Испытание бетона трением льда (Методика лабораторных экспериментальных исследований)

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Экспериментальная установка

В результате  оценки конструкции лабораторной установки можно выделить несколько сборочных единиц.

В  состав  конструкции входят:

1.  Рама.

2.  Суппорт.

3.  Рычаг.

4.  Обечайка.

5.  Оправка.

6.  Ролик.

7.  Форма.

Кинематическая схема конструкции изображена на рис.3.1.1.

Рис.3.1.1 Кинематическая схема лабораторной установки по испытанию бетона трением льда.

Описание сборочных единиц.

·  Рама.

На раме крепятся все основные элементы конструкции. Сварена рама из швеллера . Стоит из четырех ножек, продольных и поперечных балок.

·  Суппорт.

Суппорт, служит для закрепления и перемещения, по направляющим рамы, основных частей конструкции. А именно он перемещает  гидромотор, редуктор  и ось, с закрепленными на ней деталями.

·  Рычаг.

Рычаг передает крутящий момент оправке  и роликам .Сварен рычаг из полосы . Крепится к оси  с помощью фланца .

·  Обечайка.

Обечайка, залитая бетоном, служит основанием для всей конструкцией. Состоит из: внутренней втулки, в которую вставляется ось , с посаженными на неё подшипниками  и  втулками; трубы, по которой катятся ролики; центровочного кольца, служащего для точного установления формы; наружной трубы служащей опорной стенкой для льда.

·  Оправка.

Оправка, имеющая форму корыта, служит для закрепления опытного образца бетона. Оправка установлена в вилке, которая прикрепляется к рычагу.

·  Ролик.

Два ролика нужны для замыкания силы, возникающего от действия гидроцилиндра. Состоит ролик из двух колес  закрепленных на оси. Крепится к корпусу гидроцилиндра с помощью рычагов.

·  Форма.

Фