Міністерство освіти і науки України

Харківський державний технічний університет

будівництва та архітектури

Стаховський Олег Валерійович

УДК 534.232.(088.8)

РОЗРОБКА ВІБРОПЛОЩАДКИ

З КОМБІНОВАНИМ ПРИВОДОМ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ПЛИТ

ТРАМВАЙНОЇ КОЛІЇ

Спеціальність 05.05.02 - машини для виробництва

будівельних матеріалів і конструкцій

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеню

кандидата технічних наук

Харків 2002р.

Дисертація є рукописом.

Роботу виконано - в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури, , Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник – кандидат технічних наук, доцент Ємельяненко Микола Григорович, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, доцент кафедри механізації будівельних процесів

Офіційні опоненти – доктор технічних наук, професор Маслов Олександр Гаврилович, Кременчуцький державний політехнічний університет, завідуючий кафедрою основ конструювання машин і технологічного обладнання

кандидат технічних наук, доцент Змарада Анатолій Олександрович, Харківський Національний політехнічний університет (ХПІ), доцент кафедри хімічної техніки та промислової екології

Провідна установа - Київський національний університет будівництва та архітектури, кафедра машин і обладнання технологічних процесів, Міністерство освіти і науки України (м. Київ)

Захист відбудеться 27 лютого 2002р. о 1230 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 ознайомитися у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (ХДТУБА) за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий “25”січня 2002 року

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор Чернявський В.Л.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Головними вимогами, яким підпорядковано керування процесом формування бетонних сумішей на віброплощадках з вертикальним збудженням, є стадійність ущільнення і дотримання умов для забезпечення режимів роботи, придатних до кожної стадії ущільнення.

Керування ущільненням повинно передбачати зниження шкідливого впливу деструктивних процесів, які незмінно супроводжують роботу віброплощадки з вертикальними коливаннями. Рішення цієї проблеми можливо при впливі на бетонну суміш поетапно різноманітними режимами коливань робочого органу. В наукових джерелах висловлюється думка, що на першому етапі для бетонної суміші необхідно завдати збільшену амплітуду та низьку частоту коливань, що можливо вирішити, наприклад, ударно-вібраційним режимом; на наступному етапі необхідно додати до першого режиму високу частоту, що призведе до збагачення спектру підвищених гармонік, і далі застосувати тільки безударний режим з високою частотою і малими амплітудами коливань робочого органу, тому що ударно-вібраційні коливання можуть порушити структуру бетонної суміші. Створення вібромашин з комбінованими режимами руху робочого органу на широко розповсюдженій базі дебалансних вібромашин практично неможливо. Дебалансні машини не розраховані на виробництво різноманітної продукції з бетонної суміші, тому що переналагодження їх під конкретний бетонний виріб технічно важко забезпечити.

Ідея створення конструкції ущільнюючої машини може базуватися на застосуванні комбінованого приводу, що дає можливість постадійно змінювати параметри руху робочого органу вібромашини у відповідності до умов роботи, та фізико-механічних властивостях бетонних сумішей (жорстких бетонних сумішей), які ущільнюються. Виходячи із даної ідеї і формулюються мета і задачі роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у рамках НДР в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства науки і освіти України за темою “Розробка теорії і моделей системного аналізу складних соціально-економічних та технічних систем на основі впровадження інформаційних технологій” (№ 0100 U 001016).

Метою дисертаційної роботи є створення віброплощадки з комбінованим приводом, яка має багатостадійний режим ущільнення жорстких бетонних сумішей.

Для досягнення означеної мети були поставлені такі задачі:

- оцінка існуючих конструктивних та технологічних параметрів подібних машин;

- обґрунтування математичної моделі руху системи і аналітичні визначення основних параметрів процесу;

- дослідження процесів поведінки вібросистеми “машина-середовище” на етапах руху робочого органу в низькочастотному ударному, сумісному низькочастотному ударному і високочастотному та високочастотному режимі з метою визначення раціональних параметрів машини;

- визначення режимів руху робочого органу віброплощадки і експериментальна перевірка теоретичних досліджень багатостадійного режиму вібрації;

- створення методики інженерного розрахунку параметрів віброплощадки з багатостадійним режимом коливань робочого органу, розробка її конструкції і впровадження.

Об'єкт досліджень. Вертикально-спрямована вібрація з багатостадійним режимом коливань робочого органу віброплощадки з комбінованим приводом.

Предмет досліджень. Віброплощадка з комбінованим приводом для ущільнення жорстких бетонних сумішей.

Методи досліджень містять в собі теорію вібраційних машин, класичної механіки, еластичних елементів, пневмоприводу.

Наукова новизна.

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

Практичне значення отриманих результатів: - запропонована методика інженерного розрахунку для створення віброплощадок з багатостадійним режимом ущільнення жорстких бетонних сумішей; - розроблена конструкція віброплощадки з багатостадійним режимом руху робочого органу, новизна якої захищена патентом РФ № 2112642; - дана економічна оцінка ефективності використання віброплощадок з багатостадійним режимом коливань при ущільненні плит трамвайної колії; - здійснено впровадження дослідно-промислового зразка віброплощадки з комбінованим приводом.

Реалізація роботи. Конструкція віброплощадки з багатостадійним режимом руху робочого органу була впроваджена на АОЗТ Харківський ЗБК №5 для виробництва плит трамвайної колії.

Особистий вклад здобувача. Результати, які отримані здобувачем самостійно: огляд і аналіз літературних джерел, розробка методики експериментальних досліджень, визначення аналітичних залежностей для оцінки тривалості удару. Розроблена методика інженерного розрахунку віброплощадки з комбінованим приводом, здійснена апробація і впровадження результатів роботи у виробництво.

В опублікованих у співавторстві статтях здобувачем виконано:

- у роботі [1] – запропонована схема віброплощадки з додатковими пневмоопорами, розроблена її спрощена математична модель;

- у роботі [2] – розглянуті низькочастотний і високочастотний режими роботи віброплощадки, запропоновані математичні рівняння руху робочого органу;

- у роботі [3] – запропонована математична модель руху робочого органу віброплощадки у комбінованому режимі;

- у роботі [4] – розроблена динамічна схема віброплощадки для безударного, ударного і сумісного ударно-вібраційного режиму, отримані математичні залежності параметрів руху робочого органу віброплощадки ;

- у роботі [5] – розроблена експериментальна установка з автоматичним керуванням режимами роботи віброплощадки, запропоновані рівняння регресії на підставі проведеного факторного експерименту.

- у роботі [7] – запропонована конструктивна схема віброплощадки з комбінованим приводом та формула винаходу.

Апробація роботи. Основні розділи дисертаційної роботи доповідалися на 52-й і 55-й науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (1997, 2000 р.), на 11-ій науковій школі країн СНД “Обробка дисперсних матеріалів і середовищ”, (м. Одеса, 2001 р.), на міжнародній науково-практичній конференції - школі - семінарі “Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI века”, (м. Бєлгород 1998 р.), на науково-практичній конференції “Будуємо теплий дім”, ( м. Київ , 2001 р).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 робіт, у тому числі патент РФ і рішення про видачу патенту РФ.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із введення, 4-х розділів, висновків і додатків, містить 140 сторінок машинописного тексту, 68 рисунків, 12 таблиць, список використаної літератури з 105 найменувань вітчизняних і зарубіжних авторів.

СТИСЛИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито стан наукової проблеми сучасного виробництва будівельних виробів з жорстких бетонних сумішей, обґрунтована актуальність теми, сформульована мета та задачі досліджень.

В першому розділі зроблено огляд та аналіз досліджень, присвячених технологічним властивостям жорстких бетонних сумішей, процесу ущільнення їх вібрацією та приведений аналіз конструкцій вібромашин, які мають можливість ущільнювати жорсткі бетонні суміші. В роботах Афанасьєва А.А., Гусєва Б.В., Зазімко В.Г., Олехновича К.О. Савінова О.А., Сівко В.Й., Маслова О.Г. та інших пропонується впливати на бетонну суміш змінними режимами коливань робочого органу. При цьому на початкових стадіях ущільнення ударно-вібраційним режимом і далі збільшувати частоту і зменшувати амплітуду коливань. Це дає можливість покращити міцність бетонних виробів при стиску, знизити час ущільнення і витрати будівельних матеріалів.

