Створення низькочастотного вібромайданчика з пневмогідравлічним приводом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Харківський державний технічний університет

будівництва та архітектури

УДК 693.5+621.5+621.226

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

СТВОРЕННЯ НИЗЬКОЧАСТОТНОГО ВІБРОМАЙДАНЧИКА З ПНЕВМОГІДРАВЛІЧНИМ ПРИВОДОМ

Спеціальність 05.05.02 - Машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій

Токарєв Валентин Олександрович

Харків -2000

Робота є рукописом.

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 Маслов Олександр Гаврилович, завідуючий кафедрою будівельних і дорожних машин Кременчуцького державного політехнічного університету.

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 "27" червня 2000р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.04 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ХДТУБА. Автореферат розісланий 19 травня 2000 року

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

1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

низькочастотний вібромайданчик пневмогідропривід бетонний

Актуальність роботи. Економічний розвиток України вимагає нових підходів до розробки обладнання будівельних виробництв . За радянських часів будівельна промисловість являла собою комплекс великих заводів з набором обладнання, розрахованого на випуск конструкцій великих розмірів. Такі обставини доцільні в умовах крупних виробництв, проте неможливі для приватного виробництва. Останнім часом будівельна галузь розвивається за рахунок мобільних установок, розрахованих на випуск виробів, що мають широкий попит. І установки для випуску черепиці, цегли, шлакоблоків та ін.

В світлі сказаного створення низькочастотних вібромайданчиків з пневмогідравлічним приводом є актуальним у науковому і в прикладному аспектах. Вони можуть бути застосовані для виготовлення невеликих виробив в польових умовах, де відсутня електроенергія.

Мета роботи. Створення низькочастотного вібромайданчика з новим регульованим пневмогідравлічним приводом, який містить циліндричну оболонку, та розробка методики його розрахунку.

Для досягнення визначеної мети, були поставлені такі задачі:

а) оцінка технологічних параметрів ущільнення бетонних сумішей та існуючих для цього конструкцій приводів вібромашин;

б) аналітичні дослідження динаміки вібромайданчика з пневмогідроприводом, який містить циліндричну оболонку, для ущільнення рухомих бетонних сумішей;

в) визначення раціональних режимів руху робочого органу машини при ущільненні рухомих бетонних сумішей;

г) експериментальні дослідження змінних робочих параметрів вібромайданчика;

д) розробка методики інженерного розрахунку вібромайцанчика .з пневмогідравлічним приводом, який містить циліндричну оболонку;

е) створення та випробування дослідно-промислового зразка низькочастотного вібромайданчика на підприємстві залізобетонних виробів.

Низькочастотний віромайданчик для ущільнення бетонних сумішей з пневмогідравлічним приводом повинен забезпечувати режим роботи, необхідний за технологією ущільнення.

Наукова новизна полягає у створенні теорії і розробці конструкції вібромайданчика з пневмогідравлічним приводом, що базується на визначенні руху динамічної системи на пружних опорах з змінною жорсткістю.

Методи досліджень містять в собі елементи теорії вібраційних машин, класичної механіки, еластичних елементів, пневмо- та гідроприводу.

Достовірність визначається використанням стандартних припущень, основних положень класичної механіки та підтверджується збігом теоретичних та експериментальних досліджень при відхиленні фактичних від розрахункових даних не більше ніж 15...20%. Достовірність експериментального матеріалу при визначенні механічних параметрів системи забезпечувалась необхідною кількістю повторів.

Практичне значення одержаних результатів:

- запропонована методика розрахунку параметрів нового робочого органу вібромайданчика, який містить циліндричну еластичну оболонку;

- розроблена конструкція вібромайданчика з регульованими параметрами, новизна якого захищена авторськими посвідченнями СРСР і патентом України.

Реалізація роботи. Розроблена конструкція низькочастотного вібромайданчика з регульованими параметрами пневмогідравлічного приводу, яка впроваджена на Чугуївському ТОВ Гідрозалізобетон" ВАТ "Південспецбуд".

Апробація роботи.

Основні положення роботи доповідались на 49-й науково-практичній конференції ХДТУБА (м. Харків, І993р), на 45-й науковій конференції ДТУ ім. Ю. Кондратюка (м Полтава, І993р), На 6-й науковій школі країн СНД "Вібротехнологія - 96 з механічної обробки дисперсних матеріалів" (м. Одеса 1996р.), на міжнародному симпозіумі "Реконструкція Санкт-Петербурга 2005" (м. Санкт-Петербург, 1992р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 10 робіт, в тому числі два авторських посвідчення СРСР та один патент України на винахід.

Основні розділи дисертаційної роботи опубліковані в 10 статтях, у тому числі: дві в науковому віснику будівництва ХДТУБА ХОТВ АБУ, одна - в журналі “Будівельні і дорожні машини”.

Результати досліджень здобувачем отримані самостійно: огляд та аналіз роботи регульованих віброприводів для ущільнення бетонних сумішей; одержані попередні дані розрахунку на ЕОМ пневмогідравлічного регульованого віброприводу з еластичним елементом; розроблені методики експериментальних досліджень; проведені експериментальні дослідження і аналіз їх результатів; впровадження результатів досліджень у виробництво.

Особистий внесок у зроблені у співавторстві публікації наведено в списку опублікованих робіт на стор. 15.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з переліку умовних скорочень, вступу, 4 розділів, висновків, містить 131 сторінку машинописного тексту, 56 рисунків, 13 таблиць, посилань з 122 найменувань літературних джерел та 6 додатків.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито стан наукової проблеми сучасного виробництва будівельних виробів, обґрунтована актуальність теми, визначені мета та завдання досліджень.

У першому розділі проведено аналіз досліджень, присвячених технологічним властивостям бетонної суміші, процесу формування, ущільнення її вібрацією та наведено огляд пневматичних, гідравлічних та пневмогідравлічних віброприводів.

У будівництві і виробництві будівельних виробів за допомогою устаткування на підприємствах збірного залізобетону, використовують механізовані засоби ущільнення бетонної суміші В такому випадку використовуються вібраційні машини й пристрої, які мають незмінний у часі режим роботи. Ефективність цього обладнання має бути кращою, якщо можливо у процесі роботи змінювати параметри робочого органу, реагуючи на поведінку бетонної суміші. Проблема ущільнення будівельних сумішей, особливо в низькочастотних змінних режимах, залишається на сьогодні актуальною і підштовхує до створення нових ущільнюючих машин.

Розвитку теорії та практики вібраційного ущільнення бетонних сумішей присвячені роботи Ахвердова І.М., Баумана В.О., Гусєва Б.В-, Десова А-Е.,. Зазимко В.Г., Зикова Б.І., Лермита Р., Маслова О.Г, Назаренка 1.1, Олехновича К.О., Ребю П., Сівка В.Й., Савинова О.А., Чубука Ю.Ф., Шмігальського В.І.,. та багатьох інших.

У технології виробництва збірного залізобетону основна роль иалежить станковому віброущільненню. У вібраційному приводі найчастіше використовують високо- та середньочастотні дебалансні інерційні віброзбуджувачі. Формі з бетонною сумішшю надають прямолінійні коливання -вертикальні або горизонтальні. Для створення прямолінійних гармонійних і бігармонійних коливань робочого органу також використовують кінематичні віброприводи.

Для покращання параметрів ущільнення бетонної суміші використовують різноманітні конструкції приводів у вібромайданчиках (наприклад, 'у вібромайданчиках Полтавського ДТУ ім. Ю. Кондратюка, Кременчуцького ДПУ), але вони мають загальні недоліки відцентрових віброзбуджувачів.

Гусєвим Б.В., Зазимко В.Г., Назаренком 1.1., Зиковим Б.1., Олехновичем К.О. та іншими теоретично і практично доведена доцільність зниження частоти коливань при ущільненні бетонних сумішей. Але при низькочастотному режимі ущільнення бетонної суміші механічні відцентрові вібромашини малоефективні і їхні конструкції є громіздкими, а кінематичні -потребують високої точності виготовлення деталей, вузлів і налагодження робочого режиму.

У низькочастотних вібраційних машинах, поряд із кінематичними, доцільно застосовувати віброприводи інших типів, які дозволяють змінювати параметри руху робочого органа для покращання ущільнення бетонних сумішей. Вченими розробляються і впроваджуються електромагнітні, гідравлічні, пневматичні віброзбуджувачі, віброприводи і вібромашини.

Виконаний огляд таких машин дозволяє зробити наступні висновки: з покращенням модифікацій та використанням нових конструкцій іде тенденція до нових принципових схем, до реалізації безвідривних, комбінованих, змінних у часі режимів руху робочих органів, застосування гідравлічного та пневмогідравлічного приводів.

