автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.16, диссертация на тему:Разработка и исследование низкочастотных виброплощадок с управляемыми режимами работы для формования железобетонных изделий

Р1 и ин

/

2 7 С-п

чпш'стерстз о серазсзхчия 71ра1ш х.\рыссвски.1 иниш1рно-стркапльньи енстптут

Яа правах рукопнсп

"■зревко Александр Николаевич

7J.it 666.97.033. Го

разработка и ¡хсеясзлнпе япезсчлстотнух впбропзоцддо С упразллг'з'Л ре31ма:!п раб ста для :ср:;свалпя гзлессеетошх ипгзгл

Специальность 05.02.16 - Мапины и агрегати производства

стройматериалов

А 3 Т О Р 2 3 2 Р А 7 диссертации на соискание ученса степени кандидата технических наук

ХАРЫСОЗ - 1593

Работа выполнена.в Полтавском инг.енерно-строительном институте

КаучныП руководитель - доктор технических наук,

профессор 1.П. Серди;

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведуцая организация - Гипрогравданпрометрок (г.Киев)

Защита диссертации состоится 7 октября 1993г. в 14 часов на заседании специализированного совета К.055.033.02 в Харъловскоы инженерно-строительном институте по адресу: 310002, г. Харьков, ул. Сумская, 40, зал заседаний.

С диссертацией коепо ознакомиться в библиотеке института.

Е.И. Назаренко

кандидат технических наук, доцент Н.Г. Еыельяненко

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

к.Г. Савченко

АННОТАЦИЯ

Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальный исследованиям динамики вибрационных площадок с управляемыми возбудителями колебании дебалансного вида для уплотнения бетонных смесей.

Предложена математическая модель машины вертикально направленных колебаний с управляемыми возбудителями, на которой с помоцы) численных методов на ЭВМ произведен анализ движения механической системы, показана эффективность переходных режимов формования изделий из бетонных смесей, произведена их оптимизация.

Экспериментально исследованы и оптимизированы переходные режимы колебаний виброплощадок с управляемыми возбудителями, изучено влияние условий формирования вынуждающей силы на эффективность уплотнения, определена рациональная продолжительность нестационарного вибрационного воздействия на бетонную смесь, исследовано влияние удобоукладывармости бетонной снесж на параметры нестационарного вибрационного поля, разработан и оптимизирован новый низкочастотный способ уплотнения бетонной смеси управляемой вибрацией.

Разработаны конструкции вибрационных машин для уплотнения бетонных- смесей с приводом в виде управляемых вручную или в автоматическом режиме вибровозбудителея вертикально направленного действия. Разработки внедрены на Полтавском заводе 2БК-7.

Диссертация представляет собой научно-обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение важных прикладных задач.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность . Ускорение научно-технического прогресса является основой интенсификации народного хозяйства и повышения его эффективности. Решение поставленных задач возможно только на основе применения качественно новой техники и новой технологии.

При изготовлении железобетонных изделий основной технологической операцией является уплотнение бетонной смеси, которое в основном осуществляется на виброплощадках. На заводах строй-индустрии находится в эксплуатации большое количество разнообразных видов формовочного оборудования, выбор которого в каждом конкретном случае осуществляется из условия наибольшего повышения качества и долговечности изделий, экономии цемента, снижения энергозатрат, уровней шума и вибрации.

Широкое применение вибрационных площадок с дебалансными вибровозбудителями указывает на их высокую экономическую эффективность и большие технологические возможности.

В настоящее время совершенствование технологии формования железобетонных изделий идет по пути снижения частоты, увеличения амплитуды колебаний и более эффективной передаче колебаний смеси. Это приводит к существенному увеличении мощности приводных двигателей, к пуску их в крайне перегруженном состоянии с последующей работой в установившемся режиме с недогрузкой, а переход через промежуточные резонансы ведет к снижению надежности узлов и деталей машины или к ее чрезмерной металлоемкости.

Дальнейшее развитие вибрационной технологии требует изучения и оптимизации режимов уплотнения с учетом реологических свойств бетонной смеси, выявления способов уплотнения, позволя-

ещих судественно повысить энергонасыщенность виброобработки, уменьшить время формования, улучшить качестзо лицевых поверхностей.

Решение этих и других проблем возможно на основе использования в качестве привода вибрационной площадки управляемых на ходу возбудителей колебаний дебалансного типа.

