автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Моделирование динамики рабочих режимов и разработка импульсного технологического оборудования для формования изделий из арболита

МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ЧЕПЕЛЕВ Сергей Романович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАБОЧИХ РЕЖИМОВ И РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АРБОЛИТА

Специальность 05.21.05 « Технология и оборудование деревообрабатывающих производств; древесиноведение»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва —

1992

Работа выполнена в Московском лесотехническом институте..

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Щербаков А. С.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Леонов Л. В.,

кандидат технических наук Алешин А. К.

Ведущая организация — Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного " строительства (ЦНИИС).

Автореферат разослан . . .1992 г.

Защита состоится « 0. » . . . . 190.-? г.

в . /Р. . . час. на заседании специализированного ученого совета Д.053.31.01 при Московском лесотехническом институте.

Отзывы по автореферату В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯМИ просим направлять по адресу: 141001, Мытищи-1, Московская область, Московский лесотехнический институт. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор Ю. П. СЕМЕНОВ.

Зак. 471 Тир. 101

Объем 1 и. л.

Подп. в печ. 18.12.92 г.

Типография Московского лесотехнического института

'.я^СлЛГ]

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ■

Актуальность теш. Одним из перспективных направлений комплексного использования древесины и репения -ллидаой проблемы в налей стране является производство арболитовых изделий из древесных отходов. Наиболее ответственной операцией в их технологии является уплотнение арболитозой смеси в процессе формования.

Оборудование, применяемое в настоящее время для уплотнения арболитовых смесей, металло- и энергоемко, отличается сложностью, низкой производительностью и не позволяет выпускать изделия требуемого качества. В изделиях из арболита, получаемых на этом оборудовании, имеют место расслоение арболитовой смеси и неравномерность ее уплотнения по сечении изделий.

Создание' нового формовочного оборудования с эффективным комплексом уплотняющих воздействий и рациональными технологическими параметрами необходило вести путем теоретических и экспериментальных исследований динамических процессов, происходящих при уплотнении как з саком оборудовании, так и'в уплотняемой смеси. К настоящему времени эти процессы недостаточно изучены как в нашей стране, так и за рубежом. Поэтому моделирование и анализ динамики рабочих режимов технологического оборудования для уплотнения арболитовых смесей является актуальной задачей.

Цель -работы состоит, в создании научных основ расчета и проектирования нового эффективного формовочного оборудования для производства высококачественных изделий из арболита.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработаны научные основа расчета и проектирования нового формовочного оборудования с эффективным комплексом уплотняющих воздействий а рациональными параметрами, базирующиеся на моделирования л анализе динамики оборудования;

- разработан пакет прикладных программ для анализа динамики я проектирования импульсного формовочного оборудования;

- предложен новыЛ критерий оценки эффективности динамической «яяяо уплотняющего оборудования при моделировании процесса ¡аигасяеная арболитовой смеси;

- разработаны новые схемы импульсного формовочного, обору-

дованся (мобильная-ударно-гравитационная установка с компенсацией ударных.воздействий на фундамент, ударно-гравитационная устаногка. с инсрционно-удариш пригрузом, ударно-аабращюнно-прсссовая. установка).

Достоверность результатов исследований достигается со-ответсвувдш метрологическим обеспеченна:.', экспериментальных исследований, использованием методов статистической обработки, подтвордака вспытанаш: конструкций в лабораторных :: заводских услозиях, внедрением результатов работы.

Птяктпувокор значение теботн. Установлена эффективность применения ударных плпульсов для уплотнения арболитовой смеси. Экспериментально определены рациональные технологические параметры ДЕух юлпульеннх способов уплотненна. Разработаны надег-кыа конструкции установок, .реализующих импульсные способы уплотнения арбояятовых смесей к позволяющих производить широкую номенклатуру изделий из арболита высокого качества. Установки отличаются от существующих большей надежностью, меньиими металле- и энергоемкостью. Разработаны технологии производства ию-гослойных стеновых ограждающих конструкций на -основе импульсного уплотнявдего оборудования.

Рйализ.",пч? результатов иосладотакий. Б результате прове- денных исследований созданы, отработаны а внедрены в производство импульсные фэрмовочныа установки для изготовления арболи-товше изделий, обеспечены их надежность к эффективность. Обеспечена возможность изготовления изделий из арболита, различных по назначают и размерил.

Дгспобаиия таботк. Основные результаты работы бняя доложены и обсуждены на научно-технических конференциях МЛТЙ С1981 -1992 г.г.) и Республиканской научно-технической конференция "Охрана труда и окружающей среды" (г.Новочеркасск, НПЙ, 18 -20 ноября 1981 г. ).

Публикация. По основным результатам исследований, изложенные в диссертации, опубликовано б научных статей и получено авторское свидетельство на изобретение.

Отртктоа и объем таботи. Диссертация состоит нз введена: 1йти глав, заключения, списка литературы из/.^7 наименований, //приложений, содержит«?страниц машношгеного текста, "4"* рисунков я /3 таблиц.

~~ 5 —

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш диссертации и дается краткая характеристика работы.

В первой глава отражено состояние изучаемой проблемы.

Проанализирован опыт работы предприятий, выпусканиях изде-л."л из арболита на древесном заполнителе, рассмотрены применяемо способы формования арболита и соответствующее формовочное оборудование. Сфордулированы требования, которым должен удовлетворять идеальный способ уплотнения арболитовой смеси. Установлено, что ни один из применяемых в настоящее время способов уплотнения не удовлетворяет предъявляемым требованиям в полном объеме. В работах Бухаркина В.И., Разумовского В.Г., Хорошуна Л.П., Щербакова A.C. и др. отмечено, что к наиболее существенным недостатка;.' известных способов уплотнения арболитовой смеси относятся распрессоЕка получаемых изделий и неравноплотность их по сечению. Для борьбы с ними применяют специальные технологические приемы, такие как послойная укатка роликами, циклическое прессование, формы с запиравшимися крыжами и т.п. Однако, эти приемы малоэффективны, требуют значительного увеличения энергозатрат и металлоемкости, снигавт производительность.

Был сделан вывод о необходимости поиска новых, более эффективных способов уплотнения арболитовой смеси. Поиск проводился на основе изучения и анализа процессов, происходящих в арболитовой смеси при различных уплотняющих воздействиях.

Широкое распространение получила вибрационная.технология производства арболятовых изделий. Был проведен анализ результатов исследований Ахвердова И.Н., Еаркака Д.Д., Гершберга O.A., Зесова А.2., КунносаГ.Я., Кыосенса А.Р., Сазиноза O.A. и др., посвященных вибрационному уплотнению. Анализ позволял выявить основной недостаток вибрационного уплотнения арболитовой смеси. Эк заключается в неуправляемости процесса тиксотропного разжигания арболитовой смеси при вибрирования,'что приводит к ее значительному расслоению.

„ Исследованиями учение Московского лесотехнического инсти-гута, а чзглъ Афанасьева A.A., Брауде О.Г., Бабицкого В.И., Гусева В.Б.. Осмакова С.А. и др. установлено, что для получения зысококачестзениых. изделий необходимо при уплотнения арболито-

вой смеси поддергпзать такую степень тиксотропного разгшхекия. чтобы осукестзлялась пороукладха частиц древесного заполнителя в более плотную структуру, но не возникало бы значительного расслоения смеси. Такую возмо.жшсть дает применение в качестве уплотняющих воздействий ударных импульсов определенной интенсивности и частоты следования в сочетании с подпрессовкой.

В главе дан обзор ыетодов исследования и расчета ударно-вибрационного формовочного оборудования, отмочены характерные особенности ударно-колебательных систем. Обоснован выбор метода математического моделирования для исследования динамики рабочих режимов формовочного оборудования.

По результатам анализа сформулирована цель и задачи исследований.

Во'второй гларе нзДолены результаты теоретических исследований динамит илпульсного оборудования для формования изделий из арболита. Исследования проведены методом математического моделирования на универсальных вычислительных машинах.