У існуючих дослідних зразках машин з гідравлічним приводом зміна режимів коливань можлива, але треба мати індивідуальні системи живлення на кожну установку. На відміну їм конструкції з пневмогідроприводом і еластичним елементом можуть бути позбавлені цих недоліків, а також мають принципову можливість до зменшення динамічної сили руху робочого органу при вібрації на опори вібромайданчика.

Дослідженню динаміки та розрахунку гідравлічних і пневматичних приводів та віброприводів присвячені роботи вчених Алімова О.Д.,Башти Т.М., Баранова В.Н., Варсаноф'єва В.Д, Герц Е.В., Захарова Ю.Е., Кузнєцова О.В. Їх теоретичні та практичні висновки показують, що застосування гідроприводу та пневмоприводу у вібраційних машинах вивчено недостатньо глибоко і, особливо, в машинах для ущільнення бетонних сумішей. На сьогоднішній день зовсім не досліджені динаміка вибромашини з пневмогідроприводом, який містить в собі еластичний елемент, виготовлений у формі циліндра і на який спирається робочий орган майданчика; не виявлені закономірності таких систем при управлінні параметрами коливань, як дискретно, так і безперервно. Розвитком цієї теми в теоретичному плані і є реферована робота.

У другому розділі описані теоретичні дослідження вібромайданчика з пневмогідравлічним приводом. На підставі досліджень, під керівництвом М.Г. Ємельяненка (ХДТУБА), здійснена принципова схема вібромайданчика.

Досліджувана система являє собою вібромайдаичик (рис.1), робочий орган якого жорстко з'єднаний з пневмогідравлічним приводом, який містить еластичний елемент і пневморозподільник з примусовим переключенням золотника. Вимусова сила приводу, породжена зміною тиску в пневматичних порожнинах, викликає вертикальні коливання робочого органу вібромайдаичика.

Вібраційна машина містить робочий орган 13, з'єднаний зі штоком 11 поршня 1 гідроциліндра б, еластичний елемент 2, розташований під поршневою порожниною 8, з утворенням гідравлічної замкнутої порожнини 3 та пневматичних 8 і 9 привідних порожнин. Пневматичні порожнини 8 і 9 пов'язані магістраллю з джерелом стиснутого повітря, через пристрій 16. Пневморозподільник 16 з примусовим переключенням золотника наповнює пневматичні порожнини 8 і 9 стислим повітрям. Еластичний елемент 2 виконано циліндричною оболонкою, наприклад, у вигляді напірного рукава (оболонки) і розташовано співвісно з гідроциліндром 6.

Безштокова порожнина поршня циліндра 1 і внутрішня поверхня еластичної оболонки 2 утворюють замкнуту гідропорожнину 3. В цю порожнину заливається олія. До бокової сторони гідропорожнини 3 через запірний кран 4 приєднано олійний бачок підживлення 5. З іншої бічної сторони корпусу 6, у середину гідропорожнини 3, угвинчений термоперетворювач опору 7.

Внутрішня поверхня корпусу 6 і зовнішня поверхня еластичної оболонки 2 утворюють пневмопорожнину 8. Як і в пневмопорожнині 8, у кришці віброблоку є канали, що виходять зі штокової порожнини 9 ва бокової поверхні. Вони призначені для підводу (відводу) стиснутого повітря в штокову порожнину циліндра. До рами 10 віброблок кріпиться болтами. На шток 11 пневмоциліндра жорстко закріплено фланець 12. На нього спирається робочий орган 13. Роз'ємні з'єднати ущільнені герметизуючими прокладками. Чотири шпильки в кутах віброблоку забезпечують необхідну герметичність.

Вібраційна машина працює таким чином: у пневмопорожнині 8 із магістралі, через ресивер 14 та кран 15, подається стиснуте повітря, яке стискає еластичну оболонку 2, при цьому частина рідини еластичною оболонкою 2 витискується до поршневої порожнини 3, і поршень 1 через шток 11 переміщує робочий орган ІЗ нагору. Потім стиснуте повітря пневмоподільником 16 подається у штокову порожнину 9 і робочий орган 13 перемішується донизу, далі цикл повторюється. Робочий орган вібромайданчика здійснює коливання, частота яких залежить від числа ходів золотника пиевмоподільника. Він приводиться в рух від окремого приводу електродвигуна постійного струму.

