автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Оптимизация параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах дгкописи

ПРОКОПЬЕВ Андрей Петрович

0ПТМВА1Ш ПАРШВТГОВ УГШОТНЯЗДЕГО. ОБОРУДОВАНИЯ А05Ш.Т0УКЛЛДЧШ. С КАЧШЦШШЯ ЕР/СЮШ

05.05.04 - Дорояше н строительные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диосертащш на оокскаииэ уча но П степени кандидата технических наук

МОСКВА 1991

Работа выполнена на кафедре дорожно-строительных маши Московского одцена Трудового Красного Знамени автомобдльнс дорожного института.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доиент Г.С.Мирзоян

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор И.Ф.^уценко

кавдвдат технических наук, доиент В.С.Тарасов

Ведущее предприятие: Николаевский завод "Дормаиина

ковском ощена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте по адресу: 125829 ГСП, Москва А-319, Лени градский проспект, 64, ГЛАДИ, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу института

Телефон для справок 155-03-28.

Автореферат разослан "¿СУ" фИ&ЩШ 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.30.11

на заседании спепиализ; _

Защита состоится

кадцвдат технических наук, доиент

Т.С.Мирз о.

I 0БИ1АЯГ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работи. СйноР из актуальных: задач, с тощих перед страной, является развитие сети автомобильных допог с твердим покрытием. Выполнение возрастающего объёма габот по строительству автомобильных дорог и их модернизации требует пгамене-ния не тол:,ко качественно новых технологии строительства, но н новых высокопроизводительных машин и комплексов. Теплы развития автомобильного транспорта и грузооборота страны продолжают, расти в Геометрической прогрессии, что требует интенсифшгаиш процесса строительства дорог, увеличения срока-ж службы.

Важным элементом технологического процесса строительства автомобильных дорог является уплотнение асфальтобетонной смеси. Повышение степени уплотнения асфальтобетонной смеси рабоч! *и органами асфальтоукладчика до 96...98$ плотности лаборатории об-разыов дает возможность исключить из технологической схемы устройства ааТшътобетонных покрытий легкие и средние катки, улучшить текстуру поверхности покрытия, исключить появление волн после укатки, а также значительно повысить производительность труда.

Наибольшее распространение среди рабочих органов асфальтоукладчиков получили конструкции оснащенные трамбующими брусьямп, которге основное уплотнение осуществляют горизонтальными площадками при движении в вертикально? плоскости, г.е. сжатием смеси, что связано с болыш« энергетическими затратами л при достижении определенной величины деформации практически: полностью прекращается, вследствие заклинивания частиц. № научно-технической литературы известно, что наиболее эффективным способом уплотнения' должно-строительных материалов является деЛорл ашя материала сжатием-сдвигом. ТакоР способ уплотнения асфальтобетонной смеси, дающий возможность повысить степень уплотнения и снизить энергоемкость процесса, реализуется аофальтоукладчиками оснащенными рабочими органами с качающимися брусьями. ЛсЗзльтоукладчи-кя с рабо'-пгми органа?.»! такого типа производятся фирлоР "Демаг" (ФРГ). В нашей стране работу по созданию асфальтоукладчиков оснащенных рабочими органами о качающимися брусьями ведет завод "Дорлашина" (г. Николаев).

Анализ научно-технической информации показывает, что иссле-

I

дования рабочих органов асфальтоукладчиков с качающимися брусьями в натер стране но проводились, а зарубежные публикации отсутствуют. ¡Ьвесшю результат и доследований рабоадж органов асфальтоукладчиков могут служить исходно? базоС для проведения исследований по 'определению } ашонадышх параметров уплотняющего оборудования с качающимися брусьями.

Таким образом, разработка методики и рекомендаций по проектированию конструкции уплотняющего оборудования асфальтоукладчика о качающимися брусьями, и выявление оптимальных параметров в результате исследования уплотняющей способности и нагруженное«! конструкции рабочего органа, а таю® моделирования рабочего процесса уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями, способствующие созданий высокоэффективного уплотняющего оборудования, является актуальной задаче?.

Цель работы. Повышение эффективности аойальтоукладчиков за счет оптимизации параметров уплотняющего оборудования, повышенп степени уплотнения асфальтобетонной смеси и ¡снижения энергоёмкости.