. В работе обоснован выбор модели арболитовой смеси для проведения моделирования динамики импульсного уплотняющего оборудования (рис.1). Модель учитывает инерционные, упругие и дисси-пативные свойства уплотняемой арболитовой смеси.. Параметры модели выбирались на основании исследований по реологии арболитовой смеси Аплетова C.B., Скупова В.А. и Чепелева Р.Н.

Предлог.!;к критерий оценки эффективности Динамической схемы уплотняющего оборудования. Критерий основан на расчете энергии,

Рис.1. Модель уплотняемой арболитовой'смеси

"■"/> - присоединенная масса уплотняемой смеск; Сс - жесткость уплотняемой смеси; йс - коЕйхоициент вязкого сопротивления уплотняемой смеси.

•:ог.:спп5:-01': слзсьэ за время моделирования

(п.

У,, хсорцпшта, гкорость я ускоренно присоеди-

ненной массы уплотняемой скоса, ллл пеглизацин ударно-гравитационного способа уплотнения хболитсвой с\:аси з .промышленных условиях была разработана удар-■■го-гравитационная формовочная установка. В глава приведена принципиальная схема установки я ее опясшгав.

Для проведений моделирования динамика работы .установки раз-\аботаны расчетная схема (рис.2) и математическая модель:

<

г-™?^ -

• где^у потокосцепления статора и ротора

уХ электродвигателя,

производные от параметров схемы замещения электродвигателя",

'7/77777777/77777777777777//,

Рис.2. Расчетная схема ударно-гравптацхонной ус галоЕкг.

_ Масси наковальни, верхней ржа с фор „ ^ мой, уплотняемой смеоп с пр:! грузом; ~ минимальный и текущий раадеи кулачк - коэффициент вязкого ссяро пйленш в направляющих; Аад? _ вращающий момент электродвигателя;

* - передаточное число редуктооа; ¿Н/ - динамический зазотз зэкау вгрг.кой тезкой с ггесовальнеЗ.

- коэффициент вязкого сопротивления вращению,

- угловая 'координата ротора электродвигателя, р - число пар полюсов электродвигателя,

и^р, ^ - ашлитуда и фаза включения напряжения сети, и>- скорость вращения магнитного поля, Що- приведенный момент инерции нагрузки электродвигателя, сС, /77 - характеристики профиля кулачка (/п- с^

угол поворота кулачка, соответсвувдйа моменту срыва верхней ра:лы. " . ■ Математическая модель установки состоит из'трех систем уравнений (2) -г (4). Уравнения системы ( 3) описывают динамику ; установки на стадии подъема верхней рамы, уравнения системы С 4) - на стадии ее свободного падения и ударных взаимодействий с наковальней. Переход от системы ( 3) к системе £ 4) осуществляется по углу поворота кулачка привода. Уравнения системы ( 1 не зависят от стадии работы установки. Первые пять уравнений системы ( 1) моделируют динамику'электропривода установки.

В первоначальный проект ударно-гравитационной установки -была заложена глубина приямка, равная двум метрам. Это сдергивало внедрение устанозок в цехах с высота! уровнем грунтовых вод. Анализ динамики и силовой расчет установки показали, что тлеется возможность для уменьшения глубины -приямка на 30 % за счет сокращения -длины рычагов шарнирно-рычажного механизма без увеличения установленной мощности и снижения грузоподъемности установки.

• С целью повышения производительности и улучшения качества изделий была разработана ударно-гравитационная установка с инбр-ционко-ударкш пригрузом С VI . Действие инерционно-ударного при-груза вызывает дополнительное.уплотнение арболитовой смеси. В; работе приводится описание принципиальной схемы установки, разработаны расчетная схема (рис.3) и математическая модель.

На основе анализа результатов моделирования рабочих режимов было установлено, что интенсивное динамическое воздействие га фундамент является основным,недостатком двух рассмотренных , остановок. Этот недостаток вынуддает проектировать массивные и юрогостоящие фундаменты под установка. -

3 диссертация предложена ударно-гравлтационная установка, инструкция которой позволяет коглпенсировать ударные воздей-

г%

XI_И - -

и

е* *

К

¿V - .