Проведение комплексных исследования по изучение динамических и технологических возможностей виброплощадок с управляемыми дебелансными возбудителями позволяет достичь более высокого уровня развития вибрационной техники и вибрационной технологии для уплотнения бетонных смесей.

"Дель работы. Разработка и исследование математической модели вибрационной площадки вертикально направленных колебания с управляемыми вибровозбудителямз. Разработка работоспособных и надежных конструкций эффективных вибропдощадок с

I

управляемыми возбудителями и способов повышения энергонасыщенности процессов виброуплотяения.

На защиту выносится.

1. Математическая модель вибрационной площадки вертикально направленных колебаний с управляемыми вибровозбудителямз.

2. Результаты экспериментальных исследований работоспособности и надежности вибрационных площадок для уплотнения бетонных смесей.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследования эффективности переходных режимов работы управляемых виброплощадок.

4. Способ уплотнения бетонной снеси с переменным амшгитуд-

шн режим он работы.

5. Зависимость физико-механических свойств бетона от параметров управляемого нестационарного вибрационного поля.

Методика исследований. В работе использовались аналитические, численные и экспериментальные-методы исследований.'

Анализ математической модели производился аналитически и с использованием численного метода Руыге-Кутта на ЭВМ ЕС-1032.

Экспериментально исследовалась работоспособность механизмов, влияние условий формирования вынувдаищей силы на эффективность уплотнения, переходные режимы колебании виброплощадки, влияние удобоуыадызаемости бетонной смеси на параметры нестационарного вибрационного поля и параметров нестационарного виб-ровоэдеиствия на свойства обрабатываемой среды.

Н а у ч н а я нови з н а .

1. Разработана математическая модель вибрационной площадки вертикально направленных колебаний с управляемыми вибровозбудителями и исследовано движение колебательных систем в переходных и установившихся режимах.

2. Выявлено более интенсивное рассеяние энергии в бетонной смеси в переходных режимах по сравнению с установившемся режимом, решена задача оптимизации переходного режима виброуолотне-ния-

3. Разработана, изготовлена и исследована виброплощадка с управляемыми дебалансными вибровозбудителями.

Экспериментально исследованы переходные режимы колебания виброплоцадки с управляемыми дебалансными вибровозбудителя-ки.

-65. Исследовано влияние условия формирования вынуждающей силы на эффективность уплотнения.

6. Определена рациональная продолжительность нестационарного вибрационного воздействия на бетонную смесь.

7. Исследовано влияние удобоукладываемости бетонной смеси на параметры нестационарного вибрационного поля.

8. Разработан и оптимизирован новый низкочастотный способ уплотнения бетонных смесей управляемым вибрационным полек.

1 о с I оверн-ость результатов подтверждается адекватностью матемамических моделей к действующих виброплощадок, хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая ценность. Выполненные исследования позволили разработать ряд надежных в эксшуегации виброплощадок с управляемыми дебалансными возбудителями колебаний для уплотнения бетонных смесей. Их использование обеспечивает снижение потребляемой мощности приводных электродвигателей в два и более раза, повышает эффективность виброуплотнения за счет нестационарных режимов работы, исключает промежуточные ре-зонансы, в результате чего повышается надежность узлов и деталей и снижается металлоемкость машины, а также повышается качество уплотнения бетонных изделий.

Разработан новый способ формования железобетонных изделий с регулируемыми режимами вибрационного поля, обеспечивающие повышение качества изделий, производительности технологических линий, сокращение расхода цемента и снижение теплоэнергетических ресурсов.

Реализация работы. Разработанная вибро-плозадка и нестационарные режимы уплотнения внедрены на Полтавском заводе EEII-7. Годовой экономический эффект от одной вибрационной меекны в условиях производства составляет 120 тыс. рублей или 102 руб/н' в ценах на I сентября 199с! г. При выпуске в Украине 27 клн. м-' сборных железобетонных конструкций и применение указанной виброплоцадки и управляемых способов уплотнения только на IOi изделий можно получить экономический эффект 275 он. рус в год.

