БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

ПЕРЕВАРЮХА АНАТОЛІЙ МИКОЛАЙОВИЧ

УДК 528.48

РОЗРОБКА І ВДОСКОНАЛЕННЯ ГЕОДЕЗИЧНИХ МЕТОДІВ КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРІВ ОБЕРТОВИХ І КОЛИВНИХ ОБ’ЄКТІВ

05.24.01 – Геодезія, фотограмметрія та картографія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Донбаській національній академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник доктор технічних наук, професор Лобов Михайло Іванович, Донбаська національна академія будівництва і архітектури, завідувач кафедри інженерної геодезії

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Чмчян Томик Торгомович, Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри інженерної геодезії

кандидат технічних наук, доцент Самойленко Олександр Миколайович, Науково-виробничий інститут метрологічного забезпечення вимірювань геометричних, механічних та віброакустичних величин, директор.

Захист відбудеться 4 липня 2008р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.09 при Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп., 31, ауд.466.

С дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп., 31.

Автореферат розіслано «2» червня 2008р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.056.09

к.т.н., доцент __________________О.П.Ісаев.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Геодезичні роботи при монтажі і експлуатації великогабаритного обертового і коливного устаткування належать до одного з найважливіших напрямків прикладної геодезії. Необхідно враховувати, що таке промислове устаткування, зайняте цілодобово у виробничому технологічному процесі, працює в несприятливих погодних і кліматичних умовах і вимагає постійного геодезичного контролю.

Складність і унікальність обертових і коливних агрегатів висувають особливі вимоги по точності і погодженості основних елементів, геометричні параметри яких контролюються геодезичними методами, як у процесі будівництва, так і періодично в умовах експлуатації.

Відхилення розмірів устаткування і його форм від проектних значень, що особливо перевищують припустимі, є основними факторами зниження їхньої міцності і довговічності. По наявним даним до 35% аварій і значних відхилень осей агрегатів від проектного положення, до 40% аварій підйомно-транспортного устаткування відбувається в результаті відхилень напрямних і змін геометрії устаткування, що перевищують встановлені технологічні допуски.

Питанням розробки і вдосконалення геодезичних методів вимірів при монтажі складного і унікального устаткування присвятили свої дослідження багато вчених. Однак з появою сучасних електронних засобів вимірів виникла необхідність вдосконалення і розробки нових, більш ефективних методів геодезичного контролю як в період профілактичних зупинок агрегатів, так і в робочому режимі з використанням автоматизованих засобів виміру.

Це свідчить про актуальність розв'язуваних задач, пов'язаних з необхідністю проведення досліджень з нормування точності геодезичних робіт, технології їх виконання, розробки ефективних методів і засобів виміру при контролі геометричних параметрів обертових вузлів і агрегатів, таких як вагоноперекидачі та інше обертове устаткування, що працює в особливо складних умовах промислових підприємств.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертація виконана відповідно до державної науково-технічної програми „Ресурс” (шифр НЧ/439), наукових планів кафедри інженерної геодезії Донбаської національної академії будівництва і архітектури. Дослідження, наведені у дисертаційній роботі, виконувалися автором у якості наукового співробітника по наступних темах:

1. № К-2-14-06 "Дослідження деформацій об'єктів і земної поверхні, викликаних впливом різноманітних збурюючих факторів".

2. № 101-01/120 "Розробка і дослідження методики геодезичного контролю геометричних параметрів вагоноперекидача ВРС-93".

3. № 102-1 "Визначення технічного стану металевого вальцевого затвору Краматорської руслової греблі на річці Казьоний Торець, розробка проектних пропозицій і робочого проекту посилення конструкцій затвора".

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка і вдосконалення оперативних методів геодезичного контролю обертових і коливних великогабаритних агрегатів на прикладі вагоноперекидача ВРС-93, що працює у важкому технологічному режимі, а також обертових затворів гребель.

Основними задачами дослідження є:

- аналіз існуючих методів контролю геометричних параметрів вузлів і опорних елементів при монтажі та єксплуатації обертових агрегатів;

- вибір оптимального методу досліджень зсувів і деформацій осей обертових вузлів і елементів агрегату;

- розробка методу створення планово-висотної геодезичної мережі для визначення геометричних параметрів вагоноперекидача;

- дослідження впливу різних факторів на якість монтажу обертового вагоноперекидача;

- розробка оптимальної технології геодезичних робіт при експлуатації вагоноперекидача ВРС-93;

- розробка і вдосконалення методів контролю обертових агрегатів без зупинки виробничого процесу з використанням сучасних електронних геодезичних приладів.

Об'єкт дослідження - деформації великих обертових агрегатів.

Предмет дослідження - методи геодезичних вимірів при контролі геометричних параметрів вагоноперекидачів та інших обертових і коливних агрегатів.

Методи дослідження включають комплексний аналіз і узагальнення проектних, методичних, науково-дослідних матеріалів, натурних обстежень агрегатів та їх вузлів, статистичні і математичні методи, системний аналіз, математичне і геометричне моделювання досліджуваних явищ.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- розроблена методика обґрунтування точності геодезичних вимірів з урахуванням впливу зовнішніх факторів і безперервного виробничого процесу вагоноперикидача ВРС-93;

- вперше розроблена оптимальна технологія геодезичних вимірів з визначення геометричних параметрів основних вузлів вагоноперекидача;

- вперше розроблені методи автоматизованого контролю бандажів і опорних роликів вагоноперекидача в безперервному технологічному режимі;

- розроблені рекомендації з періодичності геодезичного контролю вагоноперекидача ВРС-93, математичної обробки вимірів, оптимальних способів рихтування устаткування ВРС.

Практичне значення одержаних результатів полягає:

- в розробці і впровадженні оптимальної технології геодезичного контролю геометричних параметрів обертових вагоноперекидачів у процесі профілактичного ремонту або без зупинки агрегату - на ходу;

- в дослідженні деформацій ВРС-93 з урахуванням впливу різних факторів;

- в створенні геодезичної мережі для контролю геометричних параметрів обертових вагоноперекидачів у стиснутих умовах промислового майданчика;

- в розробці автоматизованої системи контролю геометричних параметрів обертових агрегатів;

- в обґрунтуванні точності геодезичних вимірів при контролі геометричних параметрів обертових і коливних агрегатів.

Результати досліджень впроваджені:

- в ВАТ "Родон" на Макіївському коксохімічному заводі при виконанні робіт з дослідження деформацій вагоноперекидача ВРС-93;

- при виконанні інженерного обстеження стану конструкцій вальцевого обертового затвора Краматорської руслової греблі геодезичними методами;

- в лабораторії Донецької філії концерну РРТ при визначенні деформацій і вигинів конструкцій з використанням електронних засобів виміру.

Особистий внесок здобувача. Всі результати, які виносяться на захист, отримані автором самостійно. У роботах, опублікованих у співавторстві, авторові належать: [1] - розробка методики створення геодезичного обґрунтування, побудова повномасштабної моделі мережі, обґрунтування точності; [2], [7] [8] - виконання експериментальних досліджень, обробка результатів, основні висновки; [3] - розробка насадки, дослідження точності вдосконаленого прилада, обробка результатів досліджень; [4] - виконання експериментальних досліджень, обробка результатів, [6] - ідея пристрою і конструкція; [9] - розробка способу кріплення електронної рулетки, єкспериментальні дослідження.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на науково-практичних конференціях Донбаської національної академії будівництва і архітектури (2001, 2006 р.), на міжнародних конференціях у Донецькому національному технічному університеті (2003 р.), у Ростовському будівельному університеті (2004р.).

Публікації. Основні положення і результати дисертації опубліковані у 9-ти наукових працях, серед них 5 статей у фахових виданнях, 4 у збірниках матеріалів конференції.

Структура роботи. Дисертація складаєтья зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 151 найменування та додатків на 10 сторінках. Містить 147 сторінок основного тексту, 52 рисунки, 18 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито актуальність теми дисертаційної роботи, визначені мета і основні задачі досліджень, наведено основні наукові результати роботи, наукова новизна, теоретична і практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі "Існуючі принципи і методи оперативного геодезичного контролю великогабаритних обертових розвантажувальних агрегатів" розглянуті основні умови надійної експлуатації обертового великогабаритного промислового устаткування. Наведені основні вимоги для нормальної працездатності такого устаткування. Питанням розробки і вдосконалення геодезичних методів вимірів при монтажі і експлуатації великогабаритного обертового устаткування присвятили свої дослідження Асташенков Г.Г., Баран П.І., Большаков В.Д., Войтенко С.П., Ганьшин В.Н., Гіршберг М.А., Зацаринний А.В., Клюшин Е.Б., Кузьо І.В., Лебедєв Н.Н., Левчук Г.П., Лобов М.І., Островський А.Л., Шевченко Т.Г., Ямбаєв Х.К. і ін.

Це свідчить про актуальність даної проблеми: по-перше, це найбільші обертові агрегати, параметри яких визначаються геодезичними методами; по-друге, потрібна висока точність визначення деформацій, що відбуваються у короткий період, від величини яких і своєчасності вжитих заходів залежить надійність роботи агрегату; по-третє, такий геодезичний контроль вимагає високої точності вимірів, незважаючи на малі розміри і несприятливі умови проммайданчика, складність математичної обробки і визначеного моніторингу в міжремонтний період.

Серед великогабаритних обертових агрегатів вагоноперекидачі (рис. 1) практично до цього часу не досліджувались, відсутня оптимальна методика визначення зсувів і деформацій основних вузлів таких агрегатів, які на відміну від обертових печей, сушильних барабанів працюють у більш важких умовах і, особливо, піддаються постійно ударно-вібраційним впливам. Тому в дисертації в якості об'єкта дослідження обрані обертові вагоноперекидачі, що широко застосовуються в багатьох галузях промисловості і особливо на коксохімічних, металургійних, агломераційних, будівельних та інших підприємствах.

Рис. 1. Поперечний переріз вагоноперекидача ВРС-93

У процесі експлуатації вагоноперекидачів повинен здійснюватися періодичний контроль їх геометричних параметрів, необхідний для забезпечення нормальної роботи агрегатів і зберігання вагонів при розвантаженні. Нормальна робота вагоноперекидача залежить від стану опорних вузлів, деформацій платформи і рами агрегату.

Нерівномірне осідання фундаментів викликає поздовжній нахил платформи, перекіс рами, що позначається на загальному положенні ротора, зазорів в опорних вузлах і роботі шестерен приводу. Підвищене зношення роликів або бандажів приводить до нерівномірного обпирання в різних перетинах вагоноперекидача і викликає підвищений перекіс і прогин рами. Відхилення ширини колії на платформі агрегату, що перевищують допуск, зсув її щодо під'їзних колій, призводить до бокових ударних впливів при подачі вагонів на розвантаження і порушення загальної роботи вагоноперекидача.

Для забезпечення експлуатаційних допусків вагоноперекидача необхідно забезпечити геометричні параметри основних механічних вузлів: розміри і форму ротора, опорних роликів, бандажів, приводів і інш.; розміри деталей, що повинні бути витримані при монтажі і дотримуватися при наступній експлуатації: співвісність ротора, приводів, опорних роликів. Допуски на їх виготовлення, монтаж, контроль при експлуатації дуже жорсткі і вимагають спеціальних вимірювальних засобів та геодезичних технологій, які дуже важко забезпечити в процесі експлуатації, особливо без зупинки агрегату.

Аналізу машинобудівних допусків і їх зв'язку з точністю геодезичних вимірів приділена значна увага Г.Г. Асташенковим, П.І. Бараном, І.В. Кузьо, М.І. Лобовим, Т.Г. Шевченко та іншими вченими. Але у більшості випадків для великогабаритних агрегатів точність геодезичних вимірів, як правило, не регламентується і вимагає визначеного вдосконалення в їх обґрунтуванні. До того ж аналіз машинобудівних допусків показав, що деякі з них встановлені без достатнього обґрунтування і вимагають доопрацювання. Тому при обґрунтуванні точності геодезичних вимірів можливі різні підходи в залежності від обґрунтованості встановлених допусків на монтаж обертових агрегатів, а саме:

1. Похибки вимірів встановлені нормативними або проектними документами. Для забезпечення необхідної точності необхідно вибрати технологію геодезичних вимірів, в залежності від конкретних умов і приладів.

2. Похибки вимірів не регламентовані в проектах, але машинобудівні допуски відомі і не викликають сумнівів. В цьому випадку геодезичні виміри повинні здійснюватися з похибкою, що не перевищує:

, (1)

де - граничне відхилення вимірюваного параметра.

Для особливо відповідальних агрегатів і складного устаткування приймається величина:

. (2)

Ґрунтуючись на формулі (1) або (2), роблять розрахунок точності всіх виконуваних видів геодезичних вимірів.

3. Похибки вимірів не регламентовані нормативними документами і не зазначені в проектній документації, а обґрунтованість допусків, прийнятих при експлуатації устаткування, не відповідає конкретним умовам.