п

Рис.3.' Расчетная схема ударно-гравитацаонной установки с инерционно-ударным пригрузом

//7, ,/77, _ массы наковальни и верхней рада с формой;

/г?» - масса смеси и опорной плиты пригруза; /ц, , /7^. - массы наковальни и ударника инерционно-

ударного пригруза; С„р, С„ _ жесткости эластичной прокладки п пружин о п г> пригруза;

■'¡л - коэффициенты вязкого сопротивления элас-г тичной прокладки, в направляющих ударника

„ пригруза и в направляющих верхней рами; с - длина рычагов иаряирно-рычажного механизма: АМ - динамические зазоры между верхней рамой • ' ' и наковальней и между наковальней и ударником пригруза.

ствия на фундамент, приведено описание принципиальной схемы установки, разработаны расчетная схема С рис.4) и математическая модель. .

Моделирование я анализ динамики работы -установки дали возможность определить ее основные параметры,'границы области эффективной работы, получить формулу для определения наиболее ответственного параметра этой.установки - жесткости рабочих пру-ым; . .■•''"

Рис.4. Расчетная схема мобильной ударно-гравитационной установки с компенсацией ударных воздействий на фундамент

•Я7л/77г - массы' рамы-наковальни и верхней рамы с _ ■ формой;

'"л - масса уплотняемой смеси с притрузом; _ „ - жесткость пайочих пружин; /и ,Лд- коэффициенты.вязкого сопротивления.В'на-. гоавляющих и демпфирующего устройства: ■МШ - динамический зазор между верхней рамой ' и рамой-наковальней.,

где Максимальное расстояние между соударяющимися • элементами. .

' Конструквдя данной.установки позволяет создать мобильную технологию производства арболитових изделий.

Моделирование/динамики рабочих ретгав ударно-гразитацкон • ных установок позволило провести сравнение эффективности их ди кажческкх схем по предложенному критерию .

С целью реализации ударно-прессового способа уплотнения арболитовых смесей в промышленных условиях была разработана ударно-прессовая формовочная установка. В работе приводится описание принципиальной схемы установки, разработаны расчетная схема (рис.5) и математическая модель [б! :

Ряс.5. Расчетная схема ударно-прессовой установки -

т1 у/Т71массы рамы, вибромолота и дебалансов; т3 - масса пригруза шесте с массой „ уплотняемой смеси; ■

¿-л - гесткости нижних я верхних пружин подвески вибромолота;

- жесткость пружин пригруза;

** . коэффициенты ачзкого. сопротивления

с пружин;

К— коэффициент вязкого сопротивления -гидросистемы;

- усилие гидропривода; ' Ъ* - центробежная сила дебалансов;

- угловая скорость ротора электродвигателя;

- передаточное число редуктора;. •

- эксцентриситет дебаланса; Ли/ - динамический зазор.

¿¿X,- с/хз-

■(¿УМ* , [и(7)

М. ~ Уо * Я/ .

где ро - давление в гидросистеме,

, ^ - коэффициент расхода к плотность рабочего тела

тидросистемы, У - площадь дросселирующего окна,

- площадь эквивалентного поршня гидросистемы, ^ - площадь эквивалентного поршня гидросистемы со стороны итока, • А/, ~ Длины пругпз: подвески 'вибромолота в недеформиро-

ванном состоянии. Б модели (?) учитываются скачкообразные,изменения,угловой - скорости дебаланса вибромолота при соударениях вибромолота с пригрузом. ....

При разработка математической ■модели ударно-прессовой установки было выведено регулировочное уравнение (8). , которое позволяет по требуемому значению начального зазора Лбо) определить параметр^, соответствующий уровню затязхп другая молота

(в)

+ (9)

р (т? гпл А? -+я «яМс»+с.*). /> . / , / - ,тм о- —- ' С„С?а --* •'"Чз т" ПО)

+ ^ - (м™ + А--Л'г

На рта.С приведены интегральные кривые уравнений динамики вибромолота и првгруза, полученные при моделировании основного удаико-гроссового роггеда установки.

Анализ результатов моделирования показал, что наибольшая эффективность работы устанозки достигается при .минимальных значениях массы щигруза. Пригруз в этом случае практически перестает играть роль статической нагрузки, а становится элементом, воспринимающим ударные воздействия вибромолота и прессующее воздействие гидравлики и распределяющим их по определенной пло-.щади поверхности уплотняемой смеси с наименьшими потеряли.

При проведении экспериментов на ударно-прессовом формовочном стенде было отмечено, что воздействие низкочастотной вибра-цил на уплотняемую смесь увеличивает эффект уплотнения. Анализ принципиальной и расчетной схем( рис.5) и результатов моделирования показал, что при такой конструкции установки практически невозможна передача вибрации от вибромолота пригрузу.а, следовательно, и уплотняемой смеси. Вибрация полностью гасится мон-такяой рамой установки, демпфированной.гидравлическим приводом.

На рис.7 приведена расчетная схема ударно-вибрационно-прессовой установки, в. которой устранен указанный выше конструктивный недостаток. Новая установка отличается структурой связей составляющих ее элементов. Так, вибромолот теперь связан непосредственно с пригрузом. Промежуточная монтажная рама в но- 1 вой конструкции отсутствует, что существенно снщкает металлоемкость установки. Разработана математическая модель ударно-виб-рационко-прессовой установки'и проведено моделирование динамики' рабочих ренимов.

Выведено регулировочное уравнение ( 11) для ударно-вибраци-онно-прессовой установки: ; .

■ (И)

Моделирование показало, что характер движения элементов установки мало отличается от полученного, при моделировании ударно-прессовой установки. Однако, за счет произведенных изменений в конструкции эффективность воздействия ударно-вибрацион-но-прессовой. установки на уплотняемую смесь ьозрасла на 8 10 1 по сравнению с ударно-прессозой установкой при условии неизменности всех параметров установок.

Дифференциальные уравнения математических моделей рассмотренных установок получены с помощью уравнений Лагранаа второго

<

рода.

Ударные взаимодействия рассматриваются в рамках стереоме-ханической теория удара,.что позволяет сводить задачу об ударно-колебательных движениях: звеньев формовочного оборудования к интегрированию существенно нелинейных кусочно-непрерывных обыкновенных дифференциальных уравнений [l] . Численное интегрирование производится методой Рукге-Хутта.

Учет рассеяния энергии в упругих связях и направляющих базируется на гипотезе вязкого трения. Характеристики востанав-ливающих сил упругих элементов прчкятн линейными.

Для всех рассмотренных ударно-колебательных систем предполагается, что их возбуждение осупестзляется от источника энер-

гии, имеющего ограниченную мощность. Движение системы под действием такого источника энергии сопровождается взаимным влиянием источника и ударно-колебательной системы.

Разработанные математические модели позволяют исследовать как переходные, так и стационарные резкими работы оборудования, воспроизводят нелинейность, механических характеристик электродвигателей, пиковые значения и характер изменения динамических моментов.в процессе работы электродвигателей.

В третьей главе дано описание методологического обеспече-. ния экспериментальных исследований.

Исследования проводились с применением методов математического планирования экспериментов. Для оценка точности и достоверности результатов применялся аппарат математической статистики.

Четвертая глава посвящена исследованиям процессов деформирования древесной дробленки, определению технологических параметров импульсных способов уплотнения арболитовой смеси и ис-' следованиям динамики рабочих режимов ударно-прессовой установки.

Изучение процессов деформирования древесной дробленки проводилось при одноосном нагрухении квазистатическим и виброударным способами на универсальной гшгропульсаторной машине.

Квазистатическое нагрукение проводилось в широком диапозо-не давлений при различных скоростях нарастания давления. Были-получены диаграммы нагруяений в координатах "давление - плотность упаковки частиц древесной дробленки", анализ которых показал, что плотность упаковки древесных частиц .в значительной степени зависит как от размера фракции древесного сырья, так и от его влажности. Наибольшая плотность достигается на абсолютно' сухом сырье мелкой фракции а. скорости нагрукеняя 5 кПа/с (рис.0 Характерной особенностью квазистатического нагрукения является интенсивный рост плотности при возрастании давления до 50 Ша.

