Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика

Бесконтактное зрительное измерение особенно важно при монтировании деталей на крупном и тяжелом основании, например, при сборке автомобиля, когда альтернативные методы, связанные с повышением точности фиксаций узла и уменьшением допусков, оказываются экономически невыгодными. Характерный пример – отыскание начала шва при сварке и навеска колес.

Решение задач второй группы необходимо, в частности, при кассетировании неупорядоченных деталей роботом. Эти детали могут располагаться на плоскости либо быть в беспорядке сваленными

вбункер. В настоящее время задача «разбора навала» (в бункере) представляется менее важной. Ни одна из существующих на настоящий момент систем не в состоянии удовлетворительно ее решить.

Целесообразность применения зрительных систем при контроле производственных процессов обусловлена тем, что в условиях современного высокопроизводительного производства человек не может обеспечить стопроцентный контроль всех операций. В результате брак обнаруживается слишком поздно, что приводит к большим потерям материалов и средств. Область применения СТЗ при контроле процессов включает: контроль поверхностей на производственных линиях (прокат, производство стекла, пластиков, тканей), слежение за швом (сварка, склейка, полировка), измерение распределения размеров изделий, контроль состояния инструмента; контроль рабочей зоны [5,3].

Вобласти визуальной инспекции типичным применением СТЗ является: контроль отливок на отсутствие трещин, контроль листового стекла (волнистость, вкрапления), контроль печатных плат и масок

вэлектронной промышленности, контроль кабелей и др.

Таким образом, для безопасности использования промышленных роботов необходимо применять различные сенсорные системы, например, рассмотренную нами систему технического зрения. Кроме того, средства защиты должны создаваться исходя из учета различного характера деятельности персонала, работающего с ПР и высокой эксплуатационной надежностью таких средств, при этом затраты на их реализацию должны быть экономически оправданны.

Список литературы

1.Поезжаева Е.В. Промышленные роботы: учеб. пособие:

в3 ч. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. – Ч. 1. – 64 с.

391

2.Поезжаева Е.В., Федотов А.Г., Заглядов П.В. Робот для тушения отдельных очагов пожара // Молодой ученый. – 2014. – № 16.

3.Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Управление роботами. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.

4.Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Теоретические основы робототехники: в 2 кн.; отв. ред. С.М. Каплунов. – М.:

Наука, 2006.

5.Хорн Б.К. Зрение роботов. – М.: Мир, 1989.

Сведения об авторах

Федотов Александр Георгиевич – студент бакалавриата, ка-

федра «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследоввательский политехнический университет, е-mail: Fedotov.94@mail.ru.

Поезжаева Елена Вячеславовна – кандидат технических наук,

профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций», Пермский национальный исследовательский политехнический университет.

Заглядов Павел Владимирович – студент бакалавриата, ка-

федра «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, е-mail: zaglyadov696@mail.ru.

392

УДК 625.765

Д.В. Фурманов, Е.В. Курилов, М.О. Новиков

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НАРЕЗКИ ШВОВ В АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЯХ

Приводится опыт эксплуатации оборудования дисковых ножей, используемых на экскаваторах второй и третьей размерных групп. Кроме того, выполнен сравнительный анализ нового оборудования с оборудованием, реализующим рабочий процесс фрезерования и абразивного резания.

Ключевые слова: асфальтобетон, дисковый нож, исследование, математическая модель, взламывание, нарезка шва, методика, моделирование, оптимизация.

D.V. Furmanov, E.V. Kurilov, M.O. Novikov

COMPARATIVE ANALYSIS OF EQUIPMENT FOR CUTTING JOINTS

IN ASPHALT AND CONCRETE SURFACES.

The article presents the experience of the equipment is operated circular knives used on excavators second and third size groups. In addition, the comparative analysis of new equipment with equipment that implements the workflow routing and abrasive cutting.

Keywords: asphalt concrete, circular blade, a study, a mathematical model, hacking, cutting suture technique, simulation, optimization.

Одним из наиболее перспективных направлений совершенствования и развития технологий строительства является повышение унификации и технологичности машин и оборудования строительного назначения. При развитии в этом направлении происходит снижение числа единиц техники для проведения работ, повышение производительности и снижение сроков работ.

Указанные достоинства относятся к оборудованию дисковых ножей, которые могут использоваться как сменное или дополнительное оборудование к экскаваторам и эффективно применяются для нарезки технологических швов при снятии части асфальтобетонного покрытия. В связи с этим использование одноковшовых экскаваторов

393

целесообразно, поскольку нарезка швов, снятие асфальтобетона и выкапывание траншеи производится одной машиной. При этом не требуется дополнительных единиц дорогостоящей техники.

Опытные образцы оборудования, спроектированные на кафедре «Строительные и дорожные машины» Ярославского государственного технического университета, испытывались в различных условиях (рис. 1) и на основании опыта эксплуатации оборудования выполнен сравнительныйанализ.

