Характер коливального процесу фундаментів діючих вибивальних решіток за різних режимів роботи. Гранично допустимі значення амплітуди коливання фундаментів вибивальних решіток в залежності від їх віброударного навантаження. Методика розрахунку фундаментів.
Аннотация к работе
На фундамент ВР передається інтенсивне віброударне навантаження, внаслідок чого пошкоджуються його окремі конструктивні елементи і фундамент ВР виступає як активне джерело вібраційного забруднення металургійних цехів. Оскільки фундаменти ВР проектують виходячи із конструктивних міркувань без відповідних динамічних розрахунків та обмеження амплітуд їх коливання, то досить часто ці фундаменти мають значні вібрації і сприяють поширенню підвищеного віброударного фону, який негативно впливає на несучі конструкції цехів і обслуговуючий персонал. Петровського” для оцінювання вібраційного стану фундаменту інерційної вибивальної решітки моделі 31216М у зв?язку із заміною обладнання, яке відпрацювало свій ресурс, і розташуванням нової решітки на існуючому фундаменті. В спільних роботах здобувачу належить методика експериментальних досліджень і результати інструментальних вимірювань коливань фундаментів інерційних вибивальних решіток [2], розробка динамічного розрахунку фундаментів багатосекційних інерційних вибивальних решіток, затиснутих грунтом бокової засипки [5] та рекомендації щодо проектування фундаментів та регулювання їх коливань [6]. Оскільки коливання визначалися в реальних грунтових умовах на фундаментах діючих інерційних вибивних решіток ливарного виробництва, то в підготовчний період вивчалися звіти з інженерно-геологічних вишукувань на ділянці розташування фундаменту, технічна документація на машину та фундамент.В роботі отримані нові, обгрунтовані натурними дослідженнями на діючому обладнанні, результати, за допомогою яких можна запроектувати фундаменти інерційних вибивальних решіток ливарного виробництва з необхідними параметрами коливань. Величина періодичної збурювальної сили, маса вибиваної опоки, асиметрія в розташуванні опоки і головних осей фундаменту з вибивальною решіткою, фізичні характеристики машини, фундаменту та грунту є визначальними факторами, від яких залежать параметри коливань фундаменту вибивальної решітки. Стінчасті фундаменти інерційних вибивальних решіток, про що свідчать дані проведених експериментальних досліджень, в першому наближенні можна розглядати як абсолютно тверде тіло, коливання якого на грунті збурює встановлена на ньому решітка. Систему вибивальна решітка-фундамент-основа запропоновано розглядати як дво-масову, що враховує масу фундаменту, масу решітки, в?язко-пружні властивості грунту і пружні характеристики амортизаторів, або як одномасову систему, в якій фундамент і решітка розглядаються як одне тверде тіло і враховуються пружні та демпфірувальні властивості основи. Вібрації фундаментів інерційних вибивальних решіток - результат складання вільних і вимушених коливань системи вибивальна решітка-фундамент-основа, на що вказують віброграми коливань фундаменту в режимі холостого ходу та за умови завантаження решітки опокою.
Вывод
В роботі отримані нові, обгрунтовані натурними дослідженнями на діючому обладнанні, результати, за допомогою яких можна запроектувати фундаменти інерційних вибивальних решіток ливарного виробництва з необхідними параметрами коливань. Виконані дослідження дали змогу зробити такі висновки.
Навантаження, що передаються на фундамент інерційної вибивної решітки, необхідно класифікувати як віброударні. Вони складаються з періодичних зусиль, які створює незрівноважений вал решітки, та імпульсної сили, що виникає внаслідок співударяння опоки і решітки.
Величина періодичної збурювальної сили, маса вибиваної опоки, асиметрія в розташуванні опоки і головних осей фундаменту з вибивальною решіткою, фізичні характеристики машини, фундаменту та грунту є визначальними факторами, від яких залежать параметри коливань фундаменту вибивальної решітки.
Неврівноважений вплив декількох решітчастих рам, розташованих на одному фундаменті, під час робочого процесу можна розглядати як одну силу, яка змінюється за гармонійним законом. Синхронізатором збурювальних сил у фазі виступає масивна великогабаритна опока, що вибивається на ВР.
Стінчасті фундаменти інерційних вибивальних решіток, про що свідчать дані проведених експериментальних досліджень, в першому наближенні можна розглядати як абсолютно тверде тіло, коливання якого на грунті збурює встановлена на ньому решітка.
Систему вибивальна решітка-фундамент-основа запропоновано розглядати як дво-масову, що враховує масу фундаменту, масу решітки, в?язко-пружні властивості грунту і пружні характеристики амортизаторів, або як одномасову систему, в якій фундамент і решітка розглядаються як одне тверде тіло і враховуються пружні та демпфірувальні властивості основи.
Двомасова розрахункова схема краще відтворює конструктивні особливості інерційної вибивальної решітки та фундаменту; отримані за нею розрахункові формули достовірніше відображають якісну картину коливального процесу, а обраховані результати краще співпадають із виміряними вібраціями, оскільки розбіжність сягає 8,8%. Проте, аналітичний апарат, який описує цю схему, громіздкий, а тому розрахунки за цією схемою застосовують як уточнюючі.
