автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.16, диссертация на тему:Конструирование виброплошадок большой грузоподъемностис использованием динамического моделирования на ЭВМ

•' МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ПОЛТАВСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ч

На правах рукопису НЕЮЬКА ІРИНА ПАВЛІВНА

УДК 655. 97. 033.1о; 69. 002.5. ООІ. 24

КОНСТРУЮВАННЯ ВІЕРОМАЯДАНЧИКІВ ВЕЛИКОЇ . ВАЙТАЕЮСЇІ.З ВИКОРИСТАННЯМ ДЙНАШЧЙОГО ЮДЕЛШАННЯ НА ЕОМ ' .

Спеціальність: 05.02.15 - машини та агрегати виробництва

будізєльких (матеріаліе . ’

АВТОРЕЯЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук ■ •

ПОЛТАВА - 1995

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Полтавському технічному університеті Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Олехнович К.О.

Офіційні опоненти 7 доктор технічних наук,-професор Назаренко 1.1.

кандидат технічних наук, доцент . Рябов М.М.

Провідна установа - Діпрошшілпромбуд (м. Київ)

Захист відбудеться ”¿0” 1995 р. o годині

на засіданні'спеЦіаяізсвалоt вченої Ради К25.01.01 у Полтазсь* кому технічному. університеті за адресою: 314601, ' м. Полтава,

Першотравневі® проспект, 24.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці університету.

фе&хг*#

Автореферет розісланий "—" /—--------- 1995 р.

Вчений секретар . спеціалізованої вченої Ради, ,

'V ■

кандидат технічних наук •/. --.г Нестеренко М. П

Актуальність теми. З початку 60-их років технічка політика у будівництві була орієнтована на переважне використання в промислових та цивільних спорудах збірних залізобетонних конструкцій. В створення заводів по виробництву збірного залізобетону було вкладено величезні кошти, яр дозволило у наступні десятиріччя різко збільшити обсяги капітального будівництва та скоротити строки споруджування об’єктів. Однак, в теперішній час кпнкурентноздібність збірних залізобетонних виробів, у порівнянні а монолітним бетоном, металеЕііми та іншими будівельними конструкціями відносно вартості, довговічності і строків будівництва, помітно знижчується. Стимулювання конку-рентноздібності збірних залізобетонних конструкцій та одночасне підвищення технічного рівня будівництва може бути досягнено за рахунок збільшення збірних елементів, зниження транспортних витрат 1 використання ресурсозберігаючих технологій їх виготовлення. '

Великорозмірні та особливо великооб’ємні залізобетонні

конструкції поки ще не одержали належного розповсюдження у вітчизняній практиці будівельного виробництва в силу відсутності афективного технологічного обладнання і, в першу чергу, вібро-майданчиків великої вантажності, які могли б надійно функціювати на відкритих приоб’єктних полігонах збірного залізобетону безпосередньо в зоні дії монтажних кранів. Оскільки саме в цих умовах може бути значно спрощена технологія Ьиготовлення збірних залізобетонних елементів, зменшені питомі енергетичні,

транспортні і трудові витрати.

Відомі позитивні приклади афективного використання рамних вібромайданчиків типу ВПГ (вібромайданчики з коливаннями переважно в горизонтальній площині) на відкритих полігонах збірного залізобетону для формування великорозмірних конструкцій. ,

В той же час, у розробників цих вібромайданчиків виникає необхідність уточненого розрахунку і раціонального конструювання їх рухомих рам, які при мінімально можливій металоємності і значних навантаженнях повинні володіти міцністю, жосткістю та надійністю на протязі всього нормативного строку експлуатації. Удосконалення вібромайданчиків типу ЕПГ з вантажністю 60-100 і більше тонн, за рахунок науково обгрунтованої методики їх розрахунку на ЕОМ, є в теперішній час досить актуальним завданням. Мета роботи. Розробка та створення вібромайданчи-

- V

ків великої вантажносі для відкритих.полігонів збірного залізобетону. Виробка наукових- рекомендацій по моделюванню напружено- деформованого стану рухомих рам вібромайданчиків з використанням ЕОМ.

Автор' захищає:

- конструкцію секційного вібромайданчика тішу ВПГ з вантажністю до 50 т (ВПГ-50С);

- конструкцію вібростенду тішу ВПГ з вантажністю до 60 т (ВС-60);

- конструкцію пружної гумовометалевої опори з вантажністю 10 т;

- методики динамічного розрахунку рухомих рам вібромайданчиків великої вантажності на основі дискретно-стержньоЕої розрахункової схеми з кінцевим числом ступенів ВІЛЬНОСТІ та контину-ально-стержньової схеми з нескінченним числом ступенів вільності;

- пакет програм для персонального комп’ютера, який реалізує динамічні розрахунки за запропонованими моделям.

