Համպակցման գիտությունը. Ինչպես է աշխատում վիբրացիոն ճանապարհային կատարը

Դասը շինարարական տեղամասից

Մի քանի տարի առաջ Ամերիկայի հարավ-արևմուտքում մի մայրուղու ընդարձակման նախագիծ դիմացավ խոչընդոտի: Այդ տարածքում հողը ավազի և փոքր քարերի խառնուրդ է, այսպիսի հատիկավոր նյութ, որը թվում է հեշտ սեղմելի, սակայն իրականում դիմացում է ստատիկ ճնշմանը: Կառուցապատողը ուներ ծանր ստատիկ գլանների մեքենաների բազմություն, և նրանք դրանք շահագործեցին ժամեր շարունակ: Ճնշման չափիչի ցուցմունքները միշտ ավելի ցածր էին, քան պահանջվում էր: Նախագծի ղեկավարը, որը դեմ էր մեծ ծախսերի հետևանքով առաջացած այլապես անհրաժեշտ հետաձգմանը, ներգրավեց մեկ թմբուկավոր թրթռող գլան: Երկու անցումից հետո ցուցմունքները համապատասխանում էին պահանջներին: Տարբերությունը չէր կապված մեքենայի քաշի հետ. այն կապված էր թրթռման հետ: Այս պատմությունը ծանոթ է ցանկացած մարդու, ով աշխատել է ճանապարհների կառուցման վրա: Դա այնպիսի դասավանդում է, որը ցույց է տալիս մեքենայի հիմքում ընկած գիտությունը:

Ստատիկ քաշ ընդդեմ դինամիկ ուժ

Համեմատաբար պարզ է սեղմման սկզբունքը. Մակերեսին ուժ են կիրառում՝ հողի մեջ գտնվող մասնիկների միջև եղած դատարկ տարածքներից օդը դուրս մղելու և դրանք ավելի խիտ դասավորելու համար: Ստատիկ գլանը սա իրականացնում է միայն իր քաշի շնորհիվ: Սակայն քաշն ունի սահմանափակումներ: Այն արդյունավետ է մակերեսային շերտը սեղմելու համար, սակայն այդ ազդեցությունը խիստ արագ նվազում է խորության հետ մեկտեղ: Վիբրացիոն գլանը ստատիկ քաշին ավելացնում է դինամիկ ուժ: Պողպատե թմբուկի ներսում առանցքային շառավիղը բարձր արագությամբ պտտվում է՝ ստեղծելով ցենտրաձիգ ուժ, որը թմբուկը բարձրացնում է և իջեցնում է վայրկյանում հազարավոր անգամ: Այդ դինամիկ ուժը կարող է գերազանցել մեքենայի ստատիկ քաշը մի քանի անգամ: Օրինակ՝ 2 տոննա քաշով սովորական գլանը կարող է առաջացնել 10 տոննայից ավելի հարվածային ուժ: Ստատիկ քաշի և դինամիկ հարվածի այս համադրությունն է, որը հնարավորություն է տալիս վիբրացիոն գլաններին հասնել սեղմման այնպիսի խորության, որին ստատիկ մեքենաները պարզապես չեն կարող հասնել:

Հողի վերադասավորման ֆիզիկան

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչու է վիբրացիան այդքան արդյունավետ, օգտակար է մտածել հողի կառուցվածքի մասին մասնիկների մակարդակում: Ազատ հատիկավոր նյութերում մասնիկները շփման շնորհիվ պահվում են համեմատաբար բաց դասավորության մեջ: Կա շատ դատարկ տարածք, ինչը նշանակում է, որ հողը սեղմվող է: Երբ կիրառվում է վիբրացիա, մասնիկները խառնվում են: Դրանք թռչկոտում են և սահում միմյանց վրա, ինչը նվազեցնում է շփման ուժը, որը պահում է դրանք միմյանցից բաժանված: Այս շարժումը թույլ է տալիս մասնիկներին միանալ ավելի խիտ դասավորության մեջ, իսկ փոքր մասնիկները տեղափոխվում են մեծերի միջև եղած տարածքները: Արդյունքում ստացվում է ավելի խիտ և կայուն նյութ՝ ավելի փոքր դատարկ տարածքով: Հենց այդ պատճառով էլ վիբրացիոն վարորդները հատկապես արդյունավետ են ավազի և խառնարանի նման հատիկավոր հողերի վրա, որտեղ մասնիկների շարժումը համեմատաբար անարգելված է:

