WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |

На правах рукописи

Допперт Вячеслав Анатольевич

ТЕХНОЛОГИЯ СТАДИЙНОГО ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок

и лесного хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Воронеж 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Научный руководитель доктор технических наук, Заслуженный работник высшей школы РФ,
профессор Курьянов Виктор Кузьмич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Бурмистрова Ольга Николаевна кандидат технических наук
Нахаев Заурбейг Нариманович

Ведущая организация: Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия (194018, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., 5)

Защита диссертации состоится 29 мая 2009 г. в 1300 час на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» (394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, аудитория 240)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия».

Автореферат разослан 27 апреля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Скрыпников А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лесопромышленный комплекс является одним из наиболее сложных и крупных среди других производственно-хозяйственных и социально-экономических комплексов. Именно в нём период социально-политического переустройства России в наиболее острой форме выявил проблемы, обусловленные несовершенством основ организации и управления лесотранспортным процессом, а также проблемы, связанные со стабилизацией экономических отношений.

Развитие транспортно-дорожной сети – один из главных приоритетов в работе Правительства России. Об этом свидетельствует новая Федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы России на 2010-2015 годы», и принятая недавно «Транспортная стратегия» Российской Федерации на период до 2030 года. На первое место поставлены общесоциальные и общеэкономические стратегические целевые ориентиры, направленные на доступность и качество транспортных услуг, снижение аварийности, рисков и угроз безопасности по видам транспорта в загрязнении окружающей среды.

Хорошие автомобильные дороги обеспечивают устойчивую работу всех звеньев лесозаготовительного производства. Это позволяет максимально использовать основные фонды, поднять уровень организации всего лесозаготовительного производства в целом, повысить эффективность развития российской экономики и, как следствие, увеличить конкурентоспособность российской продукции по отношению к зарубежной.

Одним из путей повышения эксплуатационных качеств автомобильных дорог является совершенствование технологий устройства асфальтобетонных покрытий. От качества выполнения процессов укладки и уплотнения горячих смесей зависит работоспособность дорожных покрытий в период эксплуатации автомобильных дорог.

Метод стадийного строительства больше всего применим для дорожной одежды, которую по мере роста интенсивности движения требуется усилить в целом по дороге, или на отдельных экономических перегонах в процессе нового строительства или при капитальном ремонте.

Указанное выдвигает рассматриваемую проблему в число важнейших народнохозяйственных и социальных задач, подчеркивая ее актуальность.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в разработке технологии повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог на основе анализа и математического моделирования процессов их функционирования.

Исходя из поставленной цели, в диссертации решаются следующие основные задачи:

  1. Разработать модели взаимодействия жесткого вальца с материалом покрытия при статическом и динамическом режимах уплотнения и установить параметры контакта вальца катка с учетом прочностных свойств материала.
  2. Разработать модель «покрытие-основание» для моделирования теплового процесса в дорожной одежде.
  3. Разработать методику оценки прочности нежёстких дорожных одежд.
  4. Разработать алгоритм стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог.

Объектом исследования являются прочность дорожной одежды и эксплуатационно-экологический уровень лесовозных автомобильных дорог.

Предметом исследования являются математические модели и методы стратегии повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог.

Методы исследования. Исследования прочности дорожной одежды и повышение эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог проводятся с использованием методов динамического программирования, оптимизации процессов и исследования теории алгоритмов и структур данных.

Научная новизна результатов заключается в решении комплекса задач по повышению эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог по результатам математического моделирования процесса функционирования лесовозных автомобильных дорог, с определением технико-экономических, энергетических, экологических показателей.

К числу важнейших результатов диссертации, обладающих научной новизной, относятся следующие:

1. Теоретическое обоснование параметров уплотняющего оборудования дорожного покрытия, отличающееся возможностью повысить прочность дорожных одежд на 4…8 %.

2. Аналитические зависимости теплофизических характеристик асфальтобетонных смесей от их состава и температуры, отличающиеся тем, что позволяют определить предел прочности горячего асфальтобетона от технологических параметров процесса уплотнения.

3. Общие принципы методики оценки прочности дорожных одежд нежёсткого типа, отличающиеся тем, что позволяют выявлять участки наибольшего снижения прочности дорожной одежды.

4. Метод стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог, отличающийся тем, что позволяет выявлять участки с неудовлетворительными эксплуатационно-экологическими качествами на основе анализа ДТП, показателей токсичности, различных дефектов.

На защиту выносятся:

1. Закономерности взаимодействия вальца катка с материалом, позволяющие оценивать его напряженное состояние в процессе уплотнения.

2. Математическая модель «покрытие-основание» параметров конструктивных слоёв лесовозных автомобильных дорог.

3. Методика оценки прочности нежёстких дорожных одежд динамическим нагружением.

4. Алгоритм повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог в системе автоматизированного проектирования.

Практическая значимость и реализация результатов работы связана с использованием основных её положений:

- методика выбора параметров уплотняющих машин с учётом прочностных характеристик асфальтобетона;

- математическая модель «покрытие-основание», позволяющая регулировать процесс формирования макроструктуры дорожного покрытия в процессе строительства;

- закономерности для определения допустимого снижения требуемого модуля упругости в процессе эксплуатации дорожной одежды;

- рекомендации по стадийному повышению эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог, позволяющие увеличить эффективность использования капитальных вложений и управлять процессом развития дорог во времени.

Разработанные на основе полученных результатов математические модели, рекомендации, алгоритмы и программа для ЭВМ использовали: центр Дорожно-мостового проектирования «Магистраль» - при разработке проектов автомобильных дорог, ОАО «ВоронежГипродорНИИ» - при строительстве дорожных одежд нежёсткого типа.

