Введение к работе
Актуальность темы. Процесс эксплуатации виброформовочного, прессового оборудования в строительной индустрии связан с изготовлением изделий на основе минерального или растительного сырья. Оборудование для производства железобетонных изделий, изделий на основе древесины эксплуатируется на предприятиях страны длительное время и не вполне отвечает современным требованиям как по санитарно-гигиеническим нормам, так и по производительности и качеству выпускаемых изделий на формовочных постах и цехах деревообработки.
В связи с изложенным, создание и внедрение малошумных и экономичных машин для объёмного уплотнения смеси из бетона, измельченной древесины, облагораживание натуральной древесины для строительных изделий на заводах железобетонных изделий (ЖБИ) и крупнопанельного домостроения (КПД) является актуальной задачей, имеющей большое значение для строительной индустрии в целом.
К перспективным технологическим процессам относится обработка материалов пульсирующим давлением, в основе которой лежит возможность изменить форму изделия или его качество практически без получения отходов производства. В работе предложены новые конструкции агрегатов реализующие способы приложения давления на обрабатываемый материал через прессовые механизмы позиционного и непрерывного типов. Процесс обработки давлением является одним из основных способов в технологии заводов ЖБИ и КПД, поэтому совершенствование процессов имеет важное значение. Прессовые агрегаты с пульсирующим приложением нагрузки снижают виброакустические шумы оборудования, затраты энергии на обработку, ускоряют процессы релаксации напряжений в материале, улучшают качество обработки поверхности изделий.
Вопросы обработки строительных изделий давлением освещены в отечественной и зарубежной литературе, однако опыт обработки пульсирующим давлением изложенный в данной работе, имеет научную новизну, экспериментально проверен и при активном внедрении позволит комплексно использовать сырье и увеличить качественный выпуск продукции.
В основе диссертации лежат результаты, полученные автором при проведении научно-исследовательских работ, выполненным по целевым комплексным программам правительства «Охрана труда» и «Сибирский лес».
Цель работы:
Исследование и совершенствование рабочих процессов и разработка научно-технических основ создания новых прессовых агрегатов и машин пульсирующего действия для повышения эффективности процесса изготовления строительных изделий.
Основными задачами, решаемыми в диссертации, являются:
- анализ деформационных характеристик прессуемых материалов и выявление взаимосвязи с параметрами режима целенаправленной обработки;
- разработка научных основ рабочего процесса модификации
древесных материалов давлением на операциях пропитки, прессования и
облагораживания поверхности;
Разработка теории расчета специализированного прессового оборудования для обработки композиционных материалов пульсирующим давлением с целью увеличения производительности при одновременном повышении качества изделий и улучшении условий труда;
- разработка и внедрение в производство новых машин и агрегатов,
отвечающих требованиям санитарных норм и качеству изделий.
Методы исследования, применяемые в работе:
Обобщение и анализ литературных источников, разработка математической модели процесса прессования строительных материалов и агрегатов, реализующих эти процессы; планирование и обработка результатов экспериментальных исследований для нахождения регрессионных математических моделей рабочего процесса, оптимизация конструктивных и режимных параметров прессовых агрегатов; лабораторные и сравнительные натурные испытания экспериментальных образцов новых прессовых машин.
Обработка результатов экспериментов проводилась с использованием стандартных методов математической статистики и ЭВМ.
Основная идея работы заключается в разработке теоретических основ совершенствования процессов изготовления и модификации свойств строительных изделий на основе минерального и растительного сырья по безотходной технологии.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- математические модели поведения анизотропных материалов под
давлением, учитывающие их реологические свойства;
функции параметров нагрузочного режима рабочих органов прессующих агрегатов и оптимальные технологические режимы производства строительных изделий;
математическая регрессионная модель процесса прессования;
метод и реализующие его агрегаты формования изделий из бетонных и древесных смесей;
методы и реализующие их опытно-промышленные образцы агрегатов прессовых машин для пропитки, прессования и облагораживания поверхности изделий на основе древесины;
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов, полученных автором, подтверждены экспериментальными исследованиями, проведенными в соответствии с теорией планирования экспериментов и экспериментальными исследованиями других авторов, опубликованных в открытой печати, а также натурными испытаниями, подтверждающими теоретические выкладки.
Научная новизна работы заключается в следующем:
определены виброакустические характеристики формовочного оборудования заводов стройиндустрии и предложены новые пути снижения
звукового давления на рабочие места путем введения в конструкцию прессового оборудования гидравлического возбудителя колебаний исключающего соударение металлических звеньев;
- впервые определены значения нагрузок на прессовые органы
оборудования и установлены соотношения усилий прессования от скорости
нагружения, влажности материала, направления волокон, формы приложения
уплотняющего усилия, масштабного фактора, а также прочностных
характеристик обрабатываемого материала;
впервые предложены и обоснованны усовершенствованные способы обработки строительных изделий с применением пульсирующего давления, как в позиционных (циклических), так и непрерывных прессовых устройствах.
впервые определены энергозатраты на процесс прессования в целом и отдельные его составляющие с учетом реологических свойств материалов;
обоснованы рациональные технологические режимы пульсирующего прессования изделий из минерального сырья и материалов на основе древесины, реализованные в конструкциях, изготовленных по изобретениям автора (Ах. 865667.725880.879074, 742131, 617260, 618286, 636042, 668805, 638841,677777);
- созданы принципиально новые агрегаты и машины, защищенные
авторскими свидетельствами и патентами (А.с.313675, 482297, 316609,
388880, 383593, 302236, 670126, патенты 2185284, 2188121, 2180286).
Значимость для теории и практики.
Разработанные математические модели процесса прессования, поведения анизотропных материалов и функции параметров нагрузочного режима позволяют уточнить расчет проектных параметров формовочных и прессовых агрегатов, повысить качество принимаемых проектных решений, а также производительность, надежность и эффективность эксплуатации прессового оборудования.
Реализация работы.
Разработанные автором новые экспериментально-промышленные образцы возбудителя колебаний на гидравлической и механической основе, внедрены на предприятиях объединения «Энергостройиндустрия» и «Главкрасноярскстрой» в конструкциях прессовых формовочных агрегатов для производства строительных изделий.
Позиционные и непрерывные прессовые устройства с пульсирующим приложением нагрузки на обрабатываемое изделие нашли применение в ЗАО «Красноярский ДОК», «Вихоревский ДОК» (Иркутская область), «Новокузнецкая мебельная фабрика».
Нормативно-техническая документация представлялась автором на предприятия и проектные организации в различные регионы страны по запросам предприятий. Общий экономический эффект от использования результатов работы составил более 10 м.л.н. рублей.
Личный вклад автора заключается в постановке задачи исследования, формулировке и разработке всех основных научных положений,
определяющих новизну и практическую значимость работы и непосредственном участии в выполнении всех этапов исследований и внедрении полученных результатов.
Апробация работы.
Основные материалы диссертации доложены и получили одобрение на следующих конференциях, совещаниях, семинарах и выставках: выставка ВДНХ Москва, 1976, 1986, 1988 гг.; Всесоюзная конференция «Модификация древесины», Минск, 1990 г., Российская научно-техническая конференция «Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисейского региона», Красноярск 1974-2004 г.г.;
Публикации,
По результатам проведенных работ автором опубликовано 80 работ, в том числе три монографии, получено 28 авторских свидетельств и три патента Российской Федерации.
Структура и объем диссертации.
Работа состоит из введения, семи глав и основных выводов, изложенных на 299 страницах машинописного текста, включая 119 рисунков, 28 таблиц и библиографический список из 211 наименований.
