автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Прогнозирование долговечности пневматических мембранных вибровозбудителей

Академия наук СССР Сибирское отделение Институт горного дела

На правах рукописи УДК 622.23

РАЙНИК Дмитрий Адольфович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАННЫХ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЕЙ

Специальность - 05.05.04 - "Строительные и дорожные машины"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 1991

Работа выполнена в Институте горного дела СО АН СССР

■ Научный руководитель-- д.т.н.,-профессор ТИШКОВ А.Я. .

Официальные оппоненты -доктор технических наук

АБРАМЕНКОВ Эдуард Александрогич кандидат технических наук КОВАЛЬ Анатолий Викторович

Ведущее предприятие - Красноярский филиал Всесоюзного

научно-исследовательского инстпту. строительного и дорожного машиностроения (ВНИИстройдормаш)

Защита диссертации состоится 29 ноября 1991 г. в 10 часо] на заседании специализированного совета Д 003.17.03 при ИГД СО А1 СССР (630091, г.Новосибирск, 91, Красный проспект, 54).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО АН СССР. .....

Ученый секретарь специализированного совета д.т.н.

О.Б.Кортелев

051« ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Постоянно возрастающие объемы строительных работ вызывают необходимость разработки новых и совершенствования существующих средств механизации. Одним из перспективных направлений развития строительной промышленности стэло использование вибрационных технологий транспортирования и уплотнения строительных'материалов. При этом используются различные вибрационные машины, которые работают в условиях повышенной'влажности, электро- и взрывоопасных средах. В ИГД СО АН СССР продолгкавтся работы по созданию пневматических мембранных вибровозбудителей для привода рабочих органов указанных машин. Опыт промышленной эксплуатации и испытаний в лабораторных условиях мембранных вибровозбудителей показал в некоторых случаях низкую долговечность их эластичных элементов. Поэтому наиболее актуальным направлением дальнейшего совершенствования конструкций указанных машин и повышения их технико-экономических показателей является решение задач, связанных с прогнозированием и повышением долговечности их эластичных элементов на стадии проектирования и испытания.

Цель работы состоит в разработке методов прогнозирования долговечности эластичиих элементов пневматических мембранных виброударных машин (МПВУЮ на стадии проектирования и испытания.

Кдея работы. Прогноз долговечности эластичных элементов на основе эффекта их днссипативного разогрева при заданных конструктивных 'и динамических параметрах.

Задачи исследований:

- разработка методики и проведение экспериментальных исследований эластичных элементов пневматических мембранных вибровозбудителей с целью определения взаимосвязей температуры эластичных элементов и параметров, характеризующих- нагружение МПЗУМ;

- разработка методов прогноза долговечности эластичных элементов на стадии проектирования и испытания МПБУМ;

- реализация полученных результатов в практику проектирования МПВУМ.

Методы исследования. Анализ литературных источников по методам расчета долговечности и испытаний резиновых элементов конструкций (РЗК) машин; анализ причин отказов МПЗУМ на примере вибровозбудите-

лей; экспериментальные исследования долговечности эластичных элементов и динамики МПВУМ с использованием современных методов и средств измерения в натурных условиях с обработкой результатов на персональном компьютере; математическое моделирование динсмики МПВУМ с учетом жесткости эластичных элементов с применением теории подобия и реализацией модели на ЭВМ СМ-4; научное обобщение и анализ экспериментальных данных.

Научные положения.

1. Допустимые нагрузки, при которых наблюдается стабилизация температуры эластичных элементов, имеют место при следующих параметрах:

- относительной деформации упругого ограничителя не более 10%;

- ускорении ударника, приходящемся на единицу длины окружности мембрана с жестким центром не более 0340 м/с2/м;

- скорости встречи патрубка с клапанной мембраной на единицу площади их контакта не более 30 м/с х кг/м2.

2. Долговечную работу МПВУМ следует ожидать при стабилизации температура диссипативного разогрева в первые 10 минут работы; причем при стабилизации температуры на.уровне не выше 347 К - долговечность не менее 8,8 х 10 циклов, при стабилизации температуры не выше 324 К - не менее 25 х 10^ циклов, при стабилизации температуры не выше 315 К - не менее 29 х 10^ циклов.

