Розробка низькочастотної віброплощадки з регульованим пневмоприводом

Размещено на http://allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

УДК 543.232 (088.8)

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук

РОЗРОБКА НИЗЬКОЧАСТОТНОЇ ВІБРОПЛОЩАДКИ З РЕГУЛЬОВАНИМ ПНЕВМОПРИВОДОМ

05.05.02 - машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій

Мєтєльов Олександр Володимирович

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано на кафедрі механізації будівельних процесів Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (ХДТУБА), Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент кафедри механізації будівельних процесів ХДТУБА, доцент Ємельяненко Микола Григорович

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Назаренко Іван Іванович, завідуючий кафедрою експлуатації та ремонту будівельних машин Київського національного університету будівництва та архітектури;

кандидат технічних наук Змарада Анатолій Олександрович, доцент кафедри хімічної техніки та промислової екології Харківського державного політехнічного університету.

Провідна установа - Полтавський державний технічний університет ім. Ю. Кондратюка, кафедра будівельних машин та обладнання, кафедра теоретичної механіки (м.Полтава).

Захист відбудеться “29” березня 2000 р. о 14 ³⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.04 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ХДТУБА.

Автореферат розісланий ”28” лютого 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 64.056.04 кандидат технічних наук, доцент М.Г.Ємельяненко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останні роки в Україні та країнах СНД відзначається спад будівельного виробництва та істотне скорочення крупнопанельного домобудівництва. У економічних умовах, що склалися, заводи по виробництву виробів збірного залізобетону випускають широку номенклатуру малогабаритних виробів невеликими партіями. У зв'язку з цим, формування таких виробів проводиться, як правило, на існуючих средньочастотних віброплощадках вантажністю 10-15 т, що мають ряд істотних недоліків. Крім того, у наслідок їхнього недовантаження енергія витрачається нераціонально.

Створення формувальних постів, обладнаних високоефективними простими за конструкцією віброплощадками невеликої вантажності, є нагальною потребою виробництва. Аналіз існуючих віброплощадок і застосовуваної технології дозволяє зробити висновок, що однією з тенденцій розвитку вібраційної технології є застосування низькочастотних асиметричних режимів з підвищеними амплітудами коливань. Віброплощадки з такими режимами знижують розшарування бетонної суміші і витрату цементу, зменшують рівень шуму і скорочують час ущільнення. Крім того, із зменшенням частоти для одержання тієї ж міцності можна застосовувати менші розміри прискорень (у 1,5-2 рази), що дозволяє знизити рівень динамічних навантажень у машинах і дає можливість конструювати віброплощадки з високою експлуатаційною надійністю. Аналіз конструктивних рішень таких площадок показує, що низькочастотні коливання створюються, в основному, з використанням кривошипно-шатунного приводу, що потребує дуже точного виготовлення, складного в регулюванні і схильного до інтенсивного зносу. Крім того, значні труднощі викликає зміна режимів вібрації.

Можливість плавного регулювання параметрів коливань у процесі роботи і оптимізації робочих режимів, а також значне зниження рівня шуму при роботі можуть забезпечити віброплощадки з пневматичним або гідравлічним приводом.

Проведений аналіз показав, що у сучасного виробництва виробів збірного залізобетону є потреба у низькочастотних віброплощадках невеликої вантажності з регульованими параметрами, що забезпечують ефективне ущільнення бетонних сумішей різної рухомості. Розробка низькочастотної віброплощадки з регульованим пневмоприводом є перспективним напрямком, який потребує подальших наукових досліджень.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є розробка конструкції і створення дослідно-промислового зразка низькочастотної віброплощадки з регульованим пневмоприводом на підставі запропонованої інженерної методики розрахунку.

