ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕРМЕТИЧНОСТИ. Решение по поддержанию эксплуатационной надёжности забивных свай строительного объекта на территории набережной
 Скачать 7.95 Mb.
|
|
E. V. Ageev, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor, Southwest State University (Kursk, Russia) (e-mail: ageev_ev@mail.ru) A. V. Shcherbakov, Post-Graduate Student, Southwest State University (Kursk, Russia) (e-mail: oooru46@mail.ru) YU. G. Alekhin, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, FGBOU VO "Kursk State Agricultural Academy named after I. I. Ivanov" (Kursk, Russia) (e-mail: alekhin.iurij@yandex.ru) S. A. а, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, FGBOU VO "Kursk State Agricultural Academy named after I. I. Ivanov" (Kursk, Russia) (e-mail: rigii46@mail.ru) INCREASING OF THE INFORMATIVEVALUE OF AUTOMOBILE ENGINE DIAGNOSTICS BY MEANS OF TECHNICAL ENDOSCOPY Car engine is the most complex and important unit of a car. A lot of technical, economic and environmental automobile performance depend on it. Therefore, the development of advanced methods for diagnosing the technical state of engine mechanisms and systems is of great practical importance. The most part and labor intensity of the total number of malfunctions accounts for the cylinder-piston group (GPG). The purpose of this work was to increase the informative value of the process of diagnosing the engines of VAZ front-wheel drive vehicles by using technical endoscopy. To obtain information about the level of technical condition, it is not advisable to disassemble a unit or assembly in a good operation condition, since, first, it is associated with considerable labor costs, and second, and what is important, each disassembly and change of the mutual position of the used parts leads to the reduction of the residual life by 30 - 40%. Using a technical endoscope to obtain information about the technical state of the GPG provides unique opportunities for visual diagnostics. Due to the use of a technical endoscope, it became for the first time possible to proceed while diagnosing internal combustion engine GPG to the evaluation of design parameters of the technical state, such as: the state of the hone net, grooves, scoring, scratches, which could only be performed before by automobile disassembly. In general, technical endoscopy increases the informative value of the process of cylinder-piston group diagnosing. The use of a technical endoscope reveals unique possibilities for an operative assessment of the technical condition of the object being diagnosed in order to shorten the time of detection and subsequent elimination of malfunctions. Key words: automobile engine, technical condition, endoscope, information value. DOI: 10.21869/2223-1560-2018-22-1-18-26 For citation: Ageev E. V., Shcherbakov A. V., Alekhin Yu. G., а S. A. Increasing of the Informati- vevalue of Automobile Engine Diagnostics by Means Of Technical Endoscopy. Proceedings of the Southwest State University, 2018, vol. 22, no. 1(76), pp. 18-26 (in Russ.). Е.В. Агеев, А.В. Щербаков, ЮГ. Алехин, С.А. Грашков ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 1(76) 26 Reference 1. Opanovich V.A., Karpievich Yu.D., Gribko G.P. Diagnostirovanie texnicheskogo sostoyaniya avtomobilej. Nauka i tehnika, 2010, no. 5, pp. 49-53. 2. Perevalov A.S., Rassoxin M.A., Zhil- in M.A., Sashhenko V.N. Povyshenie gotovnosti pozharnyx avtomobilej za schet vnedreniya metodov diagnostirovaniya dvigatelej po analizu parametrov karternogo masla. Texnosfernaya bezopasnost, 2015, no. 4 (9), pp. 50-54. 3. Grebennikov A.S., Grebennikov S.A., Kuverin I.Yu. Dinamicheskij metod diagnostirovaniya elementov avtomobilya. Mir transporta i texnologicheskix mashin, 2016, no. 1 (52), pp. 24-31. 