CC BY
25
190
Общетехнические задачи и пути их решения
Библиографический список
1. Теоретические основы электротехники. Т. 2 / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин. - СПб. : Питер, 2003. - 575 с. - ISBN 5-94723-620-6.
2. Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / М. Я. Каллер, Ю. В. Соболев, А. Г. Богданов. - М. : Транспорт, 1987. - 335 с.
3. Проектирование активных фильтров / Г. Мошиц, П. Хорн. - М. : Мир, 1984. -
320 с.
4. Цифровая обработка сигналов / А. В. Оппенгейм, Р. В. Шафер. - М. : Связь, 1979. - 413 с.
УДК 69.002.5
А. Н. Лялинов, С. В. Кузаков
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАГЛАЖИВАНИЯ ГИРОСКОПИЧЕСКИМ ДИСКОМ СВЕЖЕОТФОРМОВАННЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Рассматривается процесс заглаживания свежеотформованной бетонной смеси диском. Изучается движение диска, имеющего диаметр, равный ширине формы с бетонной смесью. Особое внимание уделяется процессу заглаживания, определяемому длиной траектории кривой, прочерчиваемой над каждой точкой поверхности бетонной смеси. На основании этого параметра вводится понятие интенсивности заглаживания; вычисляются конкретные величины параметров эффективности заглаживания с использованием языка программирования FORTRAN.
подвижная система координат, неподвижная система координат, скорость переносная, скорость относительная, скорость абсолютная, ускорение переносное, ускорение относительное, ускорение Кориолиса.
Введение
Уплотнение и заглаживание бетонных смесей на заводах сборного железобетона и строительных площадках являются составными частями технологического процесса качественного изготовления изделий. Поэтому качественное заглаживание поверхностей лицевых граней стеновых панелей и других строительных изделий до классов 2-Ш, 3-Ш является главнейшей задачей всего строительного комплекса строительной индустрии. Более того, это требование резко снижает затраты строительной организации на отделку и штукатурку внутренних поверхностей помещений всего здания [3].
2011/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
191
1 Исследование заглаживающей способности бетонной смеси дисковым рабочим органом
Изучая рабочий процесс диска, введём понятие интенсивности заглаживающей способности дискового рабочего органа. Под интенсивностью будем понимать длину линии, прочерчиваемой диском заданных параметров над точкой бетонной смеси за единицу длины | АВ| = а.
Интенсивность процесса заглаживания может быть представлена формулой
I
Яи = -, (1)
a
где I - длина линии, прочерченной диском заданных параметров над прямой АВ поверхности заглаживаемой бетонной смеси, м; а - длина линии АВ, м.
Очевидно, длина линии АВ будет увеличиваться при приближении её к оси вращения диска, в то же время будет уменьшаться её радиус заглаживания.
На рисунке 1 показано схематическое положение портальной машины 1 с дисковым заглаживающим рабочим органом 3. Диск радиуса Г закрепляется на водиле 2 радиуса R . Портал движется со скоростью Уп. Скорость портала может быть принята Уп = (0,5...1) -10 2 м/с.
Определим длину кривой линии, описываемой диском над точкой А бетонной смеси.
Диск, вращаясь против часовой стрелки, будет производить заглаживающее воздействие на точку А свежеотформованной бетонной смеси до тех пор, пока он не сойдёт с этой точки в результате поступательного движения портала 1. Рассмотрим случай, при котором водило (кривошип) 2 не движется, а диаметр диска 3 равен ширине заглаживаемой панели.
Рис. 1. Схема заглаживания свежеотформованного изделия:
1 - портал заглаживающей машины; 2 - водило; 3 - диск вращающийся;
4 - форма с бетонной смесью
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2011/3
192
Общетехнические задачи и пути их решения
На рисунке 1 показано изменение длины радиуса Г до линии \лв\ при
движении портала слева направо. Пусть водило ОО портала находится на оси Ох . В первой точке О находится система координат OXY, которая движется поступательно. В этой же точке находится система координат OX1Y1, жёстко связанная с вращающимся диском.
Определим изменение радиуса ОА от точки заглаживания А до оси вращения диска при отсутствии вращения водила. Пусть форма 4 с бетонной смесью имеет свою ширину, равную диаметру диска 3. Определим изменение радиуса r- от точки заглаживания до оси вращения диска при поступательном движении портала, которое вызывает изменение длины отрезка ОЛ. Первоначальная длина этого отрезка была равной длине радиуса Г.
Величина угла P определяется формулой
Pi =я-2 *Р, (2)
где Р1 - угол, на который повернётся радиус диска, при котором будет происходить процесс заглаживания вращающимся диском;
P - первоначальный угол положения радиуса ОЛ.
Обозначим расстояние по перпендикуляру от точки А до оси OX через у . Тогда угол P определяется выражением:
P = arcsin—. r
(3)
За время нахождения диска над заглаживаемой точкой А он повернётся N раз.
Число оборотов диска определим формулой
n \лв\ 60 ■ ,
(4)
где n - число оборотов заглаживающего диска в минуту, об/мин;
V - скорость поступательного движения портала; м/с;
|АВ| - длина прямой, по которой двигалась бы точка, если бы диск стоял. За каждый оборот диска приращение длины от точки А в направлении прямой АВ будет увеличиваться на 5Pi (см. рис. 1):
P- =P + SP-.
(5)
Определим величину переменного радиуса r- до точки, находящейся на бетонной смеси, если бы она «передвигалась», а портал был неподвижен:
2011/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
193
Г =yj§р2 + r2 - 2 -§Р • r2 • cos Р, (6)
где 5Р - приращение расстояния от точки А прямой |лв| за один поворот диска.
Выражение (4) определяет количество поворотов диска на прямой АВ при движении портала со скоростью Уп.
Длина линии заглаживания за один поворот диска определяется выражением:
L = 2 ■%-ri. (7)
Определим суммарную длину линии над точкой Л, которую прочерчивает диск за время его нахождения над ней и заглаживает эту полосу поверхности.
За каждый оборот диска будет изменяться и длина радиуса r, а следовательно, и длина окружности заглаживания. Это изменение длины окружности, а также суммарное значение линии заглаживания над полосой прямой АВ может быть определено в результате циклического суммирования длины L .
Результаты таких расчётов приведены в «Программе расчёта длины линии, прочерчиваемой диском при движении его над заглаживаемой бетонной смесью».
2 Расчёт заглаживающей способности диска при его движении над формой с бетонной смесью
Программа расчёта длины прочерчиваемой линии над точкой, находящейся на прямой АВ (см. рис. 1), определяет алгоритм следующего содержания [1], [2]:
во-первых, определяются угол наклона радиуса к оси ОХ и длина прямой АВ;
во-вторых, определяется длина части прямой АВ, которая прибавляется за каждый оборот к уже существующей длине, начиная от точки А;
в-третьих, путём двойного цикла (внутренний «вложен» в наружный) определяется суммарная длина заглаживающей линии при движении вращающегося диска над участком прямой линии АВ;
наконец, определяется интенсивность заглаживающей способности диска при различных положениях прямых , расположенных параллельно траектории движения портала. Ниже приведена программа расчёта эффективности применения заглаживающего диска для обработки поверхности панели под окраску.
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2011/3
194
Общетехнические задачи и пути их решения
C
C
C
C
C
C
С
C
C
С
C
20
10
5
15
C
С
C
40
60
50
C
65
ПРОГРАММА
РАСЧЁТА ДЛИНЫ ЛИНИИ, ПРОЧЕРЧИВАЕМОЙ ДИСКОМ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЕГО НАД ЗАГЛАЖИВАЕМОЙ БЕТОННОЙ СМЕСЬЮ (Авторы: доктор технических наук, профессор ЛЯЛИНОВ А.Н., инженер КУЗАКОВ С.В.,
4 марта 2011 года)
Файл «DLINA LINII DISKA.for»
(Алфавит латинский)
DIMENSION BETA(10),Y(10), AB(10), R(10), SEL(10), RI(10), ON(10), DAB(10),OEF(10) INTEGER K1, I, J REAL EL, PI, RD, EN, V OPEN (1,FILE-Diskr.txt')
OPEN (2,FILE='Disk.txt')
READ (2,*)EN,RD,V EN-число оборотов диска в мин;
RD-радиус диска заглаживания ,м;
Y(N)-расстояние от продольной оси портала до линии АВ - заглаживаемых точек, м; BETA(I)-угол наклона радиуса RD к прод. оси портала;
EN/60-число оборотов диска в сек.;
EL(I,J)-массив суммарной длины линии, прочерчиваемой диском над точкой заглаживаемой бетонной смеси;
ONQ-число поворотов диска над точкой АВ.
РАСЧЁТ ДЛИНЫ ЛИНИИ ПРОЧЕРЧИВАНИЯ НАД ТОЧКАМИ ПРЯМОЙ ЛИНИИ АВ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ДИСКА НАД НЕЙ PI-3.141592
DO 10 I=1,10 !Радиус диска делится на 10 частей
Y(I)=(RD-RD/10)/I
BETA(I)=ASIN(Y(I)/RD)
AB(I)=2*RD*COS(BETA(I))
ON(I)=EN/60*AB(I)/V ! Число поворотов диска над точками АВ
DAB(I)=AB(I)/ON(I) !Длина части участка АВ бетонной смеси за один поворот диска
K1=INT(ON(I))
SEL(I)-0 DO 20 J=1,K1
RI(I)=SQRT((J*DAB(I))**2+RD**2-2*(J*DAB(I))*RD*COS(BETA(I))) длина итого радиуса
EL=2*PI*RI(I) !Длина линии за один оборот диска над точкой А SEL(I)-SEL(I)+EL
OEF(I)=SEL(I)/AB(I) коэффициент интенсивности заглаживания
CONTINUE
CONTINUE
WRITE(1,5)
FORMAT(10X,'ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПАРАМЕТРОВ ДИСКОВОГО РАБОЧЕГО'/
10X,'ОРГАНА; ЗАВОДЯТСЯ В ФАЙЛ: EN (об/мин)^(м)У(м/с)'/)
WRITE(1,15)EN, RD, V
FORMAT(10X,'EN=',F6.1,2X,'RD=',F6.4,2X,'V=',F6.4/)C
1.Расстояние между прямыми АВ линиями, параллельными продольной оси движения портала;
2.Число поворотов над точками прямой АВ, т.еЮ^!).
WRITE(1,40)
FORMAT(15X,'1.РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ПРЯМЫМИ АВ,'/
10X,'2.ЧИСЛО ПОВОРОТОВ НАД ТОЧКАМИ ПРЯМОЙ АВ, Т.Е/ONO):')
DO 50 I=1,10 WRITE(1,60) I, Y(I), ON(I)
FORMAT(10X,'I=',I2,2X,'Y(I)=',F6.3,2X,'ON(I)=',F6.1)
CONTINUE
Приращение длины к части прямой АВ за один оборот диска.
WRITE(1,65)
FORMAT(10X,'ПРИРАЩЕНИЕ ДЛИНЫ К ЧАСТИ ПРЯМОЙ АВ'/
10X,'ЗА ОДИН ОБОРОТ ДИСКА НАД БЕТ. СМЕСЬЮ')
2011/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
195
DO 80 1=1,10 WRITE(1,90) I, DAB(I)
90 FORMAT(10X,'I=',I2,2X,'DAB=',F6.3)
80 CONTINUE
C Приращение суммарной длины заглаживания диском
WRITE(1,100)
100 FORMAT(10X,'ПРИРАЩЕНИЕ СУММАРНОЙ ДЛИНЫ ЗАГЛАЖИВАНИЯ SEL(I)'/
20X,' ДИСКОМ, м:')
DO 110 I=1,107 WRITE(1,120) I, SEL(I)
120 FORMAT(10X,'I=',I2,2X,'SEL(I)=',F6.2)
110 CONTINUE
C Значение коэффициента интенсивности заглаживания
WRITE(1,130)
130 FORMAT(10X,'КОЭФФИЦИЕНТ ИНТЕНСИВНОСТИ' ЗАГЛАЖИВАНИЯ ДИСКОМ:')
DO 140 I=1,10 WRITE(1,150) I, OEF(I)
150 FORMAT(10X,'I=',I2,2X,'OEF(I)=',F5.1)
140 CONTINUE
END
На основании данной программы выполнен расчёт основного параметра заглаживания - длины линии прочерчивания диска над i-й точкой бетонной смеси в форме при движении портала вдоль формы.
На рисунке 2 приведены некоторые результаты рабочего процесса заглаживания диском.
Заключение
Изучая графические зависимости, представленные на рисунке 2, приходим к следующим выводам.
Из рисунка 2, а следует, что с увеличением числа прямых резко понижается расстояние между ними и, следовательно, повышается более точная информация об эффекте заглаживания. Прямые AiBi являются фактически хордами окружности, параллельными продольной оси движения портала заглаживающей машины.
Из рисунка 2, б следует, что при реализации прямых (второй и третий интервалы) диск имеет наивысшую эффективность заглаживания, равную почти 40 м длины кривой, которая прочерчивается по околоточечному пространству этих прямых. Минимальное значение длины этих кривых соответствует 28...30 м. При этом коэффициент интенсивности заглаживания имеет максимальное значение 107 единиц при прямой АВ первого интервала (рис. 2, в).
Наконец, последний график (рис. 2, г) имеет резко выраженную зависимость возрастания числа оборотов диска на 10-м интервале прямой АВ, хотя коэффициент интенсивности заглаживания и уменьшается; также уменьшается и суммарное число sel -длины траектории заглаживания (см. рис. 2, б).
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2011/3
196
Общетехнические задачи и пути их решения
5 п
Рис. 2. Зависимость параметров заглаживания диском свежеотформованных
бетонных смесей в формах:
а - зависимость расстояния между прямыми АВ и их числом; б - зависимость суммарной длины линии, прочерчиваемой над точкой за время нахождения диска над ней; в - коэффициент интенсивности заглаживания диском бетонной смеси; г - зависимость числа поворотов диска над точками соответствующих прямых А fit
Кривые рисунка 2 соответствуют 150 оборотам диска в минуту при радиусе 0,3 м и скорости движения портала 0,04 м/с.
Библиографический список
1. Современный FORTRAN / О. В. Бартеньев. - М. : Диалог МИФИ, 2000. -
445 с.
2. Программирование на алгоритмических языках / А. А. Пярнпуу. - М. : Наука, 1983. - 315 с.
3. Заглаживание бетонных поверхностей / А. В. Болотный. - Л. : Стройиздат, 1979. - 125 с.
2011/3
Proceedings of Petersburg Transport University
