Применение высокочастотного воздействия для устранение адгезии грунта на рабочие органы машин
Выгодность применения пьезокерамических излучателей для борьбы с адгезией грунтов к рабочим органам машин. Оценка технической производительности машин с устройством интенсифицирующего действия при работе на влажных грунтах при отрицательной температуре.
Рубрика | Транспорт |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.04.2018 |
Размер файла | 268,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ УСТРАНЕНИЕ АДГЕЗИИ ГРУНТА НА РАБОЧИЕ ОРГАНЫ МАШИН
Зеньков С.А.
ORCID: 0000-0002-4948-0223, Кандидат технических наук, доцент, Братский государственный университет
Аннотация
В данной статье рассматривается применение пьезокерамических излучателей для борьбы с адгезией грунтов к рабочим органам машин. Также был выполнен эксперимент, и получены экспериментальные данные. После обработки были получены закономерности и показана графическая интерпретация влияния пьезокерамических излучателей. В дальнейшем были сделаны выводы, что применение пьезокерамических преобразователей более выгодно с точки зрения компактности и равномерности расположения по поверхности рабочего органа чем, к примеру, использование существующих на данный момент средств для обогрева ковша или вибрационного воздействия. Показано, что техническая производительность машин с устройством интенсифицирующего действия для снижения адгезии грунтов при работе на влажных грунтах при отрицательной температуре в 1,2…1,4 раза больше, чем у машин, не оборудованных подобным устройством.
Ключевые слова: пьезокерамика, излучатель, адгезия, машина, грунт.
пьезокерамический излучатель адгезия грунт
Abstract
APPLICATION OF HIGH-FREQUENCY EFFECTS TO REMOVE GROUND ADHESION ON MACHINES WORKING BODIES
Zenkov S.A.
ORCID: 0000-0002-4948-0223, PhD in Engineering, Associate professor, Bratsk State University
This article examines the use of piezoceramic emitters for controlling adhesion of soil to the working bodies of earth-moving machines. Also an experiment was performed and the experimental data was obtained. After further processing of patterns a graphical interpretation of the effect of piezoceramic emitters was obtained. Subsequently, it was concluded that the use of piezoceramic emitters is more preferable in terms of compactness and equal spacing on the surface of the working body than, for example, the use of the currently existing means for heating the ladle or vibration exposure. It has been shown that the technical performance of the machines with the intensifying device to reduce adhesion of soils when working on wet ground at a negative temperature is 1.2…1.4 times greater than the machines not equipped with such a device, i.e. there is economic impact of their implementation due to increased productivity.
Keywords: piezoceramic, emitter, adhesives, machines, soil.
Introduction
There are four groups of methods to decrease the soil adhesion to surface of earthmoving machines working units: creating intermediate layer in the interface; methods that contribute to reduce adhesion bonds under the external (intensifying) influence; design-technology methods; combined methods. It was found that the most effective ones are the combined methods based on the advantages of two methods and, in particular, vibrothermal approach [1-3].
This article deals with the application of the high frequency impact, which is considered to belong to combined methods (the combination of high frequency vibration and heating).
The aim of this study was to investigate the influence of vibrothermal piezoceramic emitters (Table 1) on the adhesion process between soil and soil-engaged machine units.
Materials and methods
The experiments were made on a laboratory stand at different environment temperature (-100C, -150C, -200C). The soil used for performing tests was dispersed connected loamy soil with different moisture content X1 (W=7.5%; 12.5%; 17.5%).
Table 1 - Main parameters of the piezoceramic emitters
Converter type |
PP1-0.063/37 |
|
Electric power, kW |
0.063 |
|
Resonant frequency, kHz |
37±7.5% |
|
Amplitude of mechanical oscillations, micron |
1,5 |
|
Dimensions, mm |
Ш 50х60 |
|
Speaker diameter, mm |
50 |
The source soil for the experiment was exposed to additional processing to achieve the stability of the mechanical properties for the entire series of experiments with the soil type.
The essence of the experiment was as following: the sample with specific weight moisture was placed on the excavator bucket simulator set with piezoceramic emitters. Then it was frozen at a certain temperature during the period of time according to the table 2. After that the transmitter was switched on and the time needed for the sample to detach from the simulator was measured.
Multivariate methods were used for experimental studies planning to maximize the useful information obtained with the minimum amount of experiments. This is especially important when the separate processes modelling (e.g. temperature) imply certain difficulties.
Insufficient knowledge of the processes necessitated applying of mathematical apparatus of the theory of experimental design to produce mathematical models of processes. The response function (the parameter optimization) for the impact of the factors determining the behavior of the system being studied was considered to be time after which the soil detached from the simulator. This parameter meets the requirements for parameters optimization: it is universal, it is expressed by one member and quantified, it has statistics presented in efficiency, it can be easily calculated, it is simple and exists for all possible states.
A priori information analysis assumes process description with the following equation:
(1)
where Y - calculated value of the response function;
Ci - equation ratio;
X1, X2-factors affecting the process.