4. Maxonin, A.S. Rezultaty eksperi- mentalnyx issledovanij sredstv diagnostiro- vaniya moshhnostnyx pokazatelej dizelej avtomobilej semejstva KAMAZ. Mir trans- porta i tehnologicheskix mashin, 2015, no. 4 (51), pp. 52-59. 5. Medvedev P.N., Komarov R.N. Proektirovanie i osnashhenie posta diag- nostirovaniya legkovyx avtomobilej. Cen- tralnyj nauchnyj vestnik, 2016, vol. 1, no. 6 (6). pp. 7-8. 6. Zotov S.V., Mezin I.Yu., Kasatkina E.G. Analiz sovremennyx metodov diag- nostirovaniya DVS avtomobilej. Aktualnye problemy sovremennoj nauki, texniki i obra- zovaniya, 2016, vol. 1. no. 1, pp. 247-250. 7. Ivanov A.S., Lyandenburskij V.V., Rybakova L.A. Taktika texnicheskogo ob- sluzhivaniya i tekushhego remonta avtomobilej na osnove vstroennogo diagnostirovaniya. Ni- va Povolzh'ja, 2014, no. 3 (32), pp. 55-61. 8. Pletnev S.V., Kryukov Yu.V., Ferenec A.V., Shevchenko A.A. Diag- nostirovanie dvigatelya gruzovogo avtomo- bilya na osnove texnologii ODX. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo texnich- eskogo universiteta im. A.N. Tupoleva, 2014, no. 2, pp. 58-61. 9. Meleshin V.V.Algoritm raboty kom- pleksa diagnostirovaniya texnicheskogo sos- toyaniya avtomobilya. Avtomobilnaya pro- myshlennost, 2014, no. 6, pp. 36-40. 10. Meleshin V.V., Lyandenburskij V.V., Rodionov Yu.V., Rybakova L.A. Sover- shenstvovanie vstroennoj sistemy diag- nostirovaniya avtomobilej KAMAZ s ispol- zovaniem monitoringa texnicheskogo sos- toyaniya transportnyx sredstv. Avtotran- sportnoe predpriyatie, 2014, no. 1, pp. 51-54. 11. Ageev E.V., Sevostyanov A.L., Kudryavcev A.L. Povyshenie kachestva di- agnostiki dvigatelej avtomobilej. Mir transporta i texnologicheskix mashin, 2011, no. 3 (34), pp. 24–27. 12. Ageev E.V., Sevostyanov A.L., Kudryavcev A.L. Algoritm diagnostiki cilindroporshnevoj gruppy s primeneniem texnicheskogo endoskopa. Mir transporta i texnologicheskix mashin, 2012, no. 1 (36), pp. 116–122. 13. Ageev E.V., Sevostyanov A.L., Kudryavcev A.L. Povyshenie effektivnosti ekspluatacii avtomobilnyx dvigatelej za schet ispolzovaniya texnicheskoj endos- kopii. Mir transporta i texnologicheskix mashin, 2013, no. 3 (42), pp. 31-39. 14. Ageev E.V., Altukhov A.Yu., Scherbakov A.V., Novikov A.N. Informa- tiveness Increasing of Internal Combustion Engines Diagnosis Due to Technical Endo- scope. Journal of Engineering and Applied Sciences, 2017, vol.: 12. Iss.: 4, pp. 1028- 1030. 15. Ageeva E.V. Pikalov S.V., Emel- yanov I.P., Ageev E.V. Issledovanie vzai- mosvyazej koefficienta texnicheskoj gotov- nosti s organizaciej texnicheskogo obslu- zhivaniya i remonta avtomobilej. Izvestija Jugo-Zapadnogo gosudarstvennogo univer- siteta, 2015, no. 1 (58), pp. 36-43. ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 1(76) 27 УДК 699.841 НС. Кобелев, др техн. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет (Курск, Россия) (e-mail: В. Н. Кобелев, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет (Курск, Россия) (e-mail: В. Ю. Амелин, аспирант, ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет (Курск, Россия) (e-mail: В. И. Данильченко, аспирант, ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет Курск, Россия) (e-mail: vadim.dkr@mail.ru) НА. Шаталова, аспирант, ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет (Курск, Россия) (e-mail: а) ИННОВАЦИОННОЕ РЕШЕНИЕ ПО ПОДДЕРЖАНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЁЖНОСТИ ЗАБИВНЫХ СВАЙ СТРОИТЕЛЬНОГО ОБЪЕКТА НА ТЕРРИТОРИИ НАБЕРЕЖНОЙ Обеспечение прочностных параметров строительных элементов жилых, бытовых и производственных помещений, расположенных на территории набережной, при длительной эксплуатации является определяющим фактором безопасного нахождения населения, особенно при различных климатических изменениях окружающей среды и массовом воздействии прибрежных