аб

Рис. 1. Оборудование дискового ножа для разработки асфальтобетонных покрытий: а – оборудование НДМ-4 на базе экскаватора VolvoBL-71 plus; б – оборудование ОДН-550 на базе экскаватора JSB-160W

Производительность машин является важнейшим показателем эффективности, и наиболее близкой к эксплуатационной производительности является выработка. Испытания опытного оборудования показали следующие результаты:

– для оборудования дискового ножа модели НДМ-4 (рис. 1, а), установленного на экскаватор-погрузчик VolvoBL-71 plus, с диаметром ножа 400 мм на дорожном покрытии, соответствующем марке А1 при температуре асфальтобетона +18 С, выработка составила 217,5 м/ч, при глубине шва 170 мм;

– для оборудования дискового ножа модели ОДН-550 (рис. 1, б), установленного на экскаватор JSB-160W, с диаметром ножа 550 мм на

394

дорожном покрытии, соответствующем марке Б1 при температуре асфальтобетона +24 С, выработка составила 256 м/ч, при глубине шва 210 мм.

Проанализировать энергоемкость процесса резания асфальтобетона различным оборудованием достаточно сложно. Приблизительно этот показатель можно оценить по показателю полной энергоемкости:

где Nдв – мощность двигателя привода оборудования, кВт; Кв – коэф-

фициент использования двигателя по времени; Км – коэффициент использования машины по мощности, Пэ – часовая эксплуатационная производительность, м/ч. Показатели удельной энергоемкости приведены в таблице.

Среди технологических показателей можно выделить универсальность оборудования. По этому показателю дисковые ножи существенно увеличивают унификацию экскаваторов. Резчики швов, независимо от модели являются узкоспециальными машинами, и поэтому требуются на объекте незначительное количество времени, обуславливая низкий коэффициент внутрисменного и годового использования. Абразивное резание осуществляется с частотой вращения диска до 4000 об/мин, что обусловливает низкие показатели безопасности.

Использование траншейных цепных экскаваторов только для нарезки швов в асфальтобетонных покрытиях ограничено. Исключение составляют случаи, когда эти машины используются для копания узких траншей. Ввиду наличия подвижных частей цепи эти машин имеют невысокиепоказателибезопасности.

Высокие показатели эргономичности оборудования для дисковых ножей обусловлены отсутствием ударных нагрузок при работе оборудования. Кроме того, оператор работает в комфортных условиях, находясь в кабине экскаватора. Для работы цепных траншейных экскаваторов характерны ударные нагрузки элементов цепи, что снижает эргономические показатели. Работа ручных резчиков швов также обладает невысокими показателями эргономичности, учитывая работу оператора в непосредственной близости с рабочим органом, запыленность, высокий уровень шума, вибрацию на рукоятках. Преимущест-

395

вом резчиков швов остается их невысокая стоимость, что особенно важно при незначительных объемах работ, и качество шва, которое обусловлено высокой скоростью резания (таблица).

Показатели эффективности различного оборудования для нарезки швов в асфальтобетонных покрытиях

Приведенный анализ позволяет судить о значительных эксплуатационных преимуществах дисковых ножей для нарезки швов в асфальтобетонных покрытиях и рекомендовать их для строительных нужд.

Список литературы

1.Фурманов Д. В. Обширные возможности практичных помощ-

ников // Мир дорог. – 2011. – № 54. – С. 84–86.

2.Новиков М.О., Фурманов Д.В., Курилов Е.В. Опыт эксплуатации дискового ножа для разработки асфальтобетонных покрытий // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: материалы междунар. науч.-практ. конф. 24–25 апреля 2014 г. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. ун-та, 2014. – С. 478–480.

3.Фурманов Д.В., Курилов Е.В. Разработка асфальтобетона дисковым свободновращающимся инструментом // Механизация строительства. – 2014. – № 8. – С 4–7.

396

Сведения об авторах

Фурманов Денис Владимирович – старший преподаватель ка-

федры «Строительные и дорожные машины», Ярославский государст-

венный технический университет, е-mail: denis_furmanov@mail.ru.

Курилов Евгений Вячеславович – кандидат технических наук,

доцент кафедры «Строительные и дорожные машины», Ярославский государственный технический университет, е-mail: merkuryj@bk.ru.

Новиков Максим Олегович – студент, Ярославский государственный технический университет, е-mail: 3dmak@mail.ru.

397

УДК 624.612.45.042.3.046

К.В. Шамшина

ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННЫХ ПРОДОЛЬНЫХ ТРЕЩИН

ВЗАЩИТНОМ СЛОЕ БЕТОНА НА ПРОЧНОСТЬ

ИЖЕСТКОСТЬ ОБЫЧНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

На основании данных длительных и кратковременных экспериментальных исследований обычных железобетонных элементов при действии центральной и внецентренно сжимающих нагрузок получены функциональные зависимости изменения кратковременной жёсткости и прочности на сжатие от усреднённых значений максимальной ширины раскрытия и соответствующей длины продольных трещин в защитном слое бетона. Определены количественные значения изменения жёсткости и прочности в зависимости от геометрических параметров коррозионных продольных трещин.