3. С увеличением массы корпуса вместе с присоединенной нагрузкой увеличивается деформация упругого ограничителя и параметры характеризующие нагружение мембраны с жестким центром и мембраны, опирающейся на патрубок, что повышает диссипативный разогрев и снижает долговечность эластичных элементов МПВУ'.!.

4. При кратковременной работе МПВУМ с нагрузками на эластичные элементы выше допустимых, перерывы продолжительностью не менее 25 минут увеличивают долговечность машины, вследствие полного остывания эластичных элементов до температуры окружающей среди.

Научная новизна работы. Проведен качественный анализ и разработана классификация причин отказов МПВУМ (на примере пневматических оибровозбудителей "Напор").

Разработан стенд и экспериментально выявлены поля наиболее интенсивного самораэогрева эластичных элементов натурных образцов вибровозбудителей* соответствующие очагам их вероятного разрушения.

Определены условия, при которых температура эластичных элементов стабилизируется на допустимом уро^е, предотвращающей их термо-

механическое разрушение во время работы.

Получена зависимость долговечности эластичных элементов от их температуры стабилизации во время работы.-

Исследована математическая модель динамики МПВУМ с учетом жесткости эластичных элементов.

Разработаны методы прогноза долговечности МПВУМ на основе эффекта диссипативного разогрева эластичных элементов Я расчета динамических параметров машины на стадии проектирования и испытания.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием известных положений механики резины, достаточным объемом экспериментальных исследований в натурных условиях, удовлетворительной сходимостью результатов расчетов на модели с данными экспериментов.

Личный вклад автора состоит: в анализе причин отказов пневматических мембранных вибровозбудителей и разработке метода исследования их долговечности; проведении экспериментальных исследований и анализе их результатов; разработке математической модели динамики МПВУМ с учетом жесткости их эластичных элементов; разработке методов прогноза долговечности эластичных элементов на стадии проектирования и испытания МПВУМ.

Практическая ценность работы заключается в разработке методов прогнозирования долговечности эластичных элементов МПВУМ, позволяющих предсказывать долговечность при заданных конструктивных и дина-мичёских параметрах машины; в создании на этой основе вибровозбудителей для передвижной бетоносмесительной установки СБ-140А (шифр чертежей СБ-140А.04.04.300) и вибровозбудителей общего назначения (ДО1 956 - ДО1 961).

Реализация работы в промышленности.

Вибровозбудители для бетоносмесительной установки СБ-140А выпускаются серийно на Новосибирском заводе строительных машин. На каждой машине установлено пять вибровозбудителей. Годовой выпуск СБ-140А составляет 250 штук.

На Бердском экспериментальном заводе СО АН СССР серийно выпускаются вибровозбудители общего назначения, в 1991 году изготовлено 300 штук.

Апробация работа. Основное содержание работы и ее отдельные результаты докладывались и были одобрены на Втором всесоюзном семинаре "Горные и строительные вибрационные машет: л процесс;;" (Новосибирск,

1988 г.), на специализированном научном семинаре кафедры "Теоретическая механика и сопротивление материалов" НЭТИ (Новосибирск, 1988 г.), :а региональном семинаре молодых ученых в ИГД СО АН СССР (Новосибирск, 1989 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликована статья, получены два авторских свидетельства и два положительных решения о выдаче авторского свидетельства.

Объем работа. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, представлена на 135 страницах машинописного текста, включает 94 рисунка, 10 таблиц, список литературы 63 наимено ваний, 4 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу и классификации причин отказов пневматических мембранных вибровозбудителей, обзору конструкций эластичных элементов, применяемых при создании МПЗУ.М, краткому обзору исследований по расчетам долговечности резиновых элементов конструкций (РЭК), а также постановке задач исследования.

Большой вклад в разработку рассматриваемых МПВУМ внесли советские ученые и изобретатели Креймер В.И., Гончаревич И.Ф., Агеев В.А., Лавендел Э.Э., Тишков А.Я., Родионов П.Б., Власов В.Н., Каварма И.И., Зимонин Л.З., Мухин Ж.Г., Чекушкин З.А. и другие.

