Віброплощадка з управляючим впливом на суміш, яка ущільнюється

Для чисельного розрахунку система (11) приведена до системи трьох рівнянь першого порядку шляхом заміни 

(12)

Рівняння (12) з урахуванням початкових умов ,  ,  :

(13)

де  

Система (13) розв'язувалась методом Рунге – Кута четвертого порядку. Для рівнянь  , y (0) =y0 значення yi+1:

(14)

де  ,  ,  ,  .

Погрішність на кожному кроку інтегрування складає .

Повна погрішність має вид:

(15)

де n- кількість розподілів кожного періоду, m – кількість періодів коливань.

Теоретичні залежності розмаху коливань та прискорення робочого органу від тривалості вібрації.

На підставі проведених теоретичних дослідів для віброплощадки, що проектується рекомендовано:

- для ваги вібруючих частин 400 кг та висоти виробу 300 мм, використовувати тиск стисненого повітря 0, 2... 0, 3 МПа та частоту коливань 12... 20 Гц, що відповідає тиску бетонної суміші на дно форми sБ= (200…240) Ч10-4МПа та максимуму середньої інтенсивності Иср= 0, 7…1, 4 м2/с3;

- для ваги від 400 до 700 кг та висоти виробу 300 мм – тиск 0, 25... 0, 4 МПа, частота 12... 20 Гц, що відповідає тиску бетонної суміші на дно форми sБ= (200…240) Ч10-4Мпа, та максимуму середньої інтенсивності Иср=0, 5…1, 2 м2/с3;

- для ваги від 700 до 1000 кг та висоти виробу 300 мм – тиск 0, 3... 0, 5 МПа та частоту 14... 17 Гц, що відповідає тиску бетонної суміші на дно форми sБ= (210…240) Ч10-4МПа та максимуму середньої інтенсивності Иср=0, 5…0, 8 м2/с3.

В третьому розділі «Експериментальні дослідження віброплощадки на еластичних оболонках з урахуванням опору бетонної суміші» були запропоновані методики та результати експериментальних досліджень віброплощадки на еластичних оболонках. В роботі наведені результати статичних характеристик еластичної оболонки, в якості якої запропоновано використовувати гумовокордний рукав. Визначення статичної жорсткості, площі контакту та внутрішнього об'єму еластичної оболонки проводилось з використанням динамометра ДОСМ-3-1. Після цього були підтверджені формули (7-10), знайдені значення коефіцієнтів k1 та k2 (табл. 1), а також статичної жорсткості і модуля пружності для напірного рукава внутрішнім діаметром 50мм та довжиною 600 мм, 800 мм та 1200 мм.

З урахуванням опору середовища за формулами (1), (2) розраховано середню інтенсивність вібрації, що затрачена на ущільнення бетонної суміші при висоті виробу 300 мм (рис. 3), з чого видно, що для забезпечення необхідної інтенсивності вібрації треба завдати частоту коливань 15 Гц; при цьому забезпечено значення тиску бетонної суміші на дно форми sБ= (210…240) Ч10-4МПа. За формулами (6-10), було знайдено коефіцієнт динамічного модуля пружності напірного рукава: kЕ=Eдин/Eст=1, 5... 1, 8.

При проведенні експериментальних досліджень виконували заміри розмаху коливань, прискорення робочого органу, тиску повітря до пневморозподілювача та в еластичних оболонках (рис. 3). Для вимірювання та реєстрації параметрів були застосовані: датчик прискорення ДН-3-М1 разом з віброметром ВВМ-201, вимірювальні перетворювачі тиску МПЭ-МИ. Всі прилади мали лінійний вихідний сигнал. Сигнали з датчиків реєструвались на папері самописця Н338-6П. Для візуального спостереження за тиском стисненого повітря використовувались манометри МП4У.

На віброграмах показано три режими коливань: дорезонансний, резонансний та зарезонасний. Для всіх трьох режимів характер коливань асиметричний, що видно з віброграми прискорення. При проходженні резонансу (ділянка Б рис. 4) нема значного підвищення розмаху коливань. В області біля резонансної зони (ділянка В) віброплощадка працює стійко. При включенні пневморозподілювачей на динаміку руху робочого органу не впливає, чи є тиск стисненого повітря в рукаві, чи нема.

За результатами дослідів виконано порівняння фактичних і теоретичних значень для розмаху коливань, прискорення робочого органу та тиску стисненого повітря в оболонці, розходження не перевищує 15%, а для ширини контакту та жорсткості напірного рукава – 8%, що підтверджує справедливість наведених залежностей, передумов та допущень, які були прийняті при теоретичних дослідженнях.

Для визначення раціональних параметрів процесу ущільнення бетонних сумішей класу П2 проведено дослідження з використанням статистичних методів. Задача дослідження зведена до знаходження й аналізу міцності бетонних зразків на стиск (Rст), як функція таких факторів: f – частота коливань, с-1, х1; В/Ц- водоцементне співвідношення, х2; Ц – витрати цементу, кг/м3, х3; t – тривалість ущільнення бетонної суміші, с, х4; р – тиск стисненого повітря в системі, МПа, х5. В результаті обробки експериментальних даних і виявлення значимості коефіцієнтів регресії отримане рівняння другого порядку залежності міцності бетону на стиск:

=31, 58+0, 73Чx1+1Чx2+0, 52Чx3+0, 41Чx4+0, 18Чx5+0, 25Чx1x5-0, 33Чx2x5-, 54Чx3x4-0, 52Чx3x5- 0, 17Чx12- 1, 07Чx22-0, 5Чx32 -0, 59Чx42 -0, 55Чx52. (17)

При проведенні оптимізації рівняння (17) були визначені раціональні діапазони наведених параметрів: частота вібрації 15-17Гц, В/Ц 0, 5-0, 55, витрати цементу 370-380 кг., тривалість ущільнення 55-70 с., тиск повітря 0, 13-0, 15 МПа. Для наведених діапазонів напруження бетонної суміші в контактній зоні з робочим органом, який знаходиться в межах sБ= (210…240) Ч10-4Мпа, значення інтенсивності знаходиться в межах Иср=0, 6... 0, 9 м2/с3.

В четвертому розділі «Практичне використання результатів досліджень» наведено інженерну методику розрахунку віброплощадки, що