According to the recommendations and the features of experimental research, in order to obtain the mathematical model (1) for the active experiment, we select item which is the most appropriate for the respective number of factors: symmetric quasi-D-optimal plan for a two-factor model with N = 13 (plans have a "star points" with shoulder a = ±1).
Coding of variables in the experimental and statistical modeling was based on the following formula:
(2)
where xi is the natural value of the i-th variable; is the average value of the variable; is variation range of i-variable.
Return from the coded variables to natural ones comes from (2):
Levels and variability intervals of the factors are determined based on prior information analysis and presented in the Table 2.
Table 2 - Levels of factors and variability intervals
Factors |
Levels of factors |
Variability intervals |
|||
-1 |
0 |
1 |
|||
X1 - soil moisture content W, % |
7.5 |
12.5 |
17.5 |
5.0 |
|
X2 - soil freezing time t, min. |
5 |
10 |
15 |
5.0 |
Experimental studies were randomized to eliminate the influence of systematic errors, i.e. experiments were performed in random order.
The levels and variability intervals of factors are based on a priori information analysis.
Matrix of experimental studies planning in coded form and the results of the experiment are presented in Table 3.
Table 3 - Matrix of planning and results of the experiment
Experience № |
X1 |
X2 |
Y, с |
|
1 |
- |
- |
17 |
|
2 |
+ |
- |
15 |
|
3 |
- |
+ |
30 |
|
4 |
+ |
+ |
40 |
|
5 |
- |
- |
19 |
|
6 |
+ |
- |
17 |
|
7 |
- |
+ |
47 |
|
8 |
+ |
+ |
37 |
|
9 |
0 |
- |
9 |
|
10 |
0 |
+ |
30 |
|
11 |
- |
0 |
28 |
|
12 |
+ |
0 |
29 |
|
13 |
0 |
0 |
12 |
Calculating unknown coefficients of the equation was performed using the software complex ModelNR.
Results
The result was obtained in coded form from the regression equation of soil detachment time:
soil moisture content
soil freezing time
Fig. 1, 2 show the graphic interpretation of the regression equations received after mathematical processing of experimental results by means of Advanced Grapher software.
Fig.1 - Soil detachment time dependence on the soil moisture content at environment temperature-200(1); -150 (2); -100 (3)
The graph shows that the detachment of soil sample with moisture content of 7.5% from the surface of the simulator working unit at the end of the 15 minutes freezing period requires longer exposure of the emitter regardless of the ambient temperature. This happens because the soil contains little moisture and the sample not only freezes to the metal, but also adhesion process takes place, requiring more energy to dry up the soil in the contact with the metal. When soil moisture content is 17.5%, it needs less time of emitter exposure, because the more soil moisture content is, the thinner ice layer on the metal unit is as it determined by the strength of the ice, and [1] vibrothermal impact on the frozen soil primarily destructs the ice in the soil. The graph also shows that for soil moisture content of 12.5% the required time of action should be the least, as there is not enough moisture in the soil for strong freezing to the metal and the process of the adhesion does not take place, as the soil moisture freezes faster.
Fig. 2 - Soil detachment time dependence on the soil freezing time at environment temperature-200(1); -150 (2); -100 (3)
On this graph it can noticed that when the environment temperature is between -100 and -200 (soil sample moisture content of 17.5% corresponds to the natural moisture content for this soil type), freezing time increases and results to increasing the time of the emitter exposure required for detachment of the soil sample from the simulator. This fact is the phenomenon that at subzero temperatures the time of moisture freezing in the soil sample is directly proportional to the environment temperature decrease.
Conclusions
The analysis of the obtained results shows that the usage of piezoceramic emitter to reduce the adhesion between soil and soil-engaged farm machine units at subzero temperatures and 1.2…1.4 time increases [3] the productivity of arm machine comparing to the units not being equipped with such device. It is possible to speak about the appropriateness of piezoceramic emmiters to be used for reducing the adhesion between soil and soil-engaged farm machine units.
References
1. Science and Education [Text]: materials of the II international research and practice conference, Vol. I, Munich, December 18th-19th, 2012 / publishing office Vela Verlag Waldkraiburg - Munich - Germany, 2012 - 650 p.
2. Зеньков С.А. Методика расчета оборудования с акустическим воздействием для снижения адгезии грунтов к ковшам экскаваторов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2006. № 2-1 (26). С. 67-72.
3. Зеньков С.А., Товмасян Э.С. Математическая модель для определения параметров оборудования высокочастотного действия при проектировании ковшей экскаваторов // Современные проблемы теории машин. 2014. № 2. С. 41-44.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение процесса эксплуатации подъёмно-транспортных машин на предприятии на примере пневмоколесного экскаватора. Система технического обслуживания и ремонта машин. Выявление проблем, возникающих в процессе технической эксплуатации, пути их решения.
курсовая работа [39,1 K], добавлен 22.06.2015Разработка годового плана технического обслуживания, ремонта машин. Отказы и неисправности машин, особенности устранения. Состав помещений автономного АТП. Технические характеристики стенда КИ-28097. Неисправности гидроцилиндров, применяемый инструмент.
