prezentare disertatie vibrațiile mașinilor și utilajelor pentru construcții. stabilirea unui...

of 23 /23
MINISTERUL EDUCAŢIEI NAȚIONALE UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI FACULTATEA DE UTILAJ TEHNOLOGIC Masterat: Cercetarea, proiectarea și experimentarea sistemelor mecanice avansate Vibrațiile mașinilor și utilajelor pentru construcții. Stabilirea unui model dinamic unificat pentru unele tipuri de ciururi și mori vibratoare Coordonator ştiinţific Prof.univ.dr.ing. Cristian PAVEL Absolvent Ing. Marius VLAD Bucureşti -2013-

Author: marius-vlad

Post on 11-Aug-2015

217 views

Category:

Documents


1 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Prezentare Disertatie Cercetarea, proiectarea și experimentarea sistemelor mecanice avansateing.Vlad Marius

TRANSCRIPT

MINISTERUL EDUCAIEI NAIONALE UNIVERSITATEA TEHNIC DE CONSTRUCII BUCURETI FACULTATEA DE UTILAJ TEHNOLOGIC

Vibraiile mainilor i utilajelor pentru construcii. Stabilirea unui model dinamic unificat pentru unele tipuri de ciururi i mori vibratoareMasterat: Cercetarea, proiectarea i experimentarea sistemelor mecanice avansateCoordonator tiinific Prof.univ.dr.ing. Cristian PAVELBucureti -2013-

Absolvent Ing. Marius VLAD

IntroducereDin toate disciplinele fa de care inginerul rmne ndatorat, de aproape un secol, datorit succeselor aciunilor sale, vibraiile sistemelor mecanice ocup un loc de prim rang. Vibraiile au un caracter util, o serie de utilaje de construcii fiind dotate cu organe de lucru acionate prin intermediul vibraiilor. Vibraiile sunt nedorite n majoritatea cazurilor ntlnite, au caracter nociv, iar prin diminuarea acestora se ajunge la o bun funcionare a mainilor i o cretere semnificativ a fiabilitii acestora. n prezenta lucrare se ncearc o sintez a vibraiilor mecanice i stabilirea unui model dinamic unificat integral teoretic, un calcul analitic fr msurri experimentale sau simulate.

Structura lucrrii:1 Efectele vibraiilor asupra omului i mediului ambiental: Influena nociv; Influena util. 2 Clasificarea vibraiilor. 3 Aplicaii ale vibraiilor n inginerie. 4 Stabilirea unui model dinamic unificat pentru ciururile vibratoare cu fora perturbatoare rotitoare i morile vibrante cu generatorul de vibraii montat coaxial.

1 EFECTELE VIBRAIILOR ASUPRA OMULUI I MEDIULUI AMBIENTAL1.1 Influena nociv a vibraiilor asupra omului i mediului ambiental Rezultatele msurrilor de vibraii se interpreteaz prin prisma nocivitii lor. Peste anumite limite, ele sunt duntoare oamenilor, pot produce degradri ale cldirilor sau pot deranja buna funcionare a mainilor. Numeroasele studii fcute n acest scop au drept subiect omul. Vibraiile nocive sunt clasificate funcie de amplitudine i frecven.

Direciile de acionare ale vibraiilor mecanice asupra corpului omenesc

Efecte de percepie

Zgomotul ca factor de risc Sub aspectul nocivitii zgomotul este procesul (agentul) fizic care poate constitui un pericol pentru sntatea angajailor, n condiii determinate de depire a unor limite admisibile.

Cei care proiecteaz construciile au nvat o lecie amar: oscilaiile structurilor pot deveni distructive n anumite condiii speciale. Aceste condiii trebuie s fie depistate din vreme, chiar din faza de proiectare. Dezastrul de inginerie cel mai faimos, datorat vibraiilor mecanice provenite din aciunea vntului a fost Podul Tacoma Narrows din Statele Unite ale Americii n anul 1940 .

Vibraiile nocive la maini i utilaje

n timpul funcionrii mainilor i utilajelor pot aprea procese vibratorii sub cele mai diverse forme de manifestare. n majoritatea cazurilor ntlnite n tehnic, vibraiile sunt nedorite, cu caracter nociv, iar diminuarea acestora condiioneaza buna funcionare a mainilor.

Vibraiile pot influena negativ parametrii tehnico-funcionali ai mainii

Scopurile urmrite sunt acelea de a reduce vibraiile surselor productoare de vibraii duntoare, precum i eventuala izolare a acestora.

1.2 Influena util a vibraiilor asupra omului i mediului ambientaln natur vibraiile sunt folosite de multe tipuri de specii de animale i insecte n viaa de zi cu zi.

Sunetele joac un rol foarte important n viaa oamenilor. Ne ofer posibilitatea s comunicm i s primim informaii, s ne bucurm de sunetele naturii i s ascultm muzica. Sunetele ne feresc, de asemenea, de pericole.

Acustica Disciplinele cu care este asociat acustica sunt diverse: mecanica solidelor i a fluidelor, chimia, fizica materialelor, electronica, arhitectura, muzica, medicina, tiinele pmntului i atmosferei etc

Undele sonore sunt mijloace de transmitere a informaiilor. Efectele fizice ale undelor sonore asupra corpurilor cu care interacioneaz reprezint alte arii de interes i de aplicaie utile omului. Terapia cu ultrasunete se bazeaz pe utilizarea aparatelor de fizioterapie care furnizez cureni de nalt frecven, cuprinse ntre 800-1000 kHz, corespunztor unor lungimi de und mici. Influena util a vibraiilor n domeniul mainilor i utilajelor Tehnica modern a imaginat, maini i utilaje care produc vibraii n vederea realizrii scopurilor tehnologice. n acest situaii, vibraiile produc lucru mecanic util, organele de lucru ale mainilor respective realiznd execuia proceselor tehnologice pentru care au fost concepute, ca urmare a funcionrii n regim vibratoriu impus.

2 CLASIFICAREA VIBRAIILORExist mai multe criterii de clasificare ale vibraiilor care n linii mari converg ctre acelasi rezultat. Astfel cele mai importante criterii de clasificare sunt: A. Dup numrul gradelor de libertate: - vibraii cu un singur grad de libertate; - vibraii cu dou sau mai multe grade de libertate; - vibraii cu un numr infinit de grade de libertate. B. Dup ecuaia diferenial a micrii: - vibraii liniare; - vibraii neliniare.

C. Dup cauzele care produc vibraia : - vibraii libere-executate de sistemul mecanic dup ncetarea cauzelor care au scos sistemul respectiv din poziia de echilibru; - vibraii forate-executate de sistemul mecanic sub aciunea unor factori care ntrein micarea.

D. Dup prezena forelor rezistente: - vibraii amortizate, sunt vibraii libere sau forate care se produc n prezena forelor rezistente, ceea ce conduce la o disipare de energie; - vibraii neamortizate , la care forele rezistente sunt neglijabile i vibraiile se produc indefinit n timp presupunnd c nu exist disipare de energie;

E. n funcie de deformaiile care apar n sistemul mecanic: - vibraii axiale, care se produc prin deformri axiale n lungul barelor; - vibraii transversale sau vibraii de ncovoiere; - vibraii torsionale; F. Dup legea de variaie n timp a micrii sau dup forma diagramei de vibraie: - vibraii deterministe; - vibraii aleatoare.

2.1 Vibraii libere neamortizate

Sistemul mas-arc

Sistem torsional

2.2 Vibraii forate neamortizateRezonana Trecerea prin rezonan

Variaia n timp a deplasrii la rezonan

Amortizare nul

2.3 Vibraii libere amortizateSistemul mas-arc-amortizor

2.4 Vibraii forate amortizate

Sistemul for-mas-arcamortizor

Diagramele amplitudine-frecven (Cube de rezonan)

3 APLICAII ALE VIBRAIILOR N INGINERIE3.1 Aplicaii la sisteme elastice cu un grad de libertate

Bloc de fundaie rezemat elastic, vibrator inerial unidirecional i diagrama pulsaie excitatoare cu amplitudina vibraiilorUn bloc de fundaie este rezemat elastic pe un suport rigid. Pentru a determina masa M a blocului de fundaie

3.2 Aplicaii la sisteme cu mai multe grade de libertate3.2.1. Studiul comportrii dinamice a maselor vibratoare utilizate pentru compactarea betonului

Masa vibratoare rezemat elastic pe un suport fix, acionat de un vibrator multidirecional vertical.