Апробация работы. По основным результатам работы были сделаны доклады на X Всесоюзной конференции по бе- ■ тону и железобетону "Бетон и железобетон - ресурсо- и энергосберегающие конструкции и технологии" (Киев, 1966 г.), на Республиканской научно-технической конференции "Совершенствование Еелезобетонных конструкций, работающих на сложные виды деформации, и внедрение их в строительную практику" (Полтава, I9SS г.), на региональном научно-техническом семинаре по вибротехнологии "Применение низкочастотных колебаний в технологических целях" (Полтава, 1990), на семинаре "Прогрессивная технология и оборудование для финишной обработки деталей" (Ижевск, 1992 г.), на научных конференциях Полтавского КСИ в 1986-1993 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано II работ, находится на рассмотрении одна заявка на выдачу патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 160 страниц машинописного текста, 40 рисунков и приложения на 22 страницах. Список .использованных литературных источников

включает 198 наименований, из них 14 на иностранных языках.

2. ССЯСВНОЕ СОаЕРЗЛЯЙЕ РАБОТЫ.

3 первой глазе "Осзренечное состояние вопроса и задач*л исследования" проанализированы существующие вибрационные способы и оборудование для уплотнения бетона, проанализированы работы, посвященные исследованиям влияния параметров вибрационных воздействия на процесс виброуплотнения. Проведен подробный анализ работ по вибротехнологии, где затрагивается один из самых слоз-ных вопросов - механизм виброуплотнения смесей. Рассмотрены особенности определения эффективности вибрационного воздействия на обрабатываемую среду, проанализированы существующие подходы к моделированию бетонной смеси и учету ее влияния на движение рабочего органа вибропло^адки. Сформулированы задачи исследовании.

Развитие теории вибрационного уплотнения связано с именами отечественных и зарубежных ученых Я. М. Алабузева, й.Н. Ахвер-дова, А.А.Афанасьева, И.И.Блехыана, И.И.Еыховского, Б.В.Гусева, А.Е.Десова, 3. Г. Зазимко, Е.П.Миклашевского, Г.Я.Кунноса, И.И.Назаренко, К.А.Олехаовича, Л.И.Сердюка, В.И.Спзко, 0.А.Савинова, К. З.Руденко, В Л.Шмигальского, Р.Лермига, П. Рева и многих других. Все они внесли значительный вклад в решение проблем вибрационной техники и теории колебания.

Для уплотнения бетонных смесей наибольшее распространение получили виброплощадки с гармоническими колебаниями в которых вибрационное поле создается дебалансныии возбудителями. Простота конструкции, большие технологические возможности сравнительно недороглх «а^ин обеспечивает значительная экономический зф-

фект при формовании различных видов конструкция.

Основной недостаток дебалансных возбудителей заключается в том, что для их привода необходим двигатель, который мог бы легко привести в движение генератор колебаний, а затем такие эффективно работать. В действительности происходит следующее: пуск дебалансного возбудителя производится на грани возможностей электродвигателя, а работа в установившемся режиме - со значительной недогрузкой.

£ о недавнего времени, основываясь на теории о более качественном уплотнении бетона под действием высокочастотных колебаний, получили большое распространение разнообразные конструкции формовочного оборудования с рабочей частотой 50 Гц и амплитудой 0,3 - 0,7 мм. Сравнительно небольшой статический момент массы дебалансов при высокой частоте обеспечивал необходимую интенсивность колебания для проработки бетонных смесей различной удо-боукладываемости, а электродвигатели работали в достаточно щадящем режиме.

В настоящее время технология формования постепенно переходит на более эффективные низкие частоты, что ведет к значительному увеличение статического момента массы дебалансов, а значит и мощности приводных двигателей.

Существенное влияние на работоспособность машины, ее надежность, оказывают неуправляемые переходы через промежуточные резонансы. -Динамические нагрузки на элементы маыины и конструкции в целом увеличиваются в десятки раз. Они ведут к значительному увеличению металлоемкости ыапины, к снижению качества формуемых изделий.

По своим физико-механическим свойствам бетонная смесь занимает промежуточное положение между твердыми телами и жидкое-

тями и относится к структурированный системам. 3 процессе формования ее свойства существенно изменяются, поэтому для эффективного уплотнения бетона необходимо, чтобы энергия, подводимая к обрабатываемой среде, изменялась в зависимости от ее реологических СЗОЙСТЕ.

Ре се ни е этих к других проблем возмогло только на основа создания виброплоцадки с управляемыми дебалансными возбудителями колебаний, которые когли бы генерирозать нестационарные вибрационные поля, а пуск- и выбег их происходил бы в уразнозесез-нои состоянии вращающихся частей.

Анализ существующих разработок показал, что машины, которая удовлетворяла бы поставленным задачам не существует.

Уплотнение бетона - слонян" процесс ззагкодегстгия частиц смеси между собой и с возбудителем колебания. Еольсоз количество разнообразных меделеп и соответствующие с к уравнения состояния обрабатываемой среды говорят об это:.:.

При исследовании динамики вибрационной площадки направленных колебаний представляется возможный рассматривать движение бетонной смеси, как движение- ее центра касс, а упругие з диоси-пативные свойства смеси моделировать соответствующие связяни между рабочим органом и обрабатываемой ерэдоя.

Обзор состояния вопроса о разработке и исследовании низкочастотной зиброплощадки с управляемыми дебалансными возбудителями колебаний для уплотнения бетонной смеси позволяет сформулировать основные задачи исследовании.

1. Создание математической модели вибрационной площадке вертикально направленных колебаний с управляемыми возбудителями.

2. Анализ модели, исследование особенностей работы наггины

в переходных режимах,

3. Г-ормулцрсвание к решение задачи оптимального управления вкброплоцадкоя с управляемыми возбудителями кслебанкГ:.

Экспериментальная проверка теоретических результатов на лабораторной установке.

5. Определение рациональных параметров нестационарного вибрационного воздействия на бетонную смесь.

6. Создание и исследование промысленного образца управляемой машины с возбудителе« направленных колебаний.

Во второГ. главе "динамика вибрационной масины с упразднении дебалансными возбудителями колебаний" приведены натег.ати-ческие модели вибрационных площадок а неуправляемыми и управляемыми Еибровозбудителямк, рассмотрена динамика вибрационной плоц&дю: с вертикально направленными колебаниями, сделан анализ движения системы с помоньс ЭВМ, изучена эффективность переходных ревнив и проведена оптимизация управления переходными режимами уплотнения, анализируется возможность применения теории подобия для создания оптимального ряда вибрационных машин для уплотнения бетонных смесей.

При создании математической модели вибрационной площадки вертикально направленных колебаний необходимо было обеспечить ее универсальность. Модель должна быть пригодной для изучения динамики как управляемых, так и неуправляемых каш-;, моделировать условия пуска и останова, работу в переходных и установившихся режимах. Еа основу взята модель используемая I.К.Сердюком при исследовании динамики управляемых вибрационных каган для обработки деталей в среде свободного абразива.

В безразмерных координатах математическая модель мокет ■ быть представлена

(р ; (3)

где <* л (р - обобщенные координаты рабочего органа, центра касс бетонной смеси и вращения дебалаясаых вмов еисрозозбу-дитёлей;

^ , jЗ - кеэдоциента расстройки и вязкого трения; £ , (5 . 9 " коэффициенты, характеризуете геоайриз систе-характеристика двигателя; ^ - управляемая тулкцпя; постоянная характеристика сопротивления на валу двига-телпеременная характеристика сопротивления на валу

даагателя.

ч. аУ

?ис. I. Расчетная схема вибрационной маиины зеотикально направленных колебаний

Универсадьность модели обеспечивается функцией управления . В зависимости от того, какое значение она принимает, уравнения (1)-(3) моделирует движение определенных вибрационных площадок и их рабочие режимы.

При 7^=0,. дифференциальные уравнения (1)-(3) моделирует состояние шпаны при уравновешенных врацаюдахся частях виброво-збудитедей. При работе вибрационной площадки в переходном резине п£ , где П - половина отношения угловой скорости поворота подвижного дебаланса относительно неподвижного в переходном рехиме к угловой скорости вращения дебаланейого вала; . 'С - безразмерное время переходного рекима ( ^</7774 Л/2.~) ■

При fy=I дифференциальные уравнения (1(-(3) описывает дви-Еение системы с неуправляемыми вибровозбудителями и двиаение управляемой машины в установившемся рениме.

На рис. 2 приведены результаты численного решения нелинейных дифференциальных уравнений (1)-(3) с помоф» эвм ес-1032 для конкретных значений инерционных, упругих и диссипативных характеристик, состветствупоих экспериментальной вибрационной плоцадке с управляемыми дебалансными вибровозбудителями при /7 =0,0005. Включение дебалансов приводи к плавному росту амплитуды колебаний рабочего органа и обрабатываемой среды в полном соответствии с функцией управления. Значение угловой скорости прп этом уменьшается и начинает колебаться около среднего значения с частотой в два раза большей частоты колебаний систе-кы, с амплитудой составляющей доли процентов от ее среднего значения. Изменение угловой скорости в переходном режиме происходит с запаздыванием, в то время как колебания системы происходят строго в соответствии с изменением управлявшей функции.

