Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
БУДІВНИЦТВА і АРХІТЕКТУРИ
ПОМЄШКІН Петро Володимирович
УДК 681.5.624.154.6
Спеціальність 05.13.07 - Автоматизація технологічних процесів
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Київ –
Дисертацією є рукопис
Робота виконана у Київському національному університеті будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник– кандидат технічних наук, доцент
Городжа Анатолій Дмитрович,
професор кафедри електротехніки і електроприводу Київського національного університету будівництва і архітектури.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Стєнін Олександр Африканович,
професор кафедри технічної кібернетики Національного технічного університету України “КПІ”
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Мельник Володимир Григорович,
Інституту електродинаміки НАН України.
Провідна установа НВК “Київський інститут автоматики”
Мінпромполітики України.
Захист відбудеться 31.01. 2005 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.01 в Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03037, м. Київ, пр. Повітрофлотський, 31, ауд. 466.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: м. Київ, пр. Повітрофлотський, 31.
Автореферат розісланий 29.12.2004 року.
спеціалізованої вченої ради
кандидат технічних наук, доцент С.В. Цюцюра
Актуальність теми. У будівельній практиці виготовлення пальових фундаментів є важливим видом “прихованих робіт” перспективним і ефективним напрямком розвитку сучасного виробництва. При влаштуванні буронабивних, та буроін’єкційних паль (БІП) значна увага повинна приділятися контролю якості робіт на всіх етапах їхнього виготовлення. Технологічний контроль якості виготовлення буроін’єкційних паль має особливо важливе значення, тому що пов'язаний із прихованим характером робіт бетонування стовбура палі.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися відповідно до програми Держбуду України (рішення № 52 від 7 вересня 2001р.): “Дослідження нової технології виготовлення буроін’єкційних паль великого діаметру (більше 0,4 м) з напірним бетонуванням через пустотілий шнек і розробка “Зміни № 1 СНиП 2.02.03 –(Пальові фундаменти)”й “Зміни № 2 СНиП 3.02.01 –(Земляні спорудження, підстави й фундаменти)””.
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є створення раціональної автоматизованої системи контролю технології виготовлення БІП, яка дозволяє підвищити якість паль при їх виготовленні, знизити трудозатрати й витрати матеріальних ресурсів, а також значно підвищити культуру виробництва. Для досягнення цієї мети треба вирішити наступні задачі:
Об'єкт дослідження. Система контролю показників при виготовленні буроін’єкційних паль.
Предмет дослідження –технологічні процеси, що супроводжують процес виготовлення буроін’єкційних паль.
Методи дослідження. У роботі використано методи кваліметрії, функціонально-вартісного аналізу, статистичного аналізу чутливості, регресійного аналізу, багатокритерійної оптимізації, дискретного програмування, граничного аналізу, при дослідженні завадостійкості електронних пристроїв використовувався метод планованого багатофакторного експерименту.
Наукова новизна отриманих результатiв, що виносяться на захист:
Достовірність результатів дослідження підтверджується достатньою збіжністю теоретичних результатів з розрахунковими, а також одержаними результатами від впровадження на бурових верстатах вітчизняного виробництва з електроприводом всіх механізмів.
Практична цінність роботи полягає в тому, що розроблена автоматизована система контролю ТП виготовлення БІП дозволяє значно підвищити якість виконуваної палі на стадії її технологічного виготовлення.
Дало можливiсть впровадити розроблені методи при реалізації проекта будівництва і експлуатації житлових будинків за адресами: м. Київ, вул. Щорса, буд. 32; м. Київ, вул. Антоновича, буд. 131; м. Київ, вул. Драгоманова, буд. 25; м. Київ, вул. Шумського, 1; м. Київ, просп. Перемоги, 131 (ж\б 1,2,3); м. Київ, Дніпровська набережна,10-а; Культова споруда по вул. Сріднопільська в м. Києві; Аквапарк по вул. Шумського,1 у м.Києві; тощо.
Особистий внесок здобувача. Дослідження, що є у роботі, виконані і опубліковані автором самостійно.
На підставі аналізу визначені і обгрунтовані оптимальні місця розташування приладів контролю, витрати та тиску бетонної суміші у процесі виготовлення БІП.
Розроблена функціональна структура автоматизованої системи контролю технологічних параметрів при виготовленні БІП для бурового верстата з електроприводом та її алгоритмічне і програмне забезпечення з урахуванням показників якості.
Розроблена методика вибору технічних засобів автоматизованої системи контролю виготовлення БІП та методика багатофакторного планованого експерименту при дослідженні завадостійкості електронних пристроїв автоматизованої системи контролю. Розроблені математичні моделі дослідження процесів буріння та бетонування при виготовленні БІП.
Апробація результатів дослідження. Основні положення роботи доповідались на науково-технічній конференцій „Перспективи розвитку будівельних конструкцій, будівель, споруд та їх основ” (м. Київ, 2003 р.); 61-й (2001 р.), 62-й (2002 р.), 63-й (2003 р.), 64-й (2004 р.) науково-практичних конференціях КНУБА.
Розроблена АСК, на сьогоднішній день впроваджена на 11 бурових верстатах вітчизняного виробництва на базі гусеничного крана МКГ –БР. У результаті впровадження систем підвищилася якість паль, що виготовляють у Києві, зменшилися витрата бетонної суміші, покращилися умови праці й підвищилася культура виробництва.
Публікації. За результатами проведеної роботи опубліковано п'ять друкованих праць.
Структура й обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5-ти розділів, списку використовуваної літератури та додатків. Робота викладена на 164 сторінках машинописного тексту, що містить 41 рисунок, 5 таблиць.
Основний зміст
Вступ. Аналіз накопиченого закордонного і вітчизняного досвіду показує, що в деяких випадках навіть при строгому дотриманні технологічних операцій і виконанні всіх рекомендацій у буроін’єкційних палях можливе утворення дефектів (шийок, каверн, порожнеч, значних локальних потовщень стовбура, тощо), які в результаті можуть призвести до аварійних ситуацій. Тому актуальним стає питання контролю якості виготовлення буроін’єкційних паль.
У першому розділі розглянуті існуючі у світі стандарти виготовлення буроін’єкційних паль. Проведено аналіз технологічних процесів буріння й бетонування свердловини, розглянуті особливості технологічного устаткування для виготовлення БІП.
Установлено, що при виготовленні БІП доцільно використати технологію, яка створює мінімальне навантаження на бурове устаткування, що в більшості випадків означає також мінімальне навантаження на ґрунт. Значне місце посідає зменшення порушення в підставі ґрунту, що буде досягатися мінімізацією часу буріння свердловини.
Застосування буроін’єкційних паль вимагає дотримання технологічних правил та норм і жорсткого контролю якості робіт на кожному етапі виготовлення палі. Відхилення від необхідних технологічних правил через відсутність технологічного контролю істотно погіршує якість влаштовуємої палі і може привести до появи значного браку. Тому велике значення повинне приділятися контролю технологічного процесу виготовлення буроін’єкційних паль.
Розглянуто переваги методу напірного бетонування. Отримано рівняння (1) руху шнека при бетонуванні стовбура БІП, за умови, що пробурена свердловина під час заповнення її бетонною сумішшю не буде розширюватися:
X(t)=n·V·t/S, (1)
де n –кількість циклів подачі бетонної суміші, з-1;
V –об’єм циліндра бетононасоса, м;
S –площа поперечного переріза свердловини, м;
t –час бетонування свердловини.
Значна увага у розділі присвячена дефектам буроін’єкційних паль і питанням контролю технологічного процесу бетонування стовбура палі. При аналізі дефектів БІП, показано що влаштування палі у водо-насичених, слабких ґрунтах може привести до небажаних результатів:
Утворення дефектів у вигляді тріщин, каверн, порожнеч має місце й у щільних ґрунтах. Тому використання БІП вимагає ретельного дотримання технологічних правил і норм та належного контролю якості виконання робіт на кожному етапі виготовлення палі. Для досягнення якісного виготовлення палі розроблена велика кількість систем контролю й керування.
У роботі розглядається автоматизована комп'ютерна система контролю, яка установлена на вітчизняні бурові верстати з електроприводом всіх механізмів, що здійснює реєстрацію наступних параметрів.
При бурінні:
При бетонуванні:
Існуючі традиційні системи контролю й керування технологією виготовлення БІП засновані на двох фундаментальних вимірах: або вимір витрати бетонної суміші; або вимір тиску бетонної суміші, що нагнітається в свердловину.
Аналіз процесу бетонування показав, що контроль бетонування свердловини за результатами виміру тиску або за результатами витрат бетонної суміші, кожен окремо –достовірний, до того моменту, доки не виникнуть непередбачені екстремальні ситуації. Тому, при розробці системи, був передбачений одночасний контроль обох параметрів, що значно підвищило надійність системи.
У другому розділі розглядається, що при бурінні свердловини, у випадку бурін’єкційних паль грунт за допомогою шнека подається на поверхню. При подальношому бурінні поява вибуреного розпушеного грунту на поверхні буде запізненою.
Проведено моделювання процесу заглиблення шнеку при влаштуванні буроін’єкційних паль.
При заглибленні шнека у випадку буроін’єкційних паль, візуальний контроль за можливим виносом грунту, як і при бурінні, є дуже наближеним для оцінки якості заглиблення шнека в грунт, тому реально розглядати таку можливість контролю, навіть при розробці додаткових пристроїв, не можна.
Умова граничної рівноваги для процесу загвинчуванні шнеку в ґрунт може бути записана шляхом порівняння моментів: загвинчування Мкр та сил опору ґрунту, що виникають при терті ґрунту по поверхні шнеку Мт:
Мт=Мкр. (2)
Якщо величина Мкр може бути прямо зафіксованою в процесі буріння, то значення Мт потребує визначення. Величина Мт включає дві складові, розглянемо їх визначення. Спочатку розглянемо розрахункову схему реалізації сил тертя грунту по елементу шнека, який заглиблено в ґрунт на величину z (рис. 2.1.)
Рис. 1. Розрахункова схема для визначення сил тертя, що діють на поверхні шнеку: hш-крок витка; - кут нахилу лопат шнеку до горизонтальної площини
Опір ґрунту при повороті лопат шнеку на її поверхні для елементарної ділянки визначається умовою:
, (3)
де величина сил тертя τxyi є змінною.
Аналіз характеру взаємодії шнеку з грунтом дає можливість передбачити цю залежність як:
τxyi=f(σz, φ, c, z, γ,ri,), (4)
де σz –нормальне напруження в грунті на поверхні лопаті шнека;
z –глибина ділянки шнека, що розглядається, від поверхні;
–відстань елементарної ділянки шнека від поверхні, змінюється в межах від d/2 до D/2;
dl –довжина елементарної ділянки шнеку;
φ, с, γ –кут внутрішнього тертя, питоме зчеплення та питома вага для ґрунту, що контактує з поверхнею на ділянці шнека, що розглядається.
Друга складова Мт –сили тертя грунту по поверхні стовбура шнека (рис.2)
Рис. 2. Розрахункова схема до визначення сил тертя ґрунту
на поверхні стовбура шнека, tл–товщина шнека
Момент від сил тертя по бічній поверхні стовбура розруховується за формулою:
( 5)
Окрім складових сил тертя, що впливають на величину Мт додатково при загвинчуванні шнека витрачається енергія на ущільнення грунта навколо шнека в сторони грунтового масиву. Це ущільнення відбувається тільки в нижній частині бурової колони (стовбура шнека). Вище процес ущільнення прямо не відбувається, оскільки розміри поперечного перерізу шнека залишаються стабільними (постійними).
Спрощено характер цього ущільнення грунту представлено на рис. 3.
ry
D/2
d/2
hf8
r
teb