У задачі дослідження входить:

обгрунтування та вибір конструктивної схеми віброплощадки;

розробка математичної моделі руху віброплощадки і стану пневмосистеми;

встановлення розрахункових діапазонів динамічних параметрів і вибір раціональних значень параметрів пневмосистеми;

розробка методики експериментальних досліджень, експериментальне визначення раціональних параметрів віброплощадки та їх впливу на швидкість і якість ущільнення бетонної суміші;

розробка інженерної методики розрахунку віброплощадки з пневматичним приводом, виготовлення дослідно-промислового зразка віброплощадки.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у встановленні законів руху адекватно відображаючих реальну динаміку віброплощадки з пневмоприводом, що дозволило:

встановити залежності між конструктивними та динамічними параметрами віброплощадки;

визначити області раціональних значень амплітуди і частоти коливань, магістрального тиску і тиску у пневмопружних елементах;

визначити конструктивні параметри віброплощадки.

Новизна технічних рішень підтверджена двома патентами на винаходи.

Практичне значення одержаних результатів:

розроблена методика інженерного розрахунку, що дозволяє з невеликими витратами часу визначати конструктивні та технологічні параметри віброплощадки з регульованим пневмоприводом запропонованої конструкції;

на підставі розробленої методики виготовлено дослідно-промисловий зразок віброплощадки, експериментально визначені раціональні режими роботи, проведена оцінка її технологічної ефективності;

апробація та впровадження віброплощадки на Харківському ЗЗБВК №348 МО України при виготовленні плит перекриття каналів та тротуарних плит показали значне зниження рівня шуму (до 80 дБА), підвищення міцності отриманого бетону, зменшення витрат цементу (до 8%), за рахунок зменшення рухомості бетонної суміші, зменшення часу ущільнення та покращання якості лицьової поверхні.

Особистий внесок здобувача. Основні результати досліджень отримані здобувачем самостійно: огляд та аналіз літературних джерел, розробка методики експериментальних досліджень, проведення експериментальних досліджень і аналіз їхніх результатів, апробація та впровадження результатів досліджень у виробництво. Особистий внесок у зроблені, в співавторстві, публікації наведено після списку опублікованих робіт на стор. 14. віброплощадка пневмопривод низькочастотний

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідались на: 49 науково-технічній конференції Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури “Підвищення ефективності будівництва” у 1994 р; 51 науково-технічній конференції Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури “Будувати - значить думати про майбутнє” у 1996 р; першій всеукраїнській науково-практичній конференції “Прогресивні технології і машини для виробництва будматеріалів, виробів і конструкцій ” у Полтавському технічному університеті в 1996 р; міжнародній конференції в Білгородській державній технологічній академії будівельних матеріалів “Промисловість будматеріалів і будіндустрія, енерго- і ресурсозбереження в умовах ринкових відносин” у 1997 р; 54 науково-технічній конференції Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури у 1999 р.

Публікації. Основні результати роботи опубліковані в 6 наукових статтях [1-6], у тому числі 4 - у наукових збірниках, що входять у Перелік ВАК [1-4] і отримані 2 патенти на винаходи [7, 8].

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з переліку умовних скорочень, вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел і 6 додатків. Вона викладена на 144 сторінках, містить 126 сторінок друкованого тексту, 17 повних сторінок з рисунками, 1 повна сторінка з таблицями, списку літератури з 123 найменувань на 12 сторінках, 32 сторінки додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито стан наукової проблеми та значення її вирішення для сучасного виробництва залізобетонних виробів, обгрунтовано актуальність теми, сформульована мета і завдання дослідження, надана загальна характеристика дисертації.

У першому розділі виконано аналітичний огляд досліджень, присвячених процесу ущільнення бетонних сумішей на віброплощадках і зв'язку режимів вібрації з якістю ущільнення. Розглянуто роль амплітуди, частоти та різних форм коливань на процес ущільнення бетонної суміші. Великий внесок в вивчення механізму ущільнення та розвитку вібраційної технології внесли О.А.Афанасьєв, Ф.Г.Брауде, І.І.Биховський, Б.В.Гусєв, О.Д.Дємінов, О.Є.Десов, В.Г.Зазимко, Г.А.Куннос, І.І.Назаренко, О.А.Савінов, В.Й.Сивко, В.І.Осмаков, І.Ф.Руденко, К.О.Олехнович, В.Н.Шмігальський та ін. Встановлено, що перспективним напрямком для ущільнення бетонної суміші різної рухомості є застосування коливань низької частоти з великими амплітудами.

