Анотація до роботи:

Ващенко К.М. Обґрунтування параметрів і режимів роботи стрічкового змішувача гідроприводної штукатурної станції. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.02 – Машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій. – Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2007.

Дисертаційна робота присвячена проблемі підвищення показників якості роботи створеної на основі проведених досліджень гідроприводної штукатурної станції з поворотним бункером і стрічковим шнековим змішувачем шляхом обґрунтування його раціональних параметрів та режимів роботи. На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень установлені аналітичні залежності потужності, що споживається змішувачем штукатурної станції, з урахуванням фізико-механічних характеристик розчинної суміші. Визначені раціональні геометричні параметри та режими роботи змішувача, які знижують час початкового інтенсивного перемішування, інтегральну потужність тривалого побудження розчинної суміші під час роботи розчинонасоса, а також динамічне навантаження на робочий орган змішувача під час запуску. Запропонована методика інженерного проектування поворотного бункера, та проведене економічне оцінювання ефективності використання розробленого обладнання. Упровадження у будівельне виробництво гідроприводної штукатурної станції СШ-4ГА дозволяє комплексно механізувати опоряджувальні роботи.

1. Аналіз літературних джерел та виробничого досвіду використання штукатурних станцій показав, що існуючі конструкції даного обладнання характеризуються високою енергоємністю, що призводить до низької ефективності їх використання. Найбільш перспективним напрямом підвищення ефективності проведення робіт, пов'язаних із використанням будівельних розчинів в умовах міського багатоповерхового будівництва, як показали дані дослідження, є застосування гідроприводних штукатурних станцій, обладнаних поворотним бункером і стрічковим змішувачем, з метою комплексної механізації даного виду робіт.

Практична відсутність наукових досліджень, а також науково обґрунтованих методик розрахунку робочих параметрів саме поворотних бункерів, обладнаних стрічковими змішувачами, у складі гідроприводних штукатурних станцій з урахуванням особливостей їх роботи обмежує можливості подальшого підвищення ефективності роботи створюваних штукатурних станцій даного типу.

2. Теоретично обґрунтовані основні фізико-механічні властивості розчинних сумішей різної консистенції, які визначають характер взаємодії мас розчину з робочим органом змішувача, – коефіцієнт тертя k_f та коефіцієнт опору зсування k_t. Шляхом проведення експериментальних досліджень визначено, що основний фактор, який визначає названі фізико-механічні показники – рухомість розчинної суміші: збільшення рухомості суміші від 6 до 12 см зменшує коефіцієнт тертя k_f із 0,481 до 0,063 та коефіцієнт опору зсування k_t із 130 до 61 Па (за умови лінійної швидкості руху робочого органа змішувача и = 1 м/с).

3. За результатами проведення багатофакторного експерименту одержана адекватна (з вірогідністю 0,95) регресійна модель, котра надає можливість розрахунковим шляхом оцінити величину питомого тиску р_ГД на робочий орган змішувача внаслідок дії сили F_SГД гідродинамічного опору, залежно від рухомості суміші u_рух, швидкості руху робочого органа и, кута атаки d та величини зазору х між стінкою бункера та робочим органом. При цьому було встановлено, що головним чином на величину питомого тиску, а відповідно і на потужність, яка споживається змішувачем, впливають кут атаки d, зазор х між робочим органом і бункером та головна характеристика розчинної суміші – рухомість u_рух. Швидкість руху лопатки и при зміні в межах, що відповідають робочим швидкостям змішувачів, впливає на величину сили гідродинамічного опору значною мірою для малорухомих розчинів (4…6 см) і меншою мірою – для розчинів високої рухомості (10…12 см).

4. Із використанням експериментально-лабораторного змішувача досліджена залежність споживаної потужності від кутової швидкості w обертання стрічки шнека та фізико-механічних характеристик суміші, що перемішується, котрі визначаються її рухомістю u_рух. Результати підтвердили запропоновані теоретичні залежності з визначення потужності змішування Р.

5. За результатами теоретичних досліджень із подальшою експериментальною перевіркою обґрунтовані раціональні параметри робочого органа стрічкового змішувача поворотного бункера штукатурної станції: кут нахилу стрічки шнека до площини обертання d = 25…30, співвідношення внутрішнього R₁ та зовнішнього R₂ радіусів стрічки R₁ = = (0,7…0,72)R₂. Розроблений режим роботи стрічкового змішувача гідроприводної штукатурної станції після приймання товарного розчину, який складається із плавного розгону робочого органа до кутової швидкості ~ 4 с^-1; інтенсивного перемішування та доведення до кондиції розчинної суміші з даною кутовою швидкістю; побудження суміші під час роботи розчинонасоса шляхом обертання стрічки шнека з кутовою швидкістю ~ 1 с^-1; при зниженні рівня суміші у бункері до величини, що дорівнює ширині стрічки шнека, за умови необхідності забезпечення максимальної подачі розчинонасоса – підвищення кутової швидкості робочого органа змішувача до ~ 5 с^-1.

6. За допомогою розробленої науково обґрунтованої методики оцінювання якості доведеної до товарної кондиції розчинної суміші визначений оптимальний час інтенсивного перемішування t ^опт, який відповідає вирівнюванню значення рухомості розчину по всьому об'єму бункера в межах ± 0,5 см, залежно від кутової швидкості w обертання робочого органа змішувача. Установлено, що підвищення w від 1 до 4 с^-1 зменшує значення t ^опт від ~ 17 хв до ~ 6 хв. Одержані дані підтверджені також за допомогою запису діаграм енергоспоживання привода стрічкового змішувача штукатурної станції.

7. Розроблені науково обґрунтовані основи проектування геометричних параметрів робочого органа, конструктивних і технологічних параметрів поворотного бункера у складі гідроприводної штукатурної станції, обладнаного стрічковим змішувачем.

8. На основі результатів проведених наукових досліджень створена й упроваджена у будівельне виробництво гідроприводна штукатурна станція нового покоління з поворотним бункером та стрічковим шнековим розчинозмішувачем. Використання даного обладнання надає можливість комплексно механізувати процес проведення опоряджувальних робіт від приймання товарного розчину до безкомпресорного соплування на будівельні конструкції. Застосування об'ємного гідропривода дозволяє знизити енергоспоживання станції на 13,3% порівняно з механічним приводом та підвищити продуктивність опоряджувальних робіт у 2,5 - 3 рази порівняно з ручним оштукатурюванням.

9. Річний економічний ефект від упровадження створеної гідроприводної штукатурної станції СШ-4ГА у будівельне виробництво порівняно з використанням поширеної гідроприводної станції СО-114А у цінах 2006 року становить 21 817 грн. на одну станцію.

Публікації автора:

1. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Розроблення конструкції бункера-змішувача на основі аналізу конструктивних особливостей машин для прийому, перемішування і видачі будівельних розчинів // Галузеве машинобудування, будівництво: Зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2004. – Вип. 14. – С. 6-11. (Обґрунтована конструктивна схема поворотного бункера, обладнаного стрічковим шнековим розчинозмішувачем).

2. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Дослідження опору будівельних розчинів переміщенню робочих органів змішувача // Вісник ХНАДУ: Зб. наук. праць. – Харків: ХНАДУ, 2004. – Вип. 27.– С. 157-159. (Запропонована методика дослідження питомого тиску на робочі органи змішувачів від дії гідродинамічної сили опору розчину й одержані експериментальні дані для сумішей різної рухомості за умови зміни швидкості руху робочого органа).

3. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Визначення потужності подолання сил тертя при роботі стрічкового шнекового розчинозмішувача // Вібрації в техніці та технологіях. – Вінниця: ВДАУ, 2006. – Вип. 1. – С. 87-93. (Розроблена математична модель руху часток розчинної суміші при взаємодії із стрічковим робочим органом).

4. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Розрахунок потужності та визначення опорів, що виникають при роботі стрічкового шнекового розчинозмішувача // Вісник КДПУ: Зб. наук. праць. – Кременчук: КДПУ, 2006. – Вип. 1(36). – С. 58-63. (Визначені й обґрунтовані сили опору, що виникають при роботі стрічкового змішувача та визначають споживану потужність).

5. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Обґрунтування роботоздатності гідропривідної штукатурної станції // Галузеве машинобудування, будівництво: Зб. наук. праць. – Полтава: ПолтНТУ, 2006. – Вип. 17. – С. 8-12. (Запропонована гідравлічна схема гідроприводної штукатурної станції з поворотним бункером і регульованим диференціальним гідроприводним розчинонасосом та обґрунтована її роботоздатність).

6. Ващенко К.М. Оптимізація роботи розчинозмішувача за допомогою регулювання швидкості руху робочого органа // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків: Технологічний Центр, 2006. – Вип. 5/2(23). – С. 43-45.

7. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Взаємодія робочих органів розчинозмішувачів із середовищем, що перемішується, у пристінковому шарі // Наукові нотатки: Зб. наук. праць. – Луцьк: Луцький ДТУ, 2006. – Вип. 18. – С. 268-275. (Експериментально досліджений вплив зазору між робочим органом та стінками бункера на величину сили опору просуванню робочого органа у суміші).

8. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Удосконалення геометричних параметрів стрічкового змішувача штукатурної станції // Сучасні проблеми будівництва (щорічний науково-технічний збірник). – Донецьк: Донецький ПромбудНДІпроект, 2006. – С. 283-287. (Теоретично обґрунтовані значення кута нахилу шнекової стрічки змішувача, які забезпечують максимальну циркуляцію мас суміші для різних значень її рухомості).

9. Онищенко О.Г., Ващенко К.М. Підвищення ефективності використання змішувачів із застосуванням керованого робочого органа // Вісник КДПУ: Зб. наук. праць. – Кременчук: КДПУ, 2007. – Вип. 1(42). – С. 79-81. (Запропоновані режими роботи розчинозмішувального обладнання, що дозволяють знизити навантаження на робочі органи під час запуску).

10. Керований робочий орган роторного змішувача: Деклараційний патент на корисну модель №14244 МПК В28С 5/16 Україна / О.Г. Онищенко, В.У. Уст'янцев, Б.О. Коробко, К.М.Ващенко.– № u 2005 09666; Заявл. 14.10.2005; Опубл. 15.05.2006.– Бюл.– 2006.– №5.– 3 с. (Обґрунтована доцільність використання робочого органа змішувача із змінними геометричними параметрами).

11. Гідропривідна штукатурна станція: Деклараційний патент на корисну модель №15888 МПК E04F 21/02 Україна / О.Г. Онищенко, К.М. Ващенко. – № u 2006 01088; Заявл. 06.02.2006; Опубл. 17.07.2006. – Бюл. – 2006. – №7. – 4 с. (Обґрунтований режим роботи привода маслонасосної установки штукатурної станції).

12. Камера-живильник: Деклараційний патент на корисну модель №19476 МПК E04G 21/04 Україна / О.Г. Онищенко, К.М. Ващенко. – № u 2006 07146; Заявл. 26.06.2006; Опубл. 15.12.2006. – Бюл. – 2006. – №12. – 4 с. (Запропонована конструктивна схема вдосконаленої камери-живильника бункера штукатурної станції).