Зиброударкое нагруяеняе древесной дробленки-проводилось -при частоте пульсации давления 6 Гц по двум различным программам, отличающимся, соотношениями уровней постоянной и переменной составляющих нагрузки. .Было проведено три серии опытов с максимальными уровнями давлений 10 МПа, 25 Ша и 50 Ша на базе 104 циклов нагрунения.

Влияние размера фракция и влажности на плотность упаковки частиц древесной- дробленки идентично влиянии этих параметров

—.

Ряс.8. Дклгот.г'Н г.ав;:с:?/.ас::: упглок'.г:

о*: л^'Д^нгл ирг :*.ЧЙ-

з иотг'.ипГ'С ::с глгру ~

сое

1 - мелкая фоакцик,

абсолютно сухог сирг. е:

2 - мелкая

атаглост;. 20 %•

3 - хоупная фэакцая.

абсолютно сухое енвьо: ■1 - крупная фракццк, влажность 20 %. .

»5"*ПА/С

Рис.9. Диаграмм:! заз/сгаости плотности упаг.егхи частиц доевссзой диоблеккя от числа циклов нагрукенат виороуяартм способом

:оо

/1 1 ! 1 1

!У\ ! ; 1

/ 1 1 [ ! | \ \

1 !

40

60

ео г.: "я

'¡О ."Да

1000

2,000 10СЮ0

при квазистатическом нагрукекки. Наибольшая. плотность упаковки частиц древесной дроблении при виброударном способе нагружения достигается при уровне максимального давления'50 МПа (рис.9). Интенсивный прирост плотности наблюдается на первых 100 - 200 циклах нагрукения.

Сопоставление результатов экспериментов по квазястатичес-кому и виброударному на^рукэниян показывает, что виброударное нагрукение позволяет получать большую.плотность упаковки при " одних и тех ге характеристиках древесной дробленки. При этом оно значительно выгоднее с точки зрения энергетических затрат на уплотнение древесной дробленки.

На основании результатов, полученных при исследовании де-формативных свойств древесной дробленки, анализа научно-технической и патентной информации по вопросу уплотнения строительных смесей и грунтов нами были предложены ударно-гравитационный я ударно-прессовый способы уплотнения арболитовой смеси.

Сущность ударно-гравитационного способа заключается в соударениях формы,'заполненной арболитовой смесью, с буферными -элементами после падений-о определенной высоты.

Экспериментальные исследования по определению рациональных технологических параметров ударно-гравитационного способа про-еодились на лабораторной установке ударно-гравитационного действия. При проведении'экспериментов варьировались расход цемента, энергия удара, количество ударов и величина пригруза.

Было установлено, что с ростом давления пригруза возрастают прочность и плотность арболита, доказано существование'оптимальной по прочности й плотности арболита высоты сброса-форма. Эта высота находится в диапозоне от 6 до 7,5 см.

, При ударно-прессовом способе утлотнения передача ударного и прессующего воздействий арболитовой смеси осуществляется через накладываемый сверху пригруз. Характер динамического воздействия на смесь зависит от целого ряда параметров вибромолота и его привода,-параметров пригруза и гидравлической системы.

Исследования по определению рациональных технологических параметров ударно-прессового способа проводились на экспериментальном формовочном стенде.

Для ударно-прессового способа установлено, что наибольшее ъх'лгянз на прочность арболита" оказывают энергия и частота сле-лгзачгй ударов.. Были определены границы диапозона частот удар-

ных"воздействий, в которих реализуется ударно-прессовый способ. ■ Установлено значение рациональной частота следования ударов при удельной энергии удара 1,45 кПя/м2 и статическом давлении 40 кПа для арболятовкх смесей с 3/Ц до 0,8. Установлено также, что осадка смеси происходит в течении первых 20 с уплотнения.

Проведенные исследования показали возможность и целесообразность создания импульсного уплотняющего оборудования, реализующего экспериментально определенные рациональные технологические параметры ударно-гравитационного и ударно-прессового способов.