Параметри коливання фундаментів інерційних вибивальних решіток в практичних розрахунках пропонується визначати за одномасовою розрахунковою схемою. Апробація запропонованого розрахунку засвідчила можливість його застосування в інженерній практиці, оскільки розбіжність між обрахованими і виміряними вібраціями не перевищує 20%, а нескладні формули відображають головні характеристики системи, які впливають на динамічний стан фундаменту. Основною перевагою запропонованого аналітичного підходу є можливість швидкого і достатньо надійного прогнозування вібраційного стану фундаментів інерційних вибивних решіток як за умови центрального, так і позацентрового динамічного навантаження.
Вібрації фундаментів інерційних вибивальних решіток - результат складання вільних і вимушених коливань системи вибивальна решітка-фундамент-основа, на що вказують віброграми коливань фундаменту в режимі холостого ходу та за умови завантаження решітки опокою.
Амплітуди коливань фундаменту ВР, як свідчать наведені в роботі результати теоретичних досліджень, необхідно визначати з обов?язковим врахуванням затиснення фундаменту грунтом бокової засипки, оскільки підошву фундаментів вибивальних решіток ливарного виробництва розташовують на глибині до -7,6 м. Заглиблення цих фундаментів суттєво перевищує заглиблення фундаментів більшості машин з динамічним навантаженням, в розрахунках яких будівельні норми СНИП 2.02.05-87 вплив засипки не беруть до уваги. Якщо знехтувати сковуванням фундаменту решітки грунтом бокової засипки, то одержані за будь-якою розрахунковою схемою результати не співпадуть із виміряними, розбіжність перевершить 45%.
Аналіз існуючих рішень фундаментів дозволяє виявити слабкі місця в їх конструкціях. Встановлено, що найбільших пошкоджень в процесі експлуатації машини зазнають залізобетонні опорні балки та стіни в місцях їх стикування. Рекомендовано застосовувати для опирання пружинних амортизаторів решітки лише сталеві балки коробчастого перерізу, внутрішня порожнина якого заповнена бетоном, або двотаврового перерізу. Вони майже не пошкоджуються під час роботи і значно легше переобладнуються під іншу решітку, що буває при модернізації виробництва. Використання сталевих опорних балок дасть змогу також застосовувати конструктивні заходи для захисту залізобетонних стін, на які вони спираються, вводячи між ними прокладки із повсті або гуми.
У розрахунках фундаментів інерційних вибивальних решіток на коливання запропоновано враховувати можливі зміни характеристик грунтів основи внаслідок її підтоплення, тому що при замочувані зменшується модуль деформації грунту, коефіцієнт жорсткості основи та модуль згасання коливань. Зміна в?язко-пружних властивостей основи може ввести систему вибивальна решітка-фундамент-основа в резонансну зону, визначення якої при проектуванні обов?язкове.
Розрахований при проектуванні середній статичний тиск під підошвою фундаменту повинен відповідати умові (2) СНИП 2.02.05-87, в якій коефіцієнт умов роботи для фундаментів інерційних вибивальних решіток ливарного виробництва пропонується призначати .
Гранично допустимими значеннями амплітуд вертикальних коливань фундаменту інерційних вибивальних решіток ливарного виробництва необхідно вважати величини 0,15…0,1 мм, при чому більшому значенню амплітуд відповідають частоти обертання незрівноваженого вала решітки 700 об/хв, а меншому - 1000 об/хв. Вказані значення на 20% менші величин, рекомендованих санітарними нормами ДСН 3.3.6.039-99, оскільки на здоров?я оператора вибивальної решітки впливають й інші негативні фактори, а саме: шум, токсичні гази, тонкодисперсний силікатний пил і дискомфортні температури.
Результати досліджень прийняті у практику проектування.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО У ТАКИХ РОБОТАХ: Капленко Г.Г. Визначення параметрів коливань фундаменту інерційної вибивальної решітки // Вісник Придн. держ. академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 2002. - №5. - С. 24-31.
Капленко Г.Г., Левченко Г.М., Сєдін В.Л. Деякі питання динаміки фундаментів вибивальних решіток // Вісник Придн. держ. академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 2002. -№2. - С. 28-33. (Внесок здобувача - розробка методики та результати інструментальних вимірювань коливань фундаментів інерційних вибивальних решіток).
Капленко Г.Г. Експериментальне обгрунтування гранично допустимої амплітуди коливання фундаментів інерційних вибивальних решіток // Вісник Придн. держ. академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 2003. -№. - С.22-27
Капленко Г.Г. Залежність параметрів коливання фундаменту інерційної вибивальної решітки від пружного зв?язку між фундаментом та решітчастою рамою // Вісник Придн. держ. академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 2002. - №6. - С. 25-31.
Капленко Г.Г., Левченко Г.М., Сєдін В.Л. Коливання багатосекційних інерційних вибивальних решіток, затиснутих грунтом // Вісник Придн. держ. академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 2002. -№10. - С. 30-35. (Внесок здобувача - розробка методики динамічного розрахунку фундаментів багатосекційних інерційних вибивальних решіток, затиснутих грунтом бокової засипки).
Капленко Г.Г., Левченко Г.М. Деякі питання вібраційного забруднення цехів ливарного виробництва// Строительство, материаловедение, машиностроение. Сборник научных трудов. Вып.24. - Днепропетровск: ПГАСА, 2003. - С.93-97. (Внесок здобувача - рекомендації щодо проектування фундаментів інерційних вибивальних решіток та регулювання їх коливань)