Щербаков В.С. Асфальтоукладчики. Щербаков асфальтоукладчики. В. С. Щербаков, С. А. Милюшенко совершенствование системы управления выглаживающей плитой асфальтоукладчика омск 2010
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
В.С. Щербаков, С. А. Милюшенко СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫГЛАЖИВАЮЩЕЙ ПЛИТОЙ АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКА Омск • 2010 Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» В.С. Щербаков, С. А. Милюшенко СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫГЛАЖИВАЮЩЕЙ ПЛИТОЙ АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКА Монография Омск СибАДИ 2010 УДК 625.76.08 ББК 39.311-06-5 М 60 Рецензенты д-р.техн.наук, проф. В.Г. Хомченко Омский государственный технический университет) д-р.техн.наук, доц. В.И. Глухов Омский государственный технический университет) Монография одобрена редакционно-издательским советом СибАДИ. Щербаков В.С., Милюшенко САМ Совершенствование системы управления выглаживающей плитой асфальтоукладчика : монография. – Омск СибАДИ, 2010. – 79 с 978-5-93204-563-3 В монографии проведен анализ тенденций развития асфальтоукладчиков, требований к работе асфальтоукладчиков, пакетов моделирования сложных динамических систем предложен анализ асфальтоукладчика как сложной динамической системы, состоящей из механической подсистемы, подсистемы гидропривода и подсистемы управления приводится обобщенная математическая модель асфальтоукладчика. Монография может быть полезна студентам вузов, аспирантам, инженерам, научным работникам, чья деятельность связана с проектированием и исследованием асфальтоукладчиков. Табл. 7. Ил. 30. Библиогр.: 94 назв. ISBN 978-5-93204-563-3 © ГОУ «СибАДИ», 2010 3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ...................................................................................................................4 1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования ...........................................5 1.1. Требования, предъявляемые к геометрической точности работ по устройству асфальтобетонного покрытия дорог ........................................5 1.2. Тенденции развития асфальтоукладчиков и их систем управления .......12 1.3. Существующие системы управления асфальтоукладчиков ....................19 1.4. Обоснование и выбор критерия эффективности 2. Методика выполнения исследований ............................................................30 2.1. Общая методика исследований .................................................................30 2.2. Методы математического моделирования рабочего процесса асфальтоукладчика .....................................................................................31 2.3. Методика экспериментальных исследований ..........................................33 3. Математическая модель рабочего процесса асфальтоукладчика .............35 3.1. Разработка концептуальной модели .........................................................35 3.1.1. Постановка цели и задач моделирования ........................................35 3.1.2. Принятие допущений и установка ограничений 3.1.3. Определение системы и формулировка концептуальной модели 3.2. Подготовка исходных данных 3.3. Математическая модель микрорельефа 3.4. Выбор средств моделирования .................................................................49 3.5. Разработка программной модели ..............................................................52 3.5.1. Математическая модель подсистемы «Выглаживающая плита ...53 3.5.2. Математическая модель подсистемы Устройство управления ..60 3.5.3. Обобщенная математическая модель 4. Результаты экспериментальных исследований ...........................................63 4.1. Экспериментальные исследования рабочего процесса укладки асфальтобетона асфальтоукладчиком .......................................................63 4.2. Подтверждение адекватности математической модели 4.3. Оценка адекватности математической модели микрорельефа ................65 4.4. Требования к техническим средствам автоматизации 4.5. Экономический расчет предложенной системы управления положением выглаживающей плиты асфальтоукладчика .............................................71 Заключение ............................................................................................................72 Библиографический список ................................................................................73 4 ВВЕДЕНИЕ Строительство дорог имеет для России исключительно важное народнохозяйственное значение. Хорошо разветвленная дорожно- транспортная сеть является необходимым условием и базой для создания инфраструктуры современного государства с развитой экономикой. Прекрасные по качеству и несущей способности скоростные автомагистрали стран Европейского сообщества делают экономически выгодными перевозки различных товаров на расстояния в тысячи километров. Строительство дорог по современным нормами правилам СНиП, учитывающим возможные нагрузки на покрытия от грузопотоков, представляет собой сложный технологический процесс, реализуемый с применением высокопроизводительных машин и оборудования. Неотъемлемыми компонентами строительно-дорожных комплексов стали средства и системы автоматизации, обеспечивающие возможность достижения максимальной производительности машин и наивысшего качества выполнения работ. Широкое распространение в строительстве в настоящее время получили асфальтоукладчики. Асфальтоукладчики используются для выполнения операций приема смеси от транспортирующих средств, распределения ее на заданную ширину укладки, профилирования, уплотнения и выглажива- ния асфальтобетонной смеси. Основная задача асфальтоукладчика – уложить на поверхности дороги слой горячего асфальтобетона так, чтобы он имел ровную поверхность, одинаковую (по длине и ширине) толщину и мог выдержать вес тяжелых катков, используемых для окончательного уплотнения и выравнивания покрытия. Эти требования определяют тот джентльменский набор механизмов и устройств, без которых нет асфальтоукладчика. Дорожные отделочные машины, асфальтоукладчики характеризуются постоянной повторяемостью выполняемых операций технологического процесса, а вследствие этого и высокой степенью пригодности их к автоматизации. Подача и распределение смесей, поддержание рабочей скорости и направления движения, толщина и ровность устраиваемого покрытия могут осуществляться у них при помощи автоматических регуляторов. 5 Точность формируемого асфальтобетонного покрытия во многом определяется точностными характеристиками системы управления выглаживающей плиты асфальтоукладчика (СУВП). До настоящего времени в известных СУВП реализуется способ управления по отклонению, при этом используются простейшие алгоритмы управления. Для достижения в работе поставленной цели необходимо провести дополнительные исследования, направленные на обеспечение требуемой точности асфальтобетонных покрытий, формируемых асфальтоукладчиками. В связи с этим работа, направленная на дальнейшее совершенствование СУВП, является актуальной. 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Требования, предъявляемые к геометрической точности работ по устройству асфальтобетонного покрытия дорог Технический контроль по устройству асфальтобетонных покрытий городских улиц и дорог осуществляется в полном соответствии с требованиями утвержденных проектов и действующих нормативно- технических документов /38/. Технический контроль включает лабораторные определения показателей свойств и качества асфальтобетонных покрытий, методы проведения которых предусмотрены в технических условиях и ведомственных строительных нормах. В процессе устройства асфальтобетонного покрытия ив период его формирования контролируют различные показатели а) качество восстановления разрытий; б) ровность, плотность и состояние основания, правильность установки бортовых камней, решеток и крышек люков колодцев подземных сетей в) температуру смеси на всех стадиях устройства покрытия г) ровность и равномерность толщины устраиваемого слояс учетом коэффициента уплотнения д) режим уплотнения е) качество сопряженияполос асфальтобетонного покрытия ж) соответствие поперечного и продольного уклонов проекту. При контроле готового покрытия проверяют толщину слоев и сцепление их с нижележащими слоями, коэффициент уплотнения, показатели свойств асфальтобетона и числовые значения сцепных 6 свойств. Ширину и поперечный профиль покрытий проверяют через 100 погонных метров (табл. 1.1). Ровность покрытия в продольном и поперечном направлении проверяют через 30…50 м. Замеры производят параллельно оси дороги на расстоянии 1…1,5 мот бортового камня. Для контроля качества готового асфальтобетонного покрытия пробы берут