Современные научные исследования в дорожном и строительном производс

Опорная плита. Опорная плита представляет собой плоскую, жесткую металлоконструкцию, размеры которой приблизительно соответствуют размерам ходовой части базовой машины в плане. Сверху на плите с помощью проушин и осей симметрично относительно главных ее осей закреплены катки, посредством которых плита подвешивается к ходовой части крана, при этом плита имеет возможность неограниченного перемещения вдоль гусениц ходовой части крана. Предназначена для уменьшения удельного давления на грунт от веса оборудования базовой машины и пригрузов, передвижения сваевдавливающей машины, а также как дополнительный пригруз.

Пригрузы. Пригрузы представляют собой 12 металлических ящиков раз-

мером 380×875×2020, 1020×720×460, 500×1760×750, заполненных металличе-

скими отходами. Общий вес составляет 33066 кг. Предназначены для восприятия реактивных сил вертикального подъема сваевдавливающего оборудования и базовой машины, возникающих при погружении свай.

Сваевдавливающие машины и установки

Сваевдавливающие машины и установки предназначены для погружения строительных элементов методом вдавливания. В работе сваевдавливающей машины и установки реализован принцип клинового захвата строительного элемента и его пошагового погружения в автоматическом режиме. Сваевдавливающие машины экологически безопасны, работают бесшумно, исключают динамическое и вибрационное воздействия на грунт основания. Мобильность и компактность делает эффективным применение сваевдавливающих машин при строительстве и реконструкции в среде исторической застройки. Длина погружаемого строительного элемента не лимитирована.

191

Рис. 1. Навесное сваезадавливающее оборудование на базе стрелового подъемного крана РДК-250. Конструктивная схема

Технические характеристики сваевдавливающей установки:

192

Рис. 2. Навесное сваезадавливающее оборудование на базе стрелового подъемного крана РДК-250. Фото

Сваевдавливающая машина, а также установка, может быть использована и как стенд для проведения контрольных испытаний свай. Сваевдавливающая машина способна ступенчато, по заданной программе, передавать усилие на испытываемую сваю до 2000 кН. Перемещение сваи под нагрузкой фиксируется относительно неподвижной реперной системы. По результатам контрольных испытаний определяется допустимая нагрузка на фундамент. Ведется непрерывный мониторинг усилия вдавливания каждой свай. Данные мониторинга, подтвержденные результатами контрольного испытания, позволяют гарантировать несущую способность каждой сваи, а также качество свайного фундамента в целом, что открывает возможности интерактивного проектирования.

Сваевдавливающая машина «Starke»

Сваевдавливающие машины просты в эксплуатации, имеют относительно небольшой вес и габаритные размеры, не требуют дополнительной сборки и монтажа на строительной площадке, транспортируются в собранном виде на габаритных платформах для перевозки строительной техники.

Типоразмерный ряд сваевдавливающих машин «Starke» (рис. 3) (Starke, Liyuan Hydraulic Machine Company) характеризуется следующими параметрами: номинальное усилие вдавливания от 180 до 800 тн, размер свай до 600 мм, скорость погружения до 5,6 м/мин, собственный вес от 60 до 190 тн.

Принцип работы сваезадавливающих машин и установок

В работе гидравлической сваевдавливающей машины реализован принцип бокового захвата вдавливаемого строительного элемента и его пошагового погружения в автоматическом режиме. Сваевдавливающая машина устанавливается на отметку проектного положения сваи при помощи крана и анкеруется ме-

193

таллическими грузами. Вес анкерных грузов определяется из условия расчетного усилия вдавливания, указанного в проекте. Свая подается сверху в направляющую ловушку сваевдавливающей машины и центрируется при помощи клинового устройства. Клиновое устройство зажимает сваю и передает ей усилие от вдавливающей головки сваевдавливающей машины. Свая вдавливается в грунт на величину рабочего хода гидроцилиндров. Затем происходит разжим клиньев, подъем вдавливающей головки в верхние положение, последующий захват, центрирование и вдавливание сваи. Цикл повторяется в автоматическом режиме до полного погружения сваи на проектную отметку или до достижения контрольного усилия вдавливания.

Рис. 3. Сваевдавливающая машина Starke

Технология вдавливания свай

В зависимости от сопротивления грунтов вдавливание свай с применением гидравлических сваевдавливающих машин может осуществляться как без дополнительных мероприятий, так и с ними (лидирование металлической вспомогательной сваей, бурение лидерных скважин, замачивание лидерных скважин, гидроразмыв). Вдавливание свай без дополнительных мероприятий применяется в условиях, когда общее сопротивление грунта не превышает максимального усилия вдавливания, которое развивает сваевдавливающая машина.

Технологический цикл вдавливания свай точечным методом, без дополнительных мероприятий включает следующие технологические операции: строповка и перестановка сваевдавливающей машины на точку вдавливания сваи; загрузка сваевдавливающей машины анкерными грузами; строповка, подъем и загрузка сваи в направляющую ловушку сваевдавливающей машины; центри-

194

рование сваи; вдавливание сваи; разгрузка сваевдавливающей машины; перестановка сваевдавливающей машины на отметку проектного положения очередной сваи.

Применение технологии вдавливания свай эффективно и в обычных условиях строительства благодаря более высокой производительности по сравнению с ударным методом погружения свай, исключению разрушения голов свай, повышению точности и снижению энергоемкости их погружения, возможности замера несущей способности каждой погружаемой сваи, улучшению условий труда, а также расширяет возможности строительства сооружений в стесненных условиях.

Список литературы

1.Инструкция ООО «Тайзер СЗМИ» «Навесное сваезадавливающее оборудование с опорной плитой СВО-750-16-100-01». Техническое описание и руководство по эксплуатации 204.00.00.000 ТО и ИЭ. 2004 год.

2.Машины для свайных работ: справочное пособие по строительным машинам. – М.: Стройиздат, 1998.

3.Информационный ресурс http://transzvuk.ua/.

195

ВИБРОАКУСТИЧЕСКИЙ СТЕНД ДИАГНОСТИКИ ВЕДУЩИХ МОСТОВ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

А.А. Скворцов

Ижевский государственный технический университет, Россия

Ведущий мост автомобиля является важным агрегатом при передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Агрегаты трансмиссии должны функционировать во всех режимах эксплуатации автомобиля. Потеря работоспособности ведущего моста приводит к потере работоспособности автомобиля в целом. В связи с этим к техническому состоянию данного агрегата необходимо предъявлять повышенные требования, а также необходимо вести систематический мониторинг, дающий четкое представление о текущем техническом состоянии ведущего моста и возможность прогнозировать наступление отказа данного агрегата трансмиссии.

Современный уровень развития элементной базы диагностических средств позволяет ставить проблему разработки таких средств диагностики ведущих мостов автомобилей, которые, с одной стороны, давали бы более достоверную информацию о техническом состоянии агрегата, а с другой – были бы дешевле существующих на данный момент систем диагностирования и не требовали бы больших временных затрат на диагностику. Средства диагностики должны обеспечивать возможность прогнозирования наступления отказов ведущих мостов автомобилей в процессе их эксплуатации.

Внастоящее время в Ижевском государственном техническом университете ведутся работы по созданию средств диагностики и выполнению прикладных научных исследований по отработке методики проведения диагностики, которые базируются на виброакустической оценке дефектов ведущих мостов автомобилей.

Для создания такого типа диагностического оборудования необходимо:

–разработать технические средства диагностического оборудования, структурная схема которого представлена на рис. 1;

–проанализировать влияние различных факторов и повреждений элементов конструкции ведущих мостов на их виброакустические характеристики;

–оценить степень информативности виброакустических сигналов при характерных дефектах;

–разработать методику оценки функционального состояния ведущих мостов.

Воснову разрабатываемого диагностического оборудования положена следующая очевидная зависимость: изменения, которые появляются в процессе эксплуатации автомобиля в подвижных сопрягаемых элементах ведущих мостов, приводят к изменению их виброакустических характеристик. Установив связь

196

между техническими параметрами и виброакустическими характеристиками агрегата, можно делать выводы о состоянии ведущего моста и предсказывать наступление отказа. Объектом диагностического исследования является ведущий мост автомобиля ИЖ–412.

Рис. 1. Структурная схема стенда виброакустической диагностики ведущих мостов легковых автомобилей: 1 – стенд для испытаний и обмотки ведущих мостов автомобилей; 2 – шпиндель стенда; 3 – объект исследования (ведущий мост, редуктор); 4 – вибропреобразователь общего назначения (виброакселерометр); 5 – кабель антивибрационный; 6 – усилитель заряда; 7 – АЦП

(аналого-цифровой преобразователь); 8 – ПК (портативный компьютер)

Кратко опишем принцип работы. При измерении звуковых колебаний происходит следующее: виброакселерометр преобразует обыкновенные звуковые колебания в аналоговые электромагнитные колебания. Затем происходит усиление передающихся электромагнитных колебаний. Далее – амплитудная

ичастотная модуляции сигнала в АЦП преобразуется в сигнал, поддерживаемый ПК. В ПК с помощью специализированного программного обеспечения проводится логическая обработка поступившего сигнала: определяются множество прямых и косвенных показателей, рассчитываются частные и обобщенные функции состояния объекта исследования, а также сравнивается обобщенная функция состояния агрегата с эталонной, что позволяет поставить диагноз технического состояния ведущего моста автомобиля.

Стенд для виброакустической диагностики дефектов ведущих мостов легковых автомобилей состоит из трех основных частей: приводной, измерительной

инагружающей. Рассмотрим подробнее каждую из составных частей. Приводная часть – это часть, приводящая в движение объект исследования

(ведущий мост легковых автомобилей). Основные составные элементы представлены на рис. 2.

Электродвигатель асинхронный питается от напряжения 380 В, 50 Гц. Максимальная частота вращения – 1490 об/мин., потребляемая мощность – 3,5 кВт. Двигатель вмонтирован в основание станины стенда, имеет устройство для натяжения ремнейременнойпередачи, выполненноеввидепродольныхсалазок.

197

Рис. 2. Приводная часть стенда виброакустической диагностики ведущих мостов легковых автомобилей

Ременная передача состоит из двух параллельных ремней, ремни клиновидной формы профиля.

Шпиндель представляет собой полнотелый вал, установленный на двух шарикоподшипниках в передней бабке стенда. На одном конце шпинделя установлен двухручейный шкив ременной передачи, на другом – план-шайба, предназначенная для соединения с объектом исследования. Шпиндель смазывается разбрызгиванием спомощью специальных колец, установленных нанем.

Станина представляет собой монолитную конструкцию, выполненную в виде стола. На одной из тумб стола крепится электродвигатель, на другой – магнитный электропускатель. Столешница представляет собой металлическую плиту толщиной S = 100 мм. На столешнице имеются монтажные отверстия для передней бабки и устройств закрепления объектов диагностирования. Общая масса станины превышает 500 кг.

Электрический блок состоит из: включателя, магнитного пускателя

исоединительных проводов. Включатель расположен на лицевой части станины

иимеет три кнопки: «Вперед», «Назад» и «Стоп». Вращение шпинделя начинается нажатием кнопки «Вперед», кнопкой «Назад» включается реверсивное движение, нажатием кнопки «Стоп» вращение останавливается. Магнитный пускатель расположен на тумбе станины, обеспечивает питание электродвигателя, является исполнительным агрегатом электрического блока стенда. Со-

единительные провода коммутируют элементы блока, источник питания и электродвигатель.

Пневмосистема состоит из кранов, рабочих цилиндров и соединительных магистралей. Краны осуществляют пропуск сжатого воздуха через соединительные магистрали к рабочим цилиндрам. Рабочие цилиндры через систему рычагов закрепляют объекты диагностирования.

Устройство закрепления объектов диагностирования дает возможность закреплять объекты двумя способами: крепление редукторов мостов с помощью пневмоцилиндров и крепление мостов целиком с помощью зажимов.

198

Измерительная часть (рис. 3) – эта часть, с помощью которой измеряют значения виброакустических характеристик объектов диагностирования.

Измерительная часть состоит из: измерительного датчика – акселерометра, вмонтированного в корпус, коммутатора, соединительных проводов и ноутбука со звуковой картой.

Рис. 3. Измерительная часть стенда для виброакустической диагностики ведущих мостов легковых автомобилей

Измерительный датчик представляет собой вмонтированный в пластиковый корпус акселерометр марки ADXL210AE. Технические характеристики акселерометра представлены ниже.

Технические характеристики акселерометра ADXL210AE

Данный акселерометр представляет собой микросхему в герметичном корпусе (размерами 5×5×2 мм) распределительной платы, позволяющей подсоединять акселерометр к компьютеру, а также осуществлять питание акселерометра. На балки, зафиксированные на подложке, подаются электрические сигналы – прямоугольные импульсы различной полярности в противофазе. При отсутствии ускорения смещение механики отсутствует и емкости равны, поэтому выходной сигнал переменного напряжения, снимаемый с подвижной пластины, также

199

практически равен нулю (всегда присутствует малое ненулевое смещение). При наличии ускорений баланс емкостей нарушается и появляется переменный сигнал.

Датчик вмонтирован в пластиковый корпус с помощью эпоксидного клея, что обеспечивает надежную заделку и отсутствие демпфирования датчика. Датчик прикрепляется к объекту диагностирования с помощью специального магнита из редкоземельных металлов, который дает надежное крепление датчика, за счет чего повышается точность эксперимента и помехозащищенность сигнала. Магнит также приклеен кнаружной поверхности корпуса.

Коммутатор представляет собой пластиковую коробку размерами 10×10 см, внутри которой расположены соединения проводов.

Соединительные провода состоят из двух ветвей: ветвь питания и информационная ветвь. По ветви питания от USB-порта ноутбука подается питание на акселерометр через коммутатор. По информационной ветви информационный сигнал идет от датчика к звуковой карте ноутбука.

Нагрузочная часть стенда представляет собой штатные дисковые тормозные механизмы, используемые в автомобиле. Нагрузочная часть (рис. 4) состоит: из рабочих тормозных элементов – суппортов, главного тормозного цилиндра (ГТЦ), устройства, позволяющего торрировать тормозные усилия (в нашем случае нагрузку), и соединительных магистралей.

Рис. 4. Нагружающая часть стенда для виброакустической диагностики ведущих мостов легковых автомобилей

Эксперимент на стенде планируется проводить на режимах работы, имитирующих работу агрегата в реальных условиях, т.е. снятие виброакустических характеристик моста с эксплуатационными дефектами и без них будет происходить на следующих режимах:

– при постоянном числе оборотов (n = const), подводимых к ведущей шестерне главной передачи (режим установившегося движения);

200