CC BY
71
Antseva Natalya Vitalyievna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Sergey Vladimirovich Salnikov, postgraduate, sergeysalnikov@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 624.132
КОНТРОЛЬ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОЛОТНА
АВТОЗИМНИКА
А.В. Лысянников, Р.Б. Желукевич, Ю.Ф. Кайзер, Ю.Г. Серебренникова, Н.Н. Лысянникова, В.Г. Шрам, Е.Г. Кравцова, М.А. Плахотникова
Представлена конструкция стенда для определения твердости дорожного покрытия автозимников, позволяющего проводить исследования влияния формы наконечника и энергии удара на показатели прочности снега в широких пределах, расширить область применения твердомера и определять прочность снежно-ледяных образований инденторами различных геометрических параметров в зависимости от климатических условий. Кроме того, использование данного стенда позволит эксплуатационным службам автомобильных дорог осуществлять оперативный контроль степени уплотнения снежного покрова на проезжей части автозимников
Ключевые слова: контроль, автозимник, дорожное покрытие, твердость, разрушение, уплотненный снег.
При освоении северных нефтегазовых месторождений существует ряд особенностей, затрудняющих их разработку и обустройство обслуживающих их комплексов, основными из которых являются:
- отсутствие развитой инфраструктуры, в связи с чем возникают сложности с транспортировкой и значительно возрастает стоимость доставки оборудования, материалов, персонала на месторождение;
- неблагоприятные географо-климатические условия (суровый климат, наличие большого количества рек и озер, высокая заболоченность), что затрудняет проходимость техники;
В связи с существующими проблемами почти весь объем перевозок выполняется в зимнее время путем использования временных зимних автомобильных дорог - автозимников.
Для поддержания автозимников в пригодном для эксплуатации состоянии и обеспечения требуемой скорости движения транспортных средств необходим постоянный контроль показаний прочности (несущей
способности) уплотненного снежного покрытия. Для определения прочности снежного покрытия используют ударник-зонд Союздорнии [1] и твердомер НИАС [2]. Авторы работ В.З. Иофик [3] и японский исследователь Киносита (КтовИйа) [4] предлагают устройства, отличающиеся конструктивным исполнением и геометрическими параметрами инденторов, соприкасающихся со снегом.
Основным источником ошибок при определении прочности снежного покрытия твердомером НИАС является отсутствие уровнемера (практически невозможно выставить твердомер строго вертикально), а определение веса испытателя создает неудобства при замере и влияет на точность определения прочности снежного покрытия. Кроме того, при замере прочности центр тяжести испытателя смещен относительно продольной оси стойки, и для удержания равновесия стойку приходится наклонять, а вместе с ней и продольную ось конуса. При этом в месте контакта конуса с поверхностью снежного покрытия нарушается параллельность основания конуса к поверхности снега, при этом часть энергии тратится на трение скольжения соприкасающихся поверхностей стойки с доской-упором и скобами.
С целью исключения перечисленных недостатков спроектирован и изготовлен стенд (рисунок).
Стенд состоит из корпуса 1 с основанием 2. Корпус снабжен шаровым подшипником 4 (с разрезной наружной обоймой), имеющим в шаровой головке сквозное отверстие, в котором закреплена направляющая труба 5 с установленным в ней стержнем 6 с коническим наконечником 7, сменным грузом 8 и мерной линейкой 9, закрепленной на наружной поверхности трубы. В верхней и нижней частях трубы 5 выполнены по три сквозных равномерно расположенных по диаметру прямоугольных отверстия 10. В каждом из отверстий 10 расположена вилка 11 с возможностью продольного перемещения в нем. На одном из концов каждой вилки установлен подшипник качения 12, соприкасающийся наружной обоймой с поверхностью стержня и являющийся направляющей для перемещения стержня вдоль его продольной оси. Другой конец вилки выполнен с резьбой и установлен в цилиндрическом отверстии 13 скобы 14, жестко закрепленной на направляющей трубе 5. На резьбовом конце вилки установлены гайки 15 для регулировки зазора между наружной обоймой подшипника качения 12 и стержнем 6. Для фиксации шаровой головки подшипника 4 наружная разрезная обойма шарового подшипника установлена в разрезном корпусе с двумя кронштейнами, соединенными стопором. Стопор состоит из болта, входящего в отверстия кронштейнов и гайки 16. Вдоль продольной оси направляющей трубы 5 выполнен продольный паз 17 с поперечным уступом 18. В паз 17 входит указатель со стрелкой 19, закрепленный на стержне 6. Он указывает величину погружения конического наконечника в снежный покров [5].