Исследование влияния упругих и диссипативных свойств бет о-

0$76 0,963

а)

QSS6 0,870

о,т

Ш 3975 4036

43JS иоз

74.85

от

0,793

г

ли.

0,735.

Рис. ¿. Результаты численного реиення задачи SI (j3f=r0,8 ) а - изменение угловсп скорости дебалансного вала <p(f) \ б - осциллограмма двиненяя рабочего сргана tflty ; в - осциллограмма относительного движения бетонной смеси ^(t) •

иной смеси на движение системы показали, что хорошее совпадение результатов расчета и экспериментальных данных наблюдается при значении коэффициента диссипации ^ =0,8-1,5 и коэффициента расстройки ^ Их можно рекомендовать для аналитического расчета модели.

В экспериментах было замечено, что виброуплотнекке бетонной смеси происходит тем более эффективно, чем сложнее движение рабочего органа. 3 ЭТОЙ СВЯЗИ вызывав? интерес исследование переходных резниоа, когда происходит измекаинэ амплитуды от нуля до заданного значения. Частота колебаний при этом- так?;е изменяется а определенном диапазоне.

Из уравнения (2) видна, чго штнсцвиееть относительного движения-^ бетонной смеси .занизит от Характера движения ^ рабо» чего органа. В общем случае двикение подменой рамы вйЗроПлоща-дки можно представить ¡¡.П (р('С). Тогда в переходном

режиме

^-[АЩ-ШуЩьт <рег)+[2АеС) ф(1Ь А(€) <р(€)]-соз<р(т:]; 00 а в установившемся режиме, когда/\-const и (р^сорвЬ

Ё—А-ф'алфМ. (5)

Из (2) видно, что ускорение рабочего органа является вынуждающей силой для относительного движения среды. Сравнивая полученные выраяения (ч) и.(5) легко видеть, что относительное движение бетонной смеси в переходном режиме более интенсивное, чем з установившемся.

2ля оценки эффективности виброуплотнения в переходном и установившемся режимах определим величину энергии рассеиваемой в бетонноп смеси. Для этого умножим (2) на относительную скорость "ф* и проинтегрируем его левую часть за период колебаний

Сраэнявая полученные значения рассеиваемо?, энергии можно заметить, что с некоторого момента времени t в интервале от нуля до &/2п , соответствусцего переходному режиму работы маидаы, выполняется условие Еп>Еу .

для оптимального управления переходным реккком вибрационной площадки необходимо определить значение Ь , ограничивающее переходный ражим снизу. Верхним ограничителем явится достижение установившегося режима. Опыт эксплуатации зибрацпонных ллоцадск показывает, что из условия надежности механизма управления и достижения положительного эффекта при уплотнении бетонных ске-сеп необходимо выбирать П в пределах О.ОСОКП^ 0.001.

1,ля определения значения t необходимо решить уравнениеЕ>"Ь-Найденное значение и является нижней границей интерззла управления. Как показывают расчеты, при использовании переходных режимов работы виброплощадки в качестве рабочих можно получить познсение диссипации энергии в бетонной смеси до Уз%.

Несмотря на возможность ориентированного определения нижней границы переходного режима аналитическим путем, представляется целесообразным в каждом -конкретном случае определять границы оптимального режима и скорость изменения амплитуды опытным путем при разработке технологии виброуплотнения.

в работе рассматривается возможность применения теории подобия для создания оптимального ряда вибрацисчкх площадок с вертикально направленными колебаниями различно?, грузоподъемности п производительности.Получены критерии подобия, которые связывает различные параметры вибрационных масин. Они обеспечивают более строгое моделирование виброплодадок с учетом их геометрии упругих и диссипативнвх характеристик, амплитуды, частоты, вынуждающей силы

Зсе это дает возможность значительно сократить объем и

(6)

(7)

время опытно-конструкторских работ при создании ряда подобных кадин различной производительности.

3 третьей главе "Экспериментальные исследования вибрационной площадки с управляемым!! гримами работы" дается описание экспериментальной-установки, приводятся исследования ее работоспособности и надежности, характеристики применяемых материалов и подбор составов бетонных смесей, обсуждается влияние условий формирования нестационарной вынуждающей силы на физико-мехаки-ческие свойства бетона, приводятся исследования переходных режимов работы вг.броплощадки, определяются рациональные режимы уплотнения бетонной смеси в зависимости от ее свойств, приводятся исследования зависимости предела прочности бетона от времени уплотнения нестационарным вибрационным полем, оптимизация ренина уплотнения методом математического планирования.