волн. Поддержание комфортных условий нормализованного длительного пребывания населения в жилых, бытовых и производственных помещениях в настоящее время осуществляется в соответствии с реализацией городской программы система жизнеобеспечения и осуществляется в соответствии с принятием Федерального закона от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации. Все это подчеркивает актуальность авторских исследований и предложенных рекомендаций по реализации защищенных патентами Российской Федерации технических решений. Такие строительные элементы, как забивные сваи, наиболее интенсивно подвержены разрушению из-за нахождения во влажной почве, что способствует коррозионному разрушению материала и периодическому сейсмическому воздействию набегающих волн по периметру набережной. Как показывает анализ известных аварийных объектов жилищного, общественного и промышленного назначения, снижение стандартных сроков использования забивных свай приводит к преждевременному разрушению зданий и сооружений, что, следовательно, повышает опасность нахождения населения на территории набережной. Особенностью эксплуатации строительных объектов, расположенных на территории набережной, является суммарный эффект, состоящий из сейсмических нагрузок вследствие периодических энергетических ударов набегающих волн и коррозионное разрушение материала забивных свай из-за постоянного контакта с влажной почвой. Предложены технические решения, которые основаны на теоретических и экспериментальных исследованиях кафедры теплогазоснабжения Юго-Западного государственного университета, с целью обеспечения поддержания нормализованного срока эксплуатации забивных свай в условиях разрушения на территории набережных, новизна которых защищена патентами РФ. Ключевые слова эксплуатационная надежность, забивные сваи, прочностные параметры, устойчивость к динамическим нагрузкам. DOI: 10.21869/2223-1560-2018-22-1-27-33 Ссылка для цитирования Инновационное решение по поддержанию эксплуатационной надёжности забивных свай строительного объекта на территории набережной / НС. Кобелев, В. Н. Кобелев, В. Ю. Аме- лин, В. И. Данильченко, НА. Шаталова // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 1(76). С. 27-33. *** Решение проблемы поддержания прочностных параметров строительных элементов объектов жилого, бытового и производственного назначения со снижением энергозатрат и обеспечением безопасной эксплуатации в настоящее время осуществляется в соответствии с реализацией функции города "Жизнеобеспечение" в соответствии с принятием Федерального закона от 23 ноября 2009 г. №261-ФЗ НС. Кобелев, В. Н. Кобелев, В. Ю. Амелин, В. И. Данильченко, НА. Шаталова ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" Все это подчеркивает актуальность выполненных авторами исследований и предлагаемых рекомендаций к внедрению защищенных патентами РФ технических решений. Разработка в условиях безопасной эксплуатации городского хозяйства на основе поддержания нормативных прочностных параметров строительных элементов при длительной эксплуатации зданий и сооружений является объектом исследования многих ученых. Однако практически отсутствуют технические решения в проанализированных известных научно-исследователь- ских работах, обеспечивающие поддержание прочностных параметров строительных элементов в специфических условиях эксплуатации зданий и сооружений на территориях набережных [1,2,3,4]. Особенности эксплуатации строительных объектов, расположенных на территории набережной, является суммарное воздействие как сейсмических нагрузок, обусловленных периодическими силовыми ударами набегающих волн на грунт по омываемому периметру, таки коррозийное разрушение материала за- бивных свай из-за постоянного контакта с влажными составляющими почвы. В результате наблюдается интенсивное разрушение забивных свай, что приводит к последующему аварийному состоянию строительных объектов ив конечном итоге к его разрушению [5,6,]. Для поддержания нормированных сроков эксплуатации строительных объектов авторами предложено конструктивное решение [7]. Рис. 1. Продольный разрез сваи в грунте до момента отказа Рис. Фиксирующий штырь с наружной поверхностью, покрытой оксидом тантала в виде стеклоподобной нанообразной пленки Инновационное решение по поддержанию эксплуатационной надёжности забивных свай ... ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 1(76) 29 Забивная свая (рис. 1) включает полнотелый железобетонный ствол 1 с раздвигающейся нижней частью и размещенным внутри нее клиновидным элементом. В верхней части острия клиновидного элемента имеется закладная деталь с приваренными к ней двумя металлическими фиксирующими штырями 3 по концам. Нижняя часть клиновидного элемента имеет форму четырехугольной пирамиды, аналогичной острию типовой железобетонной сваи сплошного сечения, облегчающему забивку сваи в грунт. Нижняя часть ствола сваи по форме повторяет верхнюю часть клиновидного элемента с углом выемки, равным углу клина. Для фиксации ствола сваи относительно элемента и обеспечения их совместной работы при забивке нижняя часть ствола снабжена трубками 4, надеваемыми на фиксирующие штыри 3. Для создания концентрации напряжения в местах будущего разреза нижняя раздвигающаяся часть ствола выполнена стремя парами треугольных пазов 5 и 6, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Для обеспечения сохранности раздвигающейся нижней части ствола при забивке до момента отказав месте выемки расположены арматурные сетки косвенного армирования 7. Для предотвращения развития трещин в бетоне в момент разрезания в зоне треугольных пазов расположены сетки косвенного армирования 8 и хомуты 9. На внешней поверхности 10 ствола 1 выполнены количеством не менее четырех криволинейные канавки 11 в виде синусоид, продольно вытянутых от косвенного армирования нижней раздвигающейся части вверх ствола 1. Полости 12 криволинейных канавок 11 являются концентратами перемещающихся сейсмических колебаний, а места наибольшего сближения попарно расположенных криволинейных канавок 11 составляют узлы 13, вызывающие образование стоячих волн 14. Прогрессирующее в настоящие время строительство в заполярье свечной мерзлотой и на грунтах с повышенной влажностью приводит к наблюдаемому сохранению нормативных сроков эксплуатации зданий и сооружений из-за снижения надежности сваи вследствие коррозийного разрушения её металлических элементов, особенно фиксирующих штырей обеспечивающих устойчивость конструкции. В связи стем, что вначале клиновидный элемент 2 опускают в предварительно подготовленную в грунте с повышенной влажностью лунку, то мелкодисперсная каплеобразная влага насыщенного, окружающего лунку атмосферного воздуха налипает на внутреннюю поверхность трубок 4 и по мере опускания ствола 1 сваи до непосредственного соприкосновения переходят на внешнюю поверхность 15 штырей 3, образуя пятна гибкости с последующим коррозионным разрушением материала. В результате покрытия внешней поверхности 15 штырей трубками 4 сконденсирующейся из воздуха окружающей среды и мелкодисперсные частицы жидкости лунки увлажненного грунта в изолированной адиабатной системе без теплообмена с окружающей средой, наблюдается интенсификация коррозийного разрушения металлического фиксирующего штыря 3 Кроме того, если дополнительно осуществлено сейсмическое воздействие на клиновидный элемент 2 с последующим переходом на ствол 1, то фиксирующие штыри 3 вибрация перемещая в трубки 4 вызванной появление теплоты трения, способствующей возрастанию скорости коррозионного разрушения. При покрытии наружной поверхности штырей 3 (рис. 2) оксидом тантала в виде