Для исследований был:: выбраны три типа эластичных элементов, которое являются основными при проектировании МПЗУМ: мембрана, опирающаяся на ограничитель, мембрана с. жестким центром и мембрана, опирающаяся на патрубок. На рис. I показан общий вид вибровозбудителч, в разрезе. Пакет, состоящий из упорного элемента и мембраны, опирающейся на ограничитель (выхлопной мембраны) называется упругим ограничителем 2 (см. поз.2). Упругий ограничитель I закрепленный на основании корпуса вибровозбудителя, устанавливается в вибровозбудители большой мощности (с энергией ударов до 160 Дж и более и частотой ударов до £0 Гц) для предотвращения вытягивания эластичных элементов во внерабочем состоянии машины. Но возможен контакт ударника с упругим ограничителем I во время работы (риз. I, поз.1).

Для проведения анализа причин отказов МПВУМ были использованы следующие классификационные признаки: наличие общих причин для пнев-момехенизмов (отрицательные температуры приводят к смерзанию влаги в рабочих камерах), частные причины (изменение свойств элементов маши-

Общий вид и расчетная схема пневматического мембранного вибровозбудителя

магистраль камера {

Рис. I

Тепловизор "Рубин-МТ"

Стенд для испытания МПВУМ

Набор ^дисков

Рис. Я

ни), которые можно разделить на отказы металлических деталей и отказы эластичных элементов. Изменение свойств последних, встречается двух ви'.ов (разрушение и вытягивание). В данной работе рассматривается разрушения трех типов, которые приводят к разгерметизации рабочих камер МПВУМ: усталостное, термомеханическое и смешанное. Креме того, разрушению могут предшествовать дефекты материала и дефекты изготовления эластичных элементов, но а данной работе эти причины не рассматриваются. На основании анализа установлено, что самыми ответственными и самыми не долговечными элементами УПЗУМ являются ее герметизирующие эластичные элементы. Они подвержены тяжелим нагрузкам во время работы, причем саморазогрсв и долговечность отих элементов связаны с режимом нагр.ужения, их разрушение происходит значительно раньше, чем металлических деталей.

Исследованию теплообразования и прогнозированию долговечности РЭК посвящены работы Ддоды В.И., Потураева В.Н., Круп; И.И., Бартенева Г.!1., Зуева Ю.С., Лавендела Э.Э., Губанова В.В., Лукомской А.И., Резниковского Г.1.М.Д.1мникова С.И. и других исследователей. В указанных работах не учитываются особенности нагружения рассматриваемых эластичных элементов МПВУМ, поэтому они могут служить лишь для приближенного расчета долговечности.

Исследованиям эффектов диосипативного разогрева металлических деталей машин при циклическом нагружении с амплитудой, возрастающей от этапа к этапу посвящены работы Нидкова A.A., Куриленко Г.А., Шпи-гельбурда И.Я. и других авторов. Ими предложен тепловой метод определения предела выносливости деталей с использованием дистанционных средств контроля температуры очага разрушения. Исследования диосипативного разогрева резинотканевых материалов в случае их использования в качестве герметизирующих элементов МПВУМ в литературе отсутствуют.

Изложенные обстоятельства определили круг задач, решение которых необходимо для достижения поставленной цели.

Во второй главе описаны методика и анализ результатбв экспериментальных исследований эластичных элементов МПЗУМ в рамках изучения их долговечности.

Цель экспериментальных исследований заключалась в выявлении основных взаимосвязей температуры саморазигрева эластичных элементов и параметров характеризующих нагру :ение.

Эластичные элемента МПЗУМ представляют собой пластины с поперечным размером 0,1-0,5 м и толщиной 5-16 мм, изготовленные из резинотканевой конвейерной ленты по ГОСТ 20-85 с обкладками из резины на ос-

нове изопренового и бутадиенового каучука. Кроме того, упорный элемент изготавливался из рззины ТМКЩ по ГОСТ 7338-77.