Проведено аналіз типів та характеристик існуючих віброплощадок. Визначено, що найбільшого поширення у виробництві залізобетонних виробів набули віброплощадки з частотою коливань 50 Гц та розмахом 0,003-0,007 м, які мають високий рівень шуму та ряд конструктивних недоліків. Найбільш перспективними є низькочастотні віброплощадки з підвищеними амплітудами і асиметричними ударними або ударно-вібраційними коливаннями (Б.В. Гусєв, О.Д. Дємінов, І.Ф. Руденко, К.О. Олехнович, Є.А. Сінєва, О.М. Шахов, І.І. Назаренко, О.М. Лялінов та ін.).

Подальшою тенденцією розвитку віброплощадок є створення на основі асиметричних низькочастотних режимів віброплощадок з режимами роботи які можна змінювати (В.Г. Зазимко, Л.І. Сердюк, М.І. Нетеса, М.Г. Ємельяненко, М. Болтрик, Л.І. Епштейн, О.М. Шахов, О.М. Лемешко, О.М. Черевко, М.П. Нестеренко, К.І. Марченко). Встановлено доцільність використання регульованого пневмоприводу для збудження низькочастотних високоамплітудних коливань.

В результаті виконаного аналізу стану питання були сформульовані задачі даної роботи.

У другому розділі проведено теоретичне дослідження низькочастотної віброплощадки з пневмоприводом. На підставі досліджень проведених у ХДТУБА під керівництвом М.Г. Ємельяненка розроблена принципова схема конструктивного виконання віброплощадки з пневмоприводом.

Схема для безударних режимів роботи містить робочий орган, який спирається на циліндри з штоками та поршнями . Пневмопривід містить розподілювач з підводною та скидною лініями. Поршні у нижній частині опираються на мембрани, розмежують їх з підпоршневими порожнинами, з'єднаними з блоком, які заповнено стиснутим повітрям, що виконує роль пневмопружного елементу (ППЕ). Для ударно-вібраційних режимів роботи передбачається удар рухомої рами з формою по пружним прокладкам, позначеним на схемі позицією.

Періодична зміна тиску повітря у надпоршневій порожнині призводить до виникнення вимушуючої сили яка викликає вертикальні коливання робочого органу віброплощадки.

Методика теоретичних досліджень будувалась з урахуванням положень теорії розрахунку пневмоприводу (Е.В. Герц, Г.В. Крейнін, О.І. Кудрявцев, О.В. Ложкін) і аналітичних залежностей запропонованих для розрахунку пневмопружних зв'язків з гумовими оболонками (В.М. Потураєв).

При теоретичних дослідженнях прийняті наступні припущення: рахуємо процеси у пневмосистемі віброплощадки адіабатичними; зміни об'ємів ППЕ - малі у порівнянні з об'ємами ППЕ у положенні рівноваги; пружні сили пропорційні зміщенню робочого органу, а дисипативні сили - його швидкості.

Розроблені динамічні моделі для безударного та ударно-вібраційного режимів роботи віброплощадки. Складені диференційні рівняння руху віброплощадки та стану пневмосистеми на підставі яких у програмній оболонці Mathcad 7 Pro розроблено програмне забезпечення, яке дозволяє з застосуванням ПЕОМ моделювати режими її роботи при зміні маси частин системи, що коливаються, кількості робочих циліндрів та їх розмірів, магістрального тиску у пневмомережі заводу, тиску у ППЕ, частоти коливань, матеріалу та розміру пружних прокладок, діаметру та довжини підвідного трубоводу.

Період коливань розбивався на чотири етапи руху, на яких брався до уваги баланс вимушуючої та протидіючої сил, які створювались пневмоприводом системи та пневмопружним елементом.

Рішення знайдено в вигляді

, (2)

, (3)

, (4)

де А₁, , С₁ - постійні, які знаходяться з початкових умов.

По такому закону система рухається до низу на протязі половини періоду коливання. Далі проводиться скид тиску у системі та удар по пружним прокладкам. Настає другий етап - рух до низу до зупинки у контакті з прокладкою. Рівняння руху бере вигляд

, (5)

де Р_ОСТ - остаточний тиск у надпоршневій порожнині після скиду тиску

Размещено на http://allbest.ru

(6)

де Е_ДИН - динамічний модуль пружності матеріалу прокладки; S_ПР - площа прокладки; h_ПР - висота прокладки.