Наукова новизна роботи:

- моделювання напружно-деформсваного стану рухомих рам за допомогою дискретних розрахункових схем з використанням існуючих програ\ших комплексів з подальшою обробкою результатів на персональном коші' ютері;

- моделювання динаміки рухомих рам на основі континуальних розрахункових схем і реалізація алгоритмов моделювання на персональному комп'ютері.

Практичне значення роботи міститься

в тому, щр запропоновані нові конструктивні рішення зібромайдан-чикіз велико: вантатності на базі уніфікованих вузліз для формування залізобетонних елементів з габаритами в плані: 3x15, 3x24, 6x6 м, а також розроблені методики дінамічного розрахунку їх рухомих рам на ЕОМ, які відкривають перспективу автоматиаирозаного проектування віброформовочкого обладнання для виробництва збільшених конструкцій. Дисертаційна робота е часткою програми досліджень по дерабюдяетній темі М 8/91 "Розробка та постановка на виробництво уніфікованого ряду вібромайданчикіз для відкритих полігоніз збірного залізобетону”, лка затверджена Міністерством освіти Уксахни. •

Апробація роботи. Основні положення дисертації докладались та обговорювались на Мілекзролніії науково-технічній конференції "Вібраційні машини та технології” (Курськ* 1993 p.), з інстітуті "Діпроцивілпромйуд" (Київ,1995 p.), на 42-46 науково-технічних конференціях Полтавського технічного університету (Полтаза, 1991-1994 p.p.).

п d о в а д х е н н я результатів роботи:

- розроблена і пропонується для упровадження документація на вібрсмаяданчик БПГ-50С, вібростенд B0-6Q і прухню гумогомета-

леву опору 0У-10 а вантажністю Ют; --

- пакети програм динамічного моделювання напружэно-дефорыованого стану металоконструкція Еібромайданчиків великої вантажності для персонального кош' втера використовуються в навчальному процесі;

- вібромайданчик ВПГ-100 після оптимізації динамічних параметрів успішно експлуатується яа заводі ЗБВ ДО ”Дніпроенергосудпрам” (м. Світловодськ).

Публікації. За темою дісертації опубліковані 6 робіт та отримано 2 позитивних рішення науксЕО-технічної експертизи на видачу патентів. .

Обсяг роботи.' Дисертація складається з вступу, шести глав, висновків і додатків, які вмішують основні результати та пра^ичкі рекомендації до їх викокачкя. Дисертація викладена на 145 сторінках «азшмпиского тексту основного матеріалу, містить 20 табгипь; 49 мзлшнків і список використаної- літератури з 140 найменувань. ' ■ . ' .

■ ' ЗМІСТ РОБОТИ

‘У вступі обгрунтовується актуальність теж дисертації, сформульовано наукову ноБизну і практичну значність досліджень.

У-периій главі обкреслено коло проблем модернізації формувальних постів заводів та полігонів збірного залізобетону у сучасних умовах. В результаті їх всєстороннього аналізу запропоновано використання уніфікованих низькочастотних вібрсмайданчиків великої вантажності типу : ВПГ - еконошшюго, простого і достатньо ефективного вібрсформувалького обладнання, які розробляються у конструкторському бюро ’’Еібротехніка” Полтавського технічного університету. '

Значний внесок у вирішення проблем створення і розрахунку вібраційної, техніки внесли Е Е Алабужев, А. А. Афаяас'єв, 1.1. Блех-ман, А. А. Боршєвський, І. Ф. Гончаревич, Б. Ф. Гусев, А'. Е. Дьосов, & Б. Зарецький, Е А. Кузмічьов, А-ЕЛялінов, а також колективи інститутів БДІЗВ, ЕЦЦІзалізобетон, Ділробудмаш, Діпроцивилпром-буд (м. Київ) та інші. Основні принципи створення та удосконалювання. вібрсмайданчиків типу ВПГ за головуванням К. О. ОлехноЕИча Бикладені у роботах співробітників КВ "Вібротехніка” К1 І. Виноградова, К А. Вахмудова, а Е Нестеренка.

Метода розрахунку на динамічні діяння розроблялись визначними вченкми-механіками: Е В. Болоті ним, Д. В. Вайнбергом, 1.1. Голь-

денблатом, А. Е Кризовим, Я. Г. ПАновко, І. Ы. Рабі нові чем, В. Г. Чуд-новським, А. Е Фі лі новіш та іншіш.