В соответствии с Государственной целеЕОй научно-технической программой 0.Ц.031 по внедрению арболито-бетонных изделий ■ на экспериментальной базе института ГШРОстроммаш был изготовлен образец ударно-прессовой установки и проведены исследован:« динамики его рабочих режимов при опирании пригруза на жесткое и вязко-упругое основания. Изучена динамика вибромолота на стадиях разгона, установившейся работы и "выбега" при отключении питания электродвигателя. Исследованы процессы, происходящие в плите пригруза и гидроциллиндрах при работе установки. В ходе экспериментальных исследований.определен целый ряд параметров установки, характеризующих динамику ее работы. В табл.1 приведены осредненные значения основных параметров установки. Полученные данные были использованы при- идентификации математической модели ударно-прессовой установки.

В пятой главе приведены результаты промышленного внедрения ударно-гравитационной п ударно-прессовой формовочных установок, в технологии изготовления многослойных стеновых ограждающих конструкций. Приводится описание пакета прикладных программ для анализа динамики и проектирования импульсного формовочного оборудования.

Ударно-гравитационные установки били испытаны в промышленных условиях на Кургапинском экспериментальном заводе арболито-вых изделий и на ЭШ института "Роспроектагропромстройматериалы" (РПТКИ) г.Саратов. Установки надежны э работе и обеспечивают качественное и эффективное уплотнение арболятовых смесей. Бала разработана ударно-гравитационная установи с укорочешшми рычагами шарнирно-рцчаяисго механизма (проект 1002). На Лианозовском опнтно-мехакяческом заводе (г.Мсскзз) выпущена 'малая серия устз-потаг. проекта 1002. Установки проекта 1ШЙ шщренч на ЭТЛ РОТКИ"

Таблица 1

Основной параметра, определеннкя пг;г ..-сследоаанпл динамит: рабочих реакмов ударко-прессоэй установки

№ Обозначение Наименование параметра • ."г5 •На г.гст-:;см основан::;: На вязко -упругом осноЕаг.

1. /у Частота ударов вибромолота Гц | 4,55 4,55

2. % Пошод следования уцаров вибромолота } с 1 0,22 0,22

3. Л Размах колебаний вибромолота км 51,4 61,4

4. / V» с Собственная частота колебаний плиты прягруза на основания Гц 244,0 200,0

5. ¿>с Собственная круговая частота колебаний плиты пригруза на основания рад с 1532,0 1256,0

6. п Время затухания колебаний в плите прягруза с 0,06 ■ 0,015

7. Логарифмический декремент затухания колебаний в плите прягруза - 0,2 . 6,66

6. с Эквивалентная жесткость системы "плита пркгруза-основаниа" Н м 2,38х109 1,6x10°

9. 26 Размах напряжений в плите пригруза МПа 26,75 3,8

10. Ро Давление в гвдрощшшдрах ^. " Ша 5,5 5,5

11. Го Усилие прижатия прягруза кН .140,0 140,0

12. р Активная мощность электродвигателя привода вибромолота кВт 3,56 4,98

13. р . Минимальное значение мощности в рабочем режиме установка кВт 2,28 2,85

14. Р/7!вХ Максимальное значение мощности в рабочем режиме установки кВт 4,84 7,12

15. й Фазовый сдвиг мея!у моментом максимального значения мощ-» костя и моментом удара 0,032 0,09

15. гг Скорость осадки пригруза км с - 3,08

г.Саратов, Сойрянском заводе строительных изделий, в Щелковской ХРУ ''IIí-íj'-"; коопоратавом "Бетон" г.Мытищи.

Экокаич'.-су.аЗ я^-учу от внедрения одной ударно-гравитационной устачог'д ':о rrnmv. РПТ.КЛ г.Саратов составляет 130 тыс. рублей в год в ценах 1231 годд.

Работоспособность уд-^г.нс-лрессовой формовочной установки проверена на Курганинскоч г.ксл<?г":.:йчтальном заводе арболитовых изделий. Установлена возможное-';*, голучения качественных изделий из арболита. Выпущена опитно-пром:г::лсш!ат парим изделий из арболита по технологическому регламенту Курганянского завода. Стандартны?.«! испытаниями установлено соответствие'изделий предъявляемым техническим требования;.!.

Расчетный экономический эффект от внедрения одной ударно-прессовой установки составляет 1С0 тыс.рублей в год в ценах 1991г.

