Динамика работы привода виброформовочной установки



При вертикальном способе формования строительных изделий применяется установка в виде конвейерной схемы с движением кассеты через бункер со смесью сверху вниз.

Можно считать, что при постоянной амплитуде колебаний вибровозбудителя силы вязкого сопротивления цементного теста растут пропорционально скорости, т. е. пропорционально частоте колебаний, а инерционные силы увеличиваются пропорционально квадрату частоты колебаний. Таким образом, абсолютные перемещения более мелких частиц уменьшаются с увеличением частоты колебаний, а это в совокупности с фазовыми сдвигами приводит к росту их проскальзывания относительно окружающей среды. Этим объясняется целесообразность повышения частоты колебаний при формовании смесей с мелким заполнителем. При уменьшении силы сцепления частиц при вибрировании их силы тяжести оказываются достаточными для преодоления сил трения, т. е. происходит уменьшение кажущегося коэффициента трения.

Виброформование строительной смеси осуществляется при подъеме рабочей кассеты виброформовочной установки грузоподъемником. Грузоподъемник установлен в нижней части рамы формовочной установки. Сверху через амортизирующие элемент на раме закреплён бункер для строительной смеси.

Процесс виброформования состоит из:

‒ вертикального выдвижения штока гидроцилиндра с рабочей кассетой в режиме вибрирования строительной смеси в бункере установки;

‒ опускания рабочей кассеты с «сотами», заполненными строительной смесью, из бункера вниз.

При движении через строительную смесь кассета преодолевает сопротивление смеси, которое уменьшается под воздействием вибрационной среды, создаваемой вибратором установки. Под воздействием вибрации изменяется не только видимый, но и действительный коэффициент трения вследствие происходящих физико-механических процессов, например, из-за выделения жидкой фазы на трущихся поверхностях кассеты. С помощью вибрации осуществляется передвижение строительной смеси в направлении движения кассеты, а также заполнение «сот» кассеты строительной смесью.

Направленное передвижение строительной смеси способствует улучшению движения рабочей кассеты при её извлечении из бункера со смесью. Извлеченная кассета поворачивается из вертикального положения в горизонтальное вторым гидроцилиндром. На конструкцию оборудования воздействует колебательный процесс работы вибратора.

Для уменьшения степени воздействия вибрации рама формовочной установки соединена с бункером через амортизирующие элементы.

Подъем кассеты через бетонную смесь цилиндром грузоподъёмника обеспечивается при соблюдении условия:

РГW.

(1)

Уравнение движения этой системы имеет вид

РГ — mg — PУ — РД =,

(2)

Жесткость С_У определяется:

СУ= РУС+ С(Z1 — Z),

(3)

где Р_{УС —} сила упругости системы до начала вибрирования.

РУС = m g,

(4)

Сила от действия демпфера при заполнении «сот» кассеты

Pд = дFД,

(5)

где F_Д — рабочая площадь демпфера; _д — перепад давления в полостях бункера и «сот» кассеты.

Расход смеси при заполнении «сот» пропорционален давлению

QC = КС д,

(6)

где К_С — проводимость отверстий «сот».

Следовательно перепад давления

_д= (F_д/К_с) /(dz/dt).(7)

Сила от действия демпфера

Р_д= (F²_д/К_с) /(dz/dt).(8)

Заполнение кассеты осуществляется при включении вибратора. В зависимости от интенсивности воздействия колебаний система может рассматриваться как колебательное звено второго порядка.

Математическая модель описывается системой дифференциальных уравнений

где m₀ — масса колебательной системы;  плотность арболитовой смеси; перемещение, скорость и ускорение системы соответственно; b₂ — вязкость арболитовой смеси; с₂ — жесткость бункера; с₁ — жесткость амортизатора; g — ускорение свободного падения; m_ġ — масса дебаланса вибратора; R — радиус эксцентриситета;  частота вращения дебаланса; t — время работы; γ  угол наклона стенки бункера.

Установившиеся вынужденные колебания системы описываются частными интегралами исходных уравнений:

,

(10)

где х_а и у_а — амплитудные значения перемещений;   угол сдвига фаз между вынужденными колебаниями и вынуждающей силой.

Продифференцировав дважды уравнения вынужденных колебаний по времени, и подставив полученные значения получим:

;

(11)

Скорость колебаний:

(12)

Ускорение системы:

(13)

Математическая модель описывает процесс пока смесь не достигнет максимальной плотности

0 <  < max;

(14)

Из этого можно сделать следующие выводы.Полученные зависимости влияния на усилие гидроцилиндра вязкости и кажущегося коэффициента трения шихты строительной смеси под воздействием вынуждающей силы вибровозбудителя. Зависимости влияния на колебательный процесс виброформовочной машины жесткости упругих связей конструкции, вязкости и упругости шихты строительной смеси а также времени вибрирования. Реализация аналитических зависимостей колебательного процесса виброформовочного оборудования показала, что виброускорения и амплитуда колебаний бункера уменьшаются с увеличением плотности шихты и жесткости амортизатора при времени вибрирования до 200с. С увеличением времени вибрирования с 200 до 300 с амплитуда колебаний снижаемся на 10 %, ускорения увеличиваются не превышая нормативных значений.

Динамическое состояние виброформовочного оборудования характеризуется направленостью вибрационного воздействия вынуждающего усилия вибратора относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей в зависимости от угла наклона стенок бункера. Для получения коэффициента передачи нагрузки на подъемный механизм меньше единицы требуется выполнение угла наклона стенок бункера в пределах 25 35 град.

Литература:

1. Емельянов Р. Т. Исследование процесса вибрационного формования инженерного обустройства автомобильных дорог. Р. Т. Емельянов, А. П. Прокопьев, Е. С. Турышева, П. А. Постоев. Строительныеи дорожныемашины, 2010, № 10. С. 44–48 [Emelyanov, R. T. a Study of the process of vibration molding engineering arrangement of roads. R. T. Emelyanov, A. P. Prokop'ev, E. S. Turyshev, P. A. Billeting. Construction and road machines, 2010, № 10. S. 44–48 (in Russian)
2. Емельянов Р. Т. Формованиестроительныхизделийконвейернойсистемой VIII Всероссийскаянаучно-техническаяконференциястудентов, аспирантови молодыхученых, посвященная 155-летиюсоднярождения К. Э. Циолковского 2012 [Emelyanov R. T. Molding construction products, conveyor system VIII all-Russian scientific-technical conference of students, postgraduates and young scientists dedicated to the 155th anniversary of the birth of K. E. Tsiolkovsky, 2012. (inRussian)]
3. Перегудов В. В. Теплотехника и теплотехническое оборудование: Учеб. для техникумов. В. В. Перегудов; под ред. Н. Ф. Еремина. М.: Стройиздат, 1983. [Peregudov V. V. Heat engineering and heat engineering equipment: Proc. for technical schools. Peregudov V. V.; ed. F. Eremina. M.: Stroyizdat, 1983. (in Russian)]
4. Медведько С. В. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Проектирование предприятий по производству строительных материалов, изделий и конструкций», ВолгГАСА. — Волгоград, 2000. [Medvedko S. V. Methodical instructions to the course project on discipline «Designing of enterprises producing construction materials, products and structures»]. — Volgograd, 2000.(inRussian)]