Із аналізу робіт, присвячених динамічному розрахунку вібраційних машин, можна зробити висновок, ар розрахункові схеми, які використуються для оцінки деформаційних та мівдссяих характеристик робочих органів великогабаритних зібромашин, маїзть певні недоліки, особливо досить часто використухгаа розрахункова схема у вигляді твердого тіла на прукних опорах.' .

Востаннє десятиріччя широке роаповеюджекня отримали універсальні методи розрахунку, які основані на ідеях методу кінцевих едєментів (КЕ). Існують програмні комплекси, які реалізують ці методи на ЕОМ (ЛІРА, МІРАЖ, СУПЕР,- ДІАНА, БАРВО, •2ЕИІТ та інші). Результатами статичного розрахунку конструкцій методом КЕ є переміщення, зусилля (або напруження) у вузлових точках, число яких вимірюється сотнями, а іноді і тисячами, тому обробка цих результатів на стадії конструювання малини вимагає значних витрат часу. Ці витрати багаторазово збільшуються . при динамічних розрахунках на дій сил, які змінюються з часі по

Різних законах. Крім того, метод кінцевих елементів припускає дискретизацію розподілено! маси системи і на кількість ступенів вільності накладаються жорсткі обмеження, які виходять ів технічних характеристик ЕОМ. Як показали наші дослідження, динамічний розрахунок великогабаритних вібромайданчиків пов’язаний з визначенням частот власних коливань з високими номерами і обмеження на число ступенів вільності вносять значні погрішності у визначенні цих частот. '

Відмічені недоліки існуючих методів динамічного розрахунку вібраційній машин визначили два направлення дослідження:

- використання існуючих програмних комплексів для розрахунку вібромайданчиків по дискретним розрахунковим схемам з подальшою обробкою результатів на персональному комп'ютері;

- розробка способу розрахунку вібромайданчиків на основі континуальних розрахункових схем та створення пакета програм для реалізації цього способу на персональному комп’ютері.

В йроцесі проектування вібромайданчиків великої вантажності виникає необхідність установлення таких параметрів,, як величинв і направлення збурюючої сили віброзбуднина, його положення відносно центру мас вібромайданш«а, рівня допущених амплітуд колигань та прискорень в окремих точках рухомої рами, а також розв'язувати задачі міцності. Одержання аналітичної залежності між вказаними параметрами в залежності -від використання розрахункових схем, або дуже ваяко. або в принципі' неможливо. От*®, звичайними виявляються багатоваріантні розрахунки, які виробляються. за допомогою сучасної обчислювальне} техніки в метою підбору оптимальних параметрі» конєтрущш, ш є етупінню де ів-томатгаащ ї процесу проектування вібромаАданчикі? тажності. .

У другій главі представлено розвиток конструкцій аіСрсмайданчиків великої вантажності рамного тішу з коливання;'.«! яереагшо в горизонтальній плоївши. розроблено дві нові конструкції вібромаш-ін цього типу аібромайдаичика ЕІЗГ-50С і вібростенда ВС-60, головними перевагами яких є- простота конструкції, низьке питоме енергоспоаивання, гранично мале використання комплектуючих виробів. Пралдачи на частоті 24 Гц, вони не стаоршгь наднормативного шуму і вібрації на робочих місцях операторів.

Розглянуті принципи конструювання вібромайданчаків великої вантажності ка пржлзді трьох вісрошодаячиків - ШГ-1Ш,БПГ-50С, ЕС-60 (мал. і). ВіСромзйдзячики. маеть рухому раму карсбчатого перерізу, яка складається з прокатній профілей, обпитих листовою сталлю. До рухомої рами кріпяться два дебалансяих зіброзбудники з вертикальними вагами. Віброзбудникя приводяться в обертання від асинхронних електродвигунів через клинопасяу передачу. Площина дії збурюючої сили віброзбудників не збігається з центром мас вібромайдзнчика, шр забезпечує при наявності пружних опор, жорсткість яких по горизонталі і вертикалі різна, багатокомпонентний характер коливань рухомої рами.

Конструкція пружних гумогометалевих спор в більшості визначає експлуатаційні властивості вібромайданчиків. Від їх конструктивного виконання залежить характер коливань, які передаються бетонній суміші, надійність та довговічність а і бромати, ступінь віброізоляції робочих міспь і рівень шуму, витрати праці на технічне обслуговування та ремонт, габаритні розміри вібро-майданчика по висоті та інше. З ростом, вантатшост і вібромайдан-чикіз виникає потреба а пружих гумовометалевих опорах великої вантажності з відносно невеликегз масою пружних елементів. Запре-

Нал.і.

понована конструкція пружної опори 0У-10 (.вантажність до 10 т) дозволяє створювати вібраційні пристрої а коливним об'єктом практично любої маси і габаритів, спровує умови ыонталу і дозволяє при необхідності змінювати жорсткість пружних елементів.

Трет’я глава присвячена порівняльному дослідженню коливань рухомих рам віброіайданчиків по розрахункових схемах і в скінченою і нескінченою жорсткістю.

Для оцінки меж застосування розрахункової схеми у вигляді твердого тіла розглянута задача вільних і вимушених коливань балки прольотом і із скінченою і нескіячено великою иореткістшш ЕІ на прухніх опорах з яорсткістю с і рівномірно розподіленою масою. •

Вільні коливання твердого тіла на.пружних опорах описуються двома незалежними дифєренційяими рівнязизіж ■

Г 7пІг/{1] +/2 су (-6) = О; .

. \лі£ *(-£,)Н£с г(-6) - О, . (і)

розв'язання яких дозволяє отримати частота поступових і обертальних коливань. . .

Для визначення частот вільних коливань балки з скінченою жорсткістю використубться метод переміЕ^нь. Частоти ТЇ сикет-ричних коливань, які відповідають поступовим коливанням балки з нескінченною жорсткістю, знаходяться із характеристичного рівнян-.НЯ: .

сґ+ ?

-ч ></

. . є .0 о __________

де і>4 - погонна жорсткість, рівна Ш/о ; 5, “ функції, які

залежать від параметра /пи)г£/£7. . .

Дія порівняння результатів розрахунку вільних коливань по

• . 12

двох раарахункових схемах введено параметр приведеної жорсткості

c~c¿/£7. Ба мал. 2 показані графіки залежності частот від параметрів с,и.Установлено, що частота поступальних коливань може визначатися по першій розрахунковій схемі (ЕІ=«~ ) в помилкою до 10", якщо параметр приведеної жорсткості не перевищує 1,5. Оскільки в реальних конструкціях вібромайданчиків ' цей параметр знаходиться у діапазоні 7т12, помилка у визначенні частоти за розрахунковою схемою ’’тверде тіло" становить (44г67) відсотків.

Диференційве рівняння вимушених коливань твердого тіла під дією вертикальної збурюючої сиди, яка прикладена в центрі ваги тіла з амплітудою і частотою 6 , мав вигляд:

2- (3)

де /-коефіцієнт непружнього опору; ¿ уявна одиниця. Розв’язанням цього рівняння одержано вираження амплітуди вигинаючого моменту М для перерізу в точці прикладення збурюючої сили

ч ££(4+ ~8г£со^), (4)

де /^-динамічний коефіцієнт, рівний 1 / ф- )*+/*> J> ~ 8РУ" тення фази, яке вианачається з рівняння ¿Jp * ¿/(¿- (£>z/¿c,zJ). ■

Розрахунок вимушених коливань методом переміщень балки із скінченою жорсткістю приводить до слідуючої системи рівнянь:

Г ÍC + - ¿f f4í

¡ _ íd¿ V + ÍM м ° ґР « ^

[ 3 A - *

де Ja, & -амплітуди Бимушених коливань в точках А (на опорі) та D Спід силою F );Функції комплексного параметра ,‘рів-ного:

“ ” £7 ' ^

Амплітуда вигинаючого моменту в перерізі під силою F(t) об-

çl/VW

числюється за формулою: . ■ ...

Шрівнання розглядаємих розрахункових схем при вимушених коливаннях виконано шляхам аналізу іх амплітудно-частотних характеристик. Установлено, вр основний недолік розрахункової схеми "тверде тіло" випливає з факту скінчєності спектру частот-власних коливань, який в найзагальнішому випадку містить не більше шести частот. В системі з скінченою жорсткістю спектр частот теоритично безконечний, але практичне • значення має участок спектра [0,9], де 9 - циклічна частота віброзбудника, яка, як правило, не перевищує 400 6і. На цьому участку спектру для розглянутих' дисертації конструкцій в і бромайданчиків число частот власних коливань виміряється десятками. Відсутність цих частот в спектрі розрахункової схеми у вигляді твердого тіла на пружний опорах може давати результати визначення переміщень та зусиль, які в декілька разів відрізняються від істинних. . ■ . •

У четвертій главі розглядається динамічний розрахунок рухомих рам в і бромайданчикі в на основі дискрет-.но-стержньової розрахункової схеми, яга одержується заміною тонкостінної просторової конструкції рухомої рами вібромайданчика еквівалентною їй стержньовою системою.

Щзи виборі розрахункової схеми каркас рухомої рами подається стержнями, вигибна і крутильна жорсткість яких обчислюється з урахуванням участі на вигін та кручення листів обшивки. Розв’зання задачі, яку частину обшивки влючати в поперечний переріз стержня розрахункової схеми, одержано розрахунком елементів рухомої рами як тонкостінних просторових конструкцій за програмним комплексом 5ДР80 на персональному комп'ютері.

Осередненням результатів обчислень показано, шр в поперечний переріз стержнів каркасу треба включати обшивку на ширину 151,де Ъ - товщина обшивки. • '

Обшивка рухомої рами (металевий лист товшиной 8-10 мм) має велику жорсткість на зрушення у своїй плошині, тому в розрахункову схему вводядься діоганальні стержні, які моделі рують

здвигозу жорсткість обшивки, гх жорсткість ЕА обчислюється

з ушви рівності переміщень пластинкі і стержньової системи, які завантажені одиничними силами, які викликають деформацію

зрушення: ________

ЕА = ((X 6 ) і/агі- б2 /СіХ2Л/) ^ (8)

де Д, - максимальне переміщення зрушення пластинки розміром /Ххо яке одержано її розрахунком за програмою ЛІРА на ЕОМ ЕС-1036; а ,6- розміри моделює мого стержнем участка обшивки.

Розподілена маса рухомої рами, форми і бетонної суміші приводиться до точечних мас (мал. 3). • Збурююча сила віброзбудника моделюється системою одиничних сил: трьома зосередженими силами

Гх.Гу.Рг та двома моментами Кіх,.Му, які враховують ексцентричність положення віброзбудника відносно центру мас системі.

Деформаційний та шцяісний розрахунок стержньової системи зі •я '

скінченим числом степенів вільності виконується за допомогою

програмного комплексу ЛІРА.

Описані виар п'ять одиничних складових збурюючої сили при любому її направленні у просторі, а, от*е, і відповідні даному вектору величини переміщень, зусиль та напружень з кожному вузлі .та в кожному стержні розрахункової схеми. При повороті плопцінк обертання збудника навколо осі X на кут«^динамічне зусилля чи ис-реміигння обчислюється за формулой

S(i) = F (S*x cos H + S? si/? &t + s/'Ъ cos{et+j>)+ + s£y S/л (Q6+j>)) + fe (s”xs/n&t -S* s/’/гві +

+ ^Tx si/} f~ % cos(^(9)

+ F(S^g s//7&i + sf£ S/л fet+j}))Si/Tot, f ■

де S^fS^S^- переміщення чи зусилля ВІД одиничних сил Fx.Fy.Fz першого (лівого) віброзбуднмка; -так само, другого

(правого) віброзбудника; S**,S,M^,S"^tS*- переміщення чи зусилля ■від дії одиничних моментів Мх.Му першого та другого віброзбудника; B,f -циклічна частота та кут зрушення по фазі другого віб-роабудника по відношенні, до першого.

Обчислення нормальних напружень в стержнях розрахункової схеми від динамічних зусиль S(t) проводиться за формулою поза-цеатрового стиснення. Розроблене програмне забеспечення.дозволяє виводити результати розрахунку не тільки на принтер, але й на екран дисплея у графічній формі. В два вікна екрану биеодиться зображення розрахункової схеми та її деформований стан, на якому вдоляпгься кольором вузли з переміщеннями,. які виходять за межі заданого інтервалу, та стержні з напруженням більше,шр .допускається. ■

У виконаному за описаними програмами розрахунку вібромайдан-чика ЕПГ-50С варіювались слідуючі параметри: направлення обер-

тання віброзбудників (в одному і в протилежних направленнях); кути нахилення площини обертання віброзбудників та іх направлення; величини ексцентриситетів віброзбудників відносно центру мас вібромайданчика; робота віброзбудників в режимі самосинхронізації та несинхронна робота (режим биття). На основі аналізу результатів розрахунку встановлено, ир амплітуди коливань в зоні

клинових виступів, через які коливання рухомої рами передаються формі а виробом, знаходяться в діапазоні [0,630;0,9303мм, щр забезпечує якісне ущільнення бетонної суміші з рухомістю 3-5 см. Обчислення напружень показало, шр в двох стержнях розрахункової схеми (33-110,65-119 на мал. 3) напруження вишр, що допускається . Г &3=32 мПа, ир викликало необхідність їх підсилення. '

У п’ятій главі описується динамічний розрахунок рухомих рам зібромайданчиків на основі континуально-стержневої розрахункової схеми.