Рішення знайдено

, (7)

, (8)

. (9)

Після цього, під дією сил стиснутих пружних елементів, система рухається до гори у контакті з пружними прокладками. Рух описується таким самим рівнянням, але початкові умови при отриманні постійних у рівнянні інші (отримані у попередньому розрахунку).

Рух системи до гори при виході з пружної прокладки можна описати рівнянням

Размещено на http://allbest.ru

(10)

рішення якого бере вигляд

, (11)

, (12)

. (13)

Після цього алгоритм повторюється за умови врахування початкових умов, отриманих при останніх розрахунках.

На підставі початкових даних, з використанням розрахункових схем, було проведено попередній розрахунок основних параметрів віброплощадки. Отримані на підставі попереднього розрахунку значення параметрів віброплощадки використані як похідні дані для введення у програму, в наслідок чого отримані графічні залежності розмаху коливань, прискорень робочого органу та витрат повітря від частоти. Моделювання проводилось у діапазоні частоти коливань 4-15 Гц, тиску у пневмомережі 0,3-0,6 МПа, значень М до 5000 кг. Аналіз результатів досліджень розрахункових значень конструктивних параметрів та динамічних характеристик віброплощадки дав можливість зробити попередній висновок щодо ефективності роботи площадки у ударно-вібраційному режимі.

У третьому розділі наведено результати експериментальних досліджень.

На підставі розрахунків, наведених у другому розділі розроблені робочі креслення та виготовлений дослідний зразок віброплощадки, конструкція якого запатентована. Наведено його опис з вимірювальними приладами та апаратурою управління.

Викладена методика експериментальних досліджень.

Експеримент проводився на віброплощадці з двома робочими циліндрами. Робота наданого у запропонованій конструкції ППЕ описується моделлю пневматичного пристрою з гумовокордовими елементами мембранного типу. Вибір товщини мембрани проводився на підставі необхідності забезпечення мінімальної вигинаючої жорсткості при достатніх показниках міцності. Визначення приведеної жорсткості такої системи проводилось за методом розрахунку гумово-тканинних мембран викладеному у роботах М.Р. Преса, В.М. Потураєва та Г.І. Холодинського. Методом кусково-лінійної апроксимації визначено жорсткість ППЕ при різних значеннях тиску Р_2,

Аналіз отриманих графіків показує, що для кожного фіксованого значення Р₂ на ділянці конструктивно заданого вільного ходу мембрани (до 0,037 м) значення приведеної жорсткості може бути прийняте постійним.

По віброграмі вільних затухаючих коливань визначено коефіцієнт демпфірування системи.

Для кожного з п'яти значень мас (400 кг, 1250 кг, 1600 кг, 2100 кг, 2950 кг) досліджено вплив зміни тисків Р_М та Р₂ на розмах коливань, прискорення та витрату повітря при безударних та ударно-вібраційних режимах роботи в діапазоні частоти 4 - 15 Гц і магістральному тиску 0,3-0,6 МПа. При цьому для кожного режиму отримані віброграми переміщень та графіки залежностей розмаху коливань, прискорень та витрати повітря від частоти.

Порівняльний аналіз отриманих залежностей показав, що віброплощадку доцільно використовувати при ударно-вібраційному режимі роботи.

Експериментально встановлено, що для всіх досліджених значень мас віброплощадка стабільно працює у діапазоні частот 5-12 Гц. Враховуючи, що коливання з частотою 6-9 Гц особливо небезпечні для здоров'я людини раціональним частотним діапазоном можна рахувати діапазон 9-12 Гц.

У вказаному діапазоні можливо досягти ударних прискорень для значень М до 1600 кг 40-85 м/с², а для значень М до 2950 кг 30-70 м/с² при розмахові коливань 0,007-0,014 м. Характер віброграм вказує на наявність полічастотних коливань робочого органу віброплощадки. Встановлено можливість плавного регулювання інтенсивності ударної дії під час роботи за рахунок зміни розмаху коливань при зміні жорсткості ППЕ. Порівняння експериментально отриманих та розрахункових кривих вказує, що розбіжність результатів складає не більш 15%.