стеклоподобной нанообразной пленкой 16, масса влаги, которая скон- НС. Кобелев, В. Н. Кобелев, В. Ю. Амелин, В. И. Данильченко, НА. Шаталова ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 1(76) 30 денсировалась из воздуха окружающей среды и мелкодисперсные частицы жидкости из увлажненного грунта не накапливаются на наружную поверхность 15 штырей 3, а при вхождении штырей 3 в трубки 4, скользят по стеклоподобной нанообразной пленке [8] и выбрасываются в окружающую среду. В результате не осуществляется коррозионного разрушения материала фиксирующих штырей 3 и сваи обеспечивают нормированные сроки эксплуатации зданий и сооружений в условиях размещения увлажненного грунта с сейсмическими воздействиями. При наличии механического воздействия со сторон грунта, например при землетрясении, сейсмические волны перемещаются по внешней поверхности 10 ствола 1 забивной сваи к контактирующим с ней элементам здания и сооружения. В результате забивная свая созданием или сооружением разрушаются. При выполнении криволинейных канавок 11 в виде синусоид, продольно вытянутых по внешней поверхности 10 ствола 1, сейсмические волны перемещаются откос- венного армирования 8 раздвигающейся нижней части снизу вверх, преимущественно концентрируясь в полостях 12, как выемках железобетонных свай из-за перераспределения напряжений, обусловленных уменьшениям поперечного сечения конструкции [9]. Расположение криволинейных канавок 11 на внешней поверхности 10 ствола 1 в виде продольно вытянутых синусоид приводит к наличию участков наибольшего их сближения для попарно находящихся рядом полостей сконцентрированными сейсмическими волнами, то есть создаются узлы 13, вызывающие образование стоячих волн, перпендикулярно распространяющихся с одинаковой частотой под действием вибрации [10]. В результате того, что на пути продольно перемещающихся сейсмических волн снизу вверх по внешней поверхности ствола 1 находятся узлы 13, способствующие образованию стоячих поперечных волн, наблюдается частичное гашение вибрационных воздействий на за- бивную сваю и соответственно на контактирующие с ней элементы здания и сооружения в виде фундамента или опор. При размещении забивной сваи клиновидный элемент 2 опускают в предварительно подготовленную в грунте лунку так, чтобы вся нижняя часть его погрузилась. На острие элемента опускают ствол 1 сваи до их непосредственного соприкосновения, при этом фиксирующие штыри 3 входят в трубки 4. Затем производится забивка сваи ударным механизмом в соответствии с типовой технологической картой на забивку сборных железобетонных свай квадратного или прямоугольного сечения. После получения отказа фиксируется положение сваи относительно уровня земли и от этого уровня на свае откладывается вверх расстояние "1", учитывающее необходимый угол раздвижения нижней части сваи. Благодаря увеличению ударной нагрузки поперечные сетки 7 не выдержат концентрации напряжения, что приведет к их разрыву. Это немедленно повлечет за собой образование трещин в вертикальных 6 и горизонтальных 5 пазах. Благодаря наличию поперечных сеток 8 и хомутов 9 трещины будут раздвигаться только в пределах пазов. Под воздействием нагрузки нижняя часть ствола будет раздвигаться, образуя две лопасти, стремящиеся к переходу от вертикального положения к горизонтальному. Окончательное положение, которое займут лопасти, будет зависеть от величины "1" погружения сваи в грунт при забивке сверх отказа. Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что покрытие нагруженной поверхности Инновационное решение по поддержанию эксплуатационной надёжности забивных свай ... ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № фиксирующих штырей оксидом тантала в виде стеклообразной наноподобной пленки устраняет интенсификацию коррозийного разрушения металлического элемента сваи, что сохраняете устойчивое положение даже при размещении в увлажненном грунте и сейсмических воздействиях, а это обеспечивает поддержание нормируемых сроков эксплуатации зданий и сооружений [11,12,13]. Выводы Анализ известных аварийных ситуаций разрушения жилых общественных и производственных объектов строительства при длительной эксплуатации на территории набережных определил, что одной из основных причин является не обеспечение нормативных сроков прочностных параметров забивных скважин. Определено, что специфика эксплуатации забивных свай включает суммарное воздействие периодических сейсмических воздействий, характеризуемых частотой набегания волн по периметру побережья набережной и постоянного контакта с влажными составляющими грунта, что интенсифицирует разрушение материала строительного элемента. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны технические решения, обеспечивающие поддержание нормированных сроков эксплуатации забивных скважин в грунтах набережных. Новизна конструктивных разработок защищена патентами Российской Федерации. Список литературы 1. Технический регламент безопасности зданий и сооружений Фед. Закон от 30 декабря 2009 г. №384. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант- Плюс». 2. Особенность безопасного обследования оснований существующих зданий и сооружений // Технология гражданской безопасности. 2015 Т, №2 (44). С. 64-69. 3. Шитов Д.В., Шитова Т.В. Особенности обследования несущих конструкций реконструируемых зданий и сооружений Современная наука и инновации. 2014. №4 (8). С. 72-77. 4. Минкин МА, Потапова О.А. Особенности обустройства северных нефтяных и газовых месторождений России и основания и фундаменты зданий и сооружений объектов обустройства // Вестник МГСУ. 2006. №1. С. 180-187. 5. Шамаев АС, Шумилова В.В. О спектре однородных колебаний в периодической комбинированной слоистой среде // Вестник Нижегородского университета им. НИ. Лобачевского. 2011. №4 (4). С. 1882-1885. 6. Дроздов В.В., Пшеничникова В.А., Евтушенко С.Н. Инженерная методика оценки сейсмостойкой надежности зданий по предельно допустимому риску // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер. По- литематическая. 2013. №2 (27). Ст. 10. 7. Кобелев НС, Амелин В.Ю. Трехслойная сейсмостойкая ресурсосберегающая панель // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. №1 (64). С. 106-109. 8. Литвинова В.А., Саврук Е.Н., Наноразмерные пленки оксида тантала полученные ионно-плазменным методом // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике сборник трудов региональной научно-практической конференции. Томск ТСХИ НГАУ, 2010. Вып. 12. С. 299-301. 9. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. Самара, 2002. С. 369. 10. Ландау Л.О., Лившиц ЕМ. Теоретическая физика. М Наука, 1986. 836 с. 11. Пат. №2621240, Российская Федерация, МПК Е В Трехслойная ре НС. Кобелев, В. Н. Кобелев, В. Ю. Амелин, В. И. Данильченко, НА. Шаталова ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 1(76) 32 сурсосберегающая железобетонная панель / Кобелев НС, Емельянов С.Г, Кобелев В.Н., заявкитель и патентообладатель Юго- Западный государственный университет, №2009114608/22, 17.04.2009, опубл. 20.10.2009, Бюл.№29 12. Патент 256 8462 Российская Федерация, МПК ЕД. Забивная сейсмостойкая свая / НС. Кобелев, С.Г. Емельянов, В.Н. Кобелев, заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет №2014135691; заявка 03.09.2014; опубл. 20.11.2015. Бюл №32. 13. Патент 2630463 Российская Федерация МПК ЕД, Забивная антикоррозийная сейсмостойкая свая НС. Кобелев, С.Г. Емельянов, В.Н. Кобелев, заявитель и патентообладатель Юго- Западный государственный университет. №2016 143 752, заявл. 21.05.2016, опубл. 08.04.2017, Бюл. №15. Поступила в редакцию 05.12.17 _________________________ UDC 699.841 |