Հաճախականություն, ամպլիտուդ և նյութի արձագանք

Վիբրացիոն վալերի աշխատանքի ցուցանիշները կախված են երկու հիմնարար փոփոխականներից՝ հաճախականությունից և ամպլիտուդից: Հաճախականությունը մեկ վայրկյանում տեղի ունեցող վիբրացիաների թիվն է և չափվում է հերցով: Ամպլիտուդը վալի թմբուկի յուրաքանչյուր վիբրացիայի ժամանակ ունեցած ուղղաձիգ շարժման հեռավորությունն է: Այս երկու պարամետրերը պետք է համապատասխանեն սեղմվող նյութի տեսակին: Ասֆալտի վերջնական մշակման համար սովորաբար օգտագործվում է բարձր հաճախականություն և ցածր ամպլիտուդ՝ հարթ մակերես ստանալու համար: Խորը հողի սեղմման համար ավելի նախընտրելի է ցածր հաճախականությունը և բարձր ամպլիտուդը՝ ավելի շատ նյութ տեղաշարժելու և խորը շերտեր հասնելու համար: Մեքենայի հիդրավլիկ համակարգը պետք է այս հզորությունը մատակարարի հարթ և անխափան: Ժամանակակից վիբրացիոն վալերը օգտագործում են առաջադեմ հիդրավլիկ կառավարման համակարգեր, որոնք աստիճանաբար մեծացնում են հիդրավլիկ հոսքը դեպի վիբրացիայի շարժիչը՝ կանխելով մեքենայի և թմբուկի վնասվելու հավանականությունը առաջացնող հարվածային բեռնվածքները:

Իրական աշխարհում ցուցադրված արդյունքներ՝ տվյալները

Վիբրացիոն կոմպակտավորման արդյունավետությունը ոչ միայն առասպելական է. Այն չափվում է և հաստատվում։ Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ վիբրացիոն կատարավորները կարող են հասնել անհրաժեշտ խտության՝ ստատիկ կատարավորների համեմատ զգալիորեն ավելի քիչ անցումներով, ինչը ժամանակ և վառելիք է խնայում մեծ ծավալների նախագծերում։ Հետազոտությունները չափել են կոմպակտավորման խորություններ, որոնք հասնում են 500 մմ-ի կամ ավելին, իսկ ազդեցությունը տարածվում է կատարավորի թամբի խորությունից շատ ավելի հեռու։ Ճանապարհային և օդանավակայանների շինարարության մեջ, որտեղ հիմքի կայունությունը կրիտիկական է, այս խորություններին ավելի քիչ անցումներով հասնելը մեծ առավելություն է։ Գրանուլյար հողի հիմքի վրա ուղղակի համեմատության մեջ վիբրացիոն կատարավորը երեք անցումով հասել է առավելագույն չոր խտության 95%-ին։ Ստատիկ կատարավորը նույն խտության հասնելու համար պահանջել է ութ անցում, սակայն դեռ չի կարողացել համապատասխանել վիբրացիոն կոմպակտավորման համասեռությանը։

Մեքենայի ինժեներական հիմքը

Վիբրացիոն ճանապարհային կատարիչի հավաստիությունը կախված է նրա կառուցվածքի որակից և բաղադրիչների մշակումային կայունությունից: Շրջանակը պետք է բավարար կարծր լինի՝ անընդհատ հարվածներին դիմանալու համար: Հիդրավլիկ համակարգը պետք է անընդհատ մատակարարի հզորություն՝ առանց տաքանալու: Բարձր հաճախականությամբ վիբրացիայի լարվածության դիմանալու համար թմբուկի ամբողջական օղակավորումները պետք է լինեն հավաստի: STORIKE-ը, որն ունի մոտ տասնհինգ տարվա փորձ կոմպակտացման սարքավորումների ոլորտում, բարելավել է իր ինժեներական մշակումները՝ բավարարելու այս պահանջները: Նրանց վիբրացիոն կատարիչները կառուցված են ամուր շրջանակներից, բարձրորակ հիդրավլիկ բաղադրիչներից և հուսալի շարժիչներից, որոնք ընտրվել են դժվար պայմաններում իրենց արդյունավետության համար: Չինաստանում փոքր կատարիչների ամենամեծ երեք արտադրողներից մեկ լինելով՝ ընկերությունը միավորում է արտադրական փորձը որակի վերահսկման և ինտելեկտուալ արտադրական գործընթացների վրա կենտրոնացման հետ: Կառուցապատողների և քաղաքաշինական ինժեներների համար ապացուցված հաջողության պատմություն ունեցող արտադրողի սարքավորում ընտրելը կարևոր մաս է կոմպակտացման գիտության աշխարհիկ արդյունքների վերածման համար՝ աշխատանքային տեղում իրական արդյունքներ ստանալու համար: