УДК 666.97.033.16

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПОЛИЧАСТОТНОЙ РЕЗОНАНСНОЙ ВИБРОПЛОЩАДКИ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Маслов Александр Гаврилович1, Елизаров Александр Иванович2, Ахметова Лариса Николаевна3, Вакуленко Роман Андреевич4
1Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, доктор технических наук, профессор
2Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, доктор технических наук, профессор
3Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, кандидат технических наук
4Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, кандидат технических наук

Аннотация
Описаны конструкция и принцип действия резонансной поличастотной виброплощадки, предназначенной для уплотнения бетонных изделий из жестких бетонных смесей. Составлены уравнения движения двухмассной системы и определены законы движения активной и реактивной масс виброплощадки. Даны рекомендации по выбору основных параметров поличастотной виброплощадки при прямолинейных и пространственных колебаниях.

Ключевые слова: , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Маслов А.Г., Елизаров А.И., Ахметова Л.Н., Вакуленко Р.А. Исследование рабочего процесса поличастотной резонансной виброплощадки для формования бетонных изделий // Современные научные исследования и инновации. 2018. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2018/01/85327 (дата обращения: 07.06.2018).

Резонансные поличастотные виброплощадки [1,2] сочетают высокую технологическую эффективность и стабильный режим работы при изменении массы формуемых изделий с преимущества­ми резонансных установок с горизонтально направленными колебаниями. 

Резонансная поличастотная виброплощадка (Рис. 1) состоит из под­вижной рамы 1, установленной посредством упругих опор 2 на основа­нии 3. К торцовой плите 4 на упругих элементах 5 подвешена резонаторная плита 6 с одновальным возбудителем 7 колебаний, причем меж­ду резонаторной плитой 6 и торцовой плитой 4 размещен дополнитель­ный одновальный возбудитель колебаний 8, который жестко закреплен на последней. Отношение частот колебаний основного и дополнительного возбудителя колебаний равно 2, а упругие опоры имеют наклон амортизирующей части в 15…300 и могут регулироваться. Для уменьше­ния уровня шума, повышения надежности и снижения металлоемкости виброплощадки упругая подвеска резонаторной плиты может быть выпол­нена в виде соединенных по дифференциальной схеме пружин, эластич­ных прокладок и натяжного приспособления с гибкими связями.

Рисунок 1 – Резонансная поличастотная виброплощадка

Основной и дополнительный возбудители колебаний создают двух­частотные колебания подвижной рамы и формы 9 с бетонной смесью в горизонтальной плоскости, которые вследствие наклона амортизирую­щей части упругих опор вызывают, в свою очередь, двухчастотные ко­лебания подвижной рамы с формой в вертикальном направлении: чем больше угол наклона, тем больше ее амплитуда.

Экспериментальные исследования показывают, что одновременное приложение к бетонной смеси колебаний с угловой частотой 140…170 рад/с дополнительно к основным колебаниям с угловой частотой 280…340 рад/с позволяет повысить эффективность формования изделий, а также уменьшить амплитуду высокочастотной составляющей не менее, чем в два раза по сравнению с вибрационным воздействием в виде ко­лебаний частотой 280…340 рад/с [2, 3]. 

Например, вибрационному воздейст­вию в виде колебаний частотой 300 рад/с и амплитудой 0,5 мм эквива­лентно вибрационное воздействие в виде одновременно прикладываемых к бетонной смеси колебаний частотой 300 рад/с и амплитудой 0,2 мм и колебаний частотой 150 рад/с и амплитудой 0,5 мм. Это позволяет, во-первых, повысить надежность виброплощадки в результате уменьше­ния нагрузки на упругую подвеску, а во-вторых, снизить соотношение между частотами собственных и вынужденных колебаний системы с 0,95 [4, 5] до 0,8…0,9, что обеспечивает устойчивый режим работы резонан­сной системы при значительном изменении массы формуемых изделий. Причем генерирование в системе колебаний, действующих в вертикаль­ном направлении, позволяет производить формование изделий из жест­ких бетонных смесей.

Движение виброплощадки в продольном и вертикальном направлени­ях может быть описано следующей системой уравнений

 (1)
где  – масса резонаторной плиты с возбудителем колебаний – реак­тивная масса; 

 – масса подвижной рамы с формой и дополнительным возбудителем колебаний – активная масса; 

 – коэффициенты сопротивления и  – жесткости упругих опор соответственно в продольном и вертикальном направлениях; 

 и  – коэффициент соп­ротивления и жесткость упругой подвески;  – коэффициент сопротив­ления бетонной смеси в продольном направлении; 

 и  – коэффици­ент сопротивления и жесткость бетонной смеси в вертикальном нап­равлении; 

 – перемещение реактивной массы в продольном направле­нии; 

 и  – перемещение активной массы соответственно в продоль­ном и вертикальном направлениях; 

 и  – амплитуды и угловые частоты возмущающих сил соответственно основного и дополни­тельного возбудителя колебаний, .

Вначале рассмотрим только продольные перемещения подвижной ра­мы виброплощадки, принимая угол наклона амортизирующей части упругих опор 

Если не учитывать жесткости  упругих опор из-за их малости и сопротивлений упругой подвески  бетонной смеси  и упругих опор , система уравнений (4.35) значительно упростится и ее решение, пользуясь известными метода­ми, можно представить в виде:

; (2)

. (3)

Из анализа выражений (2) и (3) видно, что амплитуды ко­лебаний активной  и реактивной  масс на частоте  сущест­венно зависят от соотношения собственной  и вынужденной  угловых частот колебаний системы и от отношения . Поэтому для обеспечения устойчивого режима работы системы при изме­нении массы формуемых изделий, необходимо подобрать жесткость упругой подвески такой, чтобы выполнялось условие

 (4)

а  = 0,07… 0,08.

Для примера определим параметры виброплощадки грузоподъемностью 20 тонн, для которой в качестве исходных могут быть взяты следующие значения отдельных параметров:  = 10500 кг;  = 750 кг;  = 300 рад/с;  = 150 рад/с. 

Из соотношения (4) определяем жест­кость упругой подвески  = 75 МН/м, а из зависимостей (2) и (3) амплитуды колебаний активной массы на каждой гармонике, которые соответственно при угловых частотах  и  и амплитудах возмущающих сил  = 50 кН и  = 120 кН будут равны  = 0,31 мм и  = 0,5 мм, а амплиту­ды колебаний реактивной массы  = 3,5 мм и  = 0,6 мм.

Решение системы дифференциальных уравнений (1) с учетом всех действующих сил сопротивлений при  = 0 может быть выполне­но с использованием комплексных функций и будет иметь вид­::

; (5)

, (6)

где 

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Из зависимостей (5) и (6) определим уточненные ампли­туды колебаний активной и реактивной масс рассматриваемой вибро­площадки, для которой  = 30 кНс/м,  = 12 МН/м,  = 10 кНс/м,  = 550 кНс/м. Величина  принята в соответствии с данными, полученными при испытаниях виброплощадки СМЖ-198.

Амплитуды колебаний активной массы будут равны = 0,25мм и  = 0,48 мм, а реактивной массы = 2,9 мм,  = 0,61 мм.

Зависимости (2) и (3) могут служить для ориентировочных расчетов, а (5) и (6) – для уточненных, которые дают расхож­дение с экспериментальными данными в пределах 6%.

Рассмотрим движение системы при угле наклона амортизирующей части упругих опор , не равном нулю.

Поскольку из условия минимальной передачи вибрации на фундамент жесткость упругих опор в продольном направлении  значительно меньше величин  и  = 7…300 и амплитуды колебаний активной массы  и  больше амплитуд колебаний ее в вертикальном направлении, то в системе уравнений (1) с доста­точной для инженерных расчетов точностью членами

Поделиться в соц. сетях

0

Библиографический список
  1. Маслов А.Г., Пономарь В.М. Вибрационные машины и процессы в дорожном строительстве. – К.: Будівельник, 1985. – 128 с.
  2. Маслов А.Г., Саленко Ю.С. Вибрационные машины и процессы в дорожно-строительном производстве. – Кременчуг: ЧП Щербатых О.В. –  2014. – 262 с.
  3. Маслов А.Г. Иткин А.Ф., Саленко Ю.С. Вибрационные  машины  для  приготовления и уплотнения бетонных смесей. – Кременчуг: ЧП Щербатых А.В. – 2014. – 324 с.
  4. Маслов А.Г., Иткин А.Ф. Теоретические основы вибрационного уплотнения цементобетонных смесей. //Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 5/2004 (28).  – Кременчук, 2004. – С. 45 – 49.
  5. Maslov, A.G., Salenko, Y.S. (2014), Vibratsionnyie mashinyi i protsessyi v dorozhno-stroitelnom proizvodstve: monographiya [Vibrating machines and processes in road construction industry: monograph], PР Cherbatyh, Kremenchuk, Ukraine.
  6. Маслов А.Г., Саленко Ю.С., Маслова Н.А. Исследование взаимодействия вибрирующей плиты с цементобетонной смесью  // Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського, вип. 2 (67). Частина 1. – Кременчук: КрНУ, 2011.  – С 93 – 98.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Маслов Александр Гаврилович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация