Введение к работе
Актуальность работы. Экономическое развитие Российской Федерации и выход на мировые рынки сбыта промышленной продукции во многом определяют процессы, связанные с созданием конкурентно-способных машин и оборудования. В условиях конкурентной борьбы за рынки сбыта между отечественными и зарубежными производителями, большое значение имеют разработка и внедрение новых высокоэффективных машин и оборудования.
За последние шестьдесят лет проведены многочисленные теоретические и экспериментальные исследования, посвященные изучению процессов обработки незатвердевших бетонных поверхностей, на основании чего были созданы широко известные работы А.В. Болотного, А.И. Батулова, Я. Райчыка, Фарах Аши Фараха, В.А. Тура, Во Куанг Зиема, М.А. Лазарева, А.Г. Подо-пригоры, С.А. Рысс-Березарка, Л.А. Мамаева, А.А. Кононова, Д.В. Ковальчук, С.Н. Герасимова, В.Б. Кашубы, И.С. Ситова и других. В ЦНИИЭП жилища, Ленинградском инженерно-строительном институте (СПбГАСУ), ОКТБ и ГПИ "Моспроект-стройиндустрии", НИИЖБе, Главмоспромстройма-териалов, ВНИИжелезобетона, Гипростроймаше, Братском государственном университете и ряде других организаций исследовались различные способы обработки и разнообразные конструкции рабочих органов бетоноотделочных машин.
Обобщение и анализ методов проектирования машин для обработки бетонных поверхностей и интенсификация данных процессов показывает, что решены далеко не все задачи, связанные с основами поиска путей повышения интенсивности и эффективности рабочих процессов рассматриваемых машин; требуется уточнение и дальнейшее совершенствование физических основ взаимодействия рабочих органов машин с обрабатываемой средой с использованием перспективных физико-технических и физико-химических эффектов, например, магнитной активации. В работах В.И. Классена, Г.М. Мокроусова, Ю.С. Саркисова, Н.П. Горленко, Б.С. Баталина, Ю.Л. Новожилова, В.А. Помазкина, А.Ф. Юдиной, З.П. Шульмана, В.И. Кордонского и других установлено, что магнитная активация воды затворения и самой бетонной смеси, приводит к интенсификации процессов растворения и гидратации цемента в ранние сроки твердения. При этом происходит изменение реологических свойств бетонной смеси, уменьшается ее пористость, а следовательно, повышается морозостойкость и устойчивость к воздействию воды готового бетонного изделия.
Вместе с тем, целесообразность создания и использования бетоноотделочных машин, которые реализуют новые физико-технические и физико-химические эффекты в процессе взаимодействия с обрабатываемой средой, имеет смысл рассматривать при наличии необходимого научно-технического потенциала, обеспечивающего принципиальную возможность проектирования, изготовления и практического их использования.
Объектом исследования является: дисковый рабочий орган бетоноот-делочной машины с магнитным активатором.
Предмет исследования: процесс взаимодействия дискового рабочего органа содержащего магнитный активатор с обрабатываемой средой.
Цель работы: повышение качества обработки поверхности железобетонных изделий и их прочностных свойств.
Реализация поставленной цели достигается решением следующих задач:
изучением процессов взаимодействия рабочих органов бетоноотделочных машин, содержащих магнитный активатор, с обрабатываемой средой;
созданием методики расчета режимов работы и выбора конструктивных параметров рабочего органа бетоноотделочной машины с магнитным активатором;
проведением экспериментальных исследований с целью опытного подтверждения определенных параметров режима работы дискового рабочего органа с магнитным активатором, обеспечивающих требуемую шероховатость и прочностные характеристики бетонного изделия;
разработкой и обоснованием рациональных конструктивно-технических решений по снижению динамических нагрузок бетоноотделочных машин.