Метода исследований. Длл реализации поставленной пели роботы в части теоретических исследований использовались следугаци метода:

математического моделирования рабочих процессов взаимодействия уплотняющих рабочих органов с дорожно-строительными материалами;

машинного эксперимента на ШШ типа ГШ РС/ХГ/АТ ло разработанным математическим моделям; ■

оптимизации параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика на ГОВ;! по минимуму нагруженности привода при наибольшей степени уплотнения смеси;

обработки экспериментальных данных, .

В экспериментальных исследованиях применялись современные методы измерений режимов нагружения конструкции рабочего органе асфальтоукладчика л степени уплотнения дорожно-строительных материалов, а также-методы планирования экспериментальных исследований.

Объект исследования.' Для исследования принято уплотняющее оборудование асфальтоукладчика с качающимися брусьями. Положения зачищаемые в работе, их научная новизна: математическая модель рабочего процесса уплотняющего1 обо-

доваюш асфальтоукладчика с качаичишюя брусьями;

.результата моделирования кинематических и силовых парапет-в:ул?(Ьгняю1|(его оборудования асфальтоукладчика;

результаты экспериментальных исследований (подтверждающие .екватнос'ть математической модели ) по определению влияния ре-мов работа асфальтоукладчика на эффективность процесса уплот-шия асф<-ль тобе тонноР смеси и на нагружениость уплотняющего юрудоваяия;

математическая модель задачи оптимизации параметров ушгаг-ющего оборудования асфальтоукладчика;

методика расчета и оптимизации параметров уплотняющего Зорудования асфальтоукладчика с качающимися брусвяли.

Практическое значение работа. Доказана целесообразность значения асфальтоукладчиков уплотняющим оборудованием с „ача-чимяся брусьями я оиенена их эффективность.

Разработано программное обеспечение для ГО® позволяющее пределягь оптимальные параметра уплотнлщего оборудования ас~ альтоугаадтака с качаюпямися брусьями яри проектировании.

Разработаны рекомендации'по совершенствованию уплотняющих абочпх органов асфальтоукладчиков и методика расчета и опти-гоапил параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика качающимися брусьями.

Реализация работы. Результаты экспериментальных исследований и методика расчета и оптимизации параметров уплотняющего »борудования асфальтоукладчика использованы заводом "Дормаяша" г. Николаев) при разработке широкозахватного уплотняющего х5орудов8ния асфальтоукладчиков ДС-173 я ДС-179.

Основные положения работы и программное обеспечение для БЙЛ испольэ-уюгся в курсовом и дипломном проектировании, и научно-исследовательской работе студентов по специальности 0511.

Апробаиия работы. Основные положения диссертационной ра-5отн докладывались на 48-й,' 49-Р научно-методических и научио-ясследовательских конференциях 1ЩЙ в 1990, 1991 гг.

Публикации. По результатам выполненных исследования опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов, внвгдов и рекомендаций, и приложении. Содержание работа изложено на 158

с траншах, включая 39 рисунков, 10 таблиц и 18 страниц прилож ния. Список литературы включает 76 наименований.

Автор выражает благодарность допекту, канд. техн. наук Г.Е.Кустареву за большую помоио* при работе над диссертацией.

ССЩЕВШМ: РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, определена иель иссу доваяия, приведена общая характеристика работы и основные поле жения выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса, пель и задачи исследоЕ ния" проведен анализ исследований по уплотнению асфальтобетонн смесей и определению параметров рабочих органов аофальтоукладч ков, дается анализ существующих конструктивных решений рабочих органов асфальтоукладчиков, а также анализ показателе»' эффекта ности и оптимизации параметров уплотняющих рабочих органов.

Задачам повышения технического уровня аофальтоукладчиков, вопросам проектирования, исследования уплотняющих рабочих орга нов и оптимизации параметров посвящены многие научные работы выполненные в ЕНИИСтро^дормаше, Союздорнии, МАДИ, ХАДИ, СибАДИ ЛПИ и др., а также работы зарубежных авторов. Вопросам уплотнения асфальтобетонных смесей рабочими органами асфальтоукладчик - посвящены работы Н.Я.Хархуты, З.С.Макарова, В.П.Яещенко, А.Н. Кизрякова, В.В.Кабанова, А.Г.Маслова, К.Я.ЛобзовоА, Э.Б.Островского, Ы.А.1ибе]мана, Б.М.Слепой, Б.С.Марншева, В.А.Гвоздарева Б.И.Ксоврели, С.К.Носкова, А.А.Шэстопалова, Н.А.Азюкова, -П.Бём! ра л др.