Разработанные алгоритмы и программы используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» при подготовке инженеров лесотехнического профиля.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались автором на ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» (2006, 2007, 2008 гг.).

Личное участие автора в получении результатов. Работа выполнена по программе ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» на 2000-2010 гг. (№ гос. регистрации 01.200103889). Разработана стратегия повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог и методы оценки прочности дорожной одежды. Все работы по организации эксперимента, обработке данных, их анализ и математическое моделирование выполнены автором при консультации научного руководителя доктора технических наук, профессора Курьянова В.К.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 7 научных работах, в том числе 2 работы, в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Содержание диссертации изложено на 190 страницах печатного текста, 33 таблиц и 33 рисунках. Список использованных источников включает 162 наименования, в том числе 11 на иностранных языках. Приложение включает таблицы, акты, и другие материалы по теме диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. В виде краткой аннотации изложено содержание диссертационной работы, показана актуальность и научная новизна выполненных исследований, их практическая значимость и результаты внедрения, а также сформулированы основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе рассмотрено состояние проблемы повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог.

Основным назначением лесовозных автомобильных дорог является вывозка древесины на определенное расстояние с определенной скоростью. Поэтому эксплуатационно-экологическое состояние сети лесовозных автомобильных дорог должно обеспечивать требуемый объем вывозки древесины. В связи с этим возникает необходимость периодически, в порядке проведения нового строительства, реконструкции или ремонта дорог повышать их эксплуатационно-экологический уровень.

Значительный вклад в изучение проблемы повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог внесли В.И. Алябьев, О.Н. Бурмистрова, А.А. Журавлев, В.А. Иларионов, Б.А. Ильин, Г.В. Крамаренко, Б.И. Кувалдин, Р.В. Кугель, В.К. Курьянов, И.И. Леонович, А.С. Литвинов, З.Н. Нахаев, Я.М. Певзнер, В.Ф. Платонов, С.Ю. Рокас, А.А. Римкявичус, В.В. Сильянов и др.

Проведенный анализ литературы показывает, что оценка эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог (ЭЭУ ЛАД) производится дифференциальным методом по отдельным показателям эксплуатационно-экологической системы, практически не связанных друг с другом и не определяющих, в отдельности, способности ЛАД выполнять лесотранспортную работу.

В соответствии с этим были сформулированы основные направления исследования, продиктованные необходимостью разработать научные основы и практический метод повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог и обеспечить эффективность вывозки древесины.

Во втором разделе дается обоснование параметров уплотняющего оборудования дорожного покрытия.

Установление закономерностей влияния разных факторов на величину контактной поверхности вальца является основой для моделирования процесса взаимодействия вальца катка с материалом и позволяет решать вопрос о напряжённом состоянии материала в процессе уплотнения.

Максимальный эффект уплотнения при работе катков достигается при условии, когда контактные напряжения под вальцом катка близки к пределу прочности материала. На рисунке 2.1 представлено изменение плотности материала от числа проходов катка, полученных экспериментально при уплотнении материала в производственных условиях. Из данных видно, что при работе катка плотность материала возрастает интенсивно на начальных проходах. При достижении определенного количества проходов катка она стабилизируется, что позволяет делать вывод о целесообразности дальнейшего применения катка.

- каток ДУ-36, грунт – глина, толщина слоя – 0,15 м; – каток ДУ-47Б, в статическом режиме, суглинок, толщина слоя 0,15 м; - каток ДУ-47Б, с вибрацией, суглинок; – каток ДУ-47Б, статический режим, асфальтобетон песчаный, 0,05 м

Рисунок 2.1 – Зависимость плотности материала от числа проходов
катка

Взаимодействие жесткого вальца катка с материалом представлено на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема взаимодействия ведущего вальца катка с материалом

Полная деформация уплотняемого материала может быть определена как сумма необратимой и обратимой деформаций, то есть

, м (2.1)

Из схемы взаимодействия вальца катка с уплотняемым материалом получены выражения для определения деформаций уплотняемого материала

, (2.2)

где R – радиус вальца, м; – угол между осью движения вальца и точкой, характеризующей конец контакта вальца с материалом, характеризующий упругую деформацию, град; – угол между точкой начала контакта вальца с уплотняемым материалом и осью движения вальца, характеризующий полную деформацию материала, м.

Влияние параметров вальца катка, модуля деформации уплотняемого материала и толщины слоя на угол контакта вальца представлено на рисунках 2.3 и 2.4.

а б

Рисунок 2.3 – Влияние параметров катка на угол контакта вальца с уплотняемым материалом: а – от линейного давления; б – от радиуса вальца

а б

1 – грунт глина, каток ДУ-47Б; 2 – асфальтобетон мелкозернистый,

толщина слоя 0,07м, каток ДУ-10А; 3 – асфальтобетон крупнозернистый,

каток ДУ-47Б, толщина слоя 0,06 м.

Рисунок 2.4 – Зависимости угла контакта вальца от модуля деформации и толщины уплотняемого слоя

Установлено, что угол контакта вальца, при постоянных параметрах силового воздействия на уплотняемый материал, в зависимости от модуля деформации уплотняемого материала, определяется по формулам:

- для грунта ;

- для мелкозернистой смеси ; (2.3)

- для крупнозернистой смеси.

В зависимости от числа проходов катка (N) величина относительного угла контакта вальца с уплотняемым материалом определяется:

, (2.4)

Pages:     || 2 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»