Особливості роботи навантажувальних машин циклічної і періодичної дії при розвантаженні вологого матеріалу (схильного до налипання)

Тип работы:
Магистерская работа
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Вступ

Актуальність теми. При проведенні робіт з використанням навантажувальних машин переробляється значна частина (до 30%) рихлого дорожньо-будівельного матеріалу, що знаходиться в перезволоженому стані, так як це носить не лише природний характер, але і є наслідком комплексу технологічних заходів (підготовка пластів, схильних до раптових викидів, дегазація і пилеподавлення і так далі). Робота з ґрунтом з підвищеною вологістю, навантажувальної машини циклічної супроводжується зменшенням коефіцієнта зчеплення коліс від 0,35 до 0,07. І зменшенням корисного геометричного об'єму робочого органу на 15−20% за рахунок налипання матеріалу, що ускладнює і його розвантаження це характеризується для машин як циклічної так і періодичної дії.

Крім того, для повного розвантаження робочого органу машин періодичної оператор вимушений кілька разів ударяти рукояттю ковша об пружинні буфери. Багатократні зіткнення несприятливо позначаються на динаміці приводу, а також підвищують навантаження на передню стійку машини, оскільки пружинні буфери не здатні погасити енергію удару. Таким чином, надійність і довговічність машини знижуються. Час, витрачений на додаткові удари, збільшує тривалість циклу роботи машини, що призводить до зменшення технічної продуктивності машин.

Нині при проектуванні навантажувальних машин як циклічної так і періодичної дії при виборі їх основних параметрів показник липкості породи часто не береться до уваги. Між тим, він може стати одним з визначальних параметрів, що формують узагальнений показник якості машини.

Доповнення конструкції навантажувальної машини допоміжним устаткуванням, що дозволяє відновити сипучість матеріалу, спричиняє за собою збільшення енергоспоживання, металоємності і маси машини, що знижує її технічний рівень.

Тому для боротьби із налипанням на робочі поверхні актуальним є надання додаткових функцій вже існуючим елементам конструкції навантажувальної машини. Це може забезпечити значне зростання продуктивності устаткування при збереженні, а можливо, і збільшенні кількісних показників її надійності і довговічності.

Мета і завдання дослідження. Метою магістерської роботи є підвищення технічного рівня навантажувальних машин як циклічної так і безперервної дії на основі встановлених закономірностей взаємодії їх робочих органів з вологим матеріалом, схильним до налипання, і обгрунтування параметрів навантажувальних машин, що підвищують продуктивність їх роботи в цих умовах.

Новизна отриманих результатів, які виносяться на захист, полягає в наступному:

Встановлені і дослідженні наступні закономірності взаємодії вологого матеріалу, схильного до налипання, з робочими органами навантажувальної машини: кількісне значення липкості породи залежить від зусилля і часу попереднього контакту породи з робочими органами машини, а також від чистоти обробки його внутрішніх поверхонь; обгрунтований і використаний в якості узагальненого критерію липкості породи імпульс сили, який необхідно сформувати, щоб відірвати налиплий матеріал.

Описанно конструкцію, умови роботи і переваги пристрою для очищення стрічки конвеєра навантажувальних машин безперервної дії.

Розділ 1. Стан питання, мета, завдання дослідження

1. 1 Напрями розвитку навантажувальних машин періодичної дії

За способом розвантаження робочого органу ковшеві машини діляться наступним чином чином:

1) машини з переднім розвантаженням (наприклад, ПДЗ, ПД5);

2) стоковим розвантаженням (МПК-3); 3) із заднім розвантаженням (ППН-1, 1ППН-5, ППМ-4У). Завантаження ковша цих машин здійснюється за рахунок напірних зусиль рушія машини. При цьому долаються опори відпору, витіснення і переміщення [1], матеріал ущільнюється в зоні 1, а за наявності певних умов і налипає в зоні 2 (Рис. 1), де його щільність найбільша.

Процес розвантаження з машин першої і другої груп схожий, виконується в основному гравітаційними силами і, при необхідності, «зтрушуванням». У машин третьої групи переважають формовані в процесі співудару стріли ковша об буфери інерційні сили, які доповнюються гравітаційними силами. Основні характеристики машин зведені в таблиці. 1.1.

Навантажувальні машини, що серійно випускаються, не відповідають сучасним вимогам. Основною причиною положення, що створилося, являється [2] ігнорування при створенні навантажувальних машин принципу системного підходу, який переважає в комплексі сучасних науково-дослідних робіт по розвитку науково-методичних основ проектування і оптимізації систем навантажувальних машин [3, 4, 5]. Для багатоопераційного устаткування, яким і є навантажувальні машини, допускається [6, 7, 8 ]:

· обробка принципів функціональної і структурної оптимізації навантажувальних підсистем;

· узагальнення закономірностей робочих процесів з урахуванням взаємодії з сипким і липким матеріалом;

· оптимізація режимних і конструктивних параметрів з виключенням конструктивних елементів, що не відповідають принципу системності.

Таблиця 1.1 Основні характеристики навантажувальних машин

Характеристики

Типи машин

ПД-3

ПД-8В

МПК

ППН-1

1ППН5

ППМ- 4 м

Komatsu WА700

TORO

501 E

Продуктивність Q, м3/хв.

0,4

0,83

2,4

1,2

1,25

1,25

5

--

Вантажопідйомність, кН

30

85

--

--

--

-

--

140

Місткість ковша, q м3

1,5

4,1

1,0

0,25

--

0,23

8,5

7,5

Максимальне зусилля заглиблення Рв, кН

--

215

--

20−70

--

--

527

292

Ширина різальної кромки ковша b, м

--

2,5

--

--

--

0,85

4

--

Відношення Рв/b, кН/м

--

86

--

--

--

--

131,75

--

Сила розвантаження матеріалу, кН

--

--

--

44−100

--

--

--

Потужність головного приводу, кВт

95

140

140

21

14

14

--

160

Швидкість пересування машини, м/хв

33,3

70

38. 3

48

48

45,78

--

--

Маса машини, т

10

2,5

25

3,8

9

8,5

--

--

Грунтуючись на цій концепції можна виділити сукупність функціональних елементів навантажувальних машин, на які має бути звернена увага в першу чергу:

· елемент зачерпування матеріалу різної вологості;

· елемент її повного розвантаження;

· елемент подання системи на штабель матеріалу з необхідним зусиллям.

Усі перераховані функціональні елементи різною мірою впливають на вирішувану проблему в цій роботі.