Конструкції таких машин в останній час були створені в Київському НУБА, Харківському ДТУБА, Полтавському ДТУ, Одеській морській академії та ін. Але ж аналіз показав, що ці конструкції не в повній мірі відповідають вимогам вчених, тому пропонуються конструкції вібромашин із використанням, окрім електричної, також інших видів енергії, наприклад, пневматичної. Комбіновані схеми таких машин дозволяють значно простіше створювати вертикально - спрямований рух робочого органу і змінювати режими його роботи безперервно у процесі ущільнення бетонних сумішей.

В другому розділі описані теоретичні дослідження віброплощадки з комбінованим пневмоелектроприводом. Сила, що збурює, породжується зміною тиску в порожнинах пневмоциліндрів, що викликає низькочастотні вертикальні коливання робочого органу, а електропривід дає можливість створювати високочастотні коливання з малими амплітудами. Робота двох приводів одночасно породжує полічастотний спектр коливань робочого органу.

Віброплощадка (рис. 1) складається з двох пневматичних циліндрів 1, які розташовані вертикально. Поперемінно станцією керування 2 стиснене повітря надходить з ресивера 3. Ресивер має кран 4 для швидкого скидання тиску стиснутого повітря. Робочий орган 5 жорстко скріплений зі штоками поршнів

Рис.1. Принципова схема віброплощадки.

циліндрів 1. Знизу по осі симетрії укріплений високочастотний вібратор 6. Установка має тверду опору 7, на якій укріплені гумово-текстильні прокладки 8. Працює установка так. Станцією керування 2 встановлюється низькочастотний режим, наприклад, 2,25...2,5 Гц і ущільнюється бетонна суміш протягом 10...12 с, потім включається вібратор 6 і продовжується спільне вібрування. Далі скидається стиснене повітря і робочий орган лягає на опори 7, а бетонна суміш продовжує ущільнюватися високочастотною вібрацією.

Для ущільнення розчинної частини бетонної суміші запропоновано використовувати високочастотний вібратор як додатковий привід, що включається на завершальній стадії робочого процесу.

Динамічна схема прийнята у вигляді дискретно-континуальної (рис.2).

Рис.2. Динамічна схема віброплощадки:

а – загальна; б – режим роботи безударний; в – ударний;

г – сумісний ударно-вібраційний.

Досліджено основні режими роботи віброплощадки:

1. Низькочастотний ударний режим. Рівняння руху робочого органу має вигляд:

а) вниз до удару:

, (1)

де h = ; = ;

з рішенням:

(2)

б) в контакті з ударними прокладками

(3)

з рішенням

(4)

в) вгору

(5)

з рішенням

(6)

2. Режим сумісної роботи пневмопривода і включеного високочастотного вібратора (“змішаний режим”).

В закони руху (2), (4) і (6) в силу лінійності диференціальних рівнянь при даному моделюванні режимів роботи віброплощадки додається складова, що описує вплив сили, що збурює:

F(t)= F0 Чcos(wt+j0), (7)

де амплітуда сили, Н; кутова частота, Гц; кут фаз між переміщенням і силою, що збурює. “

Добавка” у зазначених рішеннях має вигляд:

, (8)

де зрушення фази рішення стосовно фази сили, що збурює, (7). Завдяки тому що вібратор є високочастотним, (резонанс на низькій частоті в системі відсутній), то і рішення на кут запізнюється (через дисипативні грузлі властивості системи) стосовно миттєвої фази сили . Величина цього запізнення визначається співвідношенням:

. (9)

Таким чином, адитивний член , обумовлений співвідношеннями (8), (9), може з'явитися в законі руху досліджуваної вібросистеми на будь-якому етапі її руху (як в умовах контакту з обмежниками, так і без такого на періоді руху системи), тобто під час руху:

1) вниз (без скидання тиску) на конкретному періоді руху від моменту до ;

2) вниз по інерції до зупинки (після скидання тиску) від моменту до зупинки в крайньому нижньому положенні;

3) вгору – при скинутому тиску від моменту до .

