Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время одной из ключевых проблем в строительной индустрии является проблема усовершенствования оборудования, предназначенного для приготовления строительных смесей. Реалии современного строительного рынка предъявляют жесткие требования к технике, в частности к вибрационным смесителям. Наиболее перспективными путями развития смесителей являются: снижение энергоемкости осуществления рабочего процесса, оптимизация режимов вибрации, усовершенствование конструкции внутреннего виброактиватора, снижение материалоемкости. В то же время, имеется ряд проблем, препятствующих модернизации вибрационных смесителей: сложность применения существующих моделей поведения бетонных смесей при наложении вибрации для решения прикладных конструкторских задач, разрушающее воздействие вибрации на конструктивные элементы смесителя, высокие энергетические затраты на осуществление вибрационной обработки бетонной смеси, неэффективные режимы вибрирования.
Целесообразность применения вибрации в технологии бетона обоснована работами таких ученых как: П. А. Ребиндер и И.Н. Ахвердов. Эффективность вибрационного перемешивания доказана в работах А.Е. Десова, Л.А. Файтельсона, Ю.Я. Штаермана, В.А. Кузьмичева, К.М. Королева, Г.Я. Кунноса, А.А. Серебренникова, Б.Г. Скрамтаева, Н.Б. Урьева и др.
Актуальность исследования процесса виброперемешивания обусловлена возрастающим значением смесительного оборудования, используемого для приготовления новых видов смесей с использованием отходов производства, смесей на основе составляющих различных по гранулометрии и удельному весу. Это говорит о том, что виброперемешивание обладает высоким потенциалом в поиске, производстве и систематизации различных конструкций вибросмесителей.
Применение вибрационного перемешивания позволяет интенсифицировать технологические процессы в гражданском и дорожном строительстве, что является важной задачей для социально- экономического развития Российской Федерации. Так, например, в соответствии с федеральной целевой программой «Жилище» на 2011-2015 гг., годовой объем ввода жилья к 2015 году должен составить 90 млн. кв. метров общей площади жилья, а в соответствии с федеральной целевой программой «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)», доля протяженности автомобильных дорог общего пользования федерального значения, соответствующих нормативным требованиям, к 2015 г. должна возрасти до 46,7 процента, кроме того, прирост количества сельских населенных пунктов, обеспеченных постоянной круглогодичной связью с сетью автомобильных дорог общего пользования по дорогам с твердым покрытием к 2015 г. должен составить 2,3 тыс. единиц. Также виброперемешивание находит применение для приготовления различных порошков и кормосмесей в животноводстве.
Таким образом, можно константировать, что выбранный в диссертации объект исследования является актуальным и решение задач его исследования имеет существенное значение для развития теории виброперемешивания и практики использования при разработке смесительного оборудования.
В настоящей работе рассматривается принципиально новая конструкция вибрационного смесителя с наборным виброактиватором. Данный смеситель позволяет уменьшить время цикла приготовления бетонной смеси, снизить энергоемкость процесса перемешивания, свести к минимуму негативное воздействие вибрации на внешнюю среду и повысить качество бетонной смеси.
Объектом исследования является вибрационный смеситель с наборным оболочечным виброактиватором.
Цель исследования: разработка конструкции вибросмесителя, обеспечивающего при вибрационном воздействии на цементно-бетонную смесь повышение качества продукта перемешивания и позволяющего снизить влияние вибрации на конструкцию в целом.
Реализация поставленной цели достигается решением следующих задач:
-
анализом проблем влияния вбрации на конструкцию смесительного агрегата;
-
проведением экспериментальных исследований, направленных на определение влияния параметров вибрации и геометрических характеристик смесителя на изменение реологических параметров бетонной смеси, определению влияния вибрации на конструкцию смесителя и исследованием усталостной прочности оболочечных элементов виброактиваторов, работающих в условиях интенсивной вибрации;
-
развитием теоретических положений по расчету и моделированию вибрационных смесителей;
-
поиском и разработкой новых технических решений вибросмесителей;
-
разработкой критериев оценки эффективности использования наборных виброактиваторов.
В качестве теоретических и методологических основ диссертационного исследования служат основные положения теории оболочек, применение методов вычислительной нелинейной гидродинамики, метода конечных элементов, методов практической реологии и реометрии, статистические методы обработки экспериментальных данных.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
-
получена математическая модель, связывающяя напряжение сдвига бетонной смеси с режимами вибрации и геометрическими характеристиками смесителя. Данная модель позволяет определять рациональные режимы вибрации и геометрические характеристики роторных смесителей с оболочечными виброактиваторами наборного типа;
-
на основе теоретических и экспериментальных исследований даны рекомендации по выбору оптимальных режимов вибрации и геометрических параметров смесителя;
-
в результате экспериментальных исследований установлено, что применение наборных оболо- чечных виброактиваторов снижает негативное воздействие вибрации на конструкцию смесителя и окружающую среду;
-
на основе исследований усталостной прочности оболочечных виброактиваторов даны рекомендации по выбору режима их вибрационного нагружения.
Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается обработкой результатов методами математической статистики с использованием программных пакетов STATISTICA, Maple; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Практическая ценность работы и ее реализация:
-
-
-
созданы и защищены двумя патентами новые устройства, позволяющие при вибрационном воздействии на цементно-бетонную смесь повышать качество продукта перемешивания и позволяющие снизить влияние вибрации на конструкцию в целом;
-
разработаны теоретические положения: математические модели с учетом особенностей методики по минимизации влияния вибрации на конструкцию смесителя, полученные по результатам экспериментальных исследований;
-
получены новые экспериментальные данные и сформулированы рекомендации по выбору оптимальных режимов вибрации.
Таким образом, можно заключить, что диссертационная работа по цели, задачам и полученным в ходе исследования результатам соответствует паспорту специальности 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы, в частности пункту 1: «Разработка научных и методологических основ проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов; механизации производства в соответствии с современными требованиями внутреннего и внешнего рынка, технологии, качества, надежности, долговечности, промышленной и экологической безопасности»
Аппробация работы. Основные результаты работы доложены на следующих конференциях: Национальной Научно-Технической конференции (Второй Международный молодежный промышленный форум «Инженеры будущего 2012», о.Байкал, июль 2012 г., МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, сентябрь 2012 г.), Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки и образования: прошлое, настоящее, будущее» (г. Тамбов, 29 марта 2012 г.), Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых (ЮРГТУ (НИИ), Новочеркасск, 2011 г.), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Механики XXI веку» (БрГУ, Братск, 2008-2009 гг.), Международной конференции «Вопросы развития механики» (Монголия, г. Улан-Батор, 2009 г.), Межрегиональной научно-технической конференции «Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири» (БрГУ, Братск, 2005-2009 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе в изданиях перечня ВАК - 10, в других изданиях - 6, а так же 2 патента РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, списка литературы из 133 наименований. Объем работы составляет 133 стр., в ней 99 рисунков, 19 таблиц и 171 страница приложений.
Похожие диссертации на Обеспечение технологичности конструкции смесительных агрегатов для условий вибрационного перемешивания цементно-бетонных смесей
-
-
-