Про технічний рівень машини судять за системою питомих показників: витраті енергії, кВт-год/м3; енергозапасі, кВт-год/м3; масі, т-хв/м3. До показників якості відносять також розрахункову продуктивність. Проведені розрахунки [11] показують, що машини, параметри яких далекі від оптимальних, характеризуються високими показниками витрати енергії.

Системний підхід до створення нової техніки обумовлює також комплексне рішення проблеми надійності вузлів, деталей і машини в цілому. Підвищення робочих якостей машини повинне проводитися на основі співставлення її кількісних показників в конкретних умовах і в різні періоди експлуатації і аналізу динаміки цих показників [12].

До даних навантажувальних машин в рівній мірі відносяться усі перераховані оцінки, норми якості, вимоги надійності. В той же час, є характеристики якості, що зважають на специфіку динамічного розвантаження робочих органів і особливості довкілля. До таких характеристик відносяться стабільність розвантаження матеріалу з урахуванням сил липкості, коефіцієнт передачі при ударі Кп, що визначає урівноваженість конструкції машини, і коефіцієнт посилення Ку, рівний відношенню динамічної складової сили до гравітаційної і необхідний для оцінки якості розвантаження матеріалу.

Стабільність. В процесі створення навантажувальних машин були вирішені багато завдань робочого устаткування [8, 13] і встановлені параметри розвантаження. Останні через низку обставин можуть змінюватися (зі зміною фізико-механічних властивостей породи, характеристик енергії, що підводиться, зносу, прироблення деталей та ін.).

Позначино r1, r2 … ri основні параметри, визначені полем переміщення робочого органу.

Кожен параметр ri може служити показником якості машини. Технічно функціональним критерієм якості навантажувальної машини є величина операційнної потужності [16], яка в загальному випадку визначається як

(1. 1)

де q — продуктивність машини;

W® — питома функціональна енергія, необхідна для отримання одиниці продукції (прийнятій для підрахунку продуктивності) у відповідності з основним призначенням машини в цих умовах експлуатації.

Аналіз (1. 1) показує, що при налипанні вологої породи на ківш параметри (r1, r2 … ri), визначають роботу навантажувальної машини в нормальних умовах, тому за даних обставин її не можна вважати задовільною. Стабільність роботи машини знижується, а отже, знижується її надійність. І тут до числа визначальних можуть увійти параметри ударного імпульсу, які формують інерційні сили розвантаження матеріалу. Вони мають бути змінені так, щоб, з одного боку, здолати сили липкості, а з іншої - не збільшити навантаження на металоконструкцію машини. Відповідно, в якості додаткових характеристик навантажувальної машини потрібно розглянути значення коефіцієнта посилення збурювальної сили, і коефіцієнта передачі.

Величина сили, що виникає при ударі стріли ковша об буфер, характеризуєтся двома значеннями:

1. величиною сили інерції, що розраховується по закону Ньютона Fд= mк (d2y/dt2), (де mк — маса навантаженого ковша) і визначаючу додаткову до гравітаційної силу розвантаження матеріалу і величину сили, що прикладену на основу буфера Fб.

2. Коефіцієнт посилення Ку, який визначається відношенням першої складової до сили тяжіння вантажу Ку=Fд/Gг, характеризує співвідношення інерційних і гравітаційних сил при розвантаженні.

Друга складова, віднесена до Fд, оцінюється як коефіцієнт передачі

Кп= Fд/Fд

для нерезонансних систем і показує, яка частина ударного навантаження передається металоконструкції машини, характеризуючи тим самим її урівноваженість. Щоб Кп був менше одиниці, використовують різного роду буфери, що мають у своєму складі пружно-демферні елементи.

Таким чином, узагальнений показник якості навантажувальної машини додатково до реалізованих параметрів ri = ri(U (х, у, z, t),) повинен включати залежність поля переміщень робочого органу від характеристик липкості породи, коефіцієнтів посилення і передачі. Останні в значній мірі визначатимуться пружно-демферними параметрами буфера, удару і налиплого матеріалу.

1.2 Напрями розвитку навантажувальних машин безперервної дії

Стрічкові конвеєри призначені для безперервного транспортування матеріалу від однієї переробної машини до іншої. Останнім часом для скорочення виробничих площ окрім звичайних похилих конвеєрів, освоюють виробництво крутонахилених конвеєрів.

Основними параметрами стрічкових конвеєрів є: ширина стрічки, довжина, швидкість руху, кут нахилу конвеєра. Ширину стрічки конвеєрів. Довжина конвеєра визначається видом натяжного пристрою. При використанні гвинтового натяжного пристрою довжина конвеєра має бути не більше 30 м, при вантажному натягненні стрічки — від 30 до 200 м, при лебідковому — більше 200 м. Швидкість руху стрічки залежить від її ширини і виду матеріалу, що транспортується, але при транспортуванні матеріалу вниз вона має бути не більше 1,5 м/с. Максимальні кути нахилу конвеєра для нерудних матеріалів знаходяться в межах 14… 18°. Граничні кути нахилу конвеєрів, працюючих під кутом, мають бути на 6… 80 менше

Сучасне розвиток всіх галузей промисловості зумовлюють такі основних напрямів розвитку конвеєрних машин.

1. Створення машин для безперевантажувального транспорту вантажів від початкового до кінцевого пунктів по прямолінійною та дуже складною просторової трасі великої протяжності. Цьому напрямку підпорядковане створенням багатоприводних конвеєрів різних типів (підвісних, пластинчастих, скребкових, стрічкових), потужних стрічкових конвеєрів з надміцними стрічками, стрічково-канатних і стрічково — ланцюгових конвеєрів з міцним тяговим елементом як канатів чи ланцюга, знигаючихся скребкових і пластинчастих конвеєрів, складних розгалужених систем підвісних штовхаючих конвеєрів, трубчастих, скребкових конвеєрів з просторової трасою та інших.

2. Підвищення продуктивності конвеєрних установок реалізується шляхом вибору найбільш раціональної форми вантажонесучого елемента конвеєра збільшення кількості вантажу на одиниці його довжини, і навіть шляхом значного підвищення швидкості вантажонесучих елементів.

3. Підвищення надійності машин спрощення їх обслуговування у важких умовах експлуатації основні передумовами до переходу повної автоматизації управління автомобілями і комплексами машин.

4. Автоматизація управління автомобілями і комплексними конвеєрними системами з допомогою ЕОМ.

5. Зменшення габаритних розмірів конвеєрів з допомогою принципово нових, полегшених конструкцій машин та його вузлів, за рахунок використання пластмас і легких сплавів, гнутих профілів металу замість прокатних тощо. п.

