VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Одним из видов геодезических измерений является нивелирование, с помощью которого производится определение относительных высот любых точек поверхности земли. Условным уровнем при таких геодезических измерениях может выступать уровень реки или океана или любая другая исходная точка. То есть, по сути, нивелирование – это определение превышения уровня каждой поверхности точки над заданной, что необходимо для построения точного рельефа местности, который в дальнейшем может использоваться для построения карт, планов местности или для решения прикладных задач.

Виды нивелирования

Нивелировка поверхности может осуществляться различными методами, которые отличаются технологией и используемым оборудованием:

1. Геометрическое нивелирование.

Для съемки местности с помощью геометрического нивелирования используют рейку и нивелир. Принцип нивелировки заключается в установке специальной рейки с делениями и штрихами в необходимой точке поверхности, после чего с помощью горизонтального визирного луча отсчитывается разность высот.

Геометрическая нивелировка производится методом «из середины» или «вперед». В первом случае рейки устанавливаются в двух точках поверхности, а нивелир располагается между ними таким образом, чтобы расстояния до реек были примерно равными. Результатом измерений становится информация о превышении уровня одной из реек над другой.

Геометрическое нивелирование – наиболее распространенный метод, который широко применяется в строительстве.

2. Тригонометрическое нивелирование.

При таком методе нивелировки используют специальные угломерные приборы (теодолиты), с помощью которых измеряют углы наклона визирного луча, который проходит через две заданные точки поверхности. Такой метод используется при топографической съемке для определения разности высот двух точек, которые находятся в зоне оптической видимости, но на значительном расстоянии друг от друга.

3. Барометрическое нивелирование.

Такой метод основан на зависимости атмосферного давления воздуха от высоты точки поверхности. Измерение давления производят с помощью барометра, а в полученные данные вносят поправки на реальные температурные ивлажностные параметры воздуха при измерениях.

Такой метод обычно используется в труднодоступных местностях, при различных геологических или географических экспедициях.

4. Механическое нивелирование.

Для нивелировки поверхности с помощью данного метода используют специальный нивелир-автомат, который вычерчивает профиль местности автоматически с помощью установленного отвеса, задающего вертикаль, и фрикционного диска, фиксирующего пройденное расстояние. Такой нивелир-автомат устанавливается на транспортное средство и определяет:

• разность высот между заданными точками;

• расстояние между заданными точками;

• профиль местности, фиксируя его на фотоленте.

5. Гидростатическое нивелирование.

Этот метод нивелировки основан на принципе работы сообщающихся сосудов. Измерения гидростатическим методом производят с помощью гидростатического нивелира, работающего с погрешностью 1-2 мм. Такой нивелир компонуется из двух стеклянных трубок, которые соединены между собой шлангом, заполненным водой. Стеклянные трубки вставлены в рейки, на которых нанесены деления, по которым определяют числовые значения превышения уровня. Из конструкции гидростатического нивелира видно, что зона его действия ограничивается длиной шланга, соединяющего сосуды.

Помимо методики производства работ, нивелирование разделяют по классам точности, каждому из которых соответствуют определенные методы и виды нивелирования:

• I класс (высокоточный), которому соответствует случайная среднеквадратичная ошибка 0,8 мм/км и систематическая ошибка 0,08 мм/км;

• II класс (высокоточный), которому соответствует случайная среднеквадратичная ошибка 2,0 мм/км и систематическая ошибка 0,2 мм/км;

• III класс, которому соответствует случайная среднеквадратичная ошибка 5,0 мм/км;

• IV класс, которому соответствует случайная среднеквадратичная ошибка 10,0 мм/км, вычисляемая по невязкам полученных линий и полигонов.

Кроме указанных классов, применяют техническое нивелирование, класс точности которого ниже четвертого.

В зависимости от рельефа заданной местности и задач съемки, может использоваться нивелирование по квадратам, по параллельным линиям или по полигонам. Первый метод получил наибольшее распространение и широко применяется для больших открытых участков местности с малой высотой сечения.

В дорожном строительстве огромное значение имеет качество возводимого земляного полотна. Его точностные характеристики, такие как уклоны, высотные отметки, линейные размеры, ровность поверхности и др. строго регламентированы СНиПом.

Вопросу повышения точности обработки грунта посвящено ряд работ, авторы которых с разной степенью детализации рассматривали процесс планировки земляного полотна и давали рекомендации по повышению точности.

В работе Э.А. Степанова исследована зависимость качества планировки от конструктивных параметров автогрейдера.

В работах В.С. Дектярева, А.М. Васьковского, А.Н. Пиковской, в трудах ВНИИстройдормаша подробно рассмотрены различные варианты математических описаний и приведены конкретные статические и динамические характеристики элементов систем автоматической стабилизации – гироскопических и гравитационных датчиков угла наклона, релейных элементов, усилителей, электрозолотников, гидроцилиндров.

В.С. Дектярев в своей работе, проанализировав причины отклонения от заданных параметров земляного полотна, пришел к выводу, что необходимо сократить зазоры в соединениях деталей рабочего оборудования и механизмов управления и применять автоматические системы управления автогрейдером. В результате экспериментальных и теоретических исследований были созданы два варианта трехпозиционных автоматических регулятора: с контактным измерением величины рассогласования и с потенциометрическим изменением величины рассогласования.

А.М. Васьковский в работе, ,исследовал рабочий процесс этих машин. Это позволило ему определить важнейшие элементы, подлежащие автоматизации.

Стала очевидна необходимость автоматического контроля угла поперечного наклона рабочего органа автогрейдера и автоматическая стабилизация продольного угла наклона рамы бульдозера, способная придать ему высокие сглаживающие свойства, подобные свойствам длиннобазового планировщика. Была предложена методика проектирования систем автоматического управления с целью определения параметров, относящихся к задаче автоматизации.

В.А. Палеев в работе предложил применить для повышения точности планировочных работ гидромеханическую систему стабилизации отвала автогрейдера в поперечной плоскости. Рассмотрел изменение угла наклона отвала в поперечной плоскости при изменении угла захвата. Проанализировал влияние координат точки крепления системы стабилизации на качество планирования. Определил параметры гидромеханической системы стабилизации.

В.А. Байкалов в работе предложил двухскоростную систему стабилизации рабочего органа автогрейдера. Исследуя систему стабилизации, определил ее основные параметры.

А.Ф. Бакалов в работе, исследуя системы стабилизации рабочего органа автогрейдера, предложил повысить быстродействие системы применением корректирующего звена, которое устраняет влияние демпфирования маятника датчика относительно корпуса.

В.В. Беляев в работе, проанализировав модель рабочего процесса автогрейдера при выполнении планировочных работ, пришел к выводу, что наиболее существенное влияние на точность обработки грунта оказывают отношения геометрических параметров автогрейдера к параметрам обрабатываемой поверхности. Было предложено с целью повышения планирующей способности автогрейдера исключить жесткие связи между базовой машиной и рабочим органом в поперечной вертикальной плоскости. Был предложен «инвариантный» рабочий орган с опорой на обработанную поверхность

В.Е. Калугин в работе на основе морфологического анализа устройств подвеса тяговой рамы автогрейдеров предложил ряд новых схем подвеса. Как наиболее эффективная была выбрана схема на неповоротных кронштейнах. Рассматривался планировочный процесс при возведении откосов. Проведен анализ влияния зазоров в рабочем оборудовании автогрейдеров на точность планировочных работ

В.В. Привалов в работе, исследуя влияние обрабатываемой поверхности на точность планировочных работ, предложил уменьшить возмущающее воздействие грунта путем применения дополнительных рабочих органов, установленных перед колесами автогрейдера.В.И. Калякин в работе рассмотрел планировочные машины на базе промышленных тракторов. Был предложен ряд инженерных решений совершенствования планировочных машин. Указано на перспективность схем многоскоростных гидроприводов и приводов с переменной скоростью перемещения рабочего органа. Определено условие зоны устойчивой работы систем управления планировочных машин. С наилучшими точностными показателями была признана конструкция полуприцепной машины с шарнирным креплением задней оси к хребтовой балке и дополнительными рабочими органами перед задними колесами тягача.

Б.Д. Каноныхин в работе рассмотрел проблемы идентификации, автокоординирования и управления ЗТМ. Была синтезирована динамика координирования рабочих органов управляемых ЗТМ, теория лазерных координаторов и динамика систем управления рабочими органами ЗТМ с лазерными координаторами. В работах рассматривается новое направление в области строительного и дорожного машиностроения – адаптивное машиностроение. В статье проводится анализ инвариантных систем управления процессами грунт-машина-рабочий орган, рассматриваются оптимальные структуры управления повышающие эффективность использования машин при производстве земляных работ.

Рассмотренные работы в соответствии с поставленными в них целями и задачами в той или иной степени решали проблему повышения точности земляных работ выполняемых автогрейдером. Однако до настоящего времени отсутствуют работы, направленные на создание устройств индикации систем управления, что не позволяет решить поставленные в данной работе цели. В связи с этим необходимо провести исследование рабочих процессов автогрейдера при выполнении планировочных работ и решить научные и практические задачи, направленные на дальнейшее совершенствование систем управления рабочего оборудования автогрейдера.

.Список использованных источников:

1. Режимы работы регулируемой гидрообъемной передачи в тяговом приводе автогрейдера / В. А. Жулай, В. И. Енин, А. А. Серов // Механизация строительства. – 2008. – N 7. – С. 15-16.. – ISSN 0025-8903

2. Результаты математического моделирования работы автогрейдера при разработке грунта основным отвалом / А. А. Кононов // Известия вузов. Сер. Строительство. – 2009. – N 2. – С. 74-77. – Библиогр.: 10 назв.. – ISSN 0536-1052

3. Машины для земляных работ : Конструкция. Расчет. Потребительские свойства : учеб. пособие для студентов вузов специальностей 190109.65, 190100.62, 190600.62 / В. И. Баловнев, С. Н. Глаголев, Р. Г. Данилов, Г. В. Кустарев, К. К. Шестопалов, М. Д. Герасимов ; под общ. ред. В. И. Баловнева ; БГТУ им. В. Г. Шухова. – Белгород : Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2011.

Код для цитирования: Скопировать