На основания анализа научно-исследовательских работ по уплотнению 'асфальтобетонных смесей показано, что одним из прогрес елвных способов уплотнения является деформация смеси сжатием-сдвигом. Эффективность пршенешя способа уплотнения дорожно-строительных материалов дефорлаииер скатием-едвигом показана в в работах А.Г.Маслова; С. И. Нятатуллина, С.Б.Цетлина.

Уплотнение асфальтобетонной смеси дефорлапиеР сжатием-сдв! гом реализуется асфальтоукладчиком оснащенным уплотняющим оборудованием с качающимися брусьями, сс зерн'.авдши не только вертг кальные но и горизонтальные колебения, что облегчает движение укладываемого материала под выглаживающую плиту и повышает качество асфальтобетонного покрытия.

4

Анализ научно-.;сследовательских работ, посвященных уплотняю-им рабочим органам асфальтоукладчиков, показал, что отсутствуют анные по ис следов а ниш рабочих органов о качающимися брусьями, а езультаты исследования асфальтоукладчиков оснащенных рабочими рганачи с трамбующими брусьями и методики расчета основных пара-етроа не могут быть полностью использованы для проектирования плотнящего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусья-и из-за существенного различия в конструкции и в механизме воз-ействия на асфальтобетонную смесь.

Отсутствие публикаций зарубежных авторов а исследований ра-очих органов асфальтоукладчиков с качающимися брусьями л вайей трапе, проектные работа по созданию аофальтоукладчикоа оснащения уплотняющим оборудованием о качающимися брусьями определила ¡еоблодимоси исследования этого вопроса.

В соответствии о поставленной пелью работы были сфорлулиро-|щщ и решены следующие задачи:

1. Разработать математическую модель рабочего процесса уп-ютнящего оборудования асфальтоукладчика о качающимися бргусья-[И, учитывающую конкретное исполнение механизма рабочего органа I силы, действующие на качающиеся брусья от асфальтобетонной ¡меси.

2. Выявить влияние конструктивных параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями на кинематику движения бруса и провести исследование влияния основных конструктивных и режимных параметров уплотняющего оборудования ча силовые параметры процесса уплотнения асфальтобетонной и/,оси.

3. Провести экспериментальные исследования пропеоса уплотнения асфальтобетонной смеси уплотняющим оборудованием асфальтоукладчика с качающимися брусья?,»« и исследовать влияние нагружен-яости уплотняющего оборудования, параметров гидропривода, часто-, гн вращения вала привода брусьев, скорости движения асфальтоукладчика на качественные показатели пронесса уплотнения аофапьто-Яетонной смеси.

4. Разработать методику расчета и'оптимизации параметров уплотняющего оборудования аофальтоукладчика с качающимися брусьями.

5. Определить оптимальные параметры уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями и опеиить технико-

экономическую эффективность введения результатов работы.

Бо второй глава "Теоретические исследования рабочего процесса уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями" представлены аналитические исследования, цель» кото-являлась разработка математической модели рабочего процесса уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями. Данные исследования включали в себя:

определение положений, скоростей и ускорений основных звеньев уплотняющего оборудования с кзчамцдаися брусьями;

определение силовых параметров протасса уплотнения асфальтобетонной смеси оборудованием асфальтоукладчика с качающимися брусьями;

определение влияния основных конструктивных параметров уплотняющего оборудования на кинематические и силовые параметры процесса уплотнения асфальтобетонной' смеси;

опенку достоверности полученных теоретических зависимостей. При проведении теоретических исследований рабочего процесса упдотняащего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями приняты следующие допущения:

качающиеся брусья рассматривается как идеально жесткое тело;

брусья совершают плоско-параллелыще движения; рама рабочего органа принимается неподвижной (т.к. масса рабочего органа на порядок больше чем масса качающихся брусьев);

толкатели привода и рычаги подвески качающихся брусьев считается эдоольно жесткими;

угловая скорость эксцентрикового вала привода является валютной постоянной.

Крома того, при определении силовых параметров рабочего ирокесса уплотняюпэго оборудования асфальтоукладчика, горизонтальная составляющая от сопротивления асфальтобетонной смеси уплотнении, действующая на скосе бруса и направленная по оси двкхения асфальтоукладчика, не учитывается, т.к. она преодолевается силой тяги базовой малшлы.

Расчетная схема уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусъялв показана на рис. I. За обобщенную координату принят угол Ч>1 кривошипа СЛ (см. рис. I); гомендацийся ярд повороте вала привода уплотняющего оборудования асфальтоук-

Еко. I. Расчетная схема уплотняющего оборудования

ледчика с качагшмися брусьями.

