей для перемещения стержня вдоль
Рис. 1. Внешний вид стенда
его продольной оси.Другой конец вилки выполнен с резьбой и установлен в цилиндрическом отверстии 13 скобы 14, жестко закрепленной на направляющей трубе 5. На резьбовом конце вилки установлены гайки 15 для регулировки зазора между наружной обоймой подшипника качения 12 и стержнем 6. Для фиксации шаровой головки подшипника 4 наружная разрезная обойма шарового подшипника установлена в разрезном корпусе с двумя кронштейнами, соединенными стопором. Стопор состоит из болта, входящего в отверстия кронштейнов и гайки 16. Вдоль продольной оси направляющей трубы 5 выполнен продольный паз
17 с поперечным уступом 18. В паз 17 входит указатель со стрелкой 19, закрепленный на стержне 6. Он указывает величину погружения конического наконечника в снежный покров.
Стенд работает следующим образом. Корпус 1 нижним основанием 2 устанавливается на предварительно выровненное снеговое покрытие, указатель со стрелкой 19 заводится в поперечный нижний уступ 18 направляющей трубы 5. При этом вершина конического наконечника 7 должна находиться в плоскости основания 2, соприкасающегося со снежным покровом, а направляющая труба 5 под действием собственного веса, веса
Рис. 2. Конструктивное изображение стенда: 1 - корпус; 2 - основание;
3 - опоры; 4 - шаровый подшипник; 5 - направляющая труба; 6 - стержень;
7 - конический наконечник (индентор); 8 - сменный груз; 9 - мерная линейка; 10 - прямоугольное отверстие; 11 - вилка; 12 - подшипник качения; 13 - цилиндрическое отверстие; 14 - скоба; 15 - гайки регулировочные; 16 - гайка стопора; 17 - продольный паз; 18 - поперечный уступ;
19 - указатель со стрелкой; 20 - гайка.
А.В. Лысянников, Р.Б. Желукевич, Ю.Ф. Кайзер
100
стержня 6, конического наконечника 7, сменного груза 8 и гайки 20 устанавливается в корпусе 1 с разрезной шаровой обоймой вертикально. Для фиксации такого положения направляющей трубы 5 и корпуса 1 вращением гайки 16 под действием осевой силы болта стопора стягивается разрезная шаровая обойма, которая зажимает шаровую головку и удерживает ее в таком положении во время определения прочности снега. Затем указатель со стрелкой 19 вместе со стержнем 6 и коническим наконечником 7 поднимается вверх по продольному пазу 17. Из этого положения стержень отпускается. Под действием собственной тяжести он движется вниз и, соприкасаясь со снежным покровом конической поверхностью наконечника, входит в снег.
Величина внедрения наконечника отсчитывается по шкале мерной линейки рис. 3.
Рис. 3. Шкала мерной линейки стенда
Прочность уплотненного снега в зависимости от прилагаемой нагрузки и глубины погружения
конуса определяется по формуле:
т ■ е ■ Н
а =--------------
7 2 2 ^ п ■ Н ■ № —
2
где а - показатель прочности снега, кПа;
т - масса штанги с коническим наконечником, кг;
Н - высота падения штанги с коническим наконечником, м;
Н - глубина погружения конуса, м;
а - угол конуса 34°12'.
Новизна предлагаемого технического решения подтверждена патентом на изобретение [5].
Особенностью изготовленного стенда является то, что в его конструкции предусмотрена различная энергия удара за счет фиксированного изменения высоты подъёма стержня 6 с наконечником 7 (индентора) и массы сменного груза 8. Это позволяет проводить исследования влияния формы наконечника и энергии удара на показатели прочности снега в широких пределах, расширить область применения твердомера и определять прочность снежно-ледяных образований инденто-рами различных геометрических параметров в зависимости от климатических условий. Кроме того, использование данного стенда позволит эксплуатационным службам автомобильных дорог и грунтовых аэродромов осуществлять оперативный контроль степени уплотнения снежного покрова на проезжей части дорог (зимников), элементах летного поля грунтовых аэродромов и даст возможность рационального управления режимными параметрами работы уплотнительного оборудования при сооружении зимних дорог и подготовке грунтовых аэродромов методом уплотнения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ВСН 137-89. Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР.
2. Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации (РЭГА РФ-94).М.; Воздушный транспорт, 1995. 232 с.
3. Иофик В. З. Выбор моделей динамического плотномера для определения трудности разработки грунтов. Строительные и дорожные машины. 1990 г. № 5.
4. Борьба со снегом и гололедом на транспорте: Материалы 2-го Международного симпозиума, состоявшегося 15-19 мая 1978 г., Ганновер, штат Нью-Гэмпшир, США /Пер, с англ. Л.Я. Менис, М.Н. Шипковой; Под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт, 1986. - 216 с.
5. Пат. № 2350923 RU, основной индекс по МПК G01N3/42. Опубл. 05.08.2007 г.
□ Авторы статьи:
Лысянников Алексей Васильевич, аспирант каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). E-mail: lysyannikov.alek@mail.ru
Желукевич Рышард Борисович, канд. техн. наук, профессор каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). Тел.раб. 8(3912)497591
Кайзер Юрий Филиппович, канд. техн. наук, зав. каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). E-mail: kaiser170174@mail.ru