Еластична оболонка 2 знаходиться під тиском рідини з середини. Тому залипання її під час роботи виключається. Вона виконує роль розподілу середовища та опори робочого органу вібромайданчика. Система захищена від раптових піків тиску рідини, оскільки в еластичній оболонці завжди є можливість розширюватися назовні, як тільки з'явиться надлишковий тиск.

Методика теоретичних досліджень будувалася з урахуванням положень теорії розрахунку пневмоприводу і віброприводу (Герц Е.В., Баранов В. Н., Башта Т.М., Захаров Ю.Е., Крейнин Г.В., та інші), враховуючи, що гідравлічна частина приводу підсилююча.

За динамічну модель прийнята одномасна система з одним ступенем вільності. Розрахункова схема дослідної моделі (рис. 2 а), співпадає з одномасною моделлю, яка знайома з теорії механічних коливань (рис. 2 б) із наступними припущеннями: 1) тиск у магістралі стисненого повітря приймається сталим/ Термодинамічні процеси в пневмогідравлічному приводі розглядаємо як квазістаціонарні і такі що вони протікають при сталих режимах витікання повітря, тобто такі, при яких в усіх крапках об'єму порожнини передбачаються однакові параметри (тиск, температура і щільність). Теплообмін із навколишнім середовищем не враховується, 2) у пневматичній системі приводу відбуваються такі термодинамічні процеси: прямування стисненого повітря по вхідному трубопроводу, що з'єднує її з розподільником, витікання повітря в пневмопорожнину циліндра і наступне стисення в цій порожнині. При цьому втрати тиску повітря в трубопроводі і місцевих опорах рахуємо коефіцієнтом витрати, який містить поправки на тиск струменя при витіканні, швидкість підходу повітря до отвору та інші чинники, 3) процес витікання розглядається як адіабатичний, оскільки витікання відбувається на короткому відрізку трубопроводу і з великою швидкістю.

Навантаження на поршень пневмогідроциліндра, зокрема ваги, складається з сил сухого тертя, в'язкого опору та інерції.

Досліджувана система складається з тЖ маси робочої рідини, тП- маси поршня, mШ- маси штоку, mС - маси столу, mФ - маси форми, тБ- маси

бетонної суміші і утворює масу М усіх вібруючих частин системи. Коливання мас збуджується пневмогідравлічним віброприводом. Рух мас відбувається з урахуванням коефіцієнта С жорсткості пружних елементів системи та коефіцієнта опору Ь, коефіцієнт с має зміну в процесі прямування мас.

Для однотипних приводів рішення рівнянь динаміки для задач аналізу найкраще подати в безрозмірному вигляді. Динаміка руху робочого органу і стани повітря описуються диференціальними рівняннями, які мають вигляд:

при прямуванні робочого органа в гору:

(1)

; (2)

(3)

- при прямуванні робочого органу вниз:

(4)

(5)

(6)

де

M маса коливальних частім системи p1 ,p2-тиск стисненого повітря у пневмопорожнинах І і II; р,рм ,рa, поточний, магістральний і атмосферний тиск повітря; -дійсні та ефективні площі отворів для подачі повітря у порожнини І і II; м* коефіцієнт витрати; ц(у1)- видаткова функція; у1 =p1 /p відношення тисків; R- газова стала; F1, F2- площі торців поршнів із боку порожнин І і II; t-час; c і b- приведені коефіцієнти жорсткості пружних елементів і опору руху системи; х - рух робочого органу; S - хід поршня; х01,х02 - початкові координати поршня; l,FПВ - довжина і площа еластичної оболонки.

Критерії Н,Щ,ч прийняті в якості основних критеріїв динамічної подоби пневмогідравлічного приводу вібромайданчика. Рішення приведених рівнянь виконано на ПЄОМ чисельними методами і реалізовані на ПЕОМ ІВМ РС мовою програмування РАSСАL.

З метою оптимізації пневмопдроприводу вібромайданчика було визначено теоретично режим зворотно-поступального руху робочого органу у діапазоні 4...15Гц (рис. 3), який утворює динамічні навантаження, що передаються на бетонну суміш, а також визначені розмах, те прискорення коливань (рис. 4).

Аналіз залежностей (1.2.3) і (4.5.6) показує, що вібромайданчик працює в діапазоні 4...15Гц і до резонансу найбільше виявляється значення прискорення. Після резонансу коливання робочого органу спадає, практично, до нуля.

