Электронное издание СДМ - Строительные Дорожные Машины и Техника

Оценка точности замеров контролируемых параметров во всех экспериментальных исследованиях проводилась по результатам статистического анализа по известной методике путем определения средних квадратичных отклонений измеряемых величин. При исследовании влияния скорости резания и температуры покрытия на силу сопротивления резание и характер разрушения асфальтобетонной среды использовался метод многофакторного эксперимента. В основу многофакторного эксперимента положено ортогональное планирование с двумя изменяющимися параметрами. На основе анализа результатов экспериментальных исследований процессов резания разогретых образцов асфальтобетонных покрытий режущими элементами различных конструктивных параметров определено, что для пассивного много резцового рабочего органа рациональным является режущий элемент с углом заточки β=70^о ширина которого составляет b=(0,7-0,85)D_c (где D_c средний диаметр минеральных зерен) и угол резания α=85°. На основе реализации полно факторного эксперимента получены зависимости силы сопротивления резания от скорости резания и температуры асфальтобетонной среды. Величина удельного напряжения на режущем элементе в зависимости от скорости резания и температуры асфальтобетонной среды равна К_уд=(4700-101,75t+15,3v+0,516t₂)10 кПа Зависимость вертикальной составляющей силы сопротивления резанию от скорости резания и температуры асфальтобетонной среды имеет вид P_b=3489,92-78,4t-58v+0,75tv+0,433t₂ H Как показали предварительные экспериментальные исследования, в определенных условиях резания разрушение разогретого асфальтобетонного покрытия осуществляется за счет разуплотнения ближайшей от линии траектории движения части массива среды. В процессе разрушения асфальтобетонных покрытий пассивными много резцовыми или фрезерными рабочими органами часть режущих элементов взаимодействует с покрытием в режиме полу блокированного резания или вблизи одной открытой стены. В связи с этим при проведении экспериментальных исследований был изучен характер изменения силы сопротивления резанию, в зависимости от изменения режимов резания.

 

В ходе экспериментальных исследований установлено, что в процессе резания разогретых асфальтобетонных покрытий режущим элементом вблизи одной открытой стены оставшаяся часть среды между линиями траектории движения первого и второго режущего элемента полностью теряет внутреннее сцепление и связь с низлежащим слоем покрытия. Наступает эффект свободного разрушения, Максимальное значение ширины зоны свободного разрушения достигается при температуре асфальтобетонной среды Т=60...65°С скорости резания v≤10 м/мин. Зависимость ширины зоны свободного разрушения части среды между линией траектории движения до одной открытой стены и соответствующего значения удельного напряжения на режущем элементе от скорости резания представлена на рис.4. Результаты исследования влияния режимов резания на характер разрушения асфальтобетонных покрытий дали возможность определить рациональную схему расстановки режущих элементов на пассивном рабочем органе. На основе результатов экспериментальных исследований с учетом физической картины процесса взаимодействия режущего элемента пассивного рабочего органа с разогретым асфальтобетонным покрытием для рассматриваемых условий определено конкретное значение следующих величин: коэффициента вязкости, относительная скорость деформации, время релаксации напряжения. Результаты экспериментальных исследований процессов фрезерования разогретых асфальтобетонных покрытий проходили в широком диапазоне скорости вращения фрезы. При проведении экспериментальных исследований наряду с силовыми показателями определен характер разрушения покрытия в зависимости от скорости вращения фрезы. Характер изменения теоретических и экспериментальных зависимостей усилий Рг , Рт и мощности привода пассивного и фрезерного рабочего органа тождествен. Величина расхождения между теоретическими и экспериментальными данными не превышает 12-15%.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

 

1. Сравнительный анализ существующих прогрессивных методов ремонта асфальтобетонных покрытий показывает, что наиболее эффективным является метод восстановления асфальтобетонных покрытий с регенерацией асфальтобетонного материала непосредственно на месте. Данный метод позволяет устранить дефекты верхнего слоя покрытия. В случае необходимости ремонта нижних слоев покрытия необходимо использовать метод разрушения поверхностных слоев дорожных покрытий путем холодного фрезерования с регенерацией старого асфальтобетонного материала в стационарных условиях.

2. На основе анализа конструктивных схем машин для восстановления асфальтобетонных покрытий с регенерацией старого материала непосредственно на месте установлено, что в данном случае при разрушении поверхностных слоев покрытий можно использовать пассивный много резцовый или фрезерный рабочий орган. Для повышения эффективности рабочих органов разрушения поверхностных слоев асфальтобетонных покрытий необходимо уменьшить число режущих элементов, находящихся в одновременном контакте со средой без изменения ширины разработки поверхности.

3. Анализ возможных схем взаимодействия режущего элемента с минеральным остовом асфальтобетонного покрытия показывает, что с увеличением ширины режущего инструмента уменьшается возможность разрушения покрытия бег разрушения минеральных зерен и установлено, что рациональное значение ширины зоны свободней го разрушения изменяется в пределах В =(0,75...0,85)Dc. ( Dc - среднее значение диаметра минеральных зерен максимальных размеров).

4. Угол заточки режущего инструмента пассивного рабочего органа зависит от угла внутреннего трения асфальтобетонного материала в покрытии и равен β=2 φ=70°, угол резания режущего элемента равен α=85°.

5. На входе экспериментальных исследований процессов резания разогретого асфальтобетонного покрытия при пассивном воздействии режущих элементов на него установлено, что до значения скорости резания v=10 м/мин разрушение наступает с разуплотнением близлежащего к режущим элементам массива среды, без раскалывания минеральных зерен, с отталкиванием от пути траектории двоения при встрече с режущими элементами. С дальнейшим повышением скорости резания вероятность отталкивания минеральных зерен при встрече с режущими элементами уменьшается и при v=15 м/мин процесс разрушения осуществляется с частичным разрушением минеральных зерен. Сила сопротивления резанию разогретого асфальтобетонного покрытия в широком диапазоне скорости резания определяется зависимостью, которая адекватно отражает физику процесса разрушения покрытия пассивным много резцовым рабочим органом.

6. В результате исследования процесса разрушения асфальтобетонных покрытий в режиме резания при различных условиях розария обнаружено наличие зоны свободного разрушения между линиями траектории движения. Установлена зависимость между шириной зоны свободного разрушения, скоростью резания и значением удельного напряжения на режущем элементе. По результатам экспериментальных исследований установлено, что максимальное значение ширины зоны свободного разрушения равно l_с = 80. . .100 мм при значении скорости резания v=10 м/мин и температуре асфальтобетонной среды Т = 60...65°С.

7. При ведении процесса фрезерования со скоростью вращения фрезы, необходимой для осуществления процесса поверхностного разрушения асфальтобетонного покрытия, кинетическая энергия вращающейся фрезы значительно превосходит достаточную энергию для ведения процесса разрушения покрытий. В связи с этим, процесс фрезерования разогретого асфальтобетонного покрытия протекает с раскалыванием минеральных зерен. Сила сопротивления резанию в процессе фрезерования разогретых асфальтобетонных покрытий определяется зависимостью.

8. Сравнительный анализ пассивного много резцового и фрезерного рабочих органов для разрушения поверхностных слоев разогретых асфальтобетонных покрытий показывает, что энергоемкость процесса разрушения пассивным рабочим органом в 2.7...3,5 раза меньше энергоемкости процесса фрезерования. Структура разрушаемого материала при использовании пассивного рабочего органа практически сохраняется полностью.