для проведения экспериментальных исследований была изготовлена зпброплосадка. Она состоит из рабочего органа, установленного посредством упругих опор на неподвижной раме. В нижней части рабочего органа симметрично его поперечной горизонтальной осп установлены два управляемых дебалансных вибровозбудктеля, дебалансные валы которых принудительно синхронизированы. Вибровозбудители приводятся в двиЕение электродвигателем, смонтированным на опорной райе.

При динамических испытаниях виброплощадки с управляемыми дебалансными возбудителями колебаний регистрировались амплитуд-

ные значения вертикальных ускорений подвижной рамы, число оборотов и неравномерность вращения дебалансных волов, мощность, потребляемая электродвигателем в переходных и установившихся режимах.

Рис; 3. Принципиальная схема управляемого вибровозбудителя 7ВВ-02

I - корпус; 2 - подшипники; 3 - дебалансный вал; 4 - неподвижный дебаланс; 5 - подвижный дебалане; б - шаровые шонкп; 7 -винтовые канавки; 8 - втулка; 9 - подшипники; 10 - стойка;

II - указатель; 12 - скала; 13 - тяга; й - маховичок.

Испытания подтвердили большие возможности управления рабочими режимами виброплощадки. Переход вибровозбудитедеЯ из уравновешенного состояния в неуравновешенное происходил плавиои легко.

Исследования изменения потребляемой мощности привода виброплощадки при пуске и з переходных режимах выполнялись на трехфазном электродвигателе 4ЛМА71А4УЗ мощность!) 0,55 кВт.

В экспериментах мощность приводного двигателя в довольно

широких пределах варьировалась путем изменения напряжения на зажимах двигателя. Угловая скорость установившегося вращения уравновешенных дебалансных валов назначалась 590 об/мин, 177С об/мин, 2400 об/мин. .Максимальное значение статического момента массы дебалансоз принималось 12,04 10 ~ кг-м.

Полученные данные показывают, что для пуска вибровозбудителей при П =950 об/мин з неуравновешенном состоянии требуется дэигатель с мощностью в 1,39 раза, при П =1770 об/мин - з 2,29 раза, а при Г) =2400 об/мин - в 3,13 раза больше, чем при пуске их в уравновешенном состоянии.

Перевод дебалансов из уравновешенного в крайнее неуравновешенное состояние сопровождается падением угловой скорости и адекватным ему ростом потребляемой мощности. £ля угловой скорости дебадансного вала П =990 об/мин приведенная мощность в крайнем неуравновешенном состоянии на 6% больше, чем в уравновешенном, для [} =1770 об/мин и П =2400 об/мин - на 115 и 355 соответственно. Угловая скорость вращения дебалансных залов при переводе дебалансов из уравновешенного состояния в крайнее неуравновешенное падает на 0,7-2,55-

Исследования работы управляемой виброплощадки показали, что пуск и останов дебалансных возбудителей колебаний в уравновешенном состоянии при работе в зарезонансных ренимах позволяет исключить неприятные явления, связанные с прохождением через промежуточные резонансы, что не только улучшает условия работы виброплсладки, повышая ее надекностъ, но и сникает урозень су::а и вибрации на рабочем месте оператора.

После проведения динамических испытаний вибрсплощадки, для выявления рациональной функции управления подзинкьмп дебалакса-згбрззозбудптелей, на .чей были проведены технологические из-

следования процесса уплотнения бетонных смесей нестационарным вибрационным полем.

для каждого конкретного способа уплотнения требуется определенная область амплитуд и соответствующие им частоты. Еа основании проведенных исследовании, для бетона марки по удобоуклады-ваеыости 1-1 при максимальном значении нестационарной вынуждающей силы кН самой оптимальной областью частот является зона от 28 до .32 Гц.

3. работе изучалось влияние удобоукладываемости бетонной смеси на выбор режима уплотнения. Полученные результаты свидетельствуют о том, что наиболее эффективно уплотнение смесей марок по удобоукладываемости П-1 и 1-1 происходит при работе виброплощадки в пятом режиме, а марки 1-2 -:в шестой режиме. Хуже всего бетоны уплотняются в третьем режиме. Пятый режим уплотнения обеспечивает не только максимальное значение предела прочности, но и скорость нарастания его в зависимости от,времени уплотнения.

4) 5) 6)

7ля глубогого и всестороннего изучения пятого режима уплотнения, как наиболее эффективного для бетонных смесей парок по удобоукладываекостк ТЫ и 1-1, применялся метод математического планирования эксперимента. Необходимо было построить математическую модель прочности на сжатие бетона в возрасте 26 суток в зависимости от величины верхнего ускорения д^СХ^ • нижнего ускорения^ (Х2)', времени уплотнения времени набора верхнего ускорения £ (Х4) и времени варьирования амплитудой

■ 2ля-данного способа уплотнения получено следующее уравнение регрессии предела прочности бетона

С = 24, 702-0 ,465Х?+0,394Хэ+0 ,233X^+0 .ЗВоЦ-0,871X^+0, бЭбХ^--0,346X3-0,345X^-0,122х|-0,^35Х1Х2+0159еХ1ХА-0,173Х !Х5+ + 0,332X2X3+0,312X5+0,742*3X4-0,568X3X5 («Па) (8)

1ля определения эффективности уплотнения бетонной скеск на нестационарных режимах были изготовлены кубики из того же бетона на стандартных режимах стандартной виброплощадки. Анализ полученных результатов показывает, что предел прочности бетона, уплотненного на виброплощадке с регулируемой -амплитудой на 34$ выве, чем уплотненного на стандартной виброплощадке.

В четвертой главе "Практическое использование результатов исследований управляемых вибрационных площадок"рассматривается принцип работы и особенности устройства низкочастотных вибропло-цадок с управляемыми дебалансными возбудителями колебаний, приводятся результаты технологических испытаний машин для уплотнения бетонных смесей, рассматриваются принципы управления движением рабочего органа вибрбплощадки, приводятся схемы автоматического управления вибровозбудителяни, изложена инженерная методика расчета управляемых виброплощадок с вертикально направленными колебаниями, приводятся технико-экономические локазате-

ли внедренной в производство вибропдовддки.

Внедрение разработанной конструкции виброплоцадки с управляемыми режимами работы проводилось на Полтавском заводе 1БИ-7 в технологической линии по производству тротуарных плит 71.6 по

ГССТ 17608-91.

Автоматизация управления виброплощадкой осуществляется с помощью электромашинного исполнительного механизма, дистанционное управление которым выполняется на основе реле времени или специальных, дисков управления.

Разработана инженерная методика расчета управляемых виброплощадок с вертикально направленными колебаниями. Она основывается на использовании полученных критериев подобия я позволяет наиболее удобным способом получить основные расчетные величины.

ЗАКЛПЧЕНИЕ

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований в диссертации сформулированы о обоснованы научные положения, совокупность которых можно квалифицировать как научно-обоснованные инженерные разработки, обеспечивавщие решение важных прикладных задач.

1. Разработана и исследована математическая модель вибрационной площадки для уплотнения бетонных смесей с управляемыми де-баладсными вибровозбудителями. Показано, что эиергонасыщенность процессов виброуплотнения бетонной смеси в переходных режимах превышает ее величину в установившемся режиме.

2. Решена задача оптимизации процесса управления переходными режимами виброуплотнения, что позволяет повысить энергонасы-ценность процесса уплотнения на 30-35^.

3. Экспериментально исследованы работоспособность и надеж-

ность виброплощадкя с управляемыми де балансным и возбудителями. Установлено, что возможность управления неуравновешенностью де-бажансов обеспечивает условия повышающие работоспособность и надежность как отдельных узлов и деталей, так и вибрационной машины в целом. Пуск и останов вибровозбудителей в уравновешенном состоянии позволяет снжзить мощность приводного двигателя в два раза а более, обеспечив при этом его работу в установившемся режиме с паспортным значением коэффициента мощности. За счет исключения промежуточных резонансов значительно повышается надежность узлов и деталей при одновременном снижении металлоемкости внброплоцадки, исключаются деструктивные процессы в бетонной смеси. Срок службы машины увеличивается в 3-4 раза..

4. Исследовано влияние условий формирования вынуждающей силы на эффективность уплотнения. Установлено, что наилучшие физико-механические свойства имеет бетон, уплотненный нестационарным вибрационным полем частотой 2&-32 Гц.