Якщо протягом періоду руху вібросистеми є ще й контакт з обмежниками, тоді окрім фаз руху 1), 2) і 3), приведених вище, є ще й такі:

4) рух вниз по інерції після скидання тиску в контакті з обмежником до повної зупинки ;

5) рух вгору в контакті з обмежником до моменту відриву робочого органу від обмежника , де час руху системи вгору в контакті з обмежником.

Слід також зазначити, що час контакту робочого органу вібросистеми з обмежником може бути визначений з таких міркувань. Швидкість, з якою робочий орган вдаряється об обмежник, позначимо через (при русі вниз), а швидкість, з якою він (робочий орган) “відривається” від обмежника протягом конкретного періоду руху – через (при русі вгору). Ці величини відомі в рамках розвинутого вище підходу. Тоді на ому періоді руху системи можна записати:

, (10)

де коефіцієнт відновлення швидкості при ударі, (при втрат енергії при ударі об обмежник немає, при , тобто пластичному ударі, вся енергія дисипірує в обмежнику після удару).

Коефіцієнт є власною характеристикою обмежника (у даному випадку матеріалу цього обмежника, наприклад, транспортерної стрічки). Його можна визначити експериментально для конкретного матеріалу обмежника та в реальній ситуації роботи вібросистеми .

Тоді величину можна знайти з такого трансцендентного рівняння:

(11)

Визначивши і знаючи , можна знайти значення : .

Таким чином, усі тимчасові характеристики процесу контакту робочого органа вібросистеми з пружними обмежниками також можуть бути обчислені аналітично.

Рис. 3. Графік зсуву, швидкості і прискорення на етапі сумісного режиму вібрації.

3. Високочастотний режим (реалізується робота тільки високочастотного вібратора без функціонування пневмоприводу ).

а) Форма з бетонною сумішшю після повного “скидання” стиснутого повітря з обмежником коливань. Рівняння руху на цьому етапі має вигляд:

(12)

Це рівняння описує рух системи, що функціонує в даному режимі весь проміжок часу: , де час контакту визначається з припущення, що деформація прокладки підкоряється закону Гука. Тоді , де товщина, площа однієї прокладки, кількість прокладок, модуль Юнга матеріалу прокладок.

Рішення , (13)

(14)

(15)

б) Форма з бетонною сумішшю після відриву від обмежника рухається тільки під дією вібратора. Рівняння руху: .

Рішення , (16)

, (17)

. (18)

Рис. 4. Графік зсуву, швидкості і прискорення на етапі високочастотного

режиму вібрації.

В третьому розділі приведені результати експериментальних досліджень на віброплощадці. Установка (рис.5 а) складається з 2-х пневмоциліндрів 1, розташованих вертикально, штоки яких жорстко скріплені з робочим органом 2. Робочий орган 2 складається зі столу, на якому закріплена форма з бетонною сумішшю. В центрі є укріплений високочастотний віброзбуджувач 3. На однаковій відстані щодо осі симетрії розташовані опори з пружними гумовими прокладками 4. Пневмопорожнини 5 і 6 з'єднані трубопроводом із пневморозподільником 7. Від ресиверу 8 через кран 9 за допомогою пневмомагістралі стиснене повітря через пневморозподільник подається у пневмопорожнини циліндрів 1.

Віброплощадка забезпечує в безупинному процесі ущільнення бетонної суміші три режими вібрації: низькочастотний ударний (працює тільки пневмопривід), комбінований (додатково включений високочастотний вібратор) і високочастотний (включений пневмопривід).

Рис. 5. Схема експериментальної віброплощадки.

Функціональна схема автоматичного керування режимами роботи виброплощадки представлена на рис.5 б.

Схема працює так.