Рис. 1. Конструктивное изображение стенда: 1 - корпус; 2 - основание;
3 - опоры; 4 - шаровый подшипник; 5 - направляющая труба; 6 - стержень; 7 - конический наконечник (индентор); 8 - сменный груз; 9 - мерная линейка;10 - прямоугольное отверстие; 11 - вилка; 12 - подшипник качения; 13 - цилиндрическое отверстие; 14 - скоба; 15 - гайки регулировочные; 16 - гайка стопора; 17 - продольный паз; 18 - поперечный уступ; 19 - указатель со стрелкой; 20 - гайка
Стенд работает следующим образом. Корпус 1 нижним основанием 2 устанавливается на предварительно выровненное снеговое покрытие, указатель со стрелкой 19 заводится в поперечный нижний уступ 18 направляющей трубы 5. При этом вершина конического наконечника 7 должна находиться в плоскости основания 2, соприкасающегося со снежным покровом, а направляющая труба 5 под действием собственного веса, веса стержня 6, конического наконечника 7, сменного груза 8 и гайки 20 устанавливается в корпусе 1 с разрезной шаровой обоймой вертикально. Для фиксации такого положения направляющей трубы 5 и корпуса 1 вращением гайки 16 под действием осевой силы болта стопора стягивается разрезная шаровая обойма, которая зажимает шаровую головку и удерживает ее в таком положении во время определения прочности снега. Затем указатель со стрелкой 19 вместе со стержнем 6 и коническим наконечником 7 поднимается вверх по продольному пазу 17. Из этого положения стержень отпускается. Под действием собственной тяжести он движется вниз и, соприкасаясь со снежным покровом конической поверхностью наконечника, входит в снег. Величина внедрения наконечника отсчитывается по шкале мерной линейки.
Прочность уплотненного снега в зависимости от прилагаемой нагрузки и глубины погружения конуса определяется по формуле
е = т • я •Н , (1)
, 2 2 а р • п • гя • —
2
где о - показатель прочности снега, кПа; т - масса штанги с коническим наконечником, кг; Н - высота падения штанги с коническим наконечником, м; П - глубина погружения конуса, м; а - угол конуса 34°12'.
Новизна предлагаемого технического решения подтверждена патентом на изобретение. Особенностью изготовленного стенда является то, что в его конструкции предусмотрена различная энергия удара за счет фиксированного изменения высоты подъёма стержня 6 с наконечником 7 (индентора) и массы сменного груза 8. Это позволяет проводить исследования влияния формы наконечника и энергии удара на показатели прочности снега в широких пределах, расширить область применения твердомера и определять прочность снежно-ледяных образований инденторами различных геометрических параметров в зависимости от климатических условий. Кроме того, использование данного стенда позволит эксплуатационным службам автомобильных дорог и грунтовых аэродромов осуществлять оперативный контроль степени уплотнения снежного покрова на проезжей части дорог (зимников), элементах летного поля
грунтовых аэродромов и даст возможность рационального управления режимными параметрами работы уплотнительного оборудования при сооружении зимних дорог и подготовке грунтовых аэродромов методом уплотнения.
Список литературы
1. ВСН 137-89. Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР. Введено. 01.01.1990. М.: Минтрансстрой, 1990 - 86.
2. Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации (РЭГА РФ-94). Утверждено Приказом директора Департамента воздушного транспорта от 19.09.94 № ДВ-98. Вступило в силу 09/19/1998. Новосибирск: Изд-во НПФ "Бестек-воздух", 1999 232 с.
3. Иофик В.З. Выбор моделей динамического плотномера для определения трудности разработки грунтов // Строительные и дорожные машины. 1990. № 5. С. 31 - 34.
4. Борьба со снегом и гололедом на транспорте: материалы 2-го Международного симпозиума, состоявшегося 15 - 19 мая 1978 г., Ганновер, штат Нью-Гэмпшир, США / пер, с англ. Л.Я. Менис, М.Н. Шипковой; под ред. А.П. Васильева. М.: Транспорт, 1986. 216 с.
5. Желукевич Р.Б., Кайзер Ю.Ф., Лысянников А.В. Стенд для исследования прочности уплотненного снежного покрова аэродромов и дорожных покрытий // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2012. № 2. С. 98 - 100.
Лысянников Алексей Васильевич, канд. техн. наук, доц., lysyannikov.alek@,mail.т, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Желукевич Рышард Борисович, д-р техн. наук, проф., lysyannikov.alek@mail.т, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Кайзер Юрий Филиппович, канд. техн. наук, доц., kaiser170174@mail.т, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Серебренникова Юлия Геннадьевна, ассистент, П. serebro@mail. т, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Лысянникова Наталья Николаевна, канд. техн. наук, доц., nataly.nm@mail.т, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Шрам Вячеслав Геннадьевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Кравцова Екатерина Геннадьевна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Плахотникова Марина Анатольевна ассистент, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа
CONTROL OF THE BEARING CAPACITY OF THE CANVAS WINTER ROAD
A.V. Lysyannikov, R.B. Gelykevich, Y.F. Kaiser, Y.G. Serebrennikova, N.N. Lysyannikova, V. G. Shram, E. G. Kravtsova, M.A. Plakhotnikova
The article presents the design of the stand to determine the hardness of the road surface winter road, allowing studies of the influence of tip shape and impact energy on the strength of snow over a wide range, to extend the range of application the hardness tester to determine the strength of snow-ice formations with indenters of various geometric parameters depending on climatic conditions. In addition, the use of this stand will allow operational services roads to control the degree of compaction of the snow cover on the roadway winter road
Key words: control, winter road, road surface, hardness, fracture, compacted snow.
Lysyannikov Alexey Vasilyevich, candidate of technical sciences, docent, av. lysyannikov@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Gelykevich Richard Borisovich, doctor of technical sciences, professor, av. lysyannikov@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Kaiser Yury Filippovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Serebrennikova Ylia Gennadievna assistant, jl. serebroamail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Lysyannikova Nataly Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Shram Vyacheslav Gennadevich, candidate of technical sciences, docent, Shram18rus@,mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas.
Kravtsova Ekaterina Gennadievna candidate of technical sciences, docent, ri-na_986@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Plakhotnikova Marina Anatolievna assistant, tsupcomarusya@yandex. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas
