«Накрыв для щебня от непогоды» на базе конструктора Lego WeDo 1.0

XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

«Накрыв для щебня от непогоды» на базе конструктора Lego WeDo 1.0

Куницин Н.М. 1Хакимов Л.М. 1Домрачев П.И. 1Тарасенко И.А. 1
1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни
Фрибус К.Р. 1
1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность работы: накрыв для щебня от непогоды имеет высокую актуальность. Непогодные условия, такие как дождь, снег, град, могут нанести серьезный ущерб щебеночным покрытием, вызвать их размыв, разрушение или изменение геометрии. Накрыв для щебня будет служить для защиты щебеночных слоев от воздействия внешних факторов, сохраняя их прочность, долговечность и стабильность. Такие накрывы предотвращают разрыхление и размыв щебня под воздействием воды, уменьшают вероятность образования колеи и увеличивают срок службы дорожного покрытия.

Цели проектной работы: Создание модели «Накрыв для щебня от непогоды», для упрощение добычи щебня зимой.

Задачи проектной работы:

  1. Ознакомиться с происхождением, применением и добычей щебня.

  2. Подробно изучить особенности и пользу щебня

  3. Выделить главные особенности добычи щебня

  4. Создать модель на базе конструкторского набора WeDO 1.0.

  5. Запрограммировать модель

В качестве источников информации мы использовали информационные сайты (стр 17) . При конструировании движимых частей проекта нам помогли книги и методические пособия о простых и сложных механических передачах. При создании программ мы руководствовались учебными пособиями по образовательной робототехнике.

Глава 1. Происхождение, применение и добыча щебня

1.1 Щебень- полезный строительный материал.

Щебень — это неорганический нерудный строительный материал, получаемый путем дробления известняка, ракушечника, мрамора, доломита, гранита, габбро, мрамора, амфиболита и т.д. Строительный материал, который широко используется в строительстве и благоустройстве территорий. Он представляет собой дроблёные камни различных пород, которые имеют определённую фракцию. В зависимости от размера фракции щебень может использоваться для различных целей.

Щебенка является результатом отходов производства при добыче полезных ископаемых или попутно добываемой каменной породой. [1] Существует несколько видов щебня, которые различаются по происхождению, прочности и другим характеристикам.

Рассмотрим щебень по прочности:.

  1. Гранитный щебень — один из самых прочных видов щебня. Он используется в строительстве дорог, фундаментов, мостов и других конструкций, требующих высокой прочности.

  2. Известняковый щебень — менее прочный, но более доступный по цене. Он используется для строительства дорог с невысокой нагрузкой, а также в качестве наполнителя для бетона.

  3. Гравийный щебень — имеет среднюю прочность и используется для строительства дорог, фундаментов и других конструкций.

  4. Вторичный щебень — изготавливается из отходов строительства и других материалов. Он имеет меньшую прочность, но является более доступным по цене.

Щебень широко используется в различных областях строительства и благоустройства территорий. Щебень в основном используется для строительство дорог, для создания дорожного полотна, которое должно выдерживать большие нагрузки. Так же щебень используют для фундамента домов, в качестве основания для зданий и сооружений. Щебень является одним из основных компонентов бетона, который используется для строительства различных конструкций. Ещё один вид применение щебня- благоустройство территории, он используется для создания дорожек, площадок и других элементов благоустройства. (Приложение 1, изображение 1-4)

Как и любой строительный материал, щебень имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

  1. Прочность и долговечность.

  2. Устойчивость к воздействию окружающей среды.

  3. Доступность по цене.

Недостатки:

  1. Большой вес.

  2. Необходимость использования специальной техники для транспортировки и укладки, особенно в зимний период

Щебень является полезным строительным материалом, который широко используется в различных областях строительства и благоустройства. Он обладает прочностью, долговечностью и устойчивостью к воздействию окружающей среды, что делает его незаменимым материалом для создания надёжных и долговечных конструкций. Однако, как и любой другой материал, щебень имеет свои недостатки, которые необходимо учитывать при его использовании.

1.2. Добыча щебня и её особенности добычи в непогоду

Щебень делится по происхождению и способу добычи: происхождение щебня может быть естественным и искусственным: естественный материал получают с помощью дробления горных пород, добытых в карьерах либо взрывным способом, искусственный — дроблением строительных отходов (кирпича, бетона, асфальта) или отходов металлургических предприятий.

Щебень естественного происхождения:

  1. Гранитный;

  2. Гравийный;

  3. Известняковый, доломитовый;

  4. Мраморный;

  5. Диоритовый;

  6. Сланцевый;

  7. Серпентинитовый;

  8. Из габбро-диабаза.

Щебень искусственного происхождения:

  1. Вторичный — дешевый, но менее прочный и морозоустойчивый;

  2. Шлаковый — дешевый, но хорошо впитывает влагу и неморозоустойчив. [2]

Существуют разные способы добычи добычи щебня: речная добыча, карьерная добыча, горная добыча, добыча на подводных месторождениях. В своей работе мы будем рассматривать горную добычу щебня. Горная добыча щебня- этот метод применяется, когда щебень добывается из горных массивов. Сначала проводятся взрывные работы для выработки пустот в массиве, а затем добыча проводится с использованием специализиро. [3]

Сегодня добыча щебня стала высокотехнологичной отраслью с использованием современных машин и оборудования, чтобы добыть, измельчить и классифицировать каменный материал в соответствии с требованиями строительных проектов. Щебень играет важную роль в создании прочных и долговечных инфраструктурных объектов, таких как дороги, мосты и здания. История добычи щебня свидетельствует о важности этого строительного материала для человеческой цивилизации и о постоянных усовершенствованиях в процессах его извлечения и использования в строительстве.[4] Эффективность разработки карьеров дорожно-строительных материалов в зимнее время определяется полнотой и своевременностью выполнения подготовительных работ. Наиболее благоприятным периодом осуществления подготовительных работ является летнее время. Подготовительные работы к зимней разработке притрассовых карьеров включают следующие мероприятия:

  1. вскрышные работы;

  2. устройство водоотводных канав осушения или ограждающих земляных валов;

  3. выбор мест под щебень, если обогатительный (дробильно-сортировочный) цех расположен на территории карьера (осадки не должны подтоплять штабеля материала, а откладывающийся снег не должен мешать производству работ в карьерах);

  4. подготовку подъездных путей к карьерам до наступления заморозков, профилировку грунтовых дорог, ремонт мостов и труб; мероприятия по снегозадержанию на сильно заносимых участках; в районах с периодическими оттепелями – улучшение подъездных путей к карьерам (устройство покрытия из материала карьера или сборно-разборных покрытий).

Объем и характер вскрышных работ определяются видами полезного ископаемого и особенностями его залегания. Способ производства работ и время выполнения вскрышных работ взаимосвязаны с технологией разработки полезного ископаемого. Используют один из двух вариантов производства вскрышных работ, заключающихся в следующем:

  1. полное удаление вскрыши в летнее время со всей площади карьера, намечаемой к разработке в зимнее время. Этот вариант особенно эффективен при разработке в зимнее время камня, сухих гравийных и песчаных материалов;

  2. удаление вскрыши непосредственно перед разработкой карьера с помощью сменного или суточного участка работ.

Однако, несмотря на высокотехнологичность отрасли, в которой действительно высокий прогресс и подготовку щебня в летнее время, добыча щебня зимой имеет свои особенности и может быть затруднительной из-за неблагоприятных погодных условий. Чтобы прогресс был эффективным необходимо правильно организовать работу. Добыча щебня в зимний период вполне возможна, но имеет ряд трудностей. При добычи щебня зимой можно столкнуться с проблемой замораживание грунта. Ограниченное количество светового дня- в зимний период количество дневного света сокращается, что может ограничивать время работы и требовать дополнительного освещения на месте добычи. Безопасность работников также является весомой проблемой. В зимний период повышается риск обморожений, падений на скользких поверхностях, а также возможность образования льда на оборудовании. Необходимо соблюдать все меры предосторожности и обеспечивать достаточное тепло и укрытие для работников. Повышается расход топлива. Использование специальной техники зимой чаще требует дополнительных затрат на топливо из-за холодных температур. В целом, добыча щебня зимой требует дополнительных усилий и организации и большой суммы денежных средств на топливо, дополнительную строительную технику и химические реагенты.

В зимний период грунт может замерзнуть, что усложняет добычу щебня из карьеров. Для размораживания грунта используют специальную технику, тепло и иногда химические реагенты. Ещё одной проблемой является накопление снега. Снег и снежные осадки могут затруднить доступ к месторождению щебня, требуя дополнительных усилий по очистке площадок и дорог от снега. Из-за накопления снега на горной породе, могут возникнуть скальные снегопады. Во время скальных снегопадов следует приостанавливать работу с защитой открытых поверхностей забоя утеплителем.

Мы долго думали с командой над вышеперечисленными проблемами и решили, что самый эффективный способ решения проблемы наш проект - «Накрыв для щебня от непогоды». Подробнее о проекте во второй главе.

Глава 2. Практическая часть

2.1 Создание модели на базе конструктора Lego WeDo 1

Мы создали модель «Накрыв для щебня от непогоды» на базе конструктора Lego WeDo 1.0. Наш накрыв будет защищать щебень от снега, дождя, града и прочих погодных условий. Когда погода начинает портиться, датчики это фиксируют и закрывают накрыв, в исходном положении он открыт.

Наш накрыв решает сразу несколько проблем. При снегопаде накрыв находится в закрытом положении, соответственно осадки не затруднят доступ к месторождению щебня и сохранят его прежние свойства. Поскольку щебень не замерзнет и будет защищен от обледенения, его не нужно будет дополнительно отогревать и использовать для этого дополнительную технику. Работа не приостановится даже в сильные снегопады, а рабочие будут работать при хорошей видимости и в более тёплых условиях, нежели без накрыва. Наша конструкция состоит из горы, нашего накрыва. Также дополнительно мы построили самосвал, экскаватор и подъемный кран. На нашей модели- «Накрыв для щебня от непогоды» установлен датчик расстояния (Приложение 2, изображение 5). Когда он видит снежинку или капли дождя, то накрыв начинает движение, закрывая щебень и защищая его от непогоды. Мотор передает энергию в червячную передачу и зубчатый механизм начинает работу(Приложение 2, изображение 6-8). В случае прекращения осадков, накрыв вновь начинает движение и возвращается в исходное положение.

При добыче щебня экскаватор загружает щебень в самосвал. Самосвал везет его к подъемному крану.А подъёмный кран помогает в транспортировки щебня. Подъёмный кран тоже работает автоматически. При загрузке щебня в ящик, нужно опустить вниз датчик направления(Приложение 3, изображение 9). Сработает программа и подъёмный кран поднимает груз. Повернуть его можно в ручную. Чтобы опустить ящик с щебнем, необходимо повернуть датчик наклона в обратную сторону. Фото проекта (Приложение 2, изображение 10)

2.2 Управление моделью с помощью программы

Программировали мы в «LEGO Education WeDo Software v1.1». У нас получилась большая программа, управление моделью активируется с помощью нажатия на клавишу «1». На горе закреплен датчик расстояния. Когда на улице идет снег, наш датчик расстояния обнаруживает снежинки, программный код запускается. Мотор передает энергию в червячную передачу и зубчатый механизм начинает работать, что приводит к закрытию крыши. Когда снежинки перестают попадать на датчик, мы можем открыть накрыв с помощью клавиши «стрелка вверх». Если идёт снег, щебень можно добывать в обычном режиме, после добычи щебня, экскаватор загружает щебень в самосвал. Самосвал везет его к подъемному крану. Второй мотор работает от датчика наклона. Когда датчик наклона меняет направление вниз, мотор вращается, тем самым поднимает груз и транспортирует щебень в место хранения. Для завершения программы и остановки работы моторов необходимо нажать на красную кнопку «стоп».

Заключение

В процессе нашей работы мы изучили щебень как важное строительное сырье, необходимое для производства бетона, асфальта и гравия. Мы рассмотрели различные способы добычи щебня, такие как добыча на карьерах и гравийных карьерах с использованием специализированного оборудования и остановились на добыче щебня в горных породах. Особое внимание было уделено особенностям добычи щебня зимой, когда низкие температуры и снегопады могут затруднять процесс. Мы выяснили, что в зимний период добыча щебня может быть усложнена из-за замораживания грунта или образования обледенений. В целом, наше исследование позволило нам получить глубокий понимание процесса добычи щебня зимой и используя знания сконструировать накрыв для щебня от непогоды.

Для проекта мы использовали конструктор из наборов Lego WeDo 1.0. и дополнительные детали Lego. Мы планируем усовершенствовать нашу работу, чтобы полностью автоматизировать процесс и сделать добычу щебня зибой ещё проще. Свой проект мы считаем актуальным в настоящее время и необходимым для добычи щебня в зимний период.

Список используемой литературы

1. Курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», Режим доступа - https://vk.com/mrbrainy_tmn?from=search

Список используемых интернет источников

  1. https://idk24.ru/articles/vidy-shchebnya/

2. https://shebenshop.ru/info/articles/vse-o-ssm/chto-takoe-shcheben/

3. https://gruzovik36.ru/articles/dobycha-shhebnya-sposoby-i-texnologii/

4.https://tdborok.ru/blog/istoriya-dobychi-i-obrabotki-shchebnya-sovremennye-tekhnologii-i-ekologicheskie-aspekty/

5.https://studopedia.su/10_53541_osobennosti-razrabotki-karerov-v-zimnee-vremya.html?ysclid=lw7van2oqa501102743

Приложение 1.

Изображение 1.

Изображение 2. Изображение 3.

Изображение 4.

Приложение 2.

Изображение 5 Изображение 6

Изображение 7 Изображение 8

Изображение 10 Изображение 11

 

Просмотров работы: 41