Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Вибрационная техника используется в различных отраслях народного хозяйства. Особенно широко вибрационные машины и технологии применяются в строительной индустрии: виброформование, уплотнение смесей, вибропогружение свай, вибрационное заглаживание поверхностей и др. С одной стороны, возбуждаемые вибрации обеспечивают необходимые положительные изменения качества промышленной продукции или технологического процесса, а с другой стороны, возникающие и сопутствующие технологическому процессу вибрации могут вызывать нежелательные последствия, что предполагает поиск и разработку способов и средств обеспечения качества технологического процесса. Целесообразность использования вибраций для различных технологических процессов строительного производства, добычи полезных ископаемых, переработки минерального сырья подтверждена теоретическими и экспериментальными исследованиями, проведенными отечественными и зарубежными учеными, среди которых следует назвать имена И.Н. Ахвердова, Ю.М. Баженова, А.В. Болотного, В.В. Верстова, В.Е. Гозбенко, А.Е. Десова, СВ. Елисеева, В.А. Кузьмичева, ГЛ. Кунноса, А.Н. Лялинова, Л.А. Мамаева, С.А. Миронова, ПА. Ребиндера, А.А. Серебрянникова, В.И. Сорокера, М.А. Талейсника, Н.Б. Урьева, Л.А. Файтельсона, НЯ. Хархуты и др.
Технологическая вибрационная машина представляет собой сложную механическую систему. Для нее характерны не только процессы генерирования вибраций, но и процессы распространения и передачи вибровоздействий, формирования вибрационных полей, структура которых существенным образом влияет на параметры и качество взаимодействия рабочего органа и обрабатываемой среды. Методологические основы разработки современных вибрационных машин, агрегатов и процессов представлены достаточно широким спектром возможностей использования методов математического моделирования, опирающихся на теоретическую механику, теорию механизмов и машин, теорию колебаний, теорию автоматического управления. Сложность вибрационного технологического процесса и технических средств его реализации предполагает поэтапность в формировании моделей, их корректировку на основе результатов эксперимента, а понимание особенностей физических явлений при взаимодействии вибрирующего рабочего органа с бетонной поверхностью позволяет разрабатывать адекватные математические модели.
Внимание к упомянутым вопросам определяется необходимостью комплексного решения проблемы, суть которой - эффективное взаимодействие рабочего органа с обрабатываемой средой и обеспечение его эффективной работы в структуре сложной технической системы (технологической машины).
Цель работы состоит в повышении качества обработки незатвердевших поверхностей жестких бетонных смесей и производительности технологического процесса их заглаживания брусовыми вибрационными рабочими органами бетоноотделочных машин. Реализация поставленной цели достигается решением следующих задач:
1. Разработка математических моделей взаимодействия брусовых вибрационных рабочих органов с обрабатываемой средой с целью научного обоснования на их базе рациональных конструктивно-технических решений.
-
Теоретические и экспериментальные исследования режимов работы брусового вибрационного рабочего органа при взаимодействии с обрабатываемой бетонной поверхностью.
-
Оценка влияния динамических процессов взаимодействия рабочего органа и среды на обеспечение качества обработки поверхности бетонного изделия.
-
Разработка и обоснование рациональных конструктивно-технических решений по ограничению уровня динамического состояния технологических машин с использованием принципов динамического гашения колебаний.
-
Экспериментальное исследование влияния параметров режима работы брусового вибрационного рабочего органа на шероховатость обработанной поверхности бетонного изделия.
На защиту выносятся следующие результаты исследований, полученные лично автором и обладающие научной новизной:
-
Модель взаимодействия брусового вибрационного рабочего органа с обрабатываемой бетонной поверхностью и металлоконструкцией технологической машины.
-
Новое конструктивно-техническое решение по реализации технологического процесса обработки бетонной поверхности брусовым вибрационным рабочим органом.
-
Способ формирования динамического состояния рабочего блока, однородность колебаний которого обеспечивает требуемый уровень шероховатости заглаживаемой поверхности.
-
Рекомендации по выбору параметров технологического процесса виброзаглаживания, совместимых с конструктивно-технологическим решением, обеспечивающим согласованную работу вибрирующих секторов с рабочим блоком.
-
Концепция построения математической модели технологического комплекса, позволяющая определить уровень требований к конструктивным параметрам оборудования.
6. Методика проведения экспериментальных исследований процесса заглаживания бетонных поверхностей брусовым вибрационным рабочим органом.
Обоснованность и достоверность научных положений, рекомендаций и выводов подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, базирующимися на строгом использовании основных положений теоретической механики, машиноведения, вибродинамики, теории колебаний, виброреологии, теории механизмов и машин; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований и эксперимента на опытных установках; обработкой результатов исследований методами математической статистики с использованием стандартных программных комплексов, а также использованием полученных результатов на практике.
Практическая ценность работы заключается в разработке научно обоснованных подходов к выбору рациональных параметров технологических процессов и соответствующих конструктивно-технических характеристик машин и рекомендаций по применению вибрационных рабочих органов заглаживающих машин с учетом технологии производства бетонных и железобетонных изделий, которые внедрены на предприятиях строительной отрасли городов Братска, Красноярска, С.-Петербурга.
Основные научные результаты работы также используются в процессе обучения при изложении теоретического материала, в курсовом и дипломном проектировании в Братском государственном университете и Сибирском федеральном университете (КрГТУ).
Теоретические и экспериментальные исследования проводились в рамках планов НИР Братского государственного университета и договоров о сотрудничестве с предприятиями строительной индустрии.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и одобрены ведущими специалистами на следующих конференциях: Международной научно-технической конференции «Интерстроймех» (Тюмень. ТюмГНГУ, 2005); Межрегиональной научно-технической конференции «Естественные и инженерные науки - развитию региона» (Братск, БрГУ, 2005 - 2007 гг.); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Механики XXI веку» (Братск, БрГУ, 2005 - 2008 гг.); 45-ой Международной научно - практической конференции «Инновационные технологии - транспорту и промышленности» (ДвГУПС, Хабаровск, 2007г.); III Всероссийской конференции с международным участием «Математика, её приложения и математическое образование» (Улан-Удэ, ВСГТУ, 2008г.) и др.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе в изданиях из перечня ВАК - 4; из них 11 статей, 4 - тезисы докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, основных выводов, списка литературы из 113 наименований. Объем работы составляет 197 стр.; в ней 99 рисунков и 12 таблиц; приложений - 5 стр.