В цьому випадку необґрунтованість прийнятих допусків може підтверджуватися наявним досвідом виконання геодезичних робіт або відсутністю відповідних умов для їхнього забезпечення.

Досвід експлуатації обертових печей показує, що точність вимірів доцільно призначати в межах:

, (3)

де - зсув параметра у плані.

Для обертових вагоноперекидачів цей допуск вимагає визначеного уточнення, хоча обертові печі і вагоноперекидачі по точності вимірів віднесені до однієї групи.

У другому розділі дисертації "Розробка математичної моделі і методів оперативного геодезичного контролю обертових розвантажувальних агрегатів" розроблена математична модель деформаційних процесів опорних елементів і конструкцій обертових і коливних агрегатів.

В більшості випадків поперечні перерізи ротора і бандажів вагоноперекидача внаслідок тривалих ударно-вібраційних впливів при експлуатації приймають вид еліпса, мала вісь якого збігається з напрямком удару вагона при його розвантаженні. Виникає задача визначення параметрів оптимального кола або еліпса бандажа і ротора. При цьому центр кола і бандажа повинен збігатися з віссю обертання ротора. Іноді потрібно визначити геометричні параметри перерізів споруд криволінійної форми, проектні дані яких невідомі або вимагають уточнення.

В результаті виникаючих деформацій, поперечний переріз конструкції має криволінійну форму, в загальному вигляді схожу на еліпс (рис. 2). Прямокутні координати Xі, Yі точок Мі, позначених через рівні кутові інтервали, одержують геодезичними методами. Використовуючи метод найменших квадратів, необхідно підібрати параметри оптимального еліпса (X0, Y0 - координати центра еліпса, a і в - півосі еліпса, - кут нахилу півосі еліпса) так, щоб сума квадратів відхилень Vі=МіNі точок реальної кривої від еліпса вздовж його нормалі була б найменшою, тобто знайти мінімум функції:

. (4)

Очевидно, що координати заданих точок Мі в системі прямокутних координат, осі якої сполучені з великою і малою півосями, матимуть вигляд:

(5)

За певних умов еліпс близький до кола, тобто:

, (6)

де - коефіцієнт деформації еліпса.

З точністю першого порядку малості відносно функція (4) матиме вигляд:

, (7)

де , , .

Рис. 2. Принцип визначення оптимальних параметрів еліптичного перерізу обертового агрегату

Прийнявши , можна виконати апроксимацію деформованих перерізів колом.

Для визначення параметрів деформаційного процессу вагоноперекидача, що знаходиться в складних умовах експлуатації, під постійним впливом несприятливих факторів, з необхідною точністю, розроблено методику створенння планової геодезичної мережі, дослідження якої виконано методом геометричного моделювання на спеціально створеному полігоні. Встановлено, що найбільш ефективною в стиснутих умовах експлуатації є мережа у вигляді чотирикутника без діагоналей, яка доповнена побудовами допоміжних пунктів способами створів і лінійних засічок.

Обгрунтовано необхідність створення дворозрядної висотної мережі в звязку з різними вимогами щодо точності визначення висотного положення вузлів вагоноперекидача.

В залежності від часу зупинки технологічного устаткування і методів рихтування, запропонований один з варіантів контролю обертових агрегатів на ходу. На відміну від існуючих методів контролю обертових агрегатів найбільшою проблемою був вимір відстаней до обертових елементів устаткування, які часто мають високу температуру нагрівання, і по довжині агрегату ця температура буває різною.

Розроблена автоматизована геодезична вимірювальна система для безперервного і дискретного моніторингу обертових промислових агрегатів різного призначення, що працюють у складному технологічному режимі при великій запиленості, вібраціях і високих температурах, у якій в якості вимірників використовують електронні рулетки або електронні тахеометри, що виконують виміри безконтактним способом.

Застосування в якості вимірників малих відстаней електронних рулеток або електронних безвідбивних тахеометрів дозволяє безпечним способом визначати відстані до обертових вузлів з похибкою 1-2мм відносно закріпленого створу напроти бандажів (рис. 3).

Рис. 3. Схема безконтактного виміру відстаней від створів до бандажа обертового агрегату

Для підвищення точності виміру відстаней електронною рулеткою розроблений спеціальний пристрій для її установки методом примусового центрування, що дозволяє підвищити точність вимірів.