Асфальтобетонная смесь представлена реологической моделью характеризуемой следующими параметрами: модулем упругой деформации Е '; коэффициентом вязкости 1 ; коэффициентом сопротивления смеси /с , учитывающего затраты энергии на пропасен, соп-рововдающие колебания уплотняемого материала ( конечные псрема-щен.ия частив, ях соударения и переориентация, трение слоев смеси, перераспределение битума) ; заиеаадшоы минеральных зерен С3 ; сиеплением 21 , обусловленным битумными связями; углом внутреннего трения (Г .

В математическое описание систем« "уплотняющее оборудование - асфальтобетонная смесь" входят ограничения по условию возможности существования кинематического механизма уплотняющего оборудования.

Математическая модель рабочего процесса уплотняющею оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями, при взаимодействии с асфальтобетонной смесью, представляет собой систему аналитических уравнений:

7

r Xa 5 ti cos % + гг cos ^ ;

+ ¿¿ sin 4>¿ ; uijisin^i - ur^iSCn^ ; . Vfiy= uljicos V/ + u¿¡ ^ eos ; Gax=- «// m <4 - s ¿n % - tos ; йен-- st« % + eos % - ui¡e¿ smV¿ ; Ж'фК-81+C) . KU -Ltl

^,-ffÄex^AK-euc).;

o (Mg+ôs-atQ ■

Кади" 7" + s

ß + Rm) >

' г, J t \ t-

FT *(Cis S + eä + 2) ßfy ; Wr C« ; S = Sv cos % * ;

А в Фм + V2 VfT i ;

Fc= С Bis ; M«f,swi$ ; A/»¿icPíVa; a--t¡m4}\

в* + ^ + +

C = fW 2 * 0г ) № - <PU ¡1/2 * (fra- Fc ♦ <pj X

ввНп + ФпМ-СЩц+ьЛШг ;

£ - * 2%к(К<-Р/2) + {%у+ (гзК

* (l, - h * 21 + «) + {%y + QH¡2 - Фгх «/2 -

* (<V *>)Л + fca + Фа»" * РЖ"O) .

8 .

,е ?! I ¿г . - длина звена ОА, звена АВ и звена ВС соот-¡тственно; - расстояние СА; , 8г - расстояния З^В и В!^, ¡ответственно; В - ширина бруса; - длина бруса; у, - угол )ворота крмвошта ОА; уа , , % - углы определяющие положе-1в основных звеньев механизма качающихся брусьев; Хд , Я в -)орцинаты положения бруса; Ущ , Ущ - скорость бруса, в про-шшх на оси л и У, соответственно; 0ах , Аву - ускорение бру-I, в проекциях на оои X и У, соответственно; • • ~ )о бруса, толкателя я рычага, соответственно; - угловая ско-эсть эксцентрикового вала привода; ЦГ2 - угловая скорость тол-ателя; Фг , Ф} , Ф8 - силы инерпш толкателя, ричага и бру-а, соответственно; Г1»>2 - момент силы инершш толкателя; М<рз -»лент силг; чнерпии рычага; Иц - усилие на толкателе; , Мозг ~ усилия на рычагах подвески бруса; рс - нормальная сос-авляющая силы сопротивления асфальтобетонной смеси; /у - тан-енлиалышя составляющая силы сопротивления смеси; Мк - крутя-ии момент на валу привода рабочего органа; £ - норлальное нап-■яжеяие на поверхности уплотняемого слоя; С3 - зашплениэ мине-шьных зерен; 21 - сгкпленне, обусловленное битумными связями; $ - угол внутреннего трения смеси.

В результате моделирования рабочего процесса уплотняющего »борудования асфальтоукладчика ДС-173 с качающимися брусьями вы-юлеш: зависимости хода бруса от конструктивных параметров Хс , Уй , £1, , Е3 ; зависимости скорости и ускорения бруса от ггла поворота вала привода показывающие реализацию рабочего про-тесса для конкретного кинематического механизма ; зависимости си-ювых параметров рабочего процесса уплотняющего. оборудования асфальтоукладчика от режимов работы.

Разработанная математическая модель рабочего процесса уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися -брусьями позволяет определять кинематические параметры, усилия на рычагах подвески и толкателях, крутящего момента на валу привода рабочего органа в зависимости от конструктивных параметров Хс , Ус > ку »

¿г , £3 , режимов работы и физико-механических свойств асфальтобетонной смеси. Математическая модель дает возможность перейти к разработке алгоритма оптимизации параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качавшимися брусьями.

