Кустарев Г.В., к.т.н. МАДИ (ГТУ)
Павлов С.А., с.н.с. МАДИ (ГТУ)
Одними из важнейших условий строительства дорог является долговечность покрытия и сохранение его несущих свойств на протяжении длительного срока. Уплотнение является завершающей операцией по строительству дорожного полотна и качество ее проведения будет впоследствии определять безубыточность строительства. Современная техника становится не только дороже из года в год, но и больше по массе и габаритам, чтобы она давала большую производительность. При этом применение тяжелых катков возможно исключительно на уже уплотненном покрытии, для предотвращения разрушения несущего слоя.
Существующий парк техники – это тяжелая, энергоемкая техника, требующая огромных затрат на свое содержание. При этом принципы ее работы в процессе уплотнения остаются такими же, как и в 70-80 годы ХХ века. Необходимо найти новые способы уплотнения, позволяющие достичь его максимальной степени, и создать перспективные динамические модели процесса уплотнения, позволяющие реально оценить степень уплотнения и его качество, тем самым конструктивно решить проблемы, остающиеся в технологии процесса уплотнения.
Создание самоорганизовывающихся систем позволит осуществлять контроль уплотняемой среды в ходе уплотнения и контролировать параметры среды, а после их оценки изменить свое управляемое воздействие на материал, тем самым, адаптируясь к нему.
Исследование процесса уплотнения и его управляемость с самого начала его развития идет в трех основных направлениях. Это возможность плавного регулирования величины контактного давления в зоне контакта с материалом от прохода к проходу. Вторым направлением является сочетание двух методов уплотнения – в частности укатка и трамбование, что позволит увеличить глубину проработки материала и сохранить предполагаемое качество уплотнения, при этом сократив число проходов катка, необходимых для доведения материала до заданной плотности. Третьим вариантом совершенствования процесса уплотнения является создание активного рабочего органа с циклическим ударно-укатывающим действием, который многократным воздействием на материал позволяет достичь в уплотняемой среде заданного коэффициента уплотнения, заменяя собой два катка разного типоразмера, тем самым сократив финансовые затраты предприятия-заказчика работ.
Развитие первого направления вызвано относительно малыми изменениями в конструкциях уже существующей техники. Третий вариант с развитием волновых теорий к концу двухтысячного года мало учитывал, возникающие в уплотняемом материале при ударно-укатывающем действии напряжения, которые вызывали при одновременном уплотнении одного участка разупрочнение соседних уже уплотненных участков. Поэтому наиболее перспективным осталось направление развития техники, сочетающей в себе не только два метода уплотнения, в частности укатку и трамбование, но и с одновременным контролем уплотняемой поверхности. Это является поводом к созданию оригинальных роботизированных конструкций уплотняющей техники, отличающейся не только качественным уплотнением и максимальной маневренностью, но и техническими характеристиками отдельных параметров, позволяющих во много раз сэкономить не только стоимость эксплуатации, хранения и транспортирования.
Одним из отрицательных моментов при работе традиционных уплотняющих средств является их цикличность, которая в одних случаях заставляет производить уплотнение материала в несколько проходов - это относится к каткам, и в других — производить дополнительную доводку поверхностного слоя ввиду его разрыхления в случае применения машин, рабочим органом которых служит периодически сбрасываемый штамп. При циклической работе катков происходит обязательное перекрытие проходов, для предотвращения образования недоуплотненных участков, что вызывает значительные потери производительности.
На реверс катков затрачивается 10-20% от общей производительности, что составляет значительные потери. При этом на участках реверсирования и перекрытия проходов качество уплотнения оставляет желать лучшего.
Энергоемкость процесса уплотнения обеспечивается соответствием параметров рабочего органа уплотняющей машины и его режима работы свойствам уплотняемого материала, в чем и заключается идея адаптации рабочего органа к среде. Правильно подобранные основные параметры рабочего органа и режимы его работы, их соответствие свойствам уплотняемого материала обусловливает оптимальную энергоемкость процесса.
|