Для моделирования реальных условий нагружения эластичных элементов исследования проводились на специальном стенде с натурными образцами МПВУМ. Стенд позволяет проводить исследования тепловых полей эластичных элементов дистанционным и контактным способами. Кроме того, стенд позволяет получить полную и достоверную информацию о динамике машины. Схема экспериментального стенда показана на рис. 2. Он представляет собой металлическую плиту I, подвешенную к станине 2 на гибкой подвеске 3. В процессе исследований измерялись параметры динамики вибровозбудителя: перемещение, скорость и ускорение ударника, частота ударов и давление сжатого воздуха в рабочих камерах. Для исследования тепловых полей эластичных элементов применялись дистанционные и контактные средства контроля температуры. Ступенчатое возрастание амплитуды нагружения эластичных элементов МПВУМ производилось путем увеличения давления сжатого воздуха с 0,1 МПа до 0,6 МПа с шагом 0,05 МПа. Кроме того, измерялась деформация упругого ограничителя 2. Характеристики жесткости упругого ограничителя 2, которые использовались при создании метода прогноза долговечности эластичных элементов, определялись при статическом сжатии образцов на гидравлическом прессе. Результаты экспериментов обрабатывались на персональном компьютере в программной сроде ЕЬ'ДсКЛ. Максимальная ошибка аппроксимации экспериментальных характеристик не превышала 29$.

3 результате исследований-были получены следующие результаты.

С помощью тепловизионной аппаратуры выявлены поля наиболее интенсивного саморазогрэза эластичных элементов натурных образцов вибровозбудителей, соответствующие очагом вероятного их разрушения. При обработке теплограмм были определены размеры зон, в которых затем измерялась температура саморазогрева на поверхности мембран контактный способом.

Получены зависимости температуры саморазогрева эластичных элег ментов зибровозбудителей от количества циклов их нагружения, пример зависимости показан на рис.3. Цифрами на кривых показаны относительные деформации упругого ограничителя 2. Зависимости показывают наличие температуры стабилизации диесипатизного разогрева эластичных элементов до определенного предела.

Получены также зависимости: температуры стабилизации Тст от относительной деформации пяти вариантов упругого ограничителя 2, вибровозбудителей двух типоразмеров (см.рис. 4), относительной йормзции упругого ограничителя Г $ от энергии ударов Еуд (р;:с.5;-„

Изменение температуры еаморазогрева эластичных .элементов от количества циклов нагружения

.5«

Т,К

333

253

0 4 <2 N

Рис. 3

График зависимости температуры стабилизации эластичных элементов от их относительной деформации

353

Тег,К 333

3»5 295

0 2 4 б /<?

Рис. 4 .

График зависимости относительной деформации эластичных элементов от энергии единичных ударов

15

V/.

9 3

° АО ¿С Ь^АтШ Рис. 5

Варианты упругого ограничителя 2: а №1; Ю *-Л—— *3; о-о-»4;*-х-»5.

__ ***

1

температуры стабилизации эластичных элементов Тст от энергии ударов Еуд (рис. 6). При этом определены допустимые относительные деформации упругого ограничителя 2 и параметры, характеризующее нагружение мембраны с жестким центром и мембраны, опирающейся на патрубок, при которых наблюдается стабилизация температуры саморазогрева эластичных элементов. Допустимый параметр для мембраны с жестким центром выражается в виде отношения максимального ускорения ударника XI на единицу длины окружности жесткого центра, он не должен превышать 3340 м/с?./к. Допустимый параметр для мембраны, спирающееся на патрубок выражается в виде отношения импульса, переданного участку мембраны площадью ее контактаSк с патрубком, он не должен превышать 30 кг х м/с/м2. Кроме того, в процессе экспериментов получена зависимость характера остчвания эластичных элементов по времени при нагрузках на эластичные элементы выше допустимых.

Лабораторные испытания проводились с натурными образцами вибровозбудителей трех типоразмеров на специальных испытательных устройствах. 3 процессе испытаний измерялась температура стабилизации эластичных элементов, частота колебаний ударника и время наработки машины. В результате получена зависимость долговечности эластичных элементов КПЗУМ от. их температуры стабилизации Тст (см.рис.7). Кривая построена путем аппроксимации экспериментальных данных на персональном компьютере в программной среде EUREKA- При доверительном интервале не превышающем ISZ обеспечивается надетлость результатов экспериментов не менее О,В.