Найбільше значення низового прискорення є на частот 5Гц. Розглядається асиметричний режим руху робочого органу вібромайданчика.

У третьому розділі викладено проведення експериментальних досліджень вібромайданчика з пневмогідравлічним приводом.

З метою підтвердження працездатності запропонованої машини те перевірки адекватності математичної моделі було проведено експериментальне дослідження.

В експериментах випробувались еластичні оболонки, виготовленні у вигляді гумово-кордних рукавів і створена установка (див. рис. 1), яка дозволяє змінювати еластичні оболонки, а також їх площі. Це дозволило одержати статичні характеристики еластичних оболонок та відібрати їх до динамічного дослідження, а також зробити висновок, що довжина гумово-кордних рукавів повинна бути більше ніж втричі більшою від діаметру. Крім того. еластичні оболонки повинні мати ниткову конструкцію силового каркасу і мають бути тренованими.

До динамічного дослідження після тренування оболонок буяв прийняте еластична оболонка з внутрішнім діаметром 0,063м, яка дозволяла одержати прискорення робочого органу найближче до розрахунку. Еластична оболонка мас жорсткість понад 6,25 105 Н/м.

При експериментальних дослідженнях вимірювались розмах коливань і значення прискорень, тиск у гідро - і пневмопорожнинах, тиск у магістралі стислого повітря.

При цьому застосовувались: датчик прискорення ДН-З-МІ разом з віброметром ВВМ-201; вимірювальні перетворювачі тиску МПЗ-МИ, термоперетворювач опору ТСП-50П, для вимірювання температури, разом з прибором Ш-79 зі стандартними лінійними струмовими сигналами 0...5мА. Ці прилади мали метрологічне забезпечення; датчик переміщення і електронні канали підсилювання мали лінійну характеристику; фотоелектричний імпульсний датчик переміщення пневморозподільника. Сигнали датчиків реєструвались на фотопапір світлопроменевого осцилографа Н041У4.2 та синхронізувались у часі. Для вимірювання тиску магістралі стислого повітря використовувалися манометри з трубчастою пружиною за Держстандартом 577-68. Управління частотою коливань робочого органу здійснювались шляхом зміни частоти переключення пневморозподільника.

Амплітудно-частотні характеристики визначалися при обробці осцилограм по лініях відмітника часу. На низьких частотах (2...4 Гц) тиск у пневмопорожнині досягає магістрального до моменту переключення пневморозподільника. При дуже великому періоді коливань у пневмопорожнині повністю зрівняються пек з атмосферою і майже після переключення пневморозподільника необхідний час до сполучення робочого тиску а ній. Оте за цей час робочий орган з поршнем здійснює повільні згасали” коливання. Розмах коливань робочого органу (рис. 5) понад 0,054 м (діапазон 5...6Гц). Коливання асиметричні. Прямування робочого органу нагору приблизно в 3 рази більше ніж вниз, якщо розглядати розмах коливань відносно статичного положення. Прискорення робочого органу внизу, ори його навантаженні у 350 кг і тиску у пневмопорожнині 0,бЗМПа, досягає 2,78; (див. рис. 5). Чим більша частота коливань, тим менше повітря подається до пвевмооорожнин віброблоку. Осцилограма тиску повітря у пневмопорожнині показує, що робочий орган підіймається від свого статичного положення коливається немов на пневматичній пружині Перепад тиску повітря для кожної частоти свій; Тиск у гідропорожнині більший ніж у пневмопорожнині. Форма імпульсу прискорення повторює форму гідроімпульсу. Величини тиску гідравлічних імпульсів не перевищують розрахункових значень міцності еластичної оболонки. Осцилограма процесу прямування робочого органу на частоті 5Гц показана на рис. б, де - прямування, прискорення, тиск у гідро - і пневмопорожнинах, відповідно.

У резонансній межі (6,4 - 6,9 Гц) амплітуда робочого органу буде різко зростати при повільній зміні частоти. Коли швидко змінюється частота коливань, робочий орган машини стає нечутливим до резонансу; впливає дія еластичної оболонки; трохи змінюється форма коливань. Надалі процес коливань швидко стабілізується.

Після резонансу амплітуда різко падає і наближається до нуля. Характер коливань практично має форму синусоїди, але коливання асиметричні по відношенню до статичного положення робочого органу. При затриманні подачі стислого повітря, робочий орган вібромайданчика, коли він працює в за резонансній зоні, здійснює коливання, які плавно зменшуються по амплітуді. Резонанс осцилограма не фіксує.