Особливістю геометрії рухомих рам вібромайданчикіЕ великої вантажності є їх велика довжина при відносно нєеєликих поперечних розмірах, ер відкриває можливість їх розрахунку, як сукупності стержней з розподіленою масою. Динамічний розрахунок такої континуально-стержяьової моделі проводиться методом переміщень з викориснанням концепції суперелеиентів на основі слідуючих передумов: кожному стержневі розрахункової схеми відповідає конструктивний елемент рухомої рами, який уявляє собою тонкостінну просторову конструкцію, яка називається суперелементом; реакції від одиничних переміщень, необхідні для обчислення матриці системи рівнянь методу перміщень, знаходяться шляхом розрахунку суперелементів за програмним комплексом БАРВО; розрахунок стержньової системи ведеться з урахуванням сил непружнього опору. Рівняння методу пермшень для вимушених коливань мають вигляд:

(10)

де К - матриця реакцій від одиничних переміщень вузлів розрахункової схеми; 2 - матриця невідомих перміщгнь; - матриця реакцій від збурюючих сил віброзбудників. •

Збурююча сила кожного віброзбудника розкладується на пість

. 18 складових, тому число стовпчиків у матрицях г.і^рівно 6ш, де т-чиело віброзбудників. Елементи матриці І? обчислюються за відомими формулами методу переміщень, э урахуванням поправочних коефіцієнтів до базісної жорсткості. В дисертації одержана невідома в літературі розрахункова формула для стержня з одним защемленим другим шарнірним кінцями при крутильних коливаннях:

’ (її) де М^- амплітуда крутильного моменту на защемленому кінці; -жорсткість стержня на кручення; і>^‘° - амплітуда кута кручення;

V - параметр, який обчислюється за формулою:

. у У •/-,/ - <12>

_• ' • 6*7^ ’

де ту- момент інерції маси одиниці доЬжини стержня; -

жорсткість стержня на іфучення. . ■

Так як параметри ¿7, їг , які обчислюються за формулами (6), (12) є комплексними величинами, елементи матриці жорсткості 1? в рівнян&і (10) теж будуть комплексними. Шляхом тотожніх перетворень система (10) приведена до системи з дійсними коефіцієнтами, порядок якої в два рази вище за порядок початкової системи. , Розв’язання системи створюється при одиничних значеннях складових збурюючих сил, тому для одержання істинних переміщень вуглів розрахункової схеми виповнюється операція:

т /77

г * = £ , - . (із)

де 1 - вектор сумарних переміщень вузлів; 1^- матриця невідомих від шести одиничних складових збурюючої сили і-го віброзбудника;

У. - вектор шести складових збурюючої сили і-го віброзбудника, який має вигляд: -

Ъ = №М*м*Я*] . (14)

Складові вектора F¿ обчислюються за формулами:

X • х у ^

/г. - /г ^ 04 ■ СО? об. ; ¿7/7 & СС5 £¿1 ; .

/Г^ (ССЗ Зі 2/Л об*.-1- Я/Л &£ З/П сб^)}

•<'4ч"-^Л- »!•&!-?*:, *

* /у

де Г - збурююча сила і-го віброзбудника; кути повороту пяо-

х у г

шцни обертання відносно осей X,У; 6С,ёс,£- ексцентриситети вібро-абудника відносно вузла приведення та центру мас системи. '

Алгоритм динамічного розрахунку рухомих рам в і Сромайданчикі в реалізований в комплексі програм для персонального комп’ютера на мові Рагсаі. ■ Комплекс складається із головної програми та 48 процедур, які об’єднані в два модуля і дозволяє виконувати не тільки розрахунок вимушених коливань, але.й визначати чзстоти власних коливань шляхом обчислення корнів характеристичного рівняння йеЪ=0.

Динамічний розрахунок вібрсмайданчика ВПГ-50С (мах 4) виконаний при варіюванні параметрами, вказаними вище.

Крім цього, розглянуті інші варіанти розміняна зіброзбуд-ників. ГЬрівняння результатів розрахунку по дискретним та континуальним моделям показало схожість загально: картини деформацій рухомої рами, але величина переміирнь в деяких вузлах характеризується значним розкидом значень. Найбільші переміщення в обох схемах вяникаоть по кінцях поперечних елементів рухомої рами (відаозідко 1,77 та 2,43 ш, різниш 27 І), а переміщення клико-зих виступів, через які колизання рухомої рами передасться формі з виробом, знаходяться в діапазоні, відповідно, (0,21-0,93)мм і (0,19-0,88)мм. Аналогічна схожість загальної картини та різниця з деталях спостерігається при обчисленні напружень. Пояснюється це неминучою неточністтю визначення частот з високая номерами з дискретно-стержневої розрахункової схеми.

В шостій главі наводяться результати останньо-

. 20 го технічного засвідчення а і бромайданчика ВПГ-1С0, який експлуатується на Світлоаодеькому заводі ЗБК АО "Дніпроенергобудпро.м". Відмічається добрий технічний стан зібромашгаи, за трьохрічний період експлуатації не спостерігалось випадків поломок. В процесі обстеження одержані за допомогою ручного вібрографа ЕР-1 віброграми лінійних переміарнь в 8 точках вібромайданчика, осцилографом Н-700 з комплектом датчиків К-001 записані осцилограш власних коливань, які виникають при ударному діянні. .

Для порівняння результатів експеримзнта з теоретичними, проведено розрахунок вільних та вимушених коливань зібромайдзнчика ВПГ-100 аа континуадьно-стержньовсю розрахунковою схемою. Середнє значення основного тону власних коливань (18,2 сГ* } відрізняється від теоретичного (22.33 а1) на 18.3 X. Обробкою осцилограм вільних коливань одержані значення логарифмічного декремента коливані та коефіцієнта непружнього опору. Значення останнього коливаються у діапазоні (0,26-0,45) при середній величині 0,36 та середнє квадратичному відхиленні 0,071. Експериментальні та теоретичні значення пермішень у восьми точках рухомої рами відрізняються на 7-272, при цьому максимальні переміщення у горизонтальній площині становлять, відповідно 1.26 і 1.65 мм, у вертикальній площині - 0.51 та 0.41 ш.

' ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Розроблені конструкції та підготовлена проектна документація двох типорозмірів з і бромайданчжі в великої вантажності:

- секційний вібрсмайданчик ВПГ-50С з вантатаїст» до 50 т для -формувати залізобетонних виробів з габаритами в плані 3x24 м;

- вібростенд ВС-60 з вантажністю до 60 т для формування об'ємна* залізобетонна елементів з габаритами з плані 6x6 м і

ВИСОТОЮ ДО З м.

Розроблена конструкція пружньої гумовомєталєвої опори 0У-10 з вантажнісгтю до 10 т, яка дозволить створювати віброформуваль-не обладнання а вантажністю 160-200 т. Новизна і практична значущість запропонованих технічних рішень підтверджені патентною документацією-. ' -

2. Виконаний теоретичний аналіз галузі застосування роз-повскжноі розрахунково? схеми у вигляді твердого тіла на прулкик опорах. Установлена галузь застосування такої схеми.

3. Розроблений метод динамічного розрахунку рухомих рам

вібромайданчнків пшяхом моделювання їх напружено-деформованого стану зв допомогою дискретно-стержньовоі розрахункової схеми. Створене програмне забезпечення для моделювання вимушених коливань рухомої рами на основі багатоваріантних розрахунків при варіюванні такими параметрами, як направлення і величина збурюючих сил віброзбудкиків. направлення їх обертання, нахилу площини Дії і т.д. . . " •

4. Запропонований спосіб динамічного розрахунку на основі

контккуадьно-стержньової розрахункової схеми, яка відрізняється Від дискретно-стержньової тим, що кокний стеркень моделює елемент рухомої рамі, який являє собою тонкостінну просторову

конструкцію,яка називається супєрелементом. Розроблений комплекс програм для персонального комп’ютера, який дозволяє виконувати багатоваріантні розрахунки, при варіюванні не тільки перечислении« вище параметрами, але й частотою віброзбудників, їх поло-.данням, величиною коефіцієнта непружнього опору. Крім цього, дажзшво обчислення частот вільних коливань.

Б. Виконаний динамічний розрахунок втрушених коливань рухомої рами вібромайданчика ВПГ-50С за двома описаними вище розра-

хунковими схемами показав, що вони дають достатньо вірну картину напружено-деформованого стану рухомої рами, але можуть розходитися в деталях. .

6. Порівняння результатів розрахунків за двома розрахункови-

ми схемами дозволяє показати їх позитивну якість, недоліки та межі використання: ' '

- дискретно-стержньова розрахункова схема (ДСРС) є більш універ-

сальною в тому плані, шр дозволяє вибрати стерзкньову систему для в і бромайданчика любої конфігурації в плані, в той час як континуально-стерзкньова розрахункова схема (КСРС) викориетовна для вібромайданчиків, два розміри яких значно менші за треть. ■.ото; . • . • . .

- обидві схеми дають достатньо вірну загальну картину деформованого стану рухомої рами, але при визначенні напруженого'’ стану більшу певність має КСРС, а ДСPC може використатися для йопе-редніх розрахунків;

7.' іікспериментапіїне дослідження та розрахунки по КСРС вібро-майданчика, який діє на заводі ЗБК у м. Світловодськ показали задовільне співпадання результатів визначення основного тону власних коливань та вібропереміщень рухомої рами при вимуиених коливаннях. Вперше у вібромайданчиків типу БПГ по осцилограмах вільних коливань, визначений коефіцієнт непружнього опору, який виявився досить великим ( X =0,35) в силу хороших демпфіруючих властивостей гумових елементів .пружних опор. Ця особливість конструкції пружних опор сприятливо впливає на проходження резонансів під час зупинки та пуску віброзбудників вібромайданчика. На основі цього дослідження рекомендується при розрахунку вимушених коливань віброформувального обладнання типу ЕПГ приймати коефіцієнт нелружнього опору не менш за 0,3.

Основні положення дисертації опубліковані у таких роботах:

1. Невская И. П. Методика расчета на прочность подвижных рам крупногабаритных вибрсплсщадок. // 44 науч. конф. проф. , преп. , науч. работников, асп. и студентов Пслт. ИСК: Тез. докл. - Полтава: Б. и. Д992.-С. 104.

2. НеЕська І.Е Конструювання вібромайданчиків великої ван-та.'кності з використанням дінамічкего моделювання на ЕОМ // 45 наук. конф. проф. викл. , наук, робітників, аси. та студентів Полт. ІБІ: Тези докл. -Полтава: Б. і. , 1394.-С. 97

3. Невская И. П. Разработка эффективной виброплоцадки для

формования крупнора;::.«ркых железобетонных изделий.// Пути повышения эффективности . строительства: Тематич. сб. тр. Полт

ЙСИ. -Киев: ИСКОУ. -199а -С. 150-157.

4. Информационный листок /Харьковский ЦНГЭИ.-Харьков, 1993.-N 135-53: Вибрсш:оЕ,адка для формования крупных изделий. / Олехно-вич К.А., Виноградов КН1 , Невская И.П.: - С4] с.

5. Невшсая IIЕ , ОлехноЕич К. А. Проблемы развития вибрацион-

ных технологических маната. // Вкбращюнные мзеины и технологии: Сб. науч. тр. Курский политех, ин-т. Выпуск 1. - Курсів КПП -1993. -С. 31-39. ‘

6. Невская И. П. Динамический расчет подвижных рам виброплощадок большой грузоподъемности. // Вибрационные машины и технологии: Сб. науч. тр. Курский политех, ин-т. Выпуск 2. - Курск: КШ. -1993. -С. 151-1Є0.

7. Олехнович К. А., Виноградов Ю. Ї1, Невская И. Е Вибропло-шэдка для уплотнения бетонных смесей з форме..// Положительное решение научно-технической экспертизы на вццачу патента по заявке N 5035382/33(015376).-аосква, ЕНЙШВ, 1994.

8. Олехнович к. А., Виноградов Е И., Невская И. ¡I Опора для зийрационных устройств.// Положительное решение научно-технической экспертизы на выдачу патента по заявке N 92-003723/28. -Мэсква, БНИИГ1В, 1994.

АННОТАЦИЯ

Невская И. П. "Конструирование вибрсплсшадок большой грузоподъемности с использованием динамического моделирования на ЭВМ".

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук,G5.02.16 - машины и агрегаты производства строительных материалов. Полтавский технический университет. Полтава. 1994.

Созданы новые конструкции виброплошадок большой грузоподъемности. Разработана методика динамического моделирования на персональном- компыотере с целью оценки напряженно-деформированного состояния металлоконструкций виброплошадок и выбора их оп-тималъних конструктивных решений. Ключевые слова- виброплосадка, динамический расчет, моделирование, ЭВМ.

ANNOTATION

Nevskay I. P. "Designing of table vibrator of large load-lifting capacity with the use of dyname computes simulation”.

The thesis for getung a competitor of a scientifie degree of Candidate of Technical Seiences. The speciality 05.02.16 - .rachines and sets of a production of buildung materials. Poltava technical University. Poltava, 1995. .

New structures of table vibrator of lange load-lift ins: oana-city were created. The methods of a personal computer avname simulation with the peapose to estimate a stress-deferred condition of metal structures of a table vibrator and the choice of their optimal constructive solutions were worked out.

Key words: a table vibrator, a dynamie calculación, a simulation, a ccrouLer.