На защиту выносятся следующие результаты исследований, полученные лично автором и обладающие научной новизной:
расширенная классификация перспективных рабочих органов бетоноотделочных машин и аппаратов для магнитной активации дисперсных сред;
способы применения магнитных активаторов, приводящие к изменению реологических свойств бетонной смеси, увеличению прочностных показателей готовых бетонных изделий, увеличению качества обрабатываемых бетонных поверхностей и сокращению сроков их твердения;
математическая модель течения бетонной смеси под дисковым рабочим органом с магнитным активатором, решение которой позволило получить условия, обеспечивающие неразрывность потока материала в пограничном слое и, как следствие - процесс бездефектной обработки незатвердевшей бетонной поверхности;
разработанные на основе теории многофакторного эксперимента математические модели изменения шероховатости и прочности поверхности обрабатываемых бетонных изделий, позволяющие на стадии проектирования назначать рациональные конструктивные параметры машин;
новые конструктивно-технические решения, защищенные патентами РФ и позволяющие снизить динамические нагрузки на бетоноотделочные машины.
Обоснованность и достоверность научных положений, рекомендаций и выводов подтверждается апробацией на практике теоретических исследований, опирающихся на основные положения гидродинамики пограничного слоя; теорию колебаний и виброреологию дисперсных систем; теорию магнито-реологического эффекта; основы коллоидной химии; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований опытно-промышленных образцов машин; обработкой результатов исследований методами математической статистики с использованием стандартных программ Microsoft Excel, MathCAD 2001 і Professinal, MathLab, STATISTICA 6, а также использованием полученных результатов на практике.
Практическая ценность работы и ее реализация:
впервые предложен способ обработки бетонных изделий дисковыми рабочими органами с магнитными активаторами, применение которых позволило улучшить качество бетонных изделий, а так же повысить производительность бетоноотделочных машин;
разработаны конструкции рабочих органов бетоноотделочных машин, защищенные восьмью патентами РФ;
разработаны рекомендации по проектированию дисковых рабочих органов с магнитными активаторами бетоноотделочных машин с учетом технологии производства железобетонных изделий;
основные научные результаты работы внедрены в производство в государственной строительной компании «Сонстолен-Бармат» (г. Улан-Батор), ЗАО «НИИСтройдормаш» (г. Красноярск), а также используются в лекционных курсах и дипломном проектировании при подготовке студентов, магистров и аспирантов в Братском государственном университете и Монгольском техническом университете.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и одобрены ведущими специалистами на следующих конференциях: Межрегиональной научно-технической конференции «Естественные и инженерные науки -развитию региона» (г.Братск, БрГУ, 2005 - 2011 гг.); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Механики XXI веку» (г.Братск, БрГУ, 2005 - 2011 гг.); Международной научно-технической конференции «Интерстроймех-2011», (Белоруссия, г. Могилев, 2011 г.); Международной ярмарке изобретений «SIIF-2009», (Корея, г. Сеул, серебряная медаль); Международной конференции «Вопросы развития механики», (Монголия, г. Улан- Батор, 2009 г.); 4-й международной Варшавской выставке изобретений «IWIS 2010», (Польша, г. Варшава, серебряная медаль); 6-й международной китайской выставке изобретений «INST-2010», (Тайвань, г. Тайбей, диплом организаторов выставки и диплом интеллектуальной ассоциации собственников Малайзии); Международной выставке изобретений, инноваций и промышленного дизайна «ITEX-2010», (Малайзия, г.Куала-Лумпур, золотая медаль); Выставке изобретений (Таиланд, г. Бангкок, 2010 г., золотая медаль); 39-й международной выставке изобретений «Inventors Geneva», (Швейцария, г. Женева, 2011 г., серебряная медаль).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе в изданиях из перечня ВАК - 5, в других изданиях - 7, 8 патентов РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, списка использованной литературы из 137 наименований. Объем работы составляет 167 страниц, 112 рисунков, 27 таблиц и 26 страницы приложений.
Похожие диссертации на Совершенствование процесса и агрегата финишной обработки незатвердевших бетонных поверхностей