5. Экспериментально исследованы переходные режимы колебании виброплощадки с управляемыми дебалансными возбудителями, установлено, что время вибрационного воздействия существенно зависит не только -от удобоукладываемости бетонной смеси, но и от режима нестационарного вибрационного поля.

6. Установлено, что для нестационарного' вибрационного поля с уменьшением нижнего ускорения и увеличением времени варьирования амплитудой предел прочности бетона увеличивается.

7. разработан новый свособ и сформулированы принципы управления режимами вибрации за счет изменения амплитуды колебаний. Управляемые режимы обеспечивают высокую степень уплотнения, сокращают время формования в 1,5-1,7 раза, что значительно увеличивает технологическую эффективность, улучшает социальные уело-

вия труда.

8. Создана высокоэффективная виброплощадка с управляемыми цебалансными возбудителями колебаний для изготовления тротуар-гах плит по ГОСТ 17608-91, обладающая значительными технико-экономическими преимуществами по сравнению с существующими наказами.

9. Внедрение разработанной машины только на одном предприми ЗЕБИ-7 в технологической линии по производству тротуарных 1лит7К.6 по ГОСТ 17608-91 обеспечивает годовой экономический )ффект в сумме 120 тыс. руб или 102 руб/и-3.

10. Применение виброплощвдок с управляемыми режимами работы позволяет создать качественно новые технологические линии по [роизводству сборного бетона и железобетона, значительно повы-:ить производственно-экономический потенциал предприятий по про-[зводству строительных конструкций.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Сердюк 1.И., Черевко А.Н. Некоторые аспекты совериенст-ювания вибротехнологии уплотнения бетонных скесеи.'- В на.: Бе-•он и железобетон - ресурсо- а энергосберегающие конструкции я ехнологии. Наг. X Всесоюзной конф. по бетону а железобетону. -:.: 1968. - С. 307-310.

2. Сердюк Л.И., Черевко А.Н. Управляемый привод вибрацион-ых машин // Труды ВНИИЗСМ. - 1989. - Внп.8. Серия 7. - С. 12-14.

3. Сердюк 1.И., Черевко А.Н. Влияние нестационарных режимов иброуплотнения на прочность и однородность бетона - // Соъерже-ствование железобетонных конструкций, работающие на сложные вк-ы деформаций, и их внедрение в строительную практику: Тез.

окл. Респ. научно-технической конференции. - Полтава: 1963. -

С. 166-167.

4. Сердюк 1.И., Черевко А.Н. Повышение устойчивости колебаний при управляемо« входе в резонанс: Тез. докл. 42 науч. конф. Полт. инк.-строит, ин-^та II-I3 апреля 1990 г. - Полтава, 1990.-С. 227.

5- Черевко А.Н. Влияние нестационарных режимов вибрационной обработки на механические характеристики бетона: Тез. докл. 43 науч. кок£. Болт.'инк.-строит, ин-та 16-18 апреля 1991 г. -Полтава, 1991. - С. 300.

6. Черевко А.Н. Влияние параметров управляемых режимов уплотнения на прочность бетона. Тез. докл. .44 науч. конф. Полт.' инж.-строит, ин-та 14-16 апреля 1992 г. - Полтава, 1992. -

С.' 289. ■ -

7. Сердюк Л.И., Черевко А-Н. Исследование процесса уплотнения бетонных смесей на управляемых режимах работы виброплоцадки с регулируемыми параметрами. - В сб.: Эффективные строительные материалы и конструкции, используемые при возведении зданий и сооружении. - Киев, УИК ВО, 1992. - С. 86-93.

8. Сердюк XИ.,-Черевко А.Н. Влияние нестационарных режимов вкброобработки на свойства упруго-вязко-пластичных смесей. Тез. докл. семинара "Прогрессивная технология и оборудование для финишной обработки деталей". - г.' Ижевск, 1992. - С. 27-30.

. 9. Черевко А.Н., Костин D.O. Исследование режимов работы вибрационной площадки с управляемыми дебалансными возбудителями с помощью ЭВМ. Тез. докл. 45 науч. конф. йолт. инж.-строит, инта 14-16 апреля 1993 г. - Полтава, 1993..- С. 220.

10. Черевко А.Н. Влияние условий формирования вынуждающей силы на прочность бетона. Тез., докл. 45 науч. конф. Полт. инж,-строит. ьн-та 14-16 апреля 1993 г. - Полтава, 1993. - С.221-222.