Введение к работе
Актуальность темы диссертации определяет сложившаяся в РФ ситуация: во-первых, с точки зрения экологии и экономики, не только целесообразно, но и необходимо использовать отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, а также сельского хозяйства в производстве фурфуролацетоно-вой смолы - наиболее дешевого полимерного связующего коррозионностоиких конструкционных материалов; во-вторых, возникла острая необходимость разработки композита, способного стать альтернативным дереву и железобетону для шпал и брусьев общего назначения и лесовозных железных дорог, а также трамвайных путей.
Обоснованность первого положения заключается в том, что при производстве пиломатериалов, заготовке леса и раскряжевке древесины на нижних складах леспромхозов, в цехах деревообработки образуются отходы, содержащие высококачественную массу древесины, пригодную для использования в композиционных материалах.
Второе положение обосновано тем, что практически не осталось сырьевой базы для изготовления деревянных шпал - высокосортного леса в возрцсте 80...100 лет, вырубка которого затруднена из-за удаленности лесосек, что увеличивает их себестоимость. Использование железобетона, решая проблему, дефицита деревянных шпал, ведет к большим экологическим и экономическим потерям из-за недостатков этого материала - большой массы, электропроводности, хрупкости и, главное, жесткости, приводящей к разрушению ходовой части подвижного состава и вредящей здоровью людей.
Серьезность проблемы настолько велика, что в марте с.г. в МПС РФ состоялось совещание по поводу создания композиционных шпал, на котором, как один из вариантов, рассматривалась возможность стендовых и эксплуатационных испытаний и производства шпал из древесностекловолокнистого композиционного материала (ДСВКМ), созданного в ВГДТА.
4 Представленная работа выполнялась в соответствии с планом НИР Всерос
сииского научно-исследовательского института железнодорожного транспорт
(ВНИИЖТ) МПС РФ, а также по заказу Управления автомобильных доро
(УАД) при администрации Липецкой области (тема 68 / 95 "Разработка сп^ци
альных узлов, технологической линии по отливке элементов дорожного строи
тельства, подготовке компонентов композиционных материалов и проведени
их эксплуатационных испытаний"), заинтересованного в производстве элемег
тов строительных конструкций из ДСВКМ.
Целью исследований, изложенных в диссертации, является разработка.ее става ДСВКМ с заданными свойствами с учетом долговечности и применение современной компьютерной системы, а также выдача рекомендаций для соо-ветствующих нормативных документов.
При этом решались следующие конкретные задачи исследования:
- оценить результаты экспериментальных исследований влияния разли1
ных компонентов ДСВКМ на его механические свойства, опыт отливки желе
нодорожных шпал, их экологическую безопасность и экономическую эффа
тивность с позиций заданных ВНИИЖТ МПС характеристик;
- используя экспериментальные данные и современные программнь
средства обработки создать математическую модель проектирования теоретич
ских составов ДСВКМ с заданными свойствами;
получить статистически обоснованные, физико-механические характер стики ДСВКМ выбранного состава и сравнить их с теоретическими и заданш ми;
разработать практическую методику определения пределов пропорції нальности и упругости композиционных материалов с применением ЭВМ;
изучить водостойкость ДСВКМ и получить с помощью компьютер» техники функции, отражающие зависимости коэффициента стойкости от вр мени экспозиции;
5 Г .
- предложить использовать результаты диссертации в технических услови
ях на отливку шпал различного назначения из ДСВКМ.
Научная новизна и отличительные особенности результатов, полученных в диссертационной работе лично автором, вносят вклад в теорию и практику создшгая композиционных материалов на основе полимеров и состоят в следующем:
получение новых экспериментальных результатов в изучении свойств ДСВКМ, влияющих на его долговечность и технологичность;
построение математической модели проектирования теоретических составов ДСВКМ с заданными свойствами;
разработка практической методики определения пределов пропорциональности и упругости композиционных материалов;
получение с помощью ЭВМ функций, отражающих зависимости коэффициента стойкости от времени выдержки ДСВКМ в воде.
Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждены:
проведением большого комплекса экспериментальных исследований;
применением методов математической статистики;
- положительными актами стендовых и эксплуатационных испытаний
железнодорожных шпал;
- утвержденными техническими условиями и гигиеїшческим сертификатом
на производство шпал из ДСВКМ.
Практическая значимость и. реализация работы заключается в:
внесении ее результатов в ТУ 5340-001-02068097-% "Шпалы для железнодорожных, трамвайных и лесовозных путей на полимерной основе";
эксплуатационными испытаниями шпал на 36-ом железнодорожном пути Елецкой дистанции пути ЮВЖД;
использовании разработанного материала в учебном процессе по курсу "Сопротивление материалов" в ВГДТА.
:У 6
На защиту выносятся:
результаты проектировшшя состава ДСВКМ с заданными свойствами с применением математического моделирования;
результаты исследований влияния вводимых компонентов на прочностные и упругие свойства материалов;
методика определения пределов пропорциональности и упругости композиционных материалов;
- новые функции, описывающие зависимости коэффициента стойкости
ДСВКМ от времени экспозиции в воде.
Апробация работы. Научные положения и результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях, по итогам НИР в Воронежской государственной лесотехнической, академии (1995, 1996, 1997 гг.), на всероссийских, научно-практических конференциях: "Проблемы ресурсосберегающих и экологически чистых технологий на предприятиях лесного комплекса и подготовка лесоинженерных кадров" и "Комплексная продуктивность лесов и организация многоцелевого (многопродуктового) лесопользования" - Воронеж (1994, 1995 гг.); на международных научно-технических конференциях: "Современные проблемы строительного материаловедения" - Самара (1995 г.), Казань (1996 г.); на конференции профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной архіггегаурно-строительной академии (1997 г.), на Всероссийской научной конференции "Современные методы подготовки специалистов и совершенствование средств наземного обеспечения авиации" в ВВВАИУ (1997 г.), на региональной конференции-выставке "Реализация научно-технических программ" - Воронеж (1996 г.), выставке "Строительство. Архитектура. Дизайн" - Липецк (1996 г.).
Публикации. Основные выводы диссертационных исследований нашли отражение в 11 публикациях автора и ТУ 5340-001-02068097-96.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав,
7 основных выводов, списка литературы и приложений. Объем работы 158 страниц текста, 30 рисунков, 4 приложения, список литературы из 112 наименований.