З блоку керування через вимикач з фіксацією А напруга подається на електродвигун пневморозподільника 7 (рис. 5 а) із завчасно встановленою частотою для низькочастотного режиму коливань робочого органу 2. Одночасно напруга живлення подається на командний блок Б.

Після включення блок Б видає командний сигнал на виконавчий механізм (ВМ), і він відкриває корковий кран 9 для подачі стиснутого повітря в розподільник 7. Блок керування Б видає командний сигнал на включення високочастотного вібратора В. Установка працює в усіх режимах за заданою програмою.

Для запуску віброплощадки досить знову включити вимикач А, і цикл ущільнення бетонної суміші повториться знову автоматично.

Комплект вимірювальної апаратури вміщує перетворювачі МПЭ-МИ для виміру тиску в пневмомережі, віброметр ВВМ-201 з перетворювачем ДН-3-М1 для оцінки середньоквадратичних значень віброприскорення столу, частотомір Ч3-36, електронний годинник з цифровою індексацією. В схемі керування розподільником використаний електричний колекторний двигун УВ061-М61.

При використанні гумових обмежників з'являється можливість знизити шум працюючої установки. Як обмежник використані гумові прокладки, для яких у відповідності з /2/ визначені: коефіцієнт твердості c, максимальне d0, висота h0, площа S0, динамічний модуль пружності гуми E0:

, , , S0 = ,

де x - відношення власної частоти коливань w0 системи до частоти змушених коливань w, що забезпечує стійкий ударний режим mпр - приведена маса вібруючих частин системи, x0 – амплітуда коливань, t1 – час контакту з обмежником, r - щільність пружних прокладок.

Аналіз руху робочого органу показує (рис.6), що при низькочастотному режимі максимальне прискорення (нижнє) склало 5,8g, верхнє – 2,5g при магістральному тиску стиснутого повітря 0,55…0,63МПа та масі частин робочого органу, які вібрують - 850 кг.

Рис.6. Діаграми зсуву та прискорення робочого органу.

Сумісний режим. В цьому режимі роботи віброплощадки сполучені два види коливань – низькочастотні віброударні і високочастотні (50 Гц). Регулюючи (2...2,5Гц) низькочастотні коливання по частоті з метою підстроювання кута зрушення фаз між коливаннями, був обраний режим коливань робочого органу в сумісному режимі роботи віброплощадки, що відповідає режиму коливань на низькій частоті 2…2,5Гц. Крім того, за витратою стислого повітря цей режим найбільш прийнятний.

В момент включення високочастотного вібратору не відзначається явища резонансу, а на віброударному режимі роботи віброплощадки накладаються високочастотні коливання, тобто коливання наповнюються спектром гармонік вищих порядків. Показання приладів (середньоквадратичне) фіксують зменшення прискорення (нижнє) до значення 5,5g, при цьому трохи зросло прискорення верхнє – 3,3g.

При відключені стислого повітря починається завершальна стадія ущільнення бетонної суміші на віброплощадці. Це стадія високочастотного вібрування. Ударна частина практично відсутня. Робочий орган коливається симетрично щодо середньої крапки з амплітудою 0,5 мм. Прискорення складає приблизно 3,3...3,5g. В спектрі значно зменшилося число гармонік. Після зупинки вібратора автоматичній системі виділяється деякий час (2…3с) на скидання стиснутого повітря з поршневої системи. Через 5с автоматика керування процесом вібрування приведе автоматичну систему у вихідний стан, і процес ущільнення бетонної суміші можна повторити.

Як основний критерій якості ущільнення бетонної суміші на новій віброплощадці була прийнята міцність виробів на стиск Rст.

Використовувалися бетонні суміші заводу ЗБК № 5 для формування трамвайних плит ЗП14.15.12 і ЗП7.14.12 жорсткістю Ж1 і для порівняння Ж2, клас бетону В37,5.

На підставі факторного експерименту отримані рівняння регресії, що адекватно описують залежність: Rсж = F (f, t1,t2,t3,Pм), де f – частота коливань низькочастотного режиму, Гц (у безрозмірному вигляді х1); t1 – тривалість низькочастотного режиму, с (х2); t2 – тривалість комбінованого режиму , с (х3); t3 – тривалість високочастотного режиму, с (х4); Рм – тиск стиснутого повітря в магістралі, МПа (х5).

