Главацький К.Ц., Проскурня В.М., Паєвський Я.М.

Дніпропетровський національний університет

залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна

ДОСЛІДЖЕННЯ МАШИН ВІБРАЦІЙНОЇ ДІЇ

ТА СПОСОБИ ПІДВИЩЕННЯ ЇХ ЕФЕКТИВНОСТІ

Актуальність даної наукової роботи полягає в тому, що при сучасних умовах будівництва потрібні машини для ущільнення різних типів ґрунтів, приготування бетонних сумішей та інших робіт, від яких буде залежати довговічність та стійкість споруд.

Метою роботи являється:

- дослідження вже відомих варіантів машин та їх складових частин, і створення на їх базі нових варіантів вібраційних машин;

- математичне моделювання взаємодії робочих органів вібраційних машин з середовищем, що ущільнюється, визначення основних параметрів, характеристик та порівняння з аналогами;

- розробка додаткових робочих органів для вже існуючих вібраційних машин та поліпшення їх характеристик;

- розробка методики вибору раціональних параметрів вібраційних машин і їх елементів.

Авторами розглянуто ряд різних видів машин, які використовуються для ущільнення ґрунту та досліджено ряд схем гідротрансформаторних редукторів, на базі яких розроблена математична модель нового виду редуктора, який виконує ті ж функції, що і редуктор з гідротрансформатором, але конструктивно простіший. В ньому передбачена можливість автоматично змінювати передаточне співвідношення в залежності від крутного моменту. В редукторі використовуються переважно уніфіковані та стандарті деталі, що зменшить його собівартість та забезпечить його більш ремонтопридатним. Також запропоновані варіанти машин, в яких буде доцільно застосовувати даний тип редукторів, зокрема, у вібросистемах.

Однією із цілей розробки вище згаданого типу редукторів є їх адаптація до вібраційних систем стосовно особливостей виконання певних конструктивних елементів. Крім того, автоматична зміна передаточного співвідношення дасть можливість змінювати частоту обертання дебалансів редуктора, а отже і вектор збурюючої сили.

У будівництві широко застосовуються різного роду вібраційні машини статичної, вібраційної та ударної дії. Робота цих машин ґрунтується на принципі створення різноманітних коливань, які виникають через обертання дебалансів. Дебаланси розташовуються на валах або зубчастих колесах і можуть приводитися в рух за допомогою загального приводу чи окремо. В останньому випадку стає можливим змінювати вектор збурюючої сили у більш широкому діапазоні.

Збурююча сила залежить від ексцентриситету дебаланса, його маси, квадрата частоти обертання та взаємного розташування дебалансів у вібраційній системі. Її можна змінювати також і фазним регулюванням відносного розташування дебалансних мас шляхом зміни частоти струму.

Найважливішими аспектами дослідження, на нашу думку, є:

- розробка дебалансів, в яких можна максимально використовувати їх геометричні та масові параметри;

- розробка вібраційних модулів, які можна було б адаптувати до вже існуючих машин;

- розробка нових вібраційних машин, або заміна на існуючих вібраційних машинах робочих органів, з метою створення необхідного виду коливань та зміни характеристик збурюючої сили;

- розробка технологій застосування оновлених вібраційних машин за різних виробничих умов їх застосування;

- розробка методик розрахунку та вибору характеристичних параметрів вібраційних машин.

Вказані аспекти пояснюються результатами аналізу різних видів дебалансів. Зокрема, дебаланси з достатньо великим ексцентриситетом мають порівняно невеликі маси, а це суттєво зменшує збурюючу силу і не дає можливості ефективно використовувати параметри зубчастого колеса.

Також особливу увагу потрібно звернути на способи безпосереднього синтезу дебалансів і деталей редуктора у частині їх безпосереднього чи дистанційного контакту.

В більшості машин дебаланси виконані з додатковим обхватом, який зменшує ексцентриситет маси дебаланса та призводить до нераціонального використання металу. Це зменшує доцільність його виготовлення з економічної точки зору.

Більшість вібраційних машин мають вектор збурюючої сили лише в одному напрямку, що може призводити до нерівномірного ущільнення матеріалу і звуження діапазону експлуатаційних можливостей таких машин.

Отже необхідно розробити різні схеми та конструкційні варіанти вібраційних модулів, які будуть давати змогу змінювати вектор збурюючої сили за величиною та напрямком. Для кожної групи вібраційних машин розміщення і вид конструкції вібромодулів повинен розглядатися окремо та враховувати вид задач, які вона виконує, ступінь відповідальності виконуваних нею робіт та можливість приєднання до їх конструктивних елементів вібраційних модулів потрібної конструкції.

Слід зазначити, що вибір елементів вібраційної системи повинен визначатися створенням максимальної збурюючої сили, яка буде залежати від схеми і способів закріплення дебалансів, оптимально заданим діапазоном зміни параметрів вектора збурюючої сили вібраційної системи і виду коливань.

Водночас слід враховувати ряд економічних, екологічних, технологічних та інших показників, на основі котрих будуть порівнюватися запропоновані технічні рішення із сучасними закордонними аналогами з точки зору, перш за все, конкурентноздатності.