курсовая работа [736,6 K], добавлен 02.09.2012Складання відомості наявності та річного завантаження машин. Місячний план-графік технічного обслуговування і ремонту машин. Організація ремонтного господарства для дорожніх і будівельних машин. Розрахунок виробничої програми пересувної майстерні.
курсовая работа [83,1 K], добавлен 03.06.2010Режимы работы на проектируемом объекте. Расчет производственной программы по ремонту дорожно-строительных машин. Расчет коэффициентов технической готовности, использования и годового пробега автомобилей. Составление план-графика ТО и ремонта машин.
курсовая работа [349,1 K], добавлен 20.11.2011Використання машин, введених в експлуатацію. Запуск двигунів з обігріванням. Кріпильні роботи. Особливості експлуатації машин з гідроприводом та з електроприводом. Зберігання матеріалів і запасних частин. Транспортування, зберігання та списання машин.
реферат [1,0 M], добавлен 09.09.2010Анализ применяемых машин для выполнения выправочно-подбивочно-отделочных работ. Описание конструкции и принципа действия машин. Технология производства работ машины на ремонтах пути. Кинематические и прочностные расчеты. Техника безопасности при работе.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 18.02.2012Общая характеристика машин непрерывного транспорта, основные отличия от грузоподъемных машин и машин циклического действия. Расчеты мощности двигателей приводных станций, времени, веса, усилий. Анализ месторасположения привода, выбор аппаратов управления.
курсовая работа [198,7 K], добавлен 22.01.2013Способи забезпечення надійності і працездатності машин, введених в експлуатацію. Основні положення системи технічного обслуговування та ремонту машин, дорожніх транспортних засобів, принципи її організації. Технічний огляд і діагностування машин.
реферат [1,3 M], добавлен 05.09.2010Характеристика современного состояния рынка машин и оборудования в Казахстане. Сущность затратного, рыночного и доходного подходов к оценке стоимости транспортных средств. Идентификация машин и основные мероприятия по совершенствованию правовых аспектов.
курсовая работа [41,1 K], добавлен 04.04.2010Визначення річного режиму роботи парку машин. Розрахунок плану обслуговування і ремонту машин аналітичним і графічним способом. Організація роботи пересувних засобів ТО машин. Організація і технологія ТО і діагностування ходової частини автомобіля ГАЗ-53.
курсовая работа [97,8 K], добавлен 27.03.2012Виды производительности транспортных машин. Общее сопротивление движению самоходной машины. Силы тяги, сопротивления и натяжения при движении замкнутого гибкого тягового органа. Мощность двигателя привода. Сила тяги и сопротивления при перемещении грузов.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 25.07.2013Составление графиков технического обслуживания и ремонта путевых, строительных и подъемно-транспортных машин. Определение количества за расчетный планируемый период ремонтно-профилактических воздействий. Характеристика машин и эксплуатационных материалов.
контрольная работа [285,6 K], добавлен 16.04.2016Анализ современных технологий и материалов при строительстве и ремонте дорог; характеристика специализированных транспортных средств. Расчет годовых объемов работ, выбор машин для его выполнения. Разработка плана технического обслуживания и ремонта машин.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 31.01.2014Оценка состояния парка строительных машин ОАО "Хабаровсккрайгаз", производственная программа участка по техническому обслуживанию и ремонтам. Устройство и принцип действия карбюратора K-88АМ. Определение основных затрат и времени на сборку изделия.
дипломная работа [685,5 K], добавлен 16.10.2013Устройство винтовых, реечных, гидравлических домкратов. Область их применения. Влияние характеристик грузов на выбор вида транспортирующей машины. Определение сопротивления передвижению и производительности скрепера. Гидромеханическая разработка грунтов.
контрольная работа [580,3 K], добавлен 14.03.2015Подготовка сельскохозяйственных машин к межсменному и кратковременному хранению. Особенности закрытого, открытого и комбинированного способа хранения машин и деталей. Машинный двор, его структура. Расчет необходимых площадей машинно-тракторного парка.
реферат [32,8 K], добавлен 03.12.2011Цели и задачи технической эксплуатации машин и её состав. Характеристики планово-предупредительной системы технического обслуживания. Разработка перспективного (годового) и оперативного (месячного) графиков ТО. Расчёт годовой трудоёмкости работ.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.01.2014Значение технического обслуживания машин в повышении эффективности использования машино–тракторного парка. Проверка технического состояния аккумуляторных батарей. Диагностирование тормозной системы с гидравлическим приводом. Технология разборки машин.
курсовая работа [405,1 K], добавлен 03.01.2014Обеспечение техники грамотного с максимальной экономической эффективностью использования дорожных машин, их техническое обслуживание, ремонт. Фактическая наработка машин со времени проведения последнего. Объем работ ремонтной базы, передвижных мастерских.
курсовая работа [911,5 K], добавлен 08.12.2013Расчет временных режимов работы машин, числа технических обслуживаний и ремонтов. Построение структуры ремонтного цикла машины. Определение времени выведения машин в обслуживание и ремонт для крана башенного, экскаватора, крана стрелового и бульдозера.
курсовая работа [31,2 K], добавлен 01.03.2017