Пошуковий експеримент по ущільненню бетонних сумішей різної рухомості при різних режимах роботи дозволив встановити у першому наближенні діапазони раціональних значень конструктивних і технологічних параметрів віброплощадки.

Проведено дослідження по уточненню діапазонів раціональних значень параметрів віброплощадки, які забезпечують максимальну міцність бетону на стискання R_СЖ, яка залежить від наступних факторів

R_СЖ=F(f,t,В/Ц,Н,U,Ц). (14)

Оптимізацію параметрів віброплощадки виконано методом математичного планування експерименту. В результаті обробки експериментальних даних отримано адекватне рівняння другого порядку залежності міцності бетону на стискання.

(15)

де Х₁ - частота коливань f, Гц; Х₂ - час ущільнення t, с; Х₃ - водоцементне відношення В/Ц; Х₄ - відношення висоти обмежувача до можливого розмаху

коливань ; Х₅ - комплексний коефіцієнт, що характеризує часткову динамічну адекватність по прискоренню ударно-вібраційних коливальних систем, ; Х₆ - витрата цементу на 1 м³ бетонної суміші, кг.

Всі отримані результати піддавали статистичному аналізу. Для бетонних сумішей однакового складу отримано збільшення міцності бетонних зразків на 10-15% у порівнянні з стандартними режимами ущільнення (50 Гц).

Модель адекватна у межах значень: f-5-13 Гц; t-11-49 с; В/Ц=0,38-0,58;Н-0,01-0,23; U-0,5-1,0; Ц-335-415 кг.

Для аналізу впливу окремих факторів на міцність розраховані значення Y при перемінній величині одного з факторів та фіксованих значеннях решти, тобто, проведено січення факторного простору.

Аналіз отриманих залежностей показав, що максимальна міцність бетону досягається у діапазонах робочих параметрів: частота коливань f- 9-11 Гц; час ущільнення t- 15-25 с; водоцементне відношення В/Ц - 0,40 - 0,45; відношення висоти обмежувача до можливого розмаху коливань Н- 0,12 - 0,18; комплексний коефіцієнт U- 0,78 - 0,90; витрата цементу на 1м³ бетонної суміші Ц- 375-395 кг.

У четвертому розділі наведена методика інженерного розрахунку низькочастотної віброплощадки з пневмоприводом.

Похідними даними для розрахунку є: габарити виробу, кількість віброблоків, середній тиск повітря у пневмомережі заводу та рухомість бетонної суміші. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень, а також розробленої інженерної методики допрацьовано дослідно-промисловий зразок віброплощадки з двома робочими циліндрами.

Наведено результати апробації та впровадження віброплощадки на Харківському ЗЗБВК № 348 МО України при виготовленні тонкостінних виробів. Заводські випробовування проводились при формуванні плит перекриття каналів БЖ-04 (400х800х50), БЖ-06 (400х1100х50), БЖ-07 (400х1300х50) та тротуарних плит в багатомісних касетних формах.

У результаті випробовувань були визначені такі технологічні параметри:

розмах коливань 0,01-0,012 м;

частота коливань 9,5-10,5 Гц;

магістральний тиск 0,4-0,5 МПа;

час формування 2 хв;

водоцементне відношення бетонної суміші 0,4.

Такі режими дозволяють ущільнювати бетонні суміші з В/Ц 0,40-0,45 (рухомість суміші 4-9 см ОК), у порівнянні з застосовуваними по стандартній технології сумішами з В/Ц - 0,50-0,55 (рухомість суміші 9-12 см ОК), що дає економію цементу до 40 кг на м³ бетонної суміші. Випробовування показали, що віброплощадка є працездатною і простою у монтажі, експлуатації та обслуговуванні.

Один з складів бетонної суміші для формування плит перекриття каналів: цемент 375, пісок 540, щебінь 1280, вода 150, дріт сталевий 75 кг на 1 м³ суміші. Рівень шуму під час роботи склав 75-80 дБА, що відповідає чинним санітарним нормам, та значно нижче чим на діючих на заводі віброплощадках СМЖ -187 (138 дБА).