Вібромайданчик має тривалий режим прямування робочого органу в усьому діапазоні коливань і не пошкоджується при перевантаженні.

Аналізуючи розрахунковий 1 та експериментальний 2 частотні діапазони роботи вібромашини (Рис. 7) можна зауважити, що розмах прямування робочого органу до резонансної зони практично рівний. Прискорення прямування практично однакові Резонанс експериментальної установки по-частоті вищий за розрахунковий, майже, на 1 Гц. Спад розмаху коливань робочого органу в зарезонансній зоні крутіший, ніж розрахунковий. Це можна пояснити поведінкою еластичної оболонки, виготовленої з гумово - кордного композиту, параметри якого закладаються ще до його виготовлення і конструкцією самої оболонки.

Для визначення раціональних параметрів процесу ущільнення бетонних сумішей на новому вібромайданчику використовувалось планування експерименту. При визначенні ефективності вібромайданчика проводився експеримент з використанням О - оптимального плану з зірковими крапками. У результаті математичного опрацювання експериментальних даних отримано рівняння регресії, що дозволяє визначити міцність бетону на стиск в залежності від частоти і розмаху коливань робочого органу, рухомості бетонної суміші та часу ущільнення. Отримані раціональні діапазони зміни параметрів ущільнення бетонної суміші: частота (4,2--4,75Гц), розмах (0,04...0,05 їм), рухомість бетонної суміші П-2 (6...8см) і час ущільнення (16...28с). Міцність бетону на стиск досягала 32,2 МПа після тепловогкої обробці.

Рівень шуму не перевищує діапазону 70...75дБ тому, що вібропривід містить пружний пневматичний, гумово - кордний елемент та глушителі типу 1211-20УХЛ, виготовлені за Держстандартом 25144-93.

Витрата Q повітря визначалась розрахунково-експериментальним шляхом з отриманої залежності:

, (7)

де Q витрата стисненого повітря у віброблоці, м3/хв; ¦- частота коливань робочого органу установки, Гц; ра - тиск атмосферний, МПа; Dр' - перепад тисків в імпульсі, МПа; x - розмах коливань робочого органу віброплощадки, м; р1' и р2' - максимальне і мінімальне значення тиску в імпульсі, МПа.

Аналізуючи узагальнений графік (рис. 8) процесу роботи віброплощадки, відзначимо, що витрата повітря залежить від початкових (паразитних) об'ємів порожнин.

При підвищенні частоти коливань відбувається зменшення кількості стисненого повітря, що надходить до пневмопорожнин циліндра. Працює частина стисненого повітря, яка встигає проскочити отвір пневморозподільника. Найбільш стійкий режим коливань і прискорень прямування робочого органу знаходиться в діапазоні 2...5Гц, тобто в дорезонансній зоні. З використанням основних теоретичних критерій динамічної подоби N,W,c результатів експериментальних досліджень, розроблена методика інженерного розрахунку основних параметрів низькочастотного вібромайданчика з регульованим пневмогідроприводом, який містить еластичну оболонку.

У четвертому розділі наведено застосування результатів досліджень і практичне втілення створеного дослідно-промислового зразка на Чугуївському заводі “Гідрозалізобетон” Української державної корпорації з монтажних і спеціальних будівельних робіт. Випробування підтвердили основні припущення та висновки, зроблені при дослідженні вібромайданчика з пневмогідравлічним регульованим приводом.

РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ

1. На підставі аналізу тенденцій удосконалення машин для ущільнення бетонної суміші запропонована схема низькочастотного вібромайданчика з пневмогідравлічним регульованим приводом, що включає еластичну оболонку (патент України №16031 від 29.08,°7).

2. Складено диференціальні рівняння динаміки робочого органу вібромайданчика з пневмогідравлічним приводом, рішення яких отримано за допомогою ПЗОМ. Визначено раціональні розрахункові режими роботи вібромайданчика.

3. Виявлено основні безрозмірні критерії динамічної подоби аналізованого приводу вібромайданчика.

4. Обгрунтовано вибір напірних рукавів навивочної конструкції в якості еластичної оболонки пневмогідравлічного приводу вібромайданчика. Експериментальним шляхом показано, що раціональним є співвідношення довжини рукава до його діаметра

5. Отримано залежності коефіцієнта жорсткості напірного рукава для різноманітних режимів його навантаження і тиску стисненого повітря в пневмопорожнинах.