Таким образом, во второГ- главе, разработан метод прогноза долговечности эластичных элементов на стадии испытаний опытного образца МПВУМ или в условиях конкретного производства. Прогноз следует производить в следующем порядке:

- опытный образец МПВУМ устанавливается на испытательный стенд, (например, см.рис. 2), на котором производится ее нагружение в течение 7. ..10 минут, при этом трижды измеряется температура саморазогрева на поверхности мембран контактным способом после 7, 9 и 10 минут иагружения;

- если температура хотя бы одного элемента не стабилизируется « уровне не выше 347 К, то в данных условиях нагружения этот вариант вибровозбудителя не долговечен, если температуря стабилизируется, гс переходим к следующему этапу;

- по графику Nобщ(Тст) (рис. 7) делаем прогноз долговечности машины.

График зависимости температуры саморазогрева Т эластичных элементов от снергии ударов Еуд

353

т, к 333 Л- Г

313 /

293 /

График зависимости долговечности упругих ограничителей А/ общ от температуры стабилизации Тст

£0 О

ч ы

5;

Я Ю I

О

40

Ш

30 20 10

N

ос^с

а4

273

313

Д«

313 Тст 353 и

Рис. 6 Рис. 7

Третья глава посвящена разработке математической модели динамики пневматического мембранного двухкамерного вибровозбудителя, учитывающей жесткость эластичных элементов и созданию метода прогноза долговечности эластичных элементов МПВУМ на стадии проектирования.

Далее введены обозначения: ¿ - время; - перемещение и ско-

рость ударника; Л^Л^ - перемещение и скорость корпуса вибровозбудителя; 7*1 - давление и температура сжатого воздуха (параметры с индексами 1,2,А,Ы относятся соответственно к камерам 1,2 атмосфере и магистрали); - объемы камер; М<,Мг. - масса ударника и масса корпуса вибровозбудителя вместе с присоединенной массой нагрузки; ¿-»,54,6.-»

- габаритный ход; эффективные площади ударника; <5/, 0& - гиющ&дк" каналов воздухораспределения (максимальные значения);

- площади мембран, упорного элемента и кольца контакта ударника' с .упругим ограничителем 2; Ы - координаты воздухораспределения; к, Н

- показатель адиабаты и газовая постоянная; CitCstCs, - жесткости упругих ограничителей I и 2 и жесткость подвески вибровозбуднтеля; Д,2,Д.8пп - абсолютная деформация упругого ограничителя 2 и величина его предварительного поджаткя сдатым воздухом.

Математическая модель динамики рабочего цикла вкбровозбудителп состоит из расчетной схемы (см.рис.1) и системы _д);ффоренцяальнн>,' уравнений динамики. Особенность модели заключается.в том, что с мо-

менты контакта ударника е упругими ограничителями, в уравнениях движения ударника и корпуса добавляются силы, зависящие от жесткости

упсугих ограничителей. В общем виде дифференциальные уравнения:

т

Т, ГА& Ш * * й'М • (а

Ш" '

& [ЗЛ~Рл)-5г(Рг-Рл) + Р, -Рг], «>

<Р<-Рл)-$г-№г-Рь)-Ь г^-'Р-Л • ™

где " выражения характеризующие приход

' ~ ' ' и расход воздуха в камерах;

.А - безразмерный конструктивный параметр,

Л - •«.вз/Гм'М1/<гРм-$Ч)-.Л'.

В момент, когда координата ударника 1Л=л1-Х2 и происходит впуск сжатого воздуха в камеру обратного хода, на упругий ограничитель 2 действует сила предварительного поджатия:

Рпп = Рм -§К2. > у Рм-$К2

при этом величина & или Л2пп-\( ' в зави-

симости от жесткости С2 • полученной экспериментально. Причем, если заданная координата контакта равна ¿1 . то в процессе рабочего цикла контакт будет происходить при координате

Вид уравнения силы зависит от ожидаемой величины деформации упругого ограничителя и его следует аппроксимировать одним из трех способов, в зависимости от мощности МПВУМ: линейной, квадратичной или кусочно-линейной зависимостью. В общем случае

Сила, возникающая а контакте с упругим ограничителем I, вычисляется по формуле р1~—С4(Х1~Хг) , а сила зависящая от жесткости корпуса Fз =С.5 -А'з.

Явление гистерезиса, при взаимодействии ударника с упругим ограничителем 2, учитывается коэффициентом гистерезиса (5 Г , полученным экспериментально. Этот коэффициент изменяется в пределах от 1,2 до

1,6, в зависимости от конструкции машины. Он включается в уравнения движения ударника и корпуса после смены знака скорости:

§ -кМЬ-М-МЪ-М-Ъ/ьА <9)

Коэффициент £г = I после выхода ударника из контакта с упругим ограничителем 2.

■ На основе математической модели разработаны программы на языке Фортран для ЭВМ СМ-4. Программа КУ/ВЯО учитывает линейную характеристику жесткости,

ЛЕУ/В М - квадратичную и кусочно-ли-

нейную. Программ выбираются по возрастанию мощности проектируемой МПВУМ.

Варьированием параметров воздухораспределения (выхлопа и перепуска) при расчете на ЭВМ рабочего цикла, может быть получен режим работы вибровозбудителя с наибольшей абсолютной деформацией упругого ограничителя 2 и наибольшими значениями скорости и ускорения ударника, которые воспроизводятся в эксплуатации машины, и которые являются основными параметрами, связывающими расчет динамики МПВУМ и прогноз ее долговечности.

В результате моделирования получены зависимости абсолютной деформации Д2мАХэт параметров воздухораспределения 1^2 и 1л4 (например, см.рис. 8). Кроме того, получены аналогичные графики зависимости размаха колебаний ударника от параметров воздухораспределения.При этом установлено, что с увеличением массы М2, уменьшается пбдвижность корпуса вибровозбудителя и увеличиваются параметры, характеризующие нагружение эластичных элементов. Это приводит к увеличению температуры разогрева и снижению их долговечности.

Основой разработанного метода прогноза долговечности эластичных элементов МПВУМ на стадии проектирования является известная методика расчета пневматических мембранных двухкамерных вибровозбудителей, расчет рабочего цикла МПВУМ на ЭВМ СМ-4 и экспериментальные зависимости (например, см.рис. 3 и 7). Блок-схема метода прогноза долговечности МПВУМ показана на рис. 9. После получения численного значения долговечности N общ его следует сравнить с требуемым значением долговечности М:, которое задается заказчиком -в задании на проектирование МПВУМ.

В четвертой главе приводятся основные результаты использования метода прогноза долговечности при создании МЦЗУМ; а также правила их проектирования и некоторые конструктивные пути увеличения долговечности.

График изменения абсолютной деформации упругого ограничителя от --------- -----------------еления МПВУМ, при

Мт=40 кг, М2=400 кг

|д2 X Ю3м

ь 2 х Ю3м

12

6

L 4 х 1о3м

Рис. 8

Автором, совместно с КБ новосибирского завода строительных машин, спроектирован пневматический мембранный вибровозбудитель (шифр чертежей СБ-140А.04.04.300) для передвижной бетоносмесительной установки СЗ-140А. Прогноз долговечности вибровозбудителя составил 102 часа, что удовлетворяет нормированной долговечности н=94 часа с учетом характера нагружения. С целью проверки результатов прогноза были проведены лабораторные испытания на долговечность опытного образца вибровозбудителя в непрерывном режиме нагружения. Наработка составила 220 часов. Таким образом, подтверждается достоверность результатов и выводов проведенных исследований и надежность метода прогноза долговечности на стадии проектирования МПВУМ. На НЗСМ установка СБ-140А выпускается серийно, в количестве 250 штук в год, на каждой машине установлено пять вибровозбудителей.

С использованием указанного метода прогноза долговечности эластичных элементов МПВУМ на стадии проектирования разработана техническая документация на пневматические вибровозбудители общего назначения (шифр чертежей ¡Щ 956 - ДЖЛ 551). Четыре типоразмера чертежей переданы на Бердекий экспериментальный эаэод СО АН СССР для серийного изготовления. В 1991-году выпущено 300 штук эибровозбудителей и отправлено заказчикам.

Блок-схема метода прогноза долговечности эластичных элементов МПВУМ на стадии проектирования

Исходные данные: Рм, Тм,М1,М2,1и,$М1, 6

1

Расчет конструктивных и динамических параметров МПВУМ и определение ориентировочных значений

Данные для расчета на ЭВМ: Ь 2,^4, М2 и др.

Расчет рабочего цикла МПВУМ на ЗВМ по вобранной программе куто, ЯЕтдо.шадо_

Поиск максимума

нет-

Определение ожидаемой температуры эластичных элементов по графикам Т(А/), например, см.рис.З

[Определение Д/общ по графикам/Уобщ(Тст), рис.7 |

нет •

Рис. 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научно-технической задачи прогнозирования долговечности эластичных элементов пневматических мембранных виброударных машин (МПЗУМ) (на примере вибровозбудителей), основанное на результатах экспериментальных исследований долговечности эластичных элементов и расчете динамики машины на стадии проектирования.

Основное результаты состоят в следующем.

1. Прозеден анализ и предложена классификация причин отказов пневматических мембранных вибровозбудитрлей.

2. Разработан стенд и методика экспериментальных исследований долговечности эластичных элементов УЛВУУ. с применением дистанционных и контактных средств контроля тепловых полей.

3. Выявлены поля наиболее интенсивного саморазогрева эластичных элементов натурных образцов вибровозбудителей, соответствующие очагам вероятного их разрушения.

4. Определены допустимые относительные деформации упругого ограничителя и параметры, характеризующие нагружение мембраны с жестким центром и мембраны, опирающейся на патрубок, при которых наблюдается стабилизация температуры саморазогрева эластичных элементов.

5. Получена зависимость долговечности эластичных элементов МПВУМ от их температуры стабилизации. Долговечную работу МПЕУМ следует ожидать при стабилизации температуры диссипативного разогрева эластичных элементов в первые 10 минут работы (15...25 тыс.циклов); причем, при стабилизации не выше 347 К - не менее 8,8x10^ циклов наработки, при стабилизации температуры не вь;ие 324 К - не менее 25x10 циклов наработки, при стабилизации температуры не выше 315 К - не менее 29x10 циклов наработки.

6. Разработан метод прогноза долговечности эластичных элементов на стадии испытаний опытного образца КПВУМ или в условиях конкретного производства.

7. Разработана математическая модель динамики пневматического мембранного вибровозбудителя с подвижным корпусом, учитывающая жесткость эластичных элементов и позволяющая рассчитывать деформацию упругого ограничителя и параметры, характеризующие нагружение мембраны с жестким центром и мембраны, опирающейся на патрубок.

8. Разработан метод прогноза долговечности эластичных элементов на стадии проектирования М11ВУМ, который позволяет прогнозировать ре-

сурс машины до замены ее эластичных элементов по заданным конструктивным параметрам и показателям динамики.

9. Метод прогноза долговечности использован при разработке технической документации на пневматические мембранные вибровозбудители (шифр чертежей СБ-140А.04.04.300) для бетоносмесительной установки СБ-140А, которая выпускается серийно на Новосибирском заводе.строительных машин.

10. Четыре типоразмера пневматических вибровозбудителей общего назначения (шифр чертежей ДО1 956 - ДНЛ 959), разработанных с использованием указанного метода прогноза долговечности, изготавливаются

на Бердском экспериментальном заводе СО АН СССР с 1990 г.

Основные положения диссертационной работа изложенч в следующих работах.

1. 0 прогнозировании долговечности пневматических мембранных вибровозбудителей. В сб.: Вопросы механизации путевых, погрузочно--разгрузочных и строительных работ.. Новосибирск. НИИШТ, .1989, с. 64-68 (соавтор П.В.Родионов). «„

2. A.c. № 1620884 СССР МЮГВ 65 й 27/22 Стенд для испытания пневматических виброударных машин (соавторы А.Я.Тишков, П.В.Родионов, Ю.Н.Шатохин).

3. A.c. № I64I735 СССР МКй^В 65&27/22 Пневматический вибровозбудитель (соавторы А.Я.Тишков, П.В,Родионов, В.А.Чекушкин, Л.В.Зимо-нин).

4. Заявка № 4671876/29-03, решений о выдаче а.с. от 10.04.91 Пневматический вибровозбудитель, (соавторы А.Я.Тишков, Л.В.Родионов," Б.И.Смоляницкий).

5. Заявка № 4679493/29-03, решение о выдаче а.с. от 29.08.91 Пневматический вибровозбудитель (соавторы А.Я.Тишков, П.В.Родионов, В.А.Чекушкин, А.М.Фрейдин).

Отпочатано в ООП управления статистики г.Новосибирска Подписано в печать:25.10.91г. Заказ .'г ?У;7 Тирая ТОП экз.