Якість отриманих виробів відповідає вимогам нормативно-технічної документації.

Собівартість 1 м³ виготовлених на новій віброплощадці виробів зменшена на 10,14 грн.

Розрахунковий річний економічний ефект від її впровадження на заводі залізобетонних виробів становить 14412 грн. при річному об'ємі виробництва 1341м³.

ВИСНОВКИ

1.Встановлено, що в теперішніх економічних умовах заводи по виробництву залізобетонних виробів випускають широку номенклатуру малогабаритних виробів невеликими партіями. Доказана перспективність застосування низькочастотних віброплощадок з підвищеною амплітудою коливань та можливістю плавного регулювання параметрів під час роботи. За економічних умов, що склалися, підприємства мають нагальну потребу у віброплощадках такого типу малої вантажності.

Запропонована низькочастотна віброплощадка з регульованим пневмоприводом проста за конструкцією і значно дешевша від існуючих. Розрахунок економічної ефективності та результати впровадження у виробничих умовах показують доцільність використання віброплощадок такого типу.

2. Розроблені закони руху, які адекватно відображають реальну динаміку віброплощадки з пневмоприводом та рухомою рамою встановленою на пневмопружних елементах. На їх підставі розроблено програмне забезпечення і, з використанням ПЕОМ, проведене дослідження та встановлені залежності між конструктивними та динамічними параметрами віброплощадки при безударних і ударно-вібраційних режимах роботи. У результаті їхнього порівняння зроблено припущення про доцільність використання ударно-вібраційних режимів. Визначено розрахункові діапазони значень основних параметрів віброплощадки і розроблена її конструкція.

3. Проведено порівняльний аналіз основних показників віброплощадки при безударному та ударно-вібраційному режимах роботи. У результаті порівняння встановлено, що характер експериментальних залежностей розмаху коливань робочого органу, прискорення і витрати повітря збігається з розрахунковим, а максимальна розбіжність між експериментальними і розрахунковими значеннями не перевищує 15%, що підтверджує адекватність розроблених математичних моделей руху робочого органу і стану пневмосистеми.

4. Доведена ефективність застосування регульованого пневмоприводу для одержання низькочастотних ударно-вібраційних режимів коливань робочого органу віброплощадки і можливість плавного регулювання її динамічних параметрів.

5. Експериментально доведено, що найбільш швидко і якісно процес ущільнення відбувається при ударно-вібраційних режимах. Встановлено, що при значеннях коливних мас від 400 кг до 2950 кг діапазони раціональних значень параметрів віброплощадки складають: частота коливань 9-11 Гц; розмах коливань 0,007-0,014 м і значення середньоквадратичного прискорення 20-40 м/с², при значенні магістрального тиску 0,3-0,5 МПа.

6. Встановлено, що максимальну міцність на стискання (до 32 МПа) бетонних зразків після стандартного режиму пропарювання забезпечують технологічні параметри: частота коливань f=9-11 Гц; час ущільнення t=15-25с; водоцементне відношення бетонних сумішей, що ущільнюються 0,40-0,45; відношення висоти обмежувача до можливого розмаху коливань Н=0,12-0,18; комплексний коефіцієнт U=0,78-0,90; витрата цементу на 1 м³ бетонної суміші 375-395 кг. При цьому, для однакових складів бетонної суміші, міцність зразків, виготовлених на дослідно-промисловому зразку низькочастотної віброплощадки на 10-25% вище, чим на лабораторній площадці при стандартних режимах.

7. На підставі результатів теоретичних і експериментальних досліджень розроблена інженерна методика розрахунку низькочастотних віброплощадок з регульованим пневмоприводом запропонованої конструкції.

8. Методика інженерного розрахунку використана при створенні дослідно-промислового зразка віброплощадки, апробація і впровадження якого проводилися на Харківському заводі ЗБВК №348 МО України. У результаті доведена працездатність віброплощадки при виготовленні малогабаритних виробів (тротуарних плит і плит перекриття каналів). Встановлені технологічні режими для даних виробів. Застосування нової віброплощадки при виготовленні тонкостінних виробів дозволяє перейти від використання бетонних сумішей рухомістю 9-12 см ОК до сумішей рухомістю 4 см ОК, що дає економію цементу до 8%. Рівень шуму при роботі не перевищує 80 дБА, що відповідає вимогам чинних санітарних норм. Собівартість 1 м³ виготовлених на ній виробів знижена на 10,14 грн. Розрахунковий річний економічний ефект від впровадження нової віброплощадки на заводі складає 14412 грн.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ У ТАКИХ РОБОТАХ

Емельяненко Н.Г., Метелев А.В. Математическая модель пневмовибрационной площадки // Збірник наукових праць. “Науковий вісник будівництва”. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 1998. - Вип. 2. - С.53-58.

Емельяненко Н.Г., Метелев А.В., Федюк В.Ю. Разработка виброплощадки с пневмоприводом на пневмоупругих опорах с регулируемыми параметрами // Вибрации в технике и технологиях. - 1999. - №2 (11). - С. 73-76.

Мєтєльов О.В. Результати факторного експерименту по ущільненню бетонної суміші на низькочастотному вібромайданчику з пневмоприводом // Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво). - Полтава: ПДТУ ім. Ю. Кондратюка, 1999. - Вип. 4. - С.74-80.

Метелёв А.В. Результаты экспериментальных исследований низкочастотной виброплощадки с пневмоприводом // Збірник наукових праць. “Науковий вісник будівництва”. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. -1999. - Вип. 6. - С.219-223.

Емельяненко Н.Г., Метелев А.В. Элементы аналитического исследования динамики пневмовибрационной установки // Сб. докл. Междунар. конф. “Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений”.- Ч.4. - Белгород: Изд. БеГТАСМ “Крестьянское дело”. - 1997.- С .223 - 226.

Емельяненко Н.Г., Метелев А.В. Расчёт параметров пневмопривода низкочастотной площадки // Сб. “Пожарная безопасность: организационно-техническое обеспечение”. - Харьков: ХИПБ МВД Украины. -1996. - С.32-34.

Пат. №2108171 Россия, МКИ С1 6 В 06 В1/18. Вибрационная машина / Емельяненко Н.Г., Метелев А.В., Кузнецов В.В. (Украина). - Заявл. 27.02.96; Опубл. 10.04.98, Бюл. №10. - 3 с.

Пат. №2104096. Россия, МКИ С1 6 В 06 В1/18, F 15 В 21/12. Вибрационная машина /Емельяненко Н.Г, Метелев А.В., Кузнецов В.В. (Украина). - Заявл. 27.02.96; Опубл. 10.02.98; Бюл. №4. - 5 с.

Особистий внесок в зроблені, у співавторстві, публікації складає: [1] - автором з використанням ПЕОМ зроблено попередній вибір діапазонів робочих параметрів віброплощадки (25%); [2] - вивчено характер зміни та встановлено раціональні діапазони параметрів віброплощадки, проведені експериментальні дослідження (30%); [5] - автор брав учать у складанні диференційних рівнянь руху робочого органу віброплощадки (25%); [6] - взято участь у складанні алгоритму розрахунку віброплощадки (30%);[7] - автором взято участь у складанні формули винаходу і розробці конструкції обмежувачів розмахів коливань (20%); [8] - автором взято участь у розробці конструкції мембранного приводу (20%).

АНОТАЦІЯ

Мєтєльов О.В. Розробка низькочастотної віброплощадки з регульованим пневмоприводом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за фахом 05.05.02. - машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій. Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2000.

Дисертація присвячена розробці низькочастотної віброплощадки з регульованим пневмоприводом і дослідженню її конструктивних та технологічних параметрів. Розроблені математичні моделі, які адекватно відображають реальну динаміку віброплощадки. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження в результаті чого отримані залежності між конструктивними та динамічними параметрами віброплощадки, визначені діапазони їх раціональних значень. Розроблена інженерна методика розрахунку конструктивних та технологічних параметрів низькочастотної віброплощадки з пневмоприводом. Запропонована методика застосована для розрахунку дослідно-промислового зразка віброплощадки, який пройшов апробацію та впроваджений на виробництві.