Ключевые слова: внецентренное сжатие, элементы, коррозия арматуры, жёсткость, прочность на сжатие, железобетонные конструкции, продольные трещины, долговечность.

K.V. Shamshina

CORROSIVE INFLUENCE OF LONGITUDINAL CRACKS

IN THE PROTECTIVE LAYER OF CONCRETE ON THE STRENGTH AND STIFFNESS OF CONVENTIONAL CONCRETE ELEMENTS

According to the long-term and short-term experimental studies of conventional reinforced concrete elements under the action of central and eccentrically compressive loads obtained functional dependence of the change short stiffness and compressive strength of the averaged values and the maximum opening width corresponding to the length of longitudinal cracks in the protective layer of concrete. Quantitative changes in the value of hardness and strength, depending on the geometric parameters of corrosion of longitudinal cracks.

Keywords: eccentric compression elements, corrosion of reinforcement, stiffness, compressive strength, concrete construction, longitudinal cracks, long-eternity.

В России при проектировании железобетонных конструкций мостов различного назначения нормативный срок их долговечности принимается не менее 80 лет. Однако средний срок службы значительной части заменяемыхпролётныхстроенийсоставляет35–45 лет[1].

398

Карбонизация бетона и последующая коррозия арматуры в результате воздействия на неё хлорид-ионов приводит к многократному увеличению продуктов коррозии арматуры в объёме и появлению в защитном слое бетона коррозионных продольных трещин, способствующих нарушению сцепления бетона с армату-

рой [2, 3, 4].

Результаты натурного обследования шестидесяти трёх автодорожных балочных железобетонных мостов в Саратовской области показали, что на продольные трещины в бетоне вдоль арматурных стержней и разрушение защитного слоя бетона в результате коррозии арматуры приходится соответственно 12,7 и 57,1 % от общего количества повреждений [1, 5].

По данным работы [4], коррозионные продольные трещины в защитном слое бетона в изгибаемых железобетонных элементах из тяжёлого бетона без предварительного напряжения нарушают сцепление с арматурой не менее 70 % от первоначального значения и снижают несущую способность нормальных сечений до 30 %.

Несмотря на большие материальные потери в масштабах страны от выхода этих железобетонных конструкций из состава действующих, в нормативных документах по расчёту и защите железобетонных конструкций от коррозии возникновение и наличие коррозионных продольных трещин в защитном слое бетона не учитываются при определении их остаточных деформативных и несущих свойств [6].

Программа проведённого длительного экспериментального исследования предусматривала изучение влияния геометрических параметров коррозионных продольных трещин на изменение кратковременной прочности одиннадцати центрально-сжатых железобетонных элементов, три из которых являлись контрольными, а также кратковременной жёсткости и прочности семи внецентренно-сжатых железобетонных образцов, два из которых были контрольными. По линейным размерам и механическим характеристикам исследуемые железобетонные элементы являлись прямыми моделями колонн [6]. В верхней и нижней частях они имели односторонние консоли длиной 12 см. Общая длина образцов и размеры их поперечного сечения в центральной части соответственно составляли 100 см и 12 × 10 см с толщиной

399

защитного слоя бетона 15 мм. Модели были армированы объемным арматурным каркасом с несущей арматурой 8 мм класса А III и рас-

пределительной 5 мм класса Вр-1. Бетон изготавливался на порт-

ландцементе марки 4 и гранитном щебне, фракции 5–10 мм, с водоцементным отношением В/Ц = 0,45.

Во время изготовления образцов для нейтрализации щелочи поровой влаги бетона и активизации коррозионного процесса на арматуре в бетонную смесь вводились хлорид-ионы в виде добавки 5 % от массы цемента. Опытные железобетонные элементы в процессе длительного испытания два раза в сутки увлажнялись водопроводной водой. Данные условия по интенсивности коррозионного поражения арматуры характеризуются как сильноагрессивные [7].

Ширина раскрытия коррозионных продольных трещин ежедневно определялась с помощью трубки-микроскопа МПБ-2 с кратностью увеличения 24х и ценой деления 50 мкм. Период до появления коррозионных продольных трещин на образцах с добавками составил 17 месяцев, приравнивающийся к 20 годам при эксплуатации в слабоагрессивной жидкой среде с хлорид-ионами [8].

Железобетонные элементы после 3,2 лет экспериментального исследования были подвергнуты в лабораторных условиях кратковременному испытанию до разрушения соответственно центральной

ивнецентренной сжимающей нагрузкой для определения прочностных

идеформативных свойств.

По окончании испытания образцы, испытывающиеся в агрессивных условиях, имели глубину карбонизации бетона 5 мм, в неагрессивных – 7 мм, а среднюю прочность бетона на сжатие соответственно 32,1 и 32,2 МПа.

Кратковременная жесткость D внецентренно-сжатых образцов определялась с помощью разработанной методики, позволяющей определить радиус кривизны по величинам приращения линейных деформаций на сжатой и растянутой гранях.

Изгибающий момент во время лабораторных испытаний вызывался наличием эксцентриситета е = 30 мм между геометрическим центром центральной части колонны и точкой приложения сжимающей нагрузки.

400