3/¿ÜI£¡42í'.iI

В итоге автором получены следующие основные результаты:

1.'Разработаны математические модели динамики, выполнено моделирование я проведен- анализ динамики ударно-гравитационной и ударно-прессовой установок. Это позволило разработать новые варианта конструкций импульсного формовочного оборудования:

- мобильную ударно-гравитационную установку с компенсацией ударных воздействий на фундамент,

- ударно-гравитационную установку с инерционно-ударным притрузом,

- ударно-вибрационно-прессовую установку.

2. Предложен новый критерий оценки эффективности динамической схемы формовочного оборудования при моделировании процесса уплотнения по энергии, поглощаемой смесью за модельное время.

3. Разработаны математические модели динамики новых вариантов конструкций импульсного оборудования. Проведено сравнение эффективности динамических схем рассмотренного оборудования.

4. Разработан пакет прикладных программ для анализа динамики и проектирования импульсного формовочного оборудования.

5. Установлено, что для полумиля высококачественных изделий из арболита необходимо пря уплотнении регулировать степень тиксотрошюго раз:ш?.ения арболитовой смеси. Определены основные технологические параметры разработанных ударно-гравитационного и ударно-прессового способов уплотнения, позволяющих управлять

проявлением тиксотрооных свойств арболктовой смеси. Определены основные конструктивные и энергетические характеристики формовочного оборудования.

6. Разработано и внедрено в производство принципиально новое импульсное оборудование для уплотнения арболитовых и композиционных смесей с существенной разницей в плотностях составляющих. Обеспечены надежность и эффективность работы оборудования. Установлена возможность формования изделий широкой номенклатуры.

7. Таз'радотгна. импульсная технология производства многосяоГ кых стеновых ограядаюших конструкций с утеплителем на основе пе-номасс с использованием древесных отходов.

8. Проведенными исследованиями доказана возможность решения сложной и актуальной задачи обеспечения норм по шуму и вибрации на рабочих местах формовочных постов конструктивно-технологическими методами С2.3.4].

9. Внедрение осуществлено на заводе арболитовых изделий (г.Курганинск Краснодарского края), ЭШ РПТКИ (пос.Елшанка Ca- -, ратовской обл.), Софринском заводе строительных изделий (Московская обл.), Щелковском ХРУ "ГИВС" (Московская обл.)

10. Годовой экономический эффект от внедрения импульсных установок составляет 230 тыс. рублей в ценах 1991 года.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

Основные положения диссертация излокены в следующих работах:

' 1. К расчету удашо-вибрационных механических систем на ЦВМ, Научн.тп. Вкл.193. - М.: ШТЙ, 1986. - С.63 - 67.( Соавтор: Чепе-лев P.HV

2. Изменение инфэазвука при йормовании апболятовых изделий. Научн.тр. Вып. 159. - М. : ЖГИ, 1384. - С.49 -S2 .( Соавторы: Че-пелев Р.Н., Назаокан И.А.)

3. Изменение кнйоазвука ударных машин для йормозания арболита. Научн.то". Вкл. 164*. - Й.: ЙЕ'ГЙ, 1984. - С.91"- 94.

4. Новая вкбропоглащзэиая констоукпия для снп.~еная игр.:а. Научн.то. Вкл.231; - М.: МШ, 1990. - С.145 - 149. (Соавторы: Чепелев'Р.Н., Айрбабакян С.А., Якоачев C.B.)

5. Исследование процесса поессования бтнкетов из древесных отходов. В сб. Новые технологии". - X: ШГОГ, 1990. - Вып.1. - С. 42 - 46. I Соавторы: Кабин С.С., Ттдаин С.П., Катзасев Е.И.)

6. Математическая модель здаш установки удашо-пъессо-вого действия для сосрмэвания изделий из арболита с учетом ограниченной модности пмзода рабочего остана. Научи.тр. Вьш.231. ->:.■:' :шл, 1990. - (Г. 130 - 139. *

7. jctd0Î;ct30 формования, арболитовых изделий. Авторское сби-дгтедьство Ï 1423391."Е<аиетень"изобретений .'з 34, 1968 г.

i Сгавтсры: Чепелев Р.Н., Сербакоз А..С, и др. )'