Ключові слова: машина для ущільнення бетонних сумішей; низькочастотна віброплощадка; пневмопружний елемент.

АННОТАЦИЯ

Метелёв А.В. Разработка низкочастотной виброплощадки с регулируемым пневмоприводом. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.02 - машины для производства строительных материалов и конструкций, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена разработке низкочастотной виброплощадки с регулируемым пневмоприводом и исследованию ее конструктивных и технологических параметров.

На основании анализа существующих виброплощадок и применяемой технологии уплотнения бетонных смесей сделан вывод о перспективности применения низкочастотных виброплощадок с пневмоприводом, позволяющим регулировать динамические параметры работы при уплотнении бетонных смесей различной удобоукладываемости.

Методика теоретических исследований строилась с учётом положений теории расчёта пневмопривода, изложенной в работах Е.В. Герц, Г.В. Крейнина и аналитических зависимостей предложенных В.Н. Потураевым для расчёта пневмоупругих связей с резиновыми оболочками.

Разработаны математические модели, адекватно отображающие реальную динамику виброплощадки. На основании моделей разработано программное обеспечение, позволяющее моделировать режимы работы при изменении её конструктивных и динамических параметров. Проведены теоретические исследования, в результате чего получены зависимости между конструктивными и динамическими параметрами виброплощадки, определены диапазоны их рациональных значений. Разработана принципиальная схема конструктивного исполнения виброплощадки с пневмоприводом.

На основании расчётов изготовлен опытный образец виброплощадки, конструкция которого запатентована. Разработана методика проведения экспериментальных исследований. Методом кусочно-линейной аппроксимации определена зависимость жёсткости системы от перемещения рабочего органа при разных значениях давления в ПУЭ. По виброграмме свободных затухающих колебаний определён коэффициент демпфирования системы.

В результате анализа экспериментально полученных зависимостей между конструктивными и динамическими параметрами виброплощадки подтверждены выводы из теоретических исследований, доказана целесообразность использования ударно-вибрационных режимов работы и возможность регулирования её динамических параметров. Установлены диапазоны рациональных значений конструктивных и технологических параметров виброплощадки.

Оптимизация параметров виброплощадки, обеспечивающих максимальную прочность бетона выполнена методом математического планирования эксперимента. Все полученные результаты подвергались статистическому анализу. Диапазоны оптимальных значений параметров виброплощадки составляют: частота колебаний 9-11 Гц, время уплотнения 15-25 с, В/Ц-0,4-0,45, расход цемента на 1 м³ бетонной смеси 375-395 кг, масса колеблющихся частей системы 400-3000 кг.

Разработана инженерная методика расчета конструктивных и технологических параметров низкочастотной виброплощадки с пневмоприводом. Предложенная методика использована для расчета опытно-промышленного образца виброплощадки, который прошел апробацию и внедрен на Харьковском ЗЖБИК №348 МО Украины.

Ключевые слова: машина для уплотнения бетонных смесей; низкочастотная виброплощадка; пневмоупругий элемент.

ABSTRACT

Metelyov O.V. Development of a low frequency table vibrator with an adjusted pneumatic actuator. - Manuscript.

Dissertation for the degree of candidate of engineering on specialty 05.06.02 - machines for production of building materials and constructions. Kharkiv State Technical University of Construction and Architecture, Kharkiv, 2000.

The dissertation deals with the development of a low frequency table vibrator with an adjusted pneumatic actuator and presents a research of its structural and technological characteristics. Mathematical models representing the real table vibrator dynamics correctly were developed. Theoretical and experimental research resulted in obtaining dependencies between structural and dynamic table vibrator characteristics and determining the ranges of their rational values. А technical procedure for calculating structural and technological characteristics of a low frequency table vibrator with an adjusted pneumatic actuator was developed. The procedure was used for calculating an experimental and production prototype of the table vibrator. The prototype was tested and implemented.

Key words: concrete mixture consolodating machine, low frequency table vibrator, pneumatic elastic part.

Размещено на Allbest.ru