6. Поліпшення умов праці обслуговуючого персоналу та виробничих працівників, ізоляція від довкілля пилевидних, гарячих, газуючих і хімічно агресивних вантажів.

7. Уніфікація і нормалізація устаткування з одночасним збільшенням кількості його типорозмірів.

8. Підвищення якості та культури виробництва машин з допомогою широко використовуваних методів передових технологій і технічної естетики.

Очищення стрічки від налиплого, або примерзшого вантажу, має важливе значення для забезпечення нормальної експлуатації конвеєра і підвищення терміну служби стрічки. До засобів очищення стрічки пред’являються вимоги не лише повноти очищення, але і збереження стрічки, забезпеченням тривалих термінів роботи самих пристроїв без великого спрацювання і забруднення, простоти і надійності конструкції. Очищення від сипких і нелипких матеріалів (вугілля, пісок) здійснюється відносно легко. Істотні утруднення являє собою очищення від вологих сильноналипаючих вантажів (суглинок, глина) і намерзаючих вантажів в зимовий період.

1.3 Особливості взаємодії робочих органів машин з вологим матеріалом і чинники, що обумовлюють прилипання

Проблема розробки, навантаження, розвантаження і зберігання матеріалів з збільшеним змістом вологи має місце при проведенні різного роду земляних [17, 18], будівельно-дорожніх [21], сільсько-господарських [22] робіт і сортувальних процесів [23, 24, 25].

Вплив вологості на фізико-механічних властивості матеріалів і, відповідно, на показники функціонування машин і устаткування відмічається багатьма авторами [20, 21, 27, 28, 29, 33, 34] і проявляється зміною щільності, збільшенням пластичності і налипання на металеві поверхні робочих органів. Останнє викликає збільшення енергоємності технологічного процесу внаслідок збільшення опору, зменшення корисної місткості ковшів, бункерів, кузовів машин, а також перерізів і потоків переміщуваного матеріалу, що негативно впливає на продуктивність устаткування і вартість технологічного процесу.

Липкість відноситься до фізико-хімічних властивостей ґрунтів і порід і вимірюється питомою (на одиницю площі) нормальною силою, необхідною для відриву прилиплого матеріалу, липкість визначається силами зчеплення, які залежать від сил тертя, але різноманітніші по своїх властивостях [35].

Питаннями липкості займалися різні автори. Вивчення налипання ґрунтів на робочі органи ґрунтообробних машин проводилося Н. А. Ночинским, А. Ф. Вадюниной, П. У. Бахтиним, Г. И. Синеоковим, И. М. Пановим, П. И. Шавригиним та ін. Дослідженням липкості грунтів займалися Е.М. Сергеєв, В. В. Охотин, П. Ф. Мельников, С. С. Морозов, В. Я. Калачев, В. В. Гдзелишвили, А. С. Кондра та ін

Нині можна виділити чотири основні теорії про природу сил липкості [36]: адсорбційну, електричну, дифузійну і хімічну.

Адсорбційна теорія розглядає утворення зв’язку як результат дії міжмолекулярних сил. У рамках цієї теорії Е. М Сергєєв [37] пояснив суть налипання тим, що при певній вологості плівки так званої «рихлозвязаної» води, з одного боку, взаємодіють з частинками речовини (ґрунту, породи), а з іншої - притягуються до катіонів металу робочих поверхонь машин.

У основі електричної теорії адгезії [35] лежить уявлення про подвійний електронний шар, що утворюється при тісному контакті двох поверхонь. Узагальнений закон тертя Б. В. Дерягина встановлює зв’язок між нормальною і дотичною складовими сил взаємодії при відриві

Fт = (FN+poS) (1. 2)

де Fт — сила тертя, що відповідає початку руху;

FN — нормальна складова навантаження;

S — площа реального контакту, на відміну від Sk — площі уявного або геометричного контакту, Sk < S;

— реальний коефіцієнт тертя на відміну від розрахункового, рівний:

Sk < S;

po — липкість (тиск прилипання).

Експериментальні дослідження А. С. Ахматова [38] підтвердили обумовленість другого члена рівняння (1. 2) силами зчеплення.

Дифузійна і хімічна теорії пояснюють сили взаємодії двох поверхонь відповідно дифузією їх молекул і виникненням між ними хімічних зв’язків [36].

Крім того, деякі автори [18] виділяють електро-молекулярну теорію липкості, що об'єднує елементи адсорбційної і електричної теорій.

Усі дослідники називають вологість основним чинником, визначаючу липкість. Закономірність впливу наступної (Рис. 1. 2) [39]: із збільшеним вологості липкість інтенсивно збільшується до досягнення максимального значення, а потім різко знижується. Найбільша липкість відповідає вологості поблизу молекулярної вологоємкості [21]. У число характерних показників липкості включають вологість початкового прилипання, вологість максимального прилипання і максимальне значення липкості [37, 40]. Значення липкості деяких порід і ґрунтів приведені в таблицю. 1.2.

Головною причиною того, що до теперішнього часу, незважаючи на велику кількість проведених досліджень, немає загальноприйнятих даних про липкість різних матеріалів, слід врахувати ту обставину, що вона визначає не лише такими властивостями ґрунту або породи, як їх мінералогічний гранулометричний склад, величиною і часом попереднього навантаження, швидкістю відриву, а також матеріалом і характером поверхні контактуючого тіла.

Рис. 1.2 Графік залежності липкості від вологості ґрунту

Таблиця 1.2 Липкість різних порід і вологість, що відповідає їй.

Липкий матеріал

Максимальна липкість, кПа

Вологість, %

Джерело

Глина

7,0 — 7,5

24−25

[19, 20]

Суглинки

7,8 — 8,2

17−22

[23, 24, 25]

Лес

5,0 — 5,5

16−17

[32]

Алевроліт

8,5 — 9,0

28 -31

[32]

Сірі каолини

11,5−11,8

23 -26

[32]

Вугільний пил АШ

0,5

0,5 — 2,5

[32]

Буре вугілля

6,2

58−59

[32]

Тісто

(10−14)-103

-

[42]

За даними П. Ф. Мельникова [37] липкість часток діаметром менш мкм, виділених з глини, перевищувала 40 кПа, тоді як липкість більших фракцій (до 10 мкм включно) змінювалася в порівняно вузьких межах 4,2 — 8,1 кПа. Ці висновки підтверджують і дані С. С. Морозова про дослідження важкого лесовидного суглинку. Матеріали цих і багатьох інших досліджень свідчать, що липкість ґрунтів визначається в основному вмістом в них глинистих ґрунтів. Липкість пісків і супісків значно менша в порівнянні з липкістю глинистих ґрунтів, у яких вона складає від 2−3 до 50−55 кПа залежно від змісту в них глинистих часток.

Великий вплив липкість ґрунтів спричиняє сила стиску. Згідно [37] зі збільшенням навантаження попереднього стиску абсолютна величина липкості зростає. Загальний вигляд характеру впливу цього чинника на величину липкості показаний на Рис. 1.3.

Рис. 1.3 Залежність липкості каолинитовой глини від величини навантаження, діючої на штамп

Аналогічний вид має залежність липкості від часу дії навантаження попереднього притиснення. Для ґрунтів різного мінералогічного складу вид залежності зберігається, але ділянки характерного перегину кривої коливаються в інтервалі від 3−5 хвилин для каолінитових глин. Частково такий вид залежності може бути пояснений ущільненням ґрунту за час дії навантаження і віджиманням вільної і частини рихлозвязаної води.

Це підтверджується тим фактом, що на величині липкості попередньо ущільненого ґрунту час дії притискуючого навантаження практично не позначається.

Звичайне дослідження липкості проводиться на приладі Охотина [43] чи Качинського [44], у яких відрив налиплого матеріалу робиться статично, тобто під дією постійної сили, спрямованої нормально до поверхні. Таким чином, час, за який стався відрив, не фіксується.

Вид матеріалу і якість обробки контактуючої поверхні також істотно впливають на величину липкості [22, 37, 47] (таблиця. 1. 3).

Таблиця 1.3 Липкість до конструкційних матеріалів (22, 47)

Матеріал

Глинистий грунт (тиск початкового притиснення 150 кПа)

Грунт (тиск початкового притиснення 10 кПа)

Вологість максимального прилипання, %

Мах липкість, кПа

Вологість максимального прилипання, %

Мах липкість кПа

Сталь необроблена

25,1

10,3

32,5

6,0

Сталь оброблена

26,8

24,5

-

-

— шліфована

-

-

32,5

5,4

— полірована

-

-

33,0

4,9

— шліфована

-

-

34,0

3,3

Чавун оброблений

27,7

29,4

-

-

Алюміній

24,6

27,1

-

-

Транспортна лента

24,9

11,6

-

-

Мікропориста резина

24,5

7,0

-

-

Капрон

28,8

28,2

33,0

4,2

Фторопласт

26,6

3,81

35,0

2,4

Скло

25,4

31,8

-

-

Цементний камінь

26,8

2,91

-

-

Поліамід — 68

-

-

33,0

3,8

Поліетилен низького тиску

-

-

34,5

2,9

Липкість має менші значення на оброблених і гладких поверхонь [22]. Експериментальним шляхом встановлено, що глинисті ґрунти сильніше прилипають до дерева в порівнянні з металом, а піщані і торф’яні - навпаки [37].

В цілому слід зазначити уривчастість і суперечність даних, приведених різними дослідниками, а також відсутність єдиної методики визначення липкості, що і приводить до непорівнянності результатів. Крім того, кількісні характеристики липкості гірських порід в технічній літературі представлені недостатньо.

1.4 Основні способи боротьби з налипанням матеріалу до робочих поверхонь навантажувально-транспортного устаткування

При розвантаженні сухої породи величина необхідного зрушуючого зусиля визначається першим доданкам рівняння (1. 2), тобто тільки тертям, оскільки сили зчеплення породи з металом відсутні. Для вологої породи ці сили значно перевищують сили тертя і представляють основний опір ковзанню породи при розвантаженні.

Отже, умова, при якій розвантаження породи можливе, виражається таким чином [32]:

Fскp0S (1. 3)

де Fск — сила ковзання шару породи по днищу ковша при розвантаженні.

Силами тертя в цьому випадку можна нехтувати

Для подолання сил зчеплення використовують різні способи, які за характером і дії діляться на дві основні групи [32]: 1) порушуючі контакт прилиплого матеріалу з металевою поверхнею робочого органу, тобто спрямовані на збільшення Fск; 2) запобігаючі або знижуючі процес прилипання, тобто що зменшують величину р0.

До першої групи відносяться:

1. механічні засоби очищення (шкрябання [25, 32], щіткові пристрої [25, 32], ковші з примусовим розвантаженням [18,48,49,50,51,52,53]);

2. вібраційні і ударні (накладні вібратори, буро-фрезерні і буро-рихлюючі машини, спеціальні вібраційні і ударні установки і так далі) [25, 32, 34, 54, 55];

3. повітряно-водяні (повітряно -, газо — і гідроочищення робочих органів) [32, 53];

4. очищення електроосмосом (при пропусканні електричного струму через тонкопористе гідрофільне середовище відбувається переміщення плівок води, які чинять розклинюючу дію і відривають частки налиплого матеріалу від поверхні) [32, 53].

Ефективність застосування способів цієї групи різна. Наприклад, устаткування навантажувача ТЕ-11 ковшем з примусовим розвантаженням дає виграш в середньому 11% від продуктивності цієї машини з перекидним ковшем [48]. При використанні в навантажувачах ковшів із задньою стінкою, що обертається, час розвантаження скорочується в 1,5 разу [53].

Застосування віброінтенсифікатора при завантаженні дозволяє підвищити коефіцієнт використання підйому на 15,8%, а продуктивність — на 28% [34].

Використання електроосмотичного ефекту внаслідок конструктивної складності його реалізації обмежилося проведеними дослідженнями на автосамоскиді МАЗ-205 і практичного поширення не отримало [32].

Поданням вихлопних газів двигуна до стінок ковша вдалося зменшити налипання ґрунту на відвал на 30−32% і понизити коефіцієнт тертя на 70−80%

В той же час використання примусових засобів розвантаження ковша підвищує енергоємність цього процесу в 3−10 разів в порівнянні з гравітаційним розвантаженням [9]. Об'єм неочищеної породи, що залишилася, складає від 3 до 12% корисної місткості робочого органу, а його ушкодження в процесі очищення шкрябаннями підвищують трудомісткість і вартість на 12−15% [32].

Таким чином, розглядаючи можливість впровадження перерахованих способів на навантажувальних машинах, можна відмітити, що їх загальним недоліком слід рахувати необхідність залучення додаткових джерел енергії [32, 59] і збільшення витрат на зміст і обслуговування додаткового устаткування. Крім того, їх застосування знижує надійність машини в цілому, ускладнюючи її конструкцію, а в деяких випадках і погіршує умови роботи, як, наприклад, використання гідроочищення веде до забруднення робочих шляхів і збільшення ходових опорів, і тому подібне.

Друга, так звана профілактична, група способів боротьби з прилипанням передбачає зменшення чинника р0 за рахунок нанесення на робочі поверхні технологічного устаткування рідких, жирових і твердих покриттів, що запобігають налипанню [28, 32, 53].

При водяному мастилі ковша екскаватора за рахунок зменшення сили прилипання ґрунту до металу досягнуте зниження тягового зусилля на 11%, а при емульсивній — на 21% [53].

Найбільш поширеними є пластмасові облицювання на основі епоксидних смол. Застосування епоксидної композиції на ковші екскаватора при 25% - вій вологості дає підвищення продуктивності на 10… 15% [53]. Добрі результати досягнуті при дослідженні різних покриттів робочих поверхонь бункерів перевантажувальних пунктів [28].

Проте висока вартість і дефіцитність, а також відсутність в даний час методів вибору і створення покриттів з потрібними властивостями [32] обмежують їх використання в промисловості.

Аналіз переваг і недоліків сучасних способів боротьби з налипання дозволяє зробити висновок про те, що найраціональніше з точки зору збереження питомої енергоємності навантаження використовують внутрішні резерви машини, повідомляючи додаткові функції вже існуючим елементів, Для навантажувальних машин ківшевого типу доцільно створити такий буфер, щоб він паралельно своїй основній функції - гасіння енергії удару сприяв би і розвантаженню налиплої на ківш породи.

1.5 Параметри, що визначають динаміку розвантаження матеріалу при ударному розвантаженні

У операції розвантаження матеріалу з ковша навантажувальної машини періодичної дії беруть участь: двигун; головний редуктор; механізм підйому, який здійснює підйом, опускання і розворот стріли і ковша з насипним вантажем вправо і вліво при бічних завантаженнях; забираючи орган, що включає ківш, стрілу і ковшові ланцюги; передня стійка і закріплені на ній буфери; механізм управління. Перераховане обладнання можуть мати різне конструктивне виконання [6, 1], але в сукупності представляють нерозривний силовий і кінематичний ланцюг, який формує сили інерційного розвантаження дорожньо-будівельного матеріалу.

Управління при зачерпуванні розпочинається з розгону вперед і повороту ковша із стрілою в горизонтальній площині для обслуговування фронту розвантаження. Впровадження ковша в штабель породи здійснюється за рахунок напірного зусилля ходової частини, а потім робиться його поворот, підйом і розвантаження в мить, коли стріла упирається в два буфери, розташованих на передній стійці. У цей момент ківш зупиняється, а дотичні сили інерції, долаючи сили тертя і зчеплення, викидають матеріал.

Підйом ковша з насипним вантажем здійснюється ланцюговою лебідкою, яка отримує крутний момент, від електродвигуна через основний редуктор і планетарно-фрикційні механізми, водила яких жорстко сполучені з ланцюговими барабанами, а корпуси є гальмівними шківами. Таким чином, при вирішенні завдань динаміки підйому ковша необхідно враховувати: механічну характеристику електродвигуна, момент інерції ротора двигуна, приведені значення моментів інерції, жорсткості і демпфування трансмісії і моменти опору. Сукупність вказаних параметрів визначить значення перед ударної швидкості підходу стріли до буферів [6].

У момент контакту починається розвантаження пружної ланки буфера до величини навантаження Fт і далі до можливої деформації пружної ланки хд. Розрахунок Fn і хд вимагає обліку контактних, пружних і пластичних деформацій, хвилевих процесів [3] і тому пов’язаний зі значними труднощами. Зазвичай його проводять по статичних навантаженнях. На практиці ж виявляється, що жорсткість пружин недостатня [2, 4].

Процес розвантаження матеріалу, як встановлено в [64, 65], починається у момент «незначної деформації пружин»; там же дається рекомендація їх попереднього затягування з метою збільшення значення Fт. У [6] рекомендується у момент удару збільшити значення відцентрових сил: «підкидаючи» матеріал і зменшуючи тим самим її зчеплення і тертя з ковшем, вони полегшують дотичним силам інерції викинути її.

Завдання, пов’язані з розвантаженням ковша, грунтуються на розрахунковій схемі, приведеній на Рис. 1.4 [6, 5], яка була побудована на наступних допущеннях. Деформації пружних елементів у буферах вважаються малими, що дозволяє розглядати рух вантажу в обертальному, а не плоскому русі; момент інерції ковша відносно осі обертання залишається постійним в процесі розвантаження; аналогічно доводиться, що величина плеча сили натягу ланцюга теж є постійною; маса насипного вантажу не враховується; двигун до моменту зіткнення відключений; моментом опору редуктора нехтують.

ъ

Подібна модель дозволяє визначити: кутову координату стріли, при якій буде вибраний вільний хід пружини; параметри пружини з умови

П > Т

(П — потенційна енергія деформації пружини, Т — кінетична енергія системи «стріла-ківш» знайти значення відцентровою і дотичною сил інерції, реакції в ланцюзі і на стійці при ударному розвантаженні і, в кінцевому підсумку, вирішити завдання стійкості навантажувальної машини [4].

Сам процес розвантаження матеріалу з ковша не обговорюється, хоча необхідне рішення подібних завдань формулюється в роботах [4, 5, 7], оскільки при динамічних розрахунках самого механізму і його приводу не можна не зважати на великі зміни маси, які різко змінюються за один цикл роботи машини.

Рис. 1.4 Розрахункова схема

В цьому випадку ківш з породою, що знаходиться в нім, при її розвантаженні потрібно, очевидно, розглядати як ланку зі змінною масою. На сьогодні питання про облік змінних мас в механізмах розвивається дуже активно [7, 8, 9], оскільки при сучасній інтенсифікації технологічних процесів, що виконуються машинами, тільки правильне розуміння динамічних процесів, що протікають в них, дозволяє застосувати системний підхід до створенню високонадійного устаткування.

При рішенні практичних завдань динаміки механізмів зі змінною масою основною трудністю є визначення параметрів ланок з переміною масою, які залежать від геометрії мас ланки: закону зміни моментів інерції, координат центру тяжіння (центру мас) відносно прийнятої системи координат, а також маси ланки.

Існує невеликий клас механізмів, у яких можна аналітично визначити такі характеристики [67]: ланки типу барабана, що обертається, на який намотується лист або смуга шириною, рівній довжині барабана; ланки, що обертаються, у взаємодії з вузьким гнучким елементом [7].