не ближе 1,5 мот бортового камня. Пробы отбирают не ранее, чем через 3 суток после окончания уплотнения и открытия по нему движения автомобильного транспорта из расчета одна проба с каждых 3000 м покрытия /38/. Таблица 1.1 Параметры элементов дорог для дорог категорий I – V Категории дорог Параметры элементов дорог I-a б II III IV V Число полос движения 4; 6; 8 4; 6; 8 2 2 2 1 Ширина полосы движениям- Ширина проезжей части, м 2×7,5; 2×11,25; 2×15 2×7,5; 2×11,25; 2×15 7,5 7 6 4,5 Ширина обочин, м 3,75 3,75 3,75 2,5 2 1,75 Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м 0,75 0,75 0,75 0,5 0,5 - Наименьшая ширина разделительной полосы между разными направлениями движениям- Наименьшая ширина укрепленной полосы на разделительной полосе, м 1 1 - - - - Ширина земляного полотнам Поперечные уклоны проезжей части следует назначать в зависимости от числа полос движения и климатических условий по табл. 1.2 /71/. Методику оценки качества выполняют следующим образом оценку качества подготовительных и укрепительных работ, работ по устройству искусственных сооружений, строительству зданий и сооружений дорожной и автотранспортной службы, устройству обстановки и принадлежностей дороги производят в соответствии с действующими нормативными документами по вопросам оценки качества строительно-монтажных работ /68/. Таблица 1.2 Категории автомобильных дорог Назначение автомобильной дороги Категория дороги Расчетная интенсивность движения, прив. ед./сут Магистральные федеральные дороги (для связи столицы Российской Федерации со столицами независимых государств, столицами республик в составе Российской Федерации, административными центрами краев и областей, а также обеспечивающие международные автотранспортные связи) а автомагистраль) Св. 14000 б скоростная дорога) Св. 14000 II Св. 6000 Прочие федеральные дороги (для связи между собой столиц республик в составе Российской Федерации, административных центров краев и областей, а также этих городов с ближайшими административными центрами автономных образований) б скоростная дорога) Св. 14000 II Св. 6000 III Св. 2000 до 6000 Республиканские, краевые, областные дороги и дороги автономных образований II Св. 6000 до 14000 III Св. 2000 до 6000 IV Св. 200 до 2000 Дороги местного значения IV Св. 200 до 2000 V До 200 Примечания 1. Категория подъездных дорог к промышленными сельскохозяйственным предприятиям, подъездов к аэропортам, морскими речным портам, железнодорожным станциям, подъездов к крупным городам, объездных и кольцевых дорог вокруг крупных городов назначается в соответствии сих значимостью и расчетной интенсивностью движения. 2. При применении одинаковых требований для дорога и б категорий в тексте норм они отнесены к I категории. 8 Таблица 1.3 Значения поперечного уклона дорожного покрытия для дорог категорий I – V и климатических зон I – V Поперечный уклон, % Дорожно-климатические зоны Категория дороги I II, III IV V аи б а) при двускатном поперечном профиле каждой проезжей части 15 20 25 15 б) при односкатном профиле - первая и вторая полосы от разделительной полосы 15 20 20 15 - третья и последующие полосы 20 25 25 20 II – IV 15 20 20 15 Примечание На гравийных и щебеночных покрытиях поперечный уклон принимают 25 – 30 %, а на покрытиях из грунтов, укрепленных местными материалами, и на мостовых из колотого и булыжного камня – 30 – 40 % /54/. Оценку качества отдельных видов работ производят по результатам осреднения оценок степени соответствия параметров требованиям проекта и нормативных документов по формуле n P P n i i 0 , (1.1) где P – средняя оценка P i – оценка степени соответствия го параметра требованиям проекта и нормативных документов, выраженная в баллах п – количество параметров, подлежащих оценке по каждому виду работ /68/. Оценку качества отдельных видов работ определяют в зависимости от значений показателя Р при Р = 4,61 – 5,0 – отлично (пять баллов Р = 3,91 – 4,6 – хорошо (четыре балла Р = 3,0 – 3,9 – удовлетворительно (три балла. Оценку степени соответствия каждого параметра требованиям проекта и нормативных документов P i на отлично и хорошо производят в соответствии с указанными условиями. Оценку удовлетворительно устанавливают, если допущено малозначительное отклонение параметра от требований технической документации (малозначительный дефект по ГОСТ 15467-79), согласованное с проектной организацией и