"Механики XXI веку" №16 2017

Механики XXI веку. №16 2017 г.

280

УДК 534.01; 622.24.053; 666.97.033

Вибровращательное погружение рабочего органа

в пластическую среду

Коронатов В.А.

, Герасимов С.Н.

Братский государственный университет, ул. Макаренко, 40, Россия, Братск

kortavik@mail.ru

sdm_gerasimov@rambler.ru

Ключевые слова:

заглаживающая машина, теория погружения, крутильные автоколебания,

детерминированный хаос

Моделируется процесс вибропогружения рабочего органа дисковой заглаживающей машины

вибрационного типа при выравнивании пластической среды – не затвердевшей поверхности бетон-

ной смеси. Вибропогружение описывается без учета движения диска в горизонтальном направлении

вдоль обрабатываемой поверхности, когда заглаживается бетонную смесь в одном месте заданное

время.

Для выражения динамического характера силы лобового сопротивления в зависимости от

скоростей погружения и вращения диска используется аппроксимация Паде. Это позволяет исклю-

чить математические некорректности при нулевых значениях скоростей и описывать прерыви-

стость погружения диска, то есть учитывать возможность его кратковременных остановок (за-

клиниваний). Применяется теория погружения вращающегося твердого тела в грунт для введенной

одномассовой динамической модели заглаживающей машины. Приведены результаты численного

моделирования процесса подтапливания диска, включая и случаи возникновения детерминированного

хаоса. В качестве заглаживающей машины рассматривается модель, созданная на кафедре СДМ

БрГУ.

Введение.

При проектировании оптимальных параметров и задании режимов работы

для дисковой заглаживающей машины вибрационного типа приходится решать две противо-

речивые задачи. Для увеличения производительности проводимых работ по выравниванию

поверхности не застывшей бетонной смеси, а также для задания высокочастотного вибраци-

онного воздействия, следует задавать наибольшую частоту вращения для вала электродвига-

теля. В то же время, для предотвращения возможностей чрезмерного подтапливания диска

следует ограничивать увеличение частоты вращения вала, так как в противном случае техно-

логический процесс будет нарушен. Для решения подобного рода задач предлагается новая

динамическая модель заглаживающей машины, которая в отличие от существующих моде-

лей [1, 3-5] учитывает возможность подтапливания не только за счет действия силы тяжести

и вибрационной силы, но и вращения диска. Опытные данные говорят о том, что именно

вращение заглаживающего диска играет определяющую роль при подтапливании, приводя-

щее к уменьшению сопротивляемости бетонной смеси.

В качестве заглаживающей машины

рассматривается модель, разработанная и созданная на кафедре СДМ БрГУ одним из авторов

статьи [2,3].

Методы исследования.

Задачи на погружение вращающегося твердого тела в грунт

до недавнего времени считались неразрешимыми задачами механики. Трудности вызывали

математические некорректности при нулевых значениях скоростей аналитического выраже-

ния для силы лобового сопротивления, выражающей прямую пропорциональную зависи-

мость от линейной скорости погружения и обратную - от угловой скорости вращения тела.

Поэтому в подобных задачах, например в бурении, было принято вводить эмпирические со-

отношения для определения скорости и глубины погружения. В работах одного из авторов

[6, 7] этот вопрос был решен с помощью аппроксимации Паде [9-11], что позволило создать

теорию погружения и применить ее к задачам бурения. Теория позволяет описывать пере-

ходные режимы, в том числе и релаксационные - когда погружение и вращение могут чере-

доваться с кратковременными остановками. Излагаемый ниже материал – еще одно практи-

ческое применение созданной теории.