Рівняння регресії в безрозмірному виді мають вигляд:

·

=40,26 + 1,88Чx1 + 2,11Чx2 + 1,11Чx3 + 0,75Чx4 +0,57Чх5 +0,93Чх1Чх3 + +1,31Чх1Чх5 - 1,02Чx12 +0,73Чx2Чx4 - 0,65Чх2Чх5 - 2,0Чx22 - 1,29Чх32 - 1,95Чx42 - 1,34Чх52.

·

=41,61 + 1,43Чx1 + 1,93Чx2 + 0,60Чx3 + 0,61Чx4 +0,57Чх5 +0,68Чх1Чх3 + +1,66Чх1Чх5 - 0,83Чx12 - 1,68Чx22 - 0,78Чx3Чx4 - 0,89Чх32 - 1,82Чx42 - 1,28Чх52.

Раціональні значення Rст отримані в діапазонах зміни параметрів:

f = 3,7…4,4 Гц; t1=17...21 с; t2 = 30...38 с; t3 = 40...45 с; Рм= 0,54…0,57 МПа.

Результати дослідження використані при розробці інженерної методики розрахунку віброплощадок з комбінованим приводом.

В четвертому розділі приведені результати заводських випробувань віброплощадки з комбінованим приводом. Створений дослідно-експериментальний зразок, застосований на АТЗТ ЗБК5 для виробництва плит трамвайної колії серії 3П14.15.12 і 3П7.14.12, відформованих із жорстких бетонних сумішей. Були отримані плити трамвайної колії із жорстких бетонних сумішей класу В30. Для контролю показників міцності одночасно з виробами готувалися зразки-куби з розміром сторони 10 см за ДСТ 10180-90, причому куби готувалися і з складу бетону, який застосовується на заводі (Ж1), і з нового складу бетону (Ж2).

Випробування підтвердили основні припущення та висновки, зроблені при дослідженні віброплощадки з комбінованим приводом.

ВИСНОВКИ

1. Показано, що в даний час середньочастотні віброплощадки мають ряд конструктивних і технологічних недоліків.

Запропонована віброплощадка з комбінованим приводом, що забезпечує в безупинному процесі ущільнення жорсткої бетонної суміші три режими вібрації: низькочастотний ударний, сумісний низькочастотний ударний з високочастотним і високочастотний.

2 Розроблено конструктивну схему і динамічну модель виброплощадки з комбінованим приводом. Динамічна модель прийнята дискретно континуальною, де машина і її елементи прийняті твердими тілами, пружні елементи підкоряються закону Гука, а бетонна суміш моделюється з розподіленими параметрами і враховується в результаті перемінним коефіцієнтом приведеної маси. Загальна розрахункова схема системи "віброплощадка – бетонна суміш" прийнята змішаною, що складається з дискретних і розподілених параметрів, а рівняння в загальному вигляді, представлені дискретними.

3. Отримані в аналітичному виді рішення диференційних рівнянь руху робочого органа виброплощадки для режимів, що послідовно включаються: низькочастотного ударного (початковий), низькочастотного ударного і високочастотного (спільний) і високочастотного (заключний). Аналіз залежностей, що виконано з використанням ПЭОМ, дозволив виявити раціональні зони зміни параметрів вібрації: початковий режим – частота 2,25...2…2,5Гц, прискорення 20...25…25 м/с2, спільний – частоти 2,25...2…2,5Гц і 50 Гц, прискорення 50...75…75 м/с2 і заключний частота - 50 Гц і прискорення 40...55…55 м/с2.

4. Розроблені експериментальна віброплощадка з комбінованим приводом і схема автоматичного керування її роботою.

5. На підставі факторного експерименту отримані рівняння регресії, що адекватно описують залежність міцності на стиск зразків при використанні бетонних сумішей жорсткістю Ж1 і Ж2 у діапазонах зміни параметрів ущільнення нової віброплощадки: частота низькочастотного режиму 2...5 Гц; тривалість режимів: низькочастотного - 12...20 с, сумісного - 40...50 с, тиск 0,4...0,6 МПа.

Доведено ефективність використання віброплощадки з комбінованим приводом при ущільнені жорстких бетонних сумішей.

6. Дослідження режимів роботи комбінованої віброплощадки дозволило визначити основні співвідношення параметрів руху робочого органу: у низькочастотному режимі - розмах 0,033 м, прискорення 5,8 g, у діапазоні частот 2,25...2,5 Гц; у сумісному режимі - розмах 0,033 м, прискорення до 5,5 g, у високочастотному режимі - розмах до 0,001 м, асиметрії практично немає, прискорення 3...3,5 g.

7. Розроблено методику інженерного розрахунку віброплощадок з комбінованим приводом.

8. Проведено апробацію і впровадження дослідно-експериментального зразку віброплощадки з комбінованим приводом на АТЗТ Харківський ЗБК5.

9. Застосування нової віброплощадки дозволяє перейти від використання бетонної суміші жорсткістю Ж1 на використання бетонної суміші жорсткістю Ж2, що дає економію цементу до 10% на м3 бетону.

10. Встановлено, що рівні шуму нової віброплощадки складають 80...85 дБа і не перевищують санітарних норм шуму на виробництві.

11. Розрахунковий річний економічний ефект від впровадження віброплощадки з комбінованим приводом на АТЗТ Харківський ЗБК5 у лінії виробництва плит трамвайних шляхів складає 8016,43 гр.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО У ПРАЦЯХ:

1. Емельяненко Н.Г., Стаховский О.В. Исследование возможности реализации ударно-вибрационного режима виброплощадки с дополнительными опорами // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА ХОТВУ АБУ. - 1998. - Вип.2. - С. 48 -50.

2. Емельяненко Н.Г., Стаховский О.В. Динамическая модель виброплощадки с комбинированным приводом // Автошляховик України.- 1998.- №1. - С.45-46.

3. Ємельяненко М.Г., Стаховський О.В., Герасименко В.В. Аналітичні дослідження виброплощадки з комбінованим приводом для виготовлення трамвайних плит // Автошляховик України. - 2001. - №3. - С. 46-50.

4. Стаховский О. В. Результаты заводских испытаний // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА ХОТВУ АБУ. - 2001. - Вип.15.- С. 202 –204.

5. Патент №2112642 РФ. Кл. В 28 В 1/08, В 06 В 1/18. "Виброплощадка" приоритет от 13 июля 1996 г. / Емельяненко Н.Г., Стаховский О.В. Опубл. 10.06.98. – М. - Бюл. № 16. – с. 3.

6. Емельяненко Н.Г., Стаховский О.В. Результаты экспериментальных исследований виброплощадки с комбинированным приводом для формования трамвайних плит // Материалы одиннадцатой научной школы стран СНГ “Обработка дисперсных материалов и сред”. - Одесса, 2001. - С.58-61.

7. Емельяненко Н.Г., Стаховский О.В., Аналитические исследования вибростола с поличастотным режимом вибрации // Материалы международной научно-практической конференции - школы-семинара "Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI века". - Ч.2. - Белгород, БГТАСМ. – 1998. - С. 459-463.

АНОТАЦІЯ

Стаховский О. В. Розробка віброплощадки з комбінованним приводом для виробництва плит трамвайної колії. – 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, Міністерства освіти і науки України, Харків, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню динаміки коливальної системи з комбінованим приводом та створенню на цій основі віброплощадки для ущільнення жорстких бетонних сумішей.

Визначені аналітичні залежності і складені закономірності поведінки системи “віброплощадка-суміш” на трьох етапах руху. Вперше дана оцінка і сформульовані умови переходу вібросистеми з етапу роботи в низькочастотному режимі на високочастотний при ущільненні виробів з жорстких бетонних сумішей. Визначені аналітичні залежності для оцінки тривалості удару.