заказчиком. При этом количество таких параметров не должно превышать 50 % от общего числа параметров, подлежащих оценке поданному виду работ /68/. Обязательным условием для приемки отдельных видов работ является полное соответствие параметров, применяемых материалов и изделий требованиям проекта, нормативных документов и стандартов. В случае, если работа выполнена с малозначительными отклонениями параметров от требований технической документации, согласованных с проектной организацией и заказчиком, значение комплексного показателя Р, рассчитанного по формуле (1.1) для соответствующего вида работ, снижается на 0,25 (за каждый параметр. Если значение этого показателя получится меньше трех, данный вид работ оценивается на удовлетворительно (три балла) /68/. Если при оценке степени соответствия параметров по какому- либо виду работ требованиям проекта и нормативных документов не выполнены указанные выше условия, эти работы подлежат повторной приемке и оценке после переделки (исправления) /71/. При необходимости определения средней оценки качества устройства оснований или покрытий, состоящих из отдельных участков, построенных в разное время или в разных местах, комплексный показатель рассчитывают по формуле 3 2 1 3 2 1 3 4 5 L L L L L L P , (1.2) где L 1 , L 2 , L 3 – протяженность принятых участков оснований или покрытий, получивших соответственно оценки отлично, хорошо, удовлетворительно. Качество устройства многослойных оснований и покрытий оценивают на основе показателя Р, рассчитываемого по формуле m O P m i i 0 , (1.3) где О оценка качества устройства каждого слоя в баллах т число слоев. 10 Если оценка качества устройства многослойных покрытий, рассчитанная по (1.3), оказалась выше, чем оценка качества устройства верхнего слоя, то за общую оценку принимают оценку качества устройства верхнего слоя покрытия /68/. Оценку степени соответствия i- го параметра требованиям проекта и нормативных документов показатели) производят с помощью табл. 1.4 /68/. Таблица 1.4 Параметры оценки качества строительно-монтажных работ и условия их оценки, предусмотренные СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги /68/ Условия оценки Кол-во измерений № п/п Контролируемый элемент, вид работ, контролируемый параметр хор отл Предел отклонений * 1 2 3 4 5 1 ОСНОВАНИЯ И ПОКРЫТИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД 1.1 Высотные отметки по оси 90% 10% 95% 5% 50 ( 10) мм 100 ( 20) мм 1.2 Ширина слоя 1.2.1 Цементобетонные основания и покрытия, мостовые 90% 10% 95% 5% 50 мм 75...100 мм 1.2.2 Все остальные типы оснований и покрытий мм 150...200 мм 1.3 Толщина слоя 1.3.1 Асфальтобетонные основания и покрытия мм 15...20 мм 1.3.2 Все остальные типы оснований и покрытий) мм 22...30 мм ( 15...20) мм 1.4 Поперечные уклоны 90% 10% 95% 5% 0,010 ( 0,005) 0,015...0,030 ( 0,010...0,015) 11 Окончание табл. 1.4 1 2 3 4 5 1.5 Ровность (просвет под рейкой длиной 3 м) 1.5.1 Основания и покрытия из крупноблочных, песчаных и глинистых грунтов и отходов промышленности, укрепленных неорганическими и органическими вяжущими материалами для дорог I, II, III категорий 95% 5% 98% 2% 7(5) мм 14(10) мм для дороги категорий 95% 5% 98% 2% 10 мм 20 мм для дорог с, си с категорий и внутренних дорог промышленных предприятий 95% 5% 98% 2% 15 мм 30 мм 1.5.2 Щебеночные, гравийные и шлаковые основания и покрытия. Основания и покрытия из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных неорганическими вяжущими материалами для дорог I, II, III категорий 95% 5% 98% 2% 10(5) мм 20(10) мм для дороги категорий и внутренних дорог промышленных предприятий мм 30 мм для дорог с, си с категорий 95% 5% 98% 2% 20 мм 40 мм 1.5.3 Основания и покрытия из дегтебетонных смесей, черного щебня и щебеночных смесей по способу пропитки органическими вяжущими и способом смещения на дороге для дорог I, II, III категорий 95% 5% 98% 2% 7(5) мм 14(10) мм для дорог с, си с категорий 95% 5% 98% 2% 15 мм 30 мм для дороги категорий и внутренних дорог промышленных предприятий мм 20 мм 1.5.4 Асфальтобетонные и монолитные цементобетонные основания и покрытия 95% 5% 98% 2% 5(3) мм 10(6) мм 1.6 Разница в уровне поверхности в швах монолитных цементобетонных оснований и покрытий 80% 20% 90% 10% 3(2) мм 10(7) мм * Данные в скобках относятся к работам, выполняемым с применением машин с автоматической системой задания вертикальных отметок. 12 |