б 3 урахуванням результатів теоретичних досліджень, практичних рекомендацій і попередніх розрахунків виготовлений експериментальний стенд із комплектом контрольно-вимірювальних приладів і апаратурою керування.

7. За результатами планованого експерименту отримане рівняння регресії, що описує залежність міцності бетону на стиск від частоти, розмаху коливань, часу ущільнення і рухомоті бетонної суміші; визначені раціональні діапазони зміни робочих параметрів вібромайданчика; частота 4... 5Гц. розмах 0,04...0,05м.

8. Порівняльний аналіз теоретичних і експериментальних залежностей розмаху, коливань та прискорення показав задовільну збіжність результатів (розбіжність - у межах 15...20%).

9. Отримані експериментальні залежності руху та прискорення робочого органу, а також тиску в пневмо - і гідропорожнинах від частоти для різноманітних режимів навантаження. Виявлені раціональні режими роботи низькочастотного вібромайданчика (при масі частин, що вібрують, до 400кг частота 4... 5Гц, розмах 0,054м; магістральний тиск стисненого повітря О.бЗМПа).

10. На підставі теоретичних і експериментальних досліджень складена інженерна методика розрахунку основних параметрів низькочастотного вібромайданчика з пневмогідравлічним приводом.

11. Заводські іспити показують, що експериментальний низькочастотний вібромайданчик є працездатною конструкцією, ефективною для формування виробів із бетонної суміші рухомістю з П-2 (\6...8см), рівень шуму не перевищує 70...75дБ. Результати дисертаційної роботи впроваджені на Чугуївскому заводі “Гідрозалізобетон” ВАТ “Південспецбуд”, Української державної корпорації з монтажних і спеціальних будівельних питань.

Основні положення дисертації опубліковано в таких працях:

І. Емельяненко Н.Г., Токарев В.А. Результати аналитического и экспериментального исследований низкочатотной виброплощадки с пневмогидроприводом. // ХДТУБА ХОТВ АБУ Харків: Науковий вісник будівництва. № 7,1999. - С. 287-291

2. Токарев В.А.. Результати факторного зксперимента. //ХДТУБА ХОТВ АБУ Харків: Науковий вісник будівництва. № 2,1998. - С. 188-190.

3. Емельяненко Н.Г., Токарев В.А., Горовых А.И.. Герасименко В.В.. Применение пневмопривода с эластичными оболочками в вибромашинах для уплотнения бетонной смеси: //Научно-технический и производственный журнал “Строительные и дорожные -машины”, Москва. №5.1996.-С. 25...26

4. Емельяненко Н.Г., Токарев В.А.. Низкочатотная пнсвмоустановка для фррмования бетонних смесей. //Материали международного снмпозяума “Реконструкция Санкт-Петербурга 2005”. Вип. 1, 1992 С. 195

5. Емельяненко Н.Г., Токарев В.А., Горовых А.И.. Герасименко В.В.. Варианты использования пневмопривода с эластичными болонками в вибромашинах для дисперсных материалов. //Материалы шестой научной школы стран СНГ, “Вибротехнология 96 по механической обработке дисперсных материалов и сред” ч. 3. Одесса, 1996, - С. 32...34.

6. Патент 16031 України Р15В21/12. Вібраційна машина / Емельяненко Н.Г.. Симонов Н.Ф., Токарев В.А. (Україна). - №1672017/81;; Заявл. 21.12.88; Опубл. 29.08.97. Бюл.№4.

7. А.с. 1672017, СССР М. Кл. Р15В21/12. Вибрационная машина /Емельяненко Н.Г., Симонов Н.Ф., Токарев В.А.. Приоритст от 21.12.88. Опубл.вБюл.№31,1991.

8. А.с. 1793112, СССР, М. Кл. Р15В21/12. Вибрационная машина /Емельяненко Н.Г., Токарев В.А., Федченко В.М.. Приоритет от 05.02.90. Опубл. в Бюл. ^5,1993.

9. Емельяненко Н.Г., Токарев В.А. Экспериментальное исследование параметров вибростола с пневмогидроприводом, включающим эластичные камеры. //Тезисы докладов 45-й научной конференции Полтавского ИСИ. Полтава, 1993, ч.І, - С. 199...200.

10. Емельяненко Н.Г., Токарев В.А.. Экспериментальные исследования пневмоустановки для формования мелкоштучных бетонных изделий. // Тезисы докладов 49-й научно-технической конференции “Повышение эффективности строительства” ХИСИ, Харьков; под ред. д.т.н. Д.Ф. Гончаренко, 1994 - С.202.

Особистий внесок здобувача у співавторстві публікації складає: [1] - прийняв участь у виборі математичної моделі вібромайданчика з пневмогідроприводом; одержав статичні та динамічні характеристики еластичних оболонок 25%; [3] експериментальним шляхом одержав оптимальні навантаження на вібропривод 20%; [4] - прийняв участь у дослідженні експериментальних даних граничних режимів роботи віброустановки 20%; [5] - одержав експериментальним шляхом синхронізований запис вхідних й вихідних параметрів вібромайданчика 25%. [б, 7]- прийняв участь в описі формули винаходу і розробив схему генерування коливань установки 25%; [X] - прийняв участь в розробці конструкції еластичних вузлів віброприводу майданчика 20%; [9] - зробив і провів іспит контрольно-вимірювальної і регулюючої апаратури 30%;

[10] - експериментальним шляхом одержав раціональні діапазони частот (2...5 Гц) коливань робочого органу 25%;

АНОТАЦІЯ

Токарєв В. О. "Створення низькочастотного вібромайдаичика з пневмогідравлічним приводом." - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 05. 02 - машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2000.

Дисертація присвячена створенню низькочастотного вібромайданчика з регульованим пневмогідравлічним приводом, який містить циліндричну оболонку, на підставі руху робочого органу з новим віброприводом та розробки методики розрахунку.

Розкриті закономірності руху робочого органу вібромайданчиків з регульованим пневмогідравдічним приводом від пульсуючого джерела стисненого повітря.

Побудована модель коливального процесу віброприводу який містить еластичну оболонку.

Сформульовані основні принципи створення подібних машин, і на їх основі запропонована методика розрахунку основних параметрів.

Ключові слова: вібромайданчик, регульований пневмогідравлічний привід, еластична оболонка, ущільнення, суміш.

АННОТАЦИЯ

Токарев В. А. “Создание низкочастотной виброплощадки с пневмогидравлическим приводом”. 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 созданию низкочастотной виброплощадки с регулируемым пневмогидроприводом, который содержит эластичную оболочку, на основании движения рабочего органа с новым виброприводом и разработки методики расчета.

Построена модель вибропривода, который содержит эластичную оболочку и исследована статика и динамика эластичной оболочки.

Раскрыты закономерности движения рабочего органа виброплощадок с регулируемым пневмогидравлнческим приводом от пульсирующего источника сжатого воздуха.

Движение рабочего органа виброплощадки, жестко связанного с поршнем, рассматривается с позиций изменения давления сжатого воздуха в обеих пневмополостях рабочего цилиндра. Совместное решение системы уравнений, представленных в безразмерной форме, позволяет охватить в более широком диапазоне приводы различных типоразмеров.

Найдены диапазоны регулирования, выявлены области резонанса и его характерные особенности, рациональные параметры вибрирования от прочности бетона и закономерности расхода сжатого воздуха при колебательном процессе.

Сформулированы основные принципы создания подобных машин, и на их основе предложена методика расчета основных параметров.

Ключевые слова: внброплощадка, регулируемый пневмогидравлический привод, эластичная оболочка, уплотнение, смесь.

ABSTRACT

Tokarev V. 0. "Creation of the low frequency table vibrator with die pneumatic -hydraulic drive". Manuscript

Thesis for a technical scientific degree Specialty 05.05.02 - machineries for

building materials and structures manufacture. Kharkov State Technical University of Building and Architecture, Kharkov, 2000.

The thesis is dedicated to me arranging of the regularities of me table vibrator-working organ moving with regulated pneumatic - hydraulic drive for me tightness of concrete mixtures and to me working out of the copulation methods of the similar class machine parameters.

Regularities of the moving of the table vibrator working organ with regulated pneumatic - hydraulic drive from the pulsing source of me compressed air has been developed. Model oh the vibrating which has an elastic shell has been created.

Main principles of the similar machines calculation have been formulated.

The method of the main parameters calculation on this base has been offered.

Key words: table vibrator, regulated pneumatic - hydraulic drive, elastic shell, mixture,

Размещено на Allbest.ru

...