У інших випадках отримання законів зміни маси являється достатньо складним завданням, рішення якого може бути знайдене розрахунковим шляхом тільки приблизно, або ж експериментально. Так, наприклад, в [7] приводяться формули для розрахунку ваги матеріалу, що залишилася в ковші навантажувальної машини при перекочуванні його по нерухомій, що направляє, у функції положення ковша. Обчислюючи за допомогою формул для декількох положень ковша при його розвантаженні масу ланки, можна отримати залежність зміни маси у функції кута повороту. Недоліком цього способу, являється необхідність точного визначення динамічного кута укосу розвантаженого матеріалу, а також геометричних побудов для кожного положення ковша. Схожий графоаналітичний спосіб розрахунку застосовують для визначення закону зміни маси матеріалу, наприклад, в ковші з рідким металом при його перекиданні в ливарному виробництві [7].

В деяких випадках зручно замінити змінну масу еквівалентною системою мас, розташованих в декількох певним образом підібраних точках [7]. Такий підхід застосовується для систем з розподільною масою, наприклад, роторів.

Таким чином, для динамічного синтезу пристрою, забезпечуючого повне розвантаження ковша, в числі інших умов необхідно враховувати змінність його маси, визначивши спочатку закон її зміни в процесі розвантаження.

Перераховані завдання підлягають подальшому рішенню з метою задовольнити сформульованим в п. 1.1 показникам якості навантажувальних машин.

1. 6 Конструкції і можливості протиударних буферів

У конструкції ковшової навантажувальної машини типу ППН використовуються три протиударні буфери: в системі довертання ковша — з метою зменшення скидання «шапки» зануреної в ківш породи; у системі транспортування породи в ковші до місця розвантаження — з метою застопорити рух стріли з ковшем і сформувати сили викиду породи з ковша і в системі «амортизаційний ланцюг — стріла ковша «- з метою зменшення динамічних навантажень у момент повернення робочого органу машини в початкове положення для зачерпування матеріалу. У першому випадку маса ковша з породою перевищує масу буфера і стріли, тому таке збудження вважається кінематичним; у другому — маса корпусу машини більше маси джерела збудження, і тому така взаємодія вважається силовою. У третьому випадку маса об'єкту захисту — ланцюги, мала в порівнянні з масою джерела — робочого органу, отже, маємо випадок кінематичного збудження. У [11] показано, що шляхом нескладних перетворень можна звести завдання силового збудження до кінематичного і навпаки, тому в якості принципової схеми ударозахисту може служити система, показана на Рис. 1.6.

Рис. 1.6 Схема ударозахисту: Р (t) збурююча дія; R, R/ — внутрішні сили; И — джерело збудження; О — об'єкт захисту; ВУ — виброударозахисний пристрій; х — напрям додатка сил.

Призначення буфера полягає в тому, щоб погасити кінетичну енергію тіла, що рухається, розтягнути дію удару в часі і зменшити максимальну величину передаваної на основу сили. Основні показники, що характеризують роботу протиударних ізоляторів, оцінюються [47]: силовою характеристикою, ефективністю, здатністю безповоротно поглинати енергію удару, стабільністю роботи, можливістю швидко відновлюватися після удару, міцністю і довговічністю, вагою і габаритами, технологічністю конструкції. З урахуванням завдань, сформульованих в роботі, до цих показників слід додати наступні: можливість керувати параметрами силового імпульсу і, як відзначається в [43], враховувати специфіку дорожнього будівництва (таблиця. 1. 5).

Задоволення перерахованим показникам призводить до складної конструкції буферів [7]. Фрикційні буфери (Рис. 1. 7) мають наступні елементи: 1 -поворотно-підпірний пристрій (пружина, гідроамортизатор — гідровставка), 2 — клиновий або пружний розпір, 3 — поверхні тертя і удосконалюються в напрямах підвищення надійності, енергоємності, довговічності, стабільності характеристик демпфування, керування характеристиками жорсткості, збільшення довжини ходу фрикційних елементів.

Рис. 1.7 Секціоні фрикційні буфери: а — з фрикційними секціями, розділеними пружиною; б — з одночасно працюючими фрикціоними секціями; в — з одночасно працюючими фрикційними секціями, але з вдосконаленою системою пружин і клинів

Резино-металічні ударні ізолятори конструктивно виконуються так [34, 35, 46], що можуть мати різні характеристики жорсткості від лінійної до S — подібної (Рис. 1. 8). Їх експлуатаційні властивості залежать від марки гуми, конструктивного виконання, енергії удару, температури, — тривалості зберігання. Гумові елементи працюють на стискування, зрушення, а також при складніших видах розвантаження.

Рис. 1.8 Резино-металеві ударні ізолятори і їх пружні характеристики148

Таблиця 1.5 Основні показники протиударних ізоляторів

Тип протиударного ізолятора (марка)

Показники

Вид силовий характеристики

Коефіцієнт передачі сили, kF

Коефіцієнт повноти навантажувальної ха-рактеристики, kE

Стабильность роботи %

Вільний хід Хд, мм

Довговічність ЦИКЛ

Маса кг

Габа-риты, ахЬхс (dx1), мм

Керування параметрами імпульсу

Відповідність умовам будівничтва

Пружинні

л

14

0,46

99

80

107

19

2,2×1,3×0,7

+

Пружинно-фрикційні (Ш-1-Т)

ж

9

0,29

70

70

570×320×230

+

Гумові

л, ж

0,5−0,6

35−45

(2,5- 10) х105

98×128

+

Резино-металеві

ж

6,5

--

--

70%

(1−3) х106

--

140×85

-

+

Канатні СКВ-1П

п

14,5

0,65

99

80

5,8×107

2,4

180×240

+

+

Сітчасті

ж

7,5

0,51

82

30

106

1,8

+

Дерев’яний брус

ж, л

0,6

0,2−0,3

148×250×185

+

Л- лінійна, М-мяка, Ж-жорстка, П- маюча точку перегину

Гідравлічні і гідро-пневматичні ізолятори ударів застосовують в складних системах [43, 47] (Рис. 1. 9). Їх основною перевагою є високий коефіцієнт повноти (kE = 0,55… 0,70), а недоліком — складність конструкції і висока вартість ремонтного обслуговування.

Добре протистоять ударним навантаженням канатні віброізолятори [33, 36, 38, 48, 49, 50]. Їх висока енергоємність, можливість розташування фрикційних пар в площині, перпендикулярній напряму удару, наявність інерційних елементів, що беруть участь в перетворенні руху при ударі, дозволяють отримати найрізноманітніші пружно-демпфуючі характеристики і сприймати удари великої тривалості [46]. Канатні віброізолятори добре зарекомендували себе в умовах будівництва [33].