Виконано дослідження точності виміру відстаней електронною рулеткою DІSTO Classіk та електронним тахеометром SET 530RK при високих температурах відбивної поверхні. Встановлено що, нагрів поверхні відбиття (+400, +600°С) практично не впливає на точність лінійних вимірів безконтактним способом електронними приладами.

Виконані дослідження точності виміру відстаней електронними рулетками і тахеометрами без відбивачів підтвердили можливість їх застосування в якості вимірників в автоматизованій системі. Однак застосування тахеометрів для виміру відстаней в такій автоматизованій геодезичній системі економічно не вигідно через високу їх вартість, а більш виправданим є застосування електронних рулеток в якості вимірників.

Третій розділ "Розробка методів і приладів для оперативного геодезичного контролю великих обертових агрегатів" присвячено розробці нових і вдосконаленню існуючих приладів і методів з застосуванням нових електронних засобів виміру.

Для визначення полярних координат контрольних точок досліджуваних об'єктів (вагоноперекидачі, обертові печі, циліндрічні резервуари та ін.) розроблено прилад на базі оптичного теодоліта з закріпленою на його горизонтальній осі електронною рулеткою. Така конструкція кріплення дала можливість виключити основні приладові похибки і значно підвищити точність лінійних вимірювань.

Для визначення впливу кутів нахилу відбивної поверхні по відношенню до лазерного променя електронної рулетки DІSTO Classіk (тахеометра SET 530RK) на точність виміру відстаней S до криволінійної поверхні об'єкта виконані експериментальні дослідження.

Результати експериментальних досліджень дозволили отримати наступні залежності:

, мм - (електронна рулетка), (8)

, мм - (електронний тахеометр), (9)

для кутів нахилу =10є - 60є і відстані =7м. Коефіцієнт кореляції дорівнює відповідно R1=0,98 і R2=0,99, що підтверджує високу якість апроксимації.

Для контролю висотного положення точок, розташованих у затемнених місцях, розроблено прилад, який поєднує оптичний нівелір і малогабаритний лазерний випромінювач від указки з напівпровідниковим лазером, які з'єднані між собою за допомогою розробленої універсальної насадки, яка може фіксуватися на окулярах практично всіх типів нівелірів. Прогнозна функція залежності похибок mh визначення перевищень розробленим приладом від відстані S має вигляд параболічної кривої:

, мм (10)

в межах до 80м з коефіцієнтом кореляції R=0,95, що підтверджує надійний зв'язок між досліджуваними параметрами.

Для використання рівневих нівелірів в розробленому приладі виконана його модифікація. С цією метою блок призм, що передає зображення бульбашки циліндричного рівня в зорову трубу повернуто на 180є, вмонтовано підсвітлювач і окуляр, що дозволило розширити діапазон застосування приладу без зниження точності вимірювань.

Для визначення параметрів (амплітуда, частота) коливного і обертового процесів розроблена методика із застосуванням сучасних цифрових відеокамер. Дослідження точності визначення деформацій параметрів виконувалось на спеціальному вібростенді, який дозволив моделювати динамічні зміщення і коливання з необхідними параметрами (100-150мм). Стенд закріплювався на різних відстанях в контрольних точках створу, а відеокамера – у початковій. Дослідження виконувались відеокамерами Panasonik M9000 та Soni – 235 з оптичним збільшенням відповідно 12x і 24x.

За результатами досліджень отримано прогнозні функції похибок m визначення амплітуд динамічних коливань в залежності від відстані S:

для Panasonik M9000 - , мм (11)

для Soni – 235 - , мм (12)

в межах відповідно до 50 і 200 метрів.

Коефіцієнт кореляції дорівнює відповідно R=0,96 і R=0,98, що підтверджує високу якість апроксимації.

Встановлено що, оптичне збільшення відеокамер має значно більший вплив на точність визначення деформацій ніж їх роздільна здатність.

Виконано дослідження впливу провисання механічних рулеток на точність лінійних вимірів. Встановлено, що рівняння ланцюгової лінії механічних рулеток і дротів не збігаються на відстанях більше 20м, тому при високоточних лінійних вимірах для кожного типу рулетки необхідно визначати провисання експериментальним шляхом або безпосередньо вводити фактичну поправку за прогин для різних відстаней.

За результатами досліджень отримані наступні рівняння:

- залежність фактичних поправок за прогин рулетки від відстані l:

, мм, (13)

- залежність фактичного прогину fф від відстаней l:

, мм, (14)

де l - відстань у метрах.