В третьей главе "Экспериментальные исследования" изложена методика и результаты, экспериментальных исследований уплотняющего

9

оборудовалил асфальтоукладчика с качающимися брусьями.

Целями экспериментальных исследований являлись следующие: определение уплотняющей способности и нагруненности рабочего органа; определение взаимосвязи параметров гидропривода рабочего органа со степенью уплотнения асфальтобетонной смеси; исследование динамических процессов в гидроприводе; проверка теоретических полояени;" и установление адекватности разработанном математической модели реальным процессам уплотнения асфальтобетонной смеси.

Объектом исследования являлся опытный образен уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями (предварительного и повышенного предварительного уплотнения), установленный на асфальтоукладчике ДС-143Л. Экспериментальные исследования проводились на строительстве автомобильной дороги Николаев - Кировоград в Николаевском области Украины. Рабочий орган был раздвинут на ширину укладки 4,5 м. Укладывался верхнш" слой го асфальтобетонной смеси типа Б (ГОСТ 9128-84),. толщиной 0,05 м. Температура асфальтобетонной смеси при укладка и уплотнении рабочим органом асфальтоукладчика составляла IZO... 130 °С.

Регистрирование параметров производилось при помощи тензо-метрическоР аппаратуры, включающей: шлейфовый магнитогэлектри-ческим ультрафиолетовый осциллограф HII7/I; усилитель В АНЧ-ТМ. Для питания комплекта тензометритеско? аппаратуры, в полевых условиях, использовалась передвижная электростанция. Степень уплотнения асфальтобетонной смеси определялась по всей ширине укладываемого покрытия гамма-плотномером РШ-2 в режиме поверхностного измерения, с использованием териоизолирующе? подкладки.

Во время экспериментальных исследований замерялись: частота вращения эксцентрикового вала привода ; скорость движения асфальтоукладчика V ; усилия в толкателях качающихся брусьев FfM , FtM ; степень уплотнения асфальтобетонной смеси Ку ; толщина слоя уплотненной асфальтобетонной смеси после асфальтоукладчика И ; давление в гидроприводе рабочего органа

Ри ; температура pa6o4eíf жидкости в гидроприводе ip . Варьировались два параметра: частота вращения эксцентрикового вала привода ( 1000, 1250, 1500'и 1620 мин"1) и скорость движения асфальтоукладчика (1,6; 3,2; 4,8 м/мин ) .

Экспериментальные исследования проводилирь в форме однофак-

торного (при фиксированной скорости движения асфальтоукладчика изменялась частота вращения эксцентрикового вала ) и двухфактор-ного эксперимента. В основу двухфакторного эксперимента бнло положено ортогональное центральное композиционное планированио с двумя лэменящимися параметрами.

В результате экспериментальных исследований получена зависимости коэффициента уплотнения асфальтобетонной смеси от режимов работы (рис. 2). Исследование уплотняющей способности асфальтоукладчика о качающимися брусьями показало, что он способен уплотнять асфальтобетонную смесь до коэффициента уплотнения 0,99 при скорости движения 1,6 м/мин и толщине слоя 0,05 м, а такте до коэффициента уплотнения 0,97 при скорости 3,2 мУми". Установлено, что степень уплотнения смеси в зависимости от частота вращения вала привода (в диапазоне 1000...1620 мин"*) при скорости движения 3,2 м/мин изменяется от 0,93 до 0,97, пр! скорости 4,8 м/мии - от 0,923 до 0,533.

Получены зависимости максимальных усилий на толкателях брусьев от частоты вращения эксцентрикового вала привода (рис. Э). Максимальные значение усилий на толкателе второго бруса Р2М (повышенного предварительного уплотнения ) в 1,5...2 раза больше чем на толкателе первого бруса (предварительного уплотнения].

В результате обработки экспериментальных 'данных получена зависимость величины среднего давления Рср в гидроприводе рабочего органа от коэффициента уплотнения смеси Ку , что может служить предпосылкой;! для автоматизации уплотняющего оборудования асфальтоукладчика. Аппроксимация данных позволила получить регрессионную зависимость:

Рср = 107.77- 91,ЧЗВ/Ку . (2)

Реализация двухфакторного эксперимента позволила получить регрессионные зависимости для переменных в натуральном виде: коэффициент уплотнения смеси Ку - + 1.21 V + 0.01П, - Ш V П^, %\ 1.3)

усилие на толкателе первого бруса

= 22,19 - 0,646 V" 0.025Пч * 1,216 • КИ \ (4)

усилие на толкателе второго бруса ггн- 12,29+ 1,044 У-о,ач?п, + &,53- ю~еп*-г,гй-ю'уп1, кн; . (5) максимальное давление в гидроприводе рабочего органа

Р„ =-29,380,0623пг-0,254V3-21,6-10еп};/1Па .

КУ 0,99 0,98

0,97

0,96 0,95

0,94

0,93 0,92

0,91

Рис,

О - V = 1(6 м/мин х - V = 3,2 м/мин д - у = 4,8 м/мин

2. Зависимость коэффициента уплотнения смеси от частоты вращения вала привода

11м"*2м'

1X00 1300 1500 Я„ммГ

Рис. 3. Зависимость усилий на толкателях от частоты вращения вала привода

Сравнение экспериментальных и расчетных данных показало овлетворительную сходимость по усилиям на толкателях брусьев.

В четвертой главе "Результаты исследования и оптимизалия ршетров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качазо-мися брусьями"на ГОШ" приводятся результаты оптимизации па-метров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика, методика ючета и оптшизашги параметров уплотняющего оборудования и оп-делениа экономической эффективности внедрения результатов ра-

ИП.

Математически задача оптимизации параметров уплотняющего юрудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями представит в следующем вице:

При уплотнении асфальтобетонной смеси качающимися брусьями 1 счет сопротивления смеси на металлоконстргумшо и привод уп-шшацего оборудования асфальтоукладчика передаются знакоперв-¡шше нагрузки. Дифференциальным показателем нагруженности уп->тнотцего оборудования служит крутящий момент Мк на валу жвода. Поэтому в качестве критерия оптимизации принят мшш-тл нагруженности привода (-величина крутяшего момента на валу зивода)при максимальной степени уплотнения смеси, которая мо-)i определяться рашональным диапазоном изменения величины хо-1 качающихся брусьев. Для оптимизации параметров уплотняющего ¡орудования асфальтоукладчика используется метод сгагрального ющинатного спуска.

На основе разработанной математической модели иметода оп-мизашл разработана программа расчета я оптшизации параметров тяотиякяцего оборудования асфальтоукладчика с качающимися бру-Зяиш "ASFALT " для ГОВГ типа ГШ FG/XT/AT, с использованном шка программирования Typrto Eeicm:.,

Исходными данными для расчета и оптшизашш параметров уп-этняющего оборудования являются: конструктивные параметры ( ¿i , f3 , Хс > Уа) > режимные параметры асфальтоукладчика (У) уплотняющего оборудования (ИД) ; массы элементов конструкция

man Нк(Хе, УС1

mm ,

(7)

ж условии

( т3 , тг , т} ) ; размеры бруса (В , £$) j параметры асфальтобетонной смеси, характеризующие еб дологические свойства.

К параметрам уплотняющего оборудования асфальтоукладчика . определяемым в результате расчета относятся: ход качающегося бруса; скорость и ускорение бруса; усилия в толкателях и рычагах подвески брусьев; крутящий момент на валу привода. После рас чета конструктор-проектировщик прока годит подбор размеров сечений толкателей, рычагов и вала привода, а также осей рычагов и толкателей, используя прочностные расчета.

Результатом оптшгаашш параметров уплотняющего оборудования являются оптимальные: эксцентриситет вала привода ¿V • дайна толкателя 4 ; длина рычагов подвески Е3 ; положение шарниров установи! рычагов (Лс , Ус) на. раме уплотняющего оборудования.

Оптимизация параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика осуществлялась в следующей последовательности (рис. 4) ввод исходных данных; перебор возможных вариантов схемы уплотняющего оборудования и вывод результатов оптимизации паралетров, а также'запоминание парачетров наилучшего га уке рассчитанных вариантов, ' ■

Для оптимизации был принят уплотняющий рабочий орган асфальтоукладчика ДС-173.С качающийся брусьями разработанный заводом "Дормасшна" (г. Николаев). Исследования проводились в два этапа. На первом этапе оптшизапди было проведено исследование зависимости нагруженноети привада уплотняющего оборудования от каждого из варьируемых параметров при фиксированных исходных значениях всех остальных конструктивных параметров. Ход качаю-щнхея брусьев был ограничен рациональным диапазоном от 5-10 до 9 • Ю м.

На втором этапе исследования проводилось определение оптимальных конструктивных параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика при варьировании всех оптимизируемых параметров.

По результата,f исследований построены зависимости крутящего момента на валу привода от угла поворота вала, показывающие, что затраты мощности после оптимизации уменьшились более.чем на 2.0>, по сравнению с уплотняющим оборудованием с параметрами до оптимиз ашш.

На основе научного материала, полученного в результате проведенных теоретических и .экспериментальных исследований, раэра-14

Ряс. 4. Схема алгоритма опгимзззалии параметров рабочего органа асфальтоукладчика о качавдгагася брусьям»

15

ботана методика расчета и оптимизации параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями, основанная на методах математического моделирования и реализованная на ГОШ.

Предложены зависимости для опенки эффективности асфальтоукладчиков разработанные на основе формулы производительности и удельных показателей, которые могут быть использованы для более точной оненкя эффективности и технического уровня асфальтоукладчиков.

Таким образом, выполненные исследования и проведенный технико-экономический анализ доказали общую эффективность применения уплотняющего оборудования с качающимися брусьями для упло^ нения асфальтобетонных смесеР, за счет повышения производительности асфальтоукладчика и повышения долговечности уплотняющего оборудования. Ожидаемый экономически» эффект от внедрения результатов исследования составляет 2080 руб. на одну мамину в год за счет повышения долговечности уплотняющего оборудования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫВОДЫ И НЗКОМЕЩШШ

1. Теоретические исследования с использованием ГОШ и экспериментальные исследования выполненные на натурном образце асфальтоукладчика, а так»» технико-экономический анализ доказали возможность повышения эффективности асфальтоукладчиков за счет применения уплотняющего оборудования с качающимися брусьями. Ис-следоь-иие уплотняющей способности асфальтоукладчика с двумя качающимися брусьями позволило установить, что он способен при определенных режиитс качественно уплотнять асфальтобетонную смесь до коэффициента уплотнения 0,99.

2. Разработана математическая модель рабочего проиесса уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями, устанавливающая взаимосвязь кинематических параметров, крутящего момента на валу привода, усилий на рычагах подвески брусьев и толкателях с конструктивными параметрами, режимами работы п физико-механическими свойствами асфальтобетонной смеси. Установлено, что математическая модель адекватна реальным процессам взаимодействия уплотняющего оборудования с асфальтобетонной смесью при уплотнении, по результатам анализа расчетных и экс-

периментальных данных исследования уплотняющего оборудования асфальтоукладчика .

3. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расчета и оптимизации параметров уплотняющего оборудование асфальтоукладчика с катящимися брусьями. Оптимизация конструктивных параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика ДС-173 дает возможность уменьшить наг-ру:"'сш!ость конструмчш и гидропривода, а также повысить долговечность на 20??. Разработан» алгоритмы и программное обеспечение для 113Ш типа IBi PC/XT/AT с использованием языка программирования Турбо Бейсик, позволяющие автоматизировать эгаш оптимизации: расчета и выбора оптимальных параметров.

4. Определены режимы работа асфальтоукладчика обеспечивав . «ядае максимальную степень уплотнения асфальтобетонной сме_я при толщине слоя 0,05' м. Для асфальтоукладчика ДС-173 это соответствует скорости движения 1,6 м/мин, частоте вращения вала привода брусьев 1620 тиГ^. С увеличением скорости движения асфальтоукладчика коэффициент уплотнения смеси уменьшается и составляет 0,97 при скорости движения асфальтоукладчика 3,2 м/мин, и 0,94 при скорости 4,8 и/иго.

5. Получены регрессионные модели для определения коэффициента уплотнения, усилий на толкателях, максимального давления в гидроприводе рабочего органа в зависимости от скорости движения асфальтоукладчика и частоты вращения ва.а привода, которые можно использовать для расчета и тих параметров в исследованном диапазоне изменения параметров (Л.< = 1000...1500 мин"^; V = 1,6...4,8 м/мин).

6. Экспериментальные исследования позволили установить зависимости нагруженности уплотняющего оборудования от режимов работы, а таете определить, что максимальные значения усилий

на толкателе второго бруса ( повышенного предварите/, ного уплотнения ) в 1,5...2 раза больше чем на толкателе первого качающегося бруса (предварительного уплотнения). Это связано с повышением степени уплотнения смеси от первого бруса к второму. Отсюда расчеты на прочность конструкции уплотняющего оборудования асфальтоукладчика рекомендуется проводить по параметрам второго качающегося бруса.

7. В результате экспериментальных исследований установлена

взаимосвязь величины среднего давления в гидроприводе рабочего органа (интегрального показателя нагруженности ) с коэффициентом уплотнения асфальтобетонной смеси, что может служить предпосылками для автоматизации контроля степени уплотнения при работе асфальтоукладчика.

8. Получены зависимости для оценки эффективноети асфальтоукладчиков по производительности и удельным показателям, которые могут быть использованы для более точной опенки эффективности и технического уровня аофальтоуиладчиков. Расчеты показали, что для повышения эффективности отечественных; моделей асфальтоукладчиков до уровня лучших зарубежных образцов асфальтоукладчиков необходимо уменьшение металлоемкости конструкции и увеличение хода уплотняющих брусьев.

9. Ожидаемым экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет 2080 руб. на одну машину в год за счет уменьшения нагруженносги и повышения долговечности в результате оптимизации параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика ДС-173 с качающимися брусьями. Результаты исследований, методика расчета и оптимизации параметров уплотняющего оборудования использованы-заводом "Дордашина" (г, Николаев) при проектировании широкозахватного уплотняющего оборудования.асфальтоукладчиков ДО-173 и ДС-179.

10. Результаты исследований и их анализ позволили определить направление дальнейших работ по повышению эффективности ас-фальтоукладчмков:

определение влияния режимов уплотнения, амплитуд колебания в горизонтальной и вертикальной плоскостях рабочих органов с качающимися брусьями, методами физического моделирования и в условиях стендовых испытаний, что позволит исследовать большее количество влияющих факторов на производительность асфальтоукладчика;

разработка и создание микропроцессорной системы для обеспечения автоматического контроля степени уплотнения смеси, настройки и управления режимов уплотнения рабочего органа асфальтоукладчика в зависимости от изменения физико-механических свойств асфальтобетонной смеси, позволяющей повысить качество работ и экономить энергетические и матергальнне ресурсы.

ГГо материалам диссертации опубликованы следущте работы:

1. Кустарев Г.Б., Мирзояп Г.С., Прокопьев А.Л. Анализ и ^основание основных определяющих факторов процесса уплотнения эсфальтобетонши лонритай асфальтоукладчиками// Соворшенстлова-ше тти для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог: Сб.науч.тр./ (ЩИ,- М., 1950 (п печати).

2. Кустарев Г.В., Мирзояя Г.С., Прокопьев А.П. Аналитические исследования рабочего органа асфальтоукладчика/ МДДИ.- !«., 1990,- 27 е.- Деп. в Ш ШЭ строем аил 28.I2.SC, JS 97-сд90 Дел.

3. Кустарев Г.В., Марзоян Г.С., Прокофьев АЛ. Программа экспериментальных исследования элементов конструкции и привода рабочего органа асфальтоукладчика/ 1ОДИ,- И., 1990.- 29 с,-Деп. я ДОИИТЗстроДцормаи'-о 28.12.Ю, И 98-сд90 Деп.

4. Кустарев Г.В., Прокопьев А.П., Руденко И.И., Зубков В.ГО. Результаты экспериментальных исследований рабочего органа асфальтоукладчика со сдвоенными трамбующими брусьями качающегося типа/ ШДИ.- М., '1990.- 17 с,- Деп. в ЩКИТЭстроШаше 28.12.90, й 99-сд90 Деп. г

5. Кустарев Г.В., Прокопьев А.П. Форлированяе показателем опенки эффективности асфальтоукладчиков/ ИАДИ.- М., 1990,- 10 е.- Деп. в ЦНИИЕЭстройлаке 28.12.90, № 100-сд90 Деп.

6. Исследование режимов уплотнения рабочими органами асфальтоукладчиков и разработка Еисоксэффект'-вного уплотняющего оборудования: Отчет о. НИР/ МДЦИ: Руководитель Кустарев Г.В.

Я ГР 018900 85436.- И., 1990.- 105 с.

7. ЖивеАнов H.H., Кустарев Г.В., Мирооян P.C., Прокопьев Л.П. Оптимизация конструктивных параметров рабочего органа асфальтоукладчика с трамбующими брусьями"качающегося типа/ МАЛИ.-М., 1993.- Í7 е.-Деп. в'объединении "МШИР" 11.03.91, № I-сд91 Деп.

8. Кустарев Г.В., ЗКивеЯнов H.H., Мирвоян P.C., Прокопьев А.П. Методика автоматизированного расчета и оптимизации параметров рабочего органа асфальтоукладчика с качающимися брусьями/ ЭДИ.- М., 1991.- 12 с".- Дел. в объединения "МАЯМЙР" 05.04.91, Я 2-СД91 Деп.