Відоме застосування в якості поглинаючого матеріалу в ударних буферах металевого пилу [17, 11], сітчастих структур [8], дерева [18], войлоку [44, 49] і інших матеріалів [39].

Синтез позитивних властивостей цих матеріалів дозволить як найкраще вирішити поставлене завдання ударозахисту, а при необхідності - поєднати функції ударної ізоляції з програматором.

Рис. 1.9 Гідро-пневматичний (а) і гідравлічний (б) ударні ізолятори і їх пружні характеристики

1.7 Липкість, як структурний фактор при роботі навантажувальних машин безперервного типу

Вплив вологості на фізико-механічних властивості матеріалів і, відповідно, на показники функціонування машин безперервного типу і устаткування відмічається зміною щільності, збільшенням пластичності і налипання на металеві поверхні робочих органів. Останнє викликає збільшення енергоємності технологічного процесу внаслідок збільшення опору, зменшення корисної площі стрічки, що негативно впливає на продуктивність устаткування і вартість технологічного процесу.

Липкість відноситься до фізико-хімічних властивостей ґрунтів і порід і вимірюється питомою (на одиницю площі) нормальною силою, необхідною для відриву прилиплого матеріалу, липкість визначається силами зачерпування, які споріднені силам тертя, але різноманітніші по своїх виявленях.

Головною причиною того, що до теперішнього часу, незважаючи на велику кількість проведених досліджень, немає загальноприйнятих даних про липкість різних матеріалів, слід врахувати ту обставину, що вона визначає не лише такими властивостями ґрунту або породи, як їх мінералогічний гранулометричний склад, величиною і часом попереднього навантаження, швидкістю відриву, а також матеріалом і характером поверхності контактуючого тіла.

Великий вплив липкість ґрунтів спричиняє сила стиску. Згідно зі збільшенням навантаження попереднього стиску абсолютна величина липкості зростає.

Аналогічний вид має залежність липкості від часу дії навантаження попереднього притиснення.

Липкість має менші значення на оброблених і гладких поверхонь. В цілому слід зазначити уривчастість і суперечність даних, приведених різними дослідниками, а також відсутність єдиної методики визначення липкості, що і приводить до непорівнянності результатів. Крім того, кількісні характеристики липкості гірських порід в технічній літературі представлені недостатньо.

Очищення стрічки від налиплого, або примерзлого вантажу, має важливе значення для забезпечення нормальної експлуатації конвеєра і підвищення терміну служби стрічки. До засобів очищення стрічки пред’являються вимоги не лише повноти очищення, але і збереження стрічки, забезпеченням тривалих термінів роботи самих пристроїв без великого зносу і забруднення, простоти і надійності конструкції. Очищення від сипких і налипких матеріалів (вугілля, пісок) здійснюється відносно легко. Істотні утруднення являє собою очищення від вологих сильноналипаючих вантажів (суглинок, глина) і намерзаючих вантажів в зимовий період.

1.8 Висновки і завдання дослідження

1. Навантажувальні машини періодичної дії удосконалюються у напрямі збільшення енергоозброєності, продуктивності, надійності і довговічності на основі принципу системного підходу до їх створення, головним інструментом якого є оптимізація робочих процесів і параметрів машини. Проте вимоги ефективності не враховують вплив такого фактору, як вологість навантажувального матеріалу, яка сприяє налипанню породи на робочі органи, що призводить до зниження продуктивності машини на 15… 20%. Відсутні і кількісні характеристики липкості матеріалу.

2. Існуючі засоби і способи боротьби з налипанням вимагають створення додаткових пристроїв і підведення енергії, що призводить до підвищення питомої енергоємності процесу завантаження. Внутрішні резерви елементів машини, що перетворюють енергію приводу для розвантаження ковша, використовуються недостатньо і без належного аналізу і обліку сукупності вимог, що пред’являються до навантажувальних машин.

3. Розробка технічних рішень по ефективному подоланню сил тертя і липкості в конструкціях навантажувальних машин стримується відсутністю науково обгрунтованих методик розрахунку липкості залежно від конструктивних, кінематичних і силових параметрів робочих органів; не дослідженням закономірностей зміни маси сипкого тіла в ковші за час розвантаження; відсутністю обгрунтованих структур буферних пристроїв, дозволяючих перетворити енергію приводу для ефективного розвантаження матеріалу з ковша із заданими показниками надійності і довговічності.

Виконаний аналіз стану питання з урахуванням поставленої мети показав актуальність подальших основних завдань дослідження:

1. Розробити методику визначення липкості дорожньо-будівельного матеріалу заданої вологості з урахуванням шорсткості поверхні робочого органу і параметрів завантаження ковша в період формування сил липкості.

2. У рамках розробленої методики визначити кількісні залежності липкості від параметрів системи «ківш — волога порода «і встановити їх граничні значення для поставленого завдання.

3. Розробити математичну модель розвантаження вологого матеріалу з урахуванням її фізико-механічних характеристик, мас, моментів інерції, жорсткості елементів приводу і робочого органу, а також параметрів УДХ нелінійного буфера.

4. Обгрунтувати і розробити методику проектного розрахунку параметрів буфера за умовами одноразового розвантаження вологої породи і ударозахисту навантажувальної машини, виражених через критерійні обмеження.

5. Розробити спосіб технічної реалізації структури робочого елемента буфера, що задовольняє вимогам розвантаження матеріалу.

6. Провести випробування.

Розділ 2. Методи і стенди, використовувані в дослідженнях

Для вивчення закономірностей прилипання порід і розвантаження вологого матеріалу з ковша навантажувальної машини, а також для дослідження ударних буферів використовувалися випускаємі промисловістю експериментальні стенди. Розглянемо більш детально ці пристрої.

2.1 Стенди, використовувані для дослідження липкості

У більшості випадків визначення сил липкості робиться статичними методами [25, 33, 44] через роботу з'єднання і відриву, вироблюваних за рахунок механічних зусиль з певною швидкістю.

В процесі завантаження ковша на його внутрішніх поверхнях формуються зони підвищеного тиску (Рис. 1. 1), де за сприятливих умов відбувається прилипання вологої породи з питомою силою р0, а при розвантаженні - її відрив з силою FN = р0S, де S — площа відриву. Кривизна внутрішніх поверхонь ковша спотворює значення р0 і FN із-за неодночасності дії сил на різних ділянках. Тому при моделюванні важливе центрування зусиль, яке можна забезпечити таку, що направляє із спеціально створеним плоским штампом, занурюваним в жорстко закріплену форму з липкою масою. Дотримання вказаної умови дозволить без ускладнень виміряти роботу відриву.

При фізичному моделюванні в якості робочого тіла може використовувалися такі матеріали, як сланець піщано-глинистий на глинистому цементний, вапняк піщано-глинистий і глина, крупність від 0,14 мм до 2,5 мм і вологістю, відповідній максимальній липкості, як це показано в таблиці. 1.2. Встановлено, що липкість глини відповідає липкості герметика АП-1 після його розігріву до температури 200 °C і поступового охолодження до температури довкілля, причому така клейкість не змінювалася впродовж декількох діб.

Аналіз принципу дії приладів Охотина [23] і Качинського [24] показав, що для визначення параметрів липкості можна використати сучасний стенд розтягування-стискування, яке забезпечить необхідне центрування докладання зусиль.

Рис. 2.1 Стенд розтягу-стиску постійного струму через спеціальний комутатор, що дозволяє подавати на входи X і У самописця сигнали від різних датчиків.

Стенд розтягування-стискування (Рис. 2. 1) є звареним зі швелерів 1 з горизонтально розташованою плитою 2, які використовуються для установки випробовуваних зразків віброізоляторів, направляючих, датчика кута повороту 3, датчика моменту 4 і так далі. На основу кріпиться рама, яка складається з перекладини 5 і сполучених з нею за допомогою болтових з'єднань двох стійок 6, які кріпляться до короба 1 основи. Гідроциліндр 7 встановлений між перекладиною 5 і плитою 8, що входить до складу направляючого пристрою. У нього входять також штоки 9 і перемичка 10. У нижній частині перекладини 5 знаходиться панель управління 11. На плиті 8 встановлений датчик сил.

Блок-схема вимірювального тракту представлена на Рис. 2.2. Розширювальна здатність датчика переміщень 0,0023 мм, межі виміру 0 — 200 мм; датчика навантаження — 1,103 Н и 0 — 1500 Н відповідно. Діапазон швидкостей деформації 0,1−20 мм/с.

Рис. 2.2 Блок-схема вимірювального тракту

Датчик навантаження виконаний у вигляді тензометрического кільця [102]. Тензорезистори ПКФ, мають опір 213,07 Ом і сполучені за мостовою схемою. Для посилення сигналів тензодатчиков і живлення реостатного датчика переміщення використовувався підсилювач постійного струму типу «Топаз-3−01». Реєструвальним приладом був двокоординатний самописець «Эндим 622. 01», який з'єднувався з реостатним датчиком і підсилювачем

Стенд працює в ручному і автоматичному режимах управління. При автоматичному режимі межі швидкостей вантаження і розвантаження складають відповідно до 0,34 і 0,18 мм/с. При ручному режимі величину навантаження можна зафіксувати на невизначено великий час.

Штамп є диском діаметром 40 мм і заввишки 10 мм. Використовувалось шість штампів з різною шорсткістю 3 < 8 < 36 мкм.

Середня висота нерівностей 8 на штампах і ковшах навантажувальних машин визначалася методом виміру глибини профілю, а середнє число нерівностей N на площі Sk — методом відбитків [13]. Вважаючи усі нерівності однаковими і такими, що мають форму чотиригранних пірамід заввишки ,

находимо повну фактичну площу контакту Sф липкої маси з поверхнею штампу або ковша

Враховуючи, що номінальна площа контакту дорівнює сумі площ оснований пірамід Sk = SкіN, отримаємо

Де — щільність нерівностей.

Повна фактична площа контакту штампів різної шорсткості приведена в таблицю. 2.1.

Таблиця 2.1 Параметри штампів, використовуваних при визначенні липкості

Середня висота нерівностей профіля в, мкм

Площа геометрического контакту Sk, мм2

Щільність нерівностей, мм-2

Повна фактична площа контакту Sф, мм2

0,82

1256

1,1

1256,002

3,19

1256

3,6

1256,09

7,17

1256

3,4

1256,44

10,13

1256

2,9

1256,75

23,90

1256

3,1

1260,82

35,88

1256

3,3

1266,63

Навантаження на штамп може передаватися як через циліндричну пружину, так і безпосередньо від штока гідроциліндра. Типові діаграми навантаження в тому і другом випадках представлені на мал. 2. 3, а і 2. 3,6 відповідно.

Рис. 2.3 Діаграм вантаження на стенді розтягування-стискування

При необхідності отримати залежність сили відриву від часу в вимірювальну систему включався самописець рівня 2 060, що має часову розгортку, яка подавалася на вхід X самописця. Датчик переміщень в цьому випадку виключався з ланцюга. Характерна діаграма вантаження такої схемипредставлена на Рис. 2.4.

Рис. 2.4.

Вібраційні випробування аналізувалися на основі стенду ВЭДС-100Б, який показаний на Рис. 2.5. Реєстрація параметрів вібрації здійснювалася вимірювальним трактом, який включав п'єзодатчики

К8−51, віброметр 11 003, самописець рівня 2 060, дозволяючі отримати амплітудно-частотні характеристики липкої породи (Рис. 2. 6). На цій же установці фіксувався час відриву прилиплого штампу зусиллям F1 залежно від частоти при однаковому рівні збудження.

Рис. 2.5 Схема вібровипробувань породи на клейкість: 1 — основа вібростенда ВЭДС-100; 2 — глина вологістю 35%; 3 — притискуючий штамп; 4 — акселерометры КS-51; 5 — блоки; 6 — нерозтяжна нитка; 7 — вантаж масою m (P1=mg)

2. 2 Стенди, використовувані при дослідженнях ударних буферів

Ударна дія на пружні елементи буферів здійснювалася вільнопадаючим бойком 1 на стенді, схема якого приведена на Рис. 2.7.

Рис. 2.6 Амплітудно-частотних характеристик породи: 1 — система без породи; 2 — глина вологістю 30%; 3 — глина вологістю 10%

Рис. 2.7 Схема ударного стенду

Бойок має напрямляючі 2, ковзають по струнах 3, натягнутим вертикально за допомогою натягачів 4, розташованих на верхньому кронштейні 5. Підйом бойка здійснюється канатом, перекинутим через блок. Захоплення бойка при підйомі робилося електромагнітом 6. На фіксованій висоті h був встановлений кінцевий вимикач (на схемі не показаний), який розмикав електричний ланцюг електромагніту, забезпечуючи таким чином постійність умов експерименту.

Потрібно реєструвати вхідні і вихідні сигнали тензодатчиками 7 [12] і паралельно — магнітопружними перетворювачами 8 [14], розташованими на верхньому 9 і нижньому 10 хвилеводах. Центруючі втулки забезпечують вертикальне положення хвилеводів.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой