<<
>>

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время наблюдается активное развитие как промышленного, так и гражданского строительства. Одним из ключевых решений для повышения качества и производительности труда является применение сухих строительных смесей.

Простота их применения также способствует развитию индивидуального жилищного строительства [95,161]. До появления на рынке сухих строительных смесей в строительстве и в ремонтно-отделочных работах был распространен цементно-песчаный раствор, приготовление которого осуществлялось непосредственно на месте проведения строительных работ [28]. Такой раствор обладает высокой прочностью на сжатие, которую обеспечивает комбинация цемента в качестве минерального вяжущего и кварцевого песка [124]. Однако в то же время он является уязвимым для растягивающих и изгибающих нагрузок [165], что значительно сокращает область его применения. Лучше всего этот недостаток проявляется при нанесении затворенной смеси тонким слоем - она обладает низкой водоудерживающей способностью, что приводит к быстрому испарению влаги в атмосферу и неполной гидратации цемента, в результате чего раствор не набирает необходимую прочность [130,144]. Сухие строительные смеси - это группа материалов со узкоспециализированными особенностями, которые используются при ведении строительных работ и при внутренней и внешней отделки зданий. Общим признаком этой группы материалов является то, что их основу составляют минеральные вяжущие вещества и химические модифицирующие добавки, а также различные наполнители и пигменты [74,69]. Переход от технологии приготовления строительных растворов на строительной площадке к заводскому изготовлению сухих строительных смесей, оптимизировал процесс с точки зрения, как экономики, так и экологии [114]. Производство сухих строительных смесей осуществляется на специализированных предприятиях, где заполнители вместе с минеральными вяжущими смешиваются в требуемых пропорциях [157].
Также процесс приготовления сухих смесей, как правило, включает в себя добавление химических примесей для улучшения эксплуатационных характеристик готового

продукта [44]. Получаемые таким образом специализированные смеси производится по рецептурам, разрабатываемым и предварительно испытанным в лабораторных условиях. Новая технология получения строительных растворов привела к совершенствованию оборудования для их транспортирования [19], смешивания с водой и машинной укладки, а также к повышению производительности рабочих процессов с их применением [128]. Возможность улучшения сухой смеси с помощью специальных добавок способствует получению новых рецептур качественных растворных смесей, применяемых при строительстве и обладающих соответствующими специфичными свойствами [17]. Такие специализированные смеси не только полностью отвечают современным требованиям строительной промышленности, но и значительно превосходят по эффективности смеси, приготовленные на строительных площадках. В настоящее время подобные строительные растворы, модифицированные добавками и присадками, вытеснили такие строительные материалы как пастообразные составы и жидкообразные добавки, используемых для совместного использования с не модифицированными строительными растворами [131]. По мере удовлетворения растущего спроса на сухие строительные смеси, основной задачей отрасли становится соблюдение их высокого качества, а также стандартизации производимой продукции [111]. Эта проблема, в первую очередь, должна решаться путем оборудования заводов по производству смесей современным и эффективным смесительным оборудованием, так как оно является ключевым фактором, влияющим на характеристики готового продукта [146].

Одним из важных этапов процесса производства смесей является эффективная работа смесительного оборудования [31,96]. Выбор оборудования для производства той или иной сухой строительной смеси производится с учетом их физических свойств, так как от этого будет зависеть как режим работы смесителя, так и конструкция его рабочих органов [132].

Таким образом, для организации производства могут применяться как существующие типы конструкций смесителей, так и разработанные с учетом отдельных условий приготовления и свойств смешиваемых материалов [163]. Производители на российском рынке

изготавливают в основном лопастные смесители принудительного действия, предназначенные для применения только в конкретных отраслях, например, строительной. Зарубежные производители стремятся к созданию более универсальных конструкций смесителей, которые можно использовать в различных отраслях. Наиболее популярные выпускаемые ленточные смесители могут применяться как в строительной, химической и пищевой промышленности [168]. Данный подход позволяет предприятиям унифицировать модельный ряд используемого смесительного оборудования. Такой же универсальностью обладают и планетарные смесители, применяемые как в России, так и за рубежом. Тем не менее в отличие от ленточных смесителей обладают более высокой производительностью, обеспечивают качественное перемешивание сухой смеси, но не так распространены из-за сложности конструкции и соответственно высокой стоимости изготовления. Таким образом, можно сделать вывод, что создание современных, более эффективных и недорогих в изготовлении конструкций смесителей является актуальной задачей, стоящей перед инженерами.

Степень разработанности темы исследования.

В ходе проведенного исследования, были изучены труды зарубежных и отечественных авторов, изучающих вопросы и основные проблемы процесса смешивания сухих материалов, таких как: Strenk F., Stuart R., Хавлица Дж., Богомолов А.А., Klein G., Золотухин В.И., Макаров Ю.И., Борщев В.Я., Лозовая С.Ю., Бродский Ю.А., Першин В.Ф., Сапожников В.А., Телешов А.В., Богданов В.С., Уваров В.А., Сиваченко Л.А., Горшков П.С. и другие. Полученные в ходе исследования научные данные представленных ученых поспособствовали увеличению общего объема знаний о процессе смешивания сыпучих материалов, характере их движения в емкости смесителя, воздействия конструктивно­технологических параметров установки на процесс смешивания и качество готового продукта.

Тем не менее, на данный момент вопрос об обеспечении более эффективной интенсивности воздействия на перемешиваемые компоненты сыпучей смеси и создании условий для возникновения дополнительной

циркуляции сыпучих компонентов из застойных зон освещен недостаточно полно [92].

Объектом исследования - является конструкция планетарного смесителя для получения сухих строительных смесей.

Предметом исследования - является установление зависимости оказываемого влияния геометрических параметров расположения месильных органов на процесс смешивания и затрачиваемую электроэнергию для получения смесей с определенными качественными показателями.

Цель работы - повышение качества сухой строительной смеси и снижение удельного расхода электроэнергии, за счет совершенствования конструкции планетарного смесителя.

Задачи исследования:

1. Анализ и классификация смесительного оборудования, сухих строительных смесей.

2. Определение направлений совершенствования смесителей применяемых для получения сухих строительных смесей.

3. Разработать новую конструкцию планетарного смесителя, позволяющую использовать различные варианты установки рабочих органов.

4. Установить зависимость, описывающую характер движения месильных органов по циклоидальной кривой.

5. Разработать методику расчета: мощности, затрачиваемой на вращение рабочих органов смесителя; мощности затрачиваемой на преодоление сопротивления среды; траекторий движения рабочих органов смесителя, с целью снижения образования застойных зон.

6. Установить рациональный режим процесса смешивания многокомпонентных смесей.

7. Разработать рекомендации для промышленного внедрения.

Соответствие диссертации паспорту специальности.

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.02.13 по областям исследования:

3. Теоретические и экспериментальные исследования параметров машин и агрегатов и их взаимосвязей при комплексной механизации основных вспомогательных процессов и операций.

6. Исследование технологических процессов, динамики машин, агрегатов, узлов и их взаимодействия с окружающей средой.

Научная новизна:

- определены уравнения траекторий движения рабочих органов смесителя с учетом возможности изменения геометрических характеристик установки;

- получены выражения для определения потребляемой смесителем мощности, учитывающие его конструктивные и технологические параметры;

- на основе проведенных экспериментов были получены уравнения регрессии, на основе полного многофакторного эксперимента, которые позволяют определить рациональные конструктивные параметры и режимы работы смесителя.

Практическая значимость работы:

Предлагаемый способ смешивания тонкодисперсных компонентов с возможностью изменения скоростных, геометрических и технологических параметров даст возможность получить готовые сухие строительные смеси с достаточной степенью равномерного распределения частиц ключевого компонента в общем объеме материала при наименьших затратах электроэнергии.

Рассмотренный метод воздействия на сухую смесь позволяет усовершенствовать существующие конструкции машин подобного класса или осуществить разработку абсолютно новой конструкции смесителя.

Работа выполнена в рамках программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова и в рамках федеральной целевой программы по теме

«Разработка роботизированного комплекса для реализации полномасштабных аддитивных технологий инновационных материалов, композитов, конструкций и сооружений» (уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI57715X0193).

Методы исследования.

В диссертационной работе использовались теоретические методы анализа, экспериментальные методы, а именно: визуального наблюдения, лабораторного эксперимента, математической статистики, сравнения экспериментальных результатов и теоретических.

Автор защищает:

1. Методику расчета мощности потребляемой приводом, учитывающую конструктивные и технологические параметры работы планетарного смесителя.

2.

Методику определения рациональных траекторий движения рабочих органов смесителя с учетом возможности изменения геометрических характеристик установки.

3. Результаты экспериментальных исследований в виде полученных уравнений регрессии, позволяющих определить влияние основных факторов на формирование функции отклика.

4. Конструкцию планетарного смесителя для сухих строительных смесей, подтвержденную патентом РФ на полезную модель RU №143424.

Реализация работы:

Проведены испытания полученного варианта планетарного смесителя периодического действия для получения сухих строительных смесей на технологической линии ООО «Боникс» (г. Белгород).

Достоверность:

Полученных научных результатов и выводов, представленных в диссертации, отвечает необходимым требованиям и основана на применении высокоточных

контрольно-измерительных и вычислительных приборов, основополагающих принципов и законов, и подтверждается высокими показателями сходимости теоретических расчетов с результатами данных полученных в ходе проведения лабораторных экспериментов и положительном результате промышленной апробации планетарного смесителя.

Апробация работы:

Выводы и результаты диссертационной работы представлялись и рассматривались на заседаниях кафедры механического оборудования БГТУ им. В.Г. Шухова в 2016-2017 гг., на производственных совещаниях ООО «Боникс», г. Белгород в 2017 году, на Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, на научно-практической конференции POWX 2014, г. Москва в 2014 году, на научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь и научно-технический прогресс», г. Губкин в 2016 году, также работа была высоко оценена представителями фонда содействия и стала победителем в конкурсе «У.М.Н.И.К.» - 2013.

Публикации.

Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 21 научном труде, в том числе 5 статей в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ на полезную модель № 143424 и 169313.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по результатам работы, списка литературы из 169 наименований. Работа изложена на 187 страницах, в том числе 149 страниц основного текста, содержит 104 рисунка, 5 таблиц, 4 приложения.

<< | >>
Источник: АНЦИФЕРОВ СЕРГЕЙ ИГОРЕВИЧ. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ПЛАНЕТАРНОГО СМЕСИТЕЛЯ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени. Белгород - 2017. 2017

Еще по теме ВВЕДЕНИЕ:

  1. Статья 314. Незаконное введение в организм наркотических средств, психотропных веществ или их аналогов
  2. ВВЕДЕНИЕ История нашего государства и права — одна из важнейших дисциплин в системе
  3. ВВЕДЕНИЕ
  4. Мысли об организации немецкой военной экономикиВведение
  5.   ПРЕДИСЛОВИЕ [к работе К. Маркса «К критике гегелевской философии права. Введение»] 1887  
  6. Под редакцией доктора юридических наук, профессора А.П. СЕРГЕЕВА Введение
  7. ВВЕДЕНИЕ
  8. Введение
  9. Введение
  10. ВВЕДЕНИЕ
  11. Введение
  12. Введение
  13. Введение
  14. ВВЕДЕНИЕ
  15. Введение