Для автоматизації вимірів розроблена автоматична система контролю геометричних параметрів бандажів і опорних роликів вагоноперекидача, що дозволяє більш оперативно і з достатньою точністю визначати деформації та істотно скорочувати витрати на геодезичні роботи, сприяючи своєчасному проведенню ремонтних робіт.

Досліджена можливість використання супутникових навігаційних систем для створення планово-висотної мережі при визначенні геометричних параметрів обертових агрегатів. Виконано дослідження точності визначення координат в умовах наземних перешкод. Встановлено, що на точність визначення координат і висот пунктів із застосуванням супутникових радіонавігаційних систем впливають наземні перешкоди (будинки, споруди, дерева, опори ЛЕП та інш.), і це потрібно враховувати при закладці пунктів геодезичної мережі. Подібну систему можна застосовувати для створення обгрунтування обертових агрегатів, що розташовані на відкритих майданчиках і не мають начіпних огороджувальних конструкцій, тобто в процессі монтажу.

Досліджена точність бічного нівелювання, яка показала, що навіть у стиснутих умовах, при відстанях від теодоліта до контрольної точки 2 метри і висотах до 5 метрів, максимальна середня квадратична похибка не перевищує ± 1,25 мм, що задовольняє вимогам при геодезичному контролі геометричних параметрів обертових агрегатів.

Похибка m бічного нівелювання в залежності від висоти Н апроксимується залежністю:

для S=2м, , мм; (15)

для S=5м, , мм; (16)

для S=10м, , мм. (17)

де Н - висота в метрах.

В четвертому розділі дисертації "Дослідження параметрів коливально-обертового процесів агрегатів в умовах експлуатації" приведені результати досліджень статичних і динамічних деформацій вагоноперекидача ВРС-93 Макіївського коксохімічного заводу та обертового затвора Краматорської руслової греблі.

Встановлено, що поперечні перерізи ротора вагоноперекидача мають вигляд еліпса і значні деформації (-43мм). Максимальні деформації приходяться (рис.4) на точки 4-6, тобто деформація ротора викликана значними навантаженнями в момент ударного впливу на ротор вагона, що розвантажується. Планове положення осей обертання ротора, опорних роликів і вала приводу має вигляд ломаної лінії. Аналіз висотного положення показав, що осі агрегату також зміщені щодо горизонтальної площини.

Рис. 4. Апроксимація поперечного переріза вагоноперекидача еліпсом

Виконано апроксимацію поперечного перерізу вагоноперекидача стандартним еліпсом і колом. Встановлено, що апроксимація еліпсом ефективніша у порівнянні з колом, тому що дозволяє краще виявити форму деформованого перерізу ротора і скоротити обсяг рихтувальних робіт.

В результаті апроксимації поперечного перерізу вагоноперекидача (рис. 4) еліпсом отримані наступні параметри: довжина великої півосі a=3506 мм; довжина малої півосі в=3483 мм; кут нахилу великої півосі б=47°; сума квадратів відхилень точок кривої Vі=4518мм2. Координати X0, Y0 центра еліпса практично не змінилися. Для порівняння виконано апроксимацію поперечного перерізу колом. Отримані наступні параметри: радіус кола склав 3489 мм, сума квадратів відхилень Vі=7680мм2.

Апроксимація за допомогою еліпса значно скорочує обсяг рихтувальних робіт, забезпечує працездатність агрегата і потребує на 20% менше витрат на ремонтні роботи, забезпечуючи технологічний процес, коли вагони йдуть безперервним потоком, а їх простій економічно невигідний підприємству.

Використовуючи розроблену методику, виконані дослідження деформацій металевих конструкцій та встановлено форму унікального обертового затвора Краматорської руслової греблі, що працює з 1908 року, а технічні документи втрачені. У процесі досліджень встановлено:

- оболонка стовбура в поперечному перерізі має вигляд класичного еліпса (рис.5), що переходить уздовж великої осі в трикутник;

- зафіксовано прогин стовбура, що дорівнює 30мм, і у відносній мірі складає 1:1130, не перевищуючи допуск 1:1000;

- максимальний поздовжній нахил стовбура в піднятому стані склав і=0,002;

- зафіксовано кут кручення стовбура, максимальна величина якого склала 2°.

Рис. 5. Результати виміру параметрів поперечного перерізу №1 стовбура греблі після підйому з води

Виконано апроксимацію (рис.5) поперечного перерізу Краматорської руслової греблі, внаслідок чого отримані наступні параметри: довжина великої півосі a=1920мм; довжина малої півосі в=1450мм. Виконані дослідження деформацій обертового затвору дозволили виявити форму поперечного перерізу і розробити оптимальний проект реконструкції об'єкту.

ВИСНОВКИ

1. Виконаний аналіз стану геодезичного забезпечення монтажу і експлуатації великогабаритного обертового устаткування показав, що в умовах експлуатації основні методи геодезичного контролю не дозволяють об'єктивно діагностувати стан агрегату, а це вимагає зупинок для проведення контролю і профілактичного ремонту.

2. Розроблена методика і досліджена точність створення планово-висотної мережі у вигляді чотирикутника без діагоналей для обертових вагоноперекидачів, що працюють у складних умовах монтажу і обмеженості майданчика, шляхом побудови повнорозмірної моделі в сприятливих умовах і обґрунтування необхідної точності.

3. Вперше розроблений метод апроксимації деформаційного процесу обертових агрегатів з використанням еліптичної форми в межах відхилень радіусів на величини максимальних допусків, що скорочує обсяг рихтування на 20%.

4. Вперше розроблена автоматизована система контролю обертових агрегатів в експлуатаційному режимі безконтактним методом вимірів деформацій електронними рулетками або тахеометрами, що дозволяє здійснювати своєчасне діагностування агрегатів, скорочуючи витрати на геодезичні роботи і підвищуючи їхню продуктивність.

5. Розроблені і вдосконалені прилади, пристрої і методи для визначення деформацій обертових об'єктів з використанням лазерних насадок, відео- і кінокамер, що значно скорочують витрати на геодезичні роботи і підвищують продуктивність робіт у 1,5-2 рази, не вимагаючи великих витрат.

6. Розроблено оптимальну технологію геодезичних вимірів із застосуванням розроблених приладів і пристроїв з визначення геометричних параметрів основних вузлів великих обертових і коливних об'єктів.

7. Розроблено рекомендації з періодичності геодезичного контролю ВРС, математичної обробки вимірів, рихтування їх устаткування оптимальним способом.

8. Розроблені геодезичні технології і прилади рекомендуються до використання при дослідженні деформацій великих обертових і коливних об'єктів науковими, проектними і виробничими організаціями, що виконують геодезичні роботи з дослідження, контролю і ремонту складних і унікальних об'єктів. Впровадження даних методів дозволяє зменьшити витрати на геодезичні роботи і підвищити продуктивність праці в складних умовах єксплуатації.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

АНОТАЦІЯ

Переварюха А.М. Розробка і вдосконалення геодезичних методів контролю параметрів обертових і коливних об'єктів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.24.01-геодезія, фотограмметрія та картографія. - Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2008.

Дисертацію присвячено розробці і вдосконаленню геодезичних методів контролю параметрів обертових і коливних об'єктів, що дозволяють оперативно, з необхідною точністю одержувати об'єктивну інформацію про стан об'єкта, які сприяють своєчасному проведенню ремонтних робіт і скорочують витрати на геодезичні роботи.

Вперше розроблено метод апроксимації деформованих перерізів еліпсом, що дозволяє визначати деформації перерізів, а також геометричні параметри перерізів криволінійної форми, проектні дані яких невідомі або вимагають уточнення. Розроблена автоматизована геодезична вимірювальна система, що забезпечує безперервність і дискретність моніторингу агрегатів, в якій в якості вимірників використовуються електронні рулетки або електронні тахеометри, що виконують виміри безконтактним способом.

Виконано розробку і вдосконалення методів і приладів для контролю геометричних параметрів обертових і коливних об'єктів.

Наведені результати досліджень статичних і динамічних деформацій вагоноперекидача ВРС-93 Макіївського коксохімічного заводу і обертового затвора Краматорської руслової греблі.

Приведені комплексні дослідження точності визначення деформацій різними способами в однакових умовах підтвердили правомірність розроблених методів і приладів для визначення геометричних параметрів обертових об'єктів.

Ключові слова - деформації, обертові і коливні об'єкти, геодезичні виміри, методи, прилади.

АННОТАЦИЯ

Переварюха А.Н. Разработка и совершенствование геодезических методов контроля параметров вращающихся и колеблющихся объектов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.24.01-геодезия, фотограмметрия и картография. – Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, 2008.

Диссертация посвящена разработке и совершенствованию геодезических методов контроля параметров вращающихся и колеблющихся объектов, позволяющих оперативно, с необходимой точностью получать объективную информацию о состоянии объекта, способствующих своевременному проведению ремонтных работ, сокращающих затраты на геодезические работы.

Приведена характеристика объекта исследования, выполнен анализ существующих методов контроля крупногабаритных вращающихся и колеблющихся агрегатов, а также допусков.

С целью получения оптимальной модели рихтовки вращающегося агрегата впервые разработан метод аппроксимации деформированных сечений эллипсом, позволяющий определять деформации сечений в пределах максимально допустимых отклонений, а также геометрические параметры сечений криволинейной формы, проектные данные которых неизвестны или требуют уточнения. Установлено, что аппроксимация деформированных сечений сооружений цилиндрической и конической формы эллипсом значительно эффективнее по сравнению с окружностью, о чем свидетельствует минимум квадратов отклонений, и позволяет получать величины деформаций и вектор их направлений, что является важными характеристиками при описании деформационных процессов инженерных сооружений и агрегатов.

Разработана методика создания планово-высотного обоснования вращающегося вагоноопрокидывателя в виде прямоугольника без диагоналей и исследована его точность на примере полномасштабной модели, позволяющая с необходимой точностью и минимальными затратами обеспечивать контроль геометрических параметров основных узлов вращающегося агрегата.

Для оперативности измерений разработана автоматизированная геодезическая измерительная система, обеспечивающая непрерывность и дискретность мониторинга вращающихся промышленных агрегатов, работающих в сложном технологическом режиме при большой запыленности, вибрациях и высоких температурах, в которой в качестве измерителей используются электронные рулетки или электронные тахеометры, выполняющие измерения бесконтактным способом.

Выполнены исследования точности измерений расстояний в различных условиях электронными тахеометрами и рулетками без использования отражателей, которые подтвердили возможность их применения в качестве измерителей в автоматизированной системе.

Разработаны и усовершенствованы новые приборы и методы для определения деформаций вращающихся объектов, с использованием лазерных насадок, применения видео- и кинокамер, которые значительно сокращают затраты на геодезические работы, повышают производительность работ в 1,5-2 раза, и при этом на их разработку не требуется больших затрат.

Разработана оптимальная технология геодезических измерений с применением разработанных приборов по определению геометрических параметров основных узлов крупных вращающихся и колеблющихся объектов.

Приведены результаты исследований статических и динамических деформаций вагоноопрокидывателя ВРС-93 Макеевского коксохимического завода и уникального вращающегося затвора Краматорской русловой плотины.

Приведенные комплексные исследования точности определения деформаций разными способами в одинаковых условиях подтвердили правомерность разработанных методов и приборов для определения геометрических параметров вращающихся и колеблющихся объектов.

Ключевые слова – деформации, вращающиеся и колеблющиеся объекты, геодезические измерения, методы, приборы.

SUMMARY

A N Perevaruyha. Development and improvement geodetic guiding methods of rotating and vibrating objects parameters. – Manuscript.

The thesis for a PhD (Engineering) in speciality 05.24.01 – Geodesy, Photogrammetry, and Cartography. – Kyiv National University of Civil Engineering and Architecture, Kyiv, 2008.

The thesis is devoted to improvement of geodetic guiding methods of rotating and vibrating objects parameters that let us get objective knowledge about the object condition promptly and with necessary precision, and they facilitate roads repairing in time, also they reduce expenses for geodetic works.

For the first time a method of approximation of deformed sections by ellipse has been developed that let us determine sections deformation and also geometric parameters of curved sections whose design data are unknown or need some refinement. An automatic geodetic measure system has been developed that provides continuity and discreteness of machines monitoring where electronic tacheometers measuring with a contactless method are used as meters.

Methods and instruments for geometric parameters guiding of rotating and vibrating objects have been developed and improved.

Research results of static and dynamic deformations of the car dump (BPC - 93) of Makeyevka chemical - recovery carbonization plant and of a rotating shutter of Kramatorsk river-bed dam are given.

The given complex researches of deformation determination precision using different methods in the same conditions have confirmed rightfulness of the developed methods and instruments to determine geometric parameters of rotating and vibrating objects.

Key-words - deformations, rotating and vibrating objects, geodetic measurements, methods, instruments.