Розкриті закономірності постадійного руху робочого органу віброплощадок з комбінованим приводом від пульсуючого джерела стислого повітря та електроструму.

Побудована модель коливального процесу робочого органу у низькочастотному ударному, сумісному та високочастотному режимі роботи.

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

Ключові слова: динамічна система, віброплощадка, комбінований привід, постадійний рух, тиск, стисле повітря, ущільнення, жорстка бетонна суміш.

АННОТАЦИЯ

Стаховский О. В. Разработка виброплощадки с комбинированным приводом для производства плит трамвайных путей. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.02. - машины для производства строительных материалов и конструкций. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Министерство образования и науки Украины, Харьков, 2002.

Диссертация посвящена исследованию динамики колебательной системы с комбинированным приводом и созданию на этой основе виброплощадки для уплотнения жестких бетонных смесей.

Определены аналитические зависимости и выявлены закономерности поведения системы “виброплощадка-смесь” на трех этапах движения. Впервые дана оценка и сформулированы условия перехода вибросистемы из этапа работы в низкочастотном режиме на высокочастотный при уплотнении изделий из жестких бетонных смесей. Определены аналитические зависимости для оценки продолжительности времени удара. Раскрыты закономерности постадийного движения рабочего органа виброплощадок с комбинированным приводом.

Движение рабочего органа виброплощадки рассматривается с учетом трехстадийного режима уплотнения бетонной смеси. Первой стадией является низкочастотный ударный режим колебаний рабочего органа, после которого, не прерывая процесса уплотнения бетонной смеси, на второй стадии включается высокочастотный электровибратор, что обеспечивает совместный режим, и на третьей стадии, выключив подачу сжатого воздуха, завершается процесс уплотнения высокочастотной вибрацией. Решения уравнений позволяют охарактеризовать более широкий диапазон колебаний, описать характер движения рабочего органа виброплощадки и работу комбинированного привода в целом.

Созданные алгоритм и методика расчета основных параметров процесса позволили выявить зоны эффективной работы виброплощадки на трех этапах ее движения. Установлено, что наиболее целесообразным является последовательное включение низкочастотного ударного, совместного низкочастотного ударного и высокочастотного и безударного высокочастотного режимов.

Найдены максимальные прочности жестких бетонных смесей в зависимости от рациональных параметров вибрирования. Сформулированы принципы создания и предложена методика расчета основных параметров машин подобного класса.

Ключевые слова: динамическая система, виброплощадка, комбинированный привод, давление, сжатый воздух, уплотнение, жесткая бетонная смесь, постадийное движение.

The summary

Development vibrational platform with a combined drive for manufacture of tram paths slabs – a manuscript.

The thesis for a Doctor`s degree of the Candidate of Engineering Sciences on Specialty 05.05.02. – machine for manufacture of building materials and constructions. – Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2002.

The thesis is devoted to exploration of a vibratory system dynamic with a combined drive and also making on this base of a vibrational platform for obturating concrete inactive mixtures. The analytical associations are defined and the regularities of behaviour of a system “ a vibrational platform a mixture ” at three stages of driving are composed. An estimate(estimation) for the first time in given and the requirements of passage of a vibrational system from a low-frequency duty in high- frequency are formulated at obturating articles from inactive concrete mixtures. The analytical associations for an estimate(estimation ) of time of blow are defined. The regularities stage by stage driving of an end-effector of vibrational platforms with a combined drive from a pulsatory radiant of a heavy air and electrocurrent are uncovered.

The sample piece of oscillatory process of an end-effector in low-frequency shock, multy frequency and high-frequency frequency ranges is constructed.

The principles of similar machines making are formulated, and on their base the procedure of calculation of the base parameters is offered.

Key words: a dynamic system, vibrational platform, combined drive, stage by stage driving, pressure, heavy air, obturating, inactive

Підп. До друку 22.01.02. Формат 60х90/ 16

Папір пис.2 Умовн. Друк. Арк. 0,92. Тираж 100 прим. Зам. №488

Ризограф ХДТУБА, 61002, Харків, вул. Сумська,40