3.2.2 Parametrii dinamici ai plcilor vibratoare pentru compactarea pmnturilor i nbrcminilor asfaltice

Plac compactoare cu vibrator

3.2.3 Studiul vibraiilor unui compactor vibrator autopropulsat cu dou rulouri vibratoare

Compactor vibrator autopropulsat

Schematizarea modelului dinamic

3.3.3 Parametrii dinamici ai vibraiilor transportoarelor vibratoare elicoidale

Curbele de variaie a amplitudinii vibraiilor decuplate funcie de pulsaia excitatoare Transportor vibrator elicoidal

4 STABILIREA UNUI MODEL DINAMIC UNIFICAT PENTRU CIURURILE VIBRATOARE CU FORA PERTURBATOARE ROTITOARE I MORILE VIBRANTE CU GENERATORUL DE VIBRAII MONTAT COAXIAL4.1 Ciururi vibratoare cu fora perturbatoare rotitoare

Ciur vibrator inerial(variant constructiv)

Ciur vibrator inerial (fotografie)

Schematizarea (a) i modelul dinamic (b) pentru un ciur vibrator inerial cu for perturbatoare

4.2 Mori vibratoare cu generatorul de vibraii montat coaxial

Schema unei mori vibratoare de tip inerial

Moar vibratoare tip PALLA-U35 firma HUMBOLDT LTD (Germania)

Modelul dinamic de calcul schematizat

4.3. Stabilirea modelului dinamic unificat pentru ciururile vibratoare ineriale i morile vibratoare cu generatorul de vibraii montat coaxial Pentru sistemul elastic modelat ca n Figura, sistemul de ecuaii difereniale care i caracterizeaz micarea poate fi sub forma:

+ 4 + 4 = 0 2 2 + 4 + + 4 = 0 0 cos + 4 = 0 sin

Se observ c este acelai sistem de ecuaii difereniale la care s-a ajuns att n cazul ciururilor vibratoare ineriale cu fora perturbatoare rotitoare ct i n cazul morilor vibratoare cu generatorul de vibraii montat coaxial. Modelul dinamic unificat moar vibratoare - ciur vibrator

4.4 Deducerea ecuaiei difereniale de micare din cazurile moar vibratoare - ciur vibrator

+ 4 + 4 = 0 2 2 + 4 + + 4 = 0 0 cos + 4 = 0 sin

4.4.1 Deducerea ecuaiei difereniale de micare ale unui ciur vibrator inerial cu fora perturbatoare rotitoare

4.4.2 Deducerea ecuaiei difereniale de micare a unei mori vibratoare cu generatorul de vibraii montat coaxial

4.5 Rezolvarea ecuaiei difereniale de micare

CONCLUZII Obiectivul major al cercetrii realizate pe parcursul elaborrii acestei lucrri a fost stabilirea de modele dinamice unificate. Acest model dinamic unificat prezentat este exclusiv teoretic i nu este verificat validitatea lui prin experimentare sau simulare. Mainile analizate pe parcursul lucrrii elaborate intr n categoria acelora la care vibraiile produc lucru mecanic util. Studiul acestora are la baz particularitatea existenei a similitudinii modelelor dinamice. Datorit comportamentului dinamic similar, a fost elaborat i studiat ulterior, un model dinamic unic pentru ciururile vibratoare ineriale i morile vibratoare cu generatorul de vibraii montat coaxial. Printrea avantajele unui calcul dinamic unificat se afl scderea costurilor, o metod sustenabil de scdere a timpilor de proiectare teoretic. Poteniale direcii viitoare de cercetare legate de tema abordat este gsirea unor modele dinamice unificate multidisciplinar i obinerea de confirmri simulate sau experimentale a teoriei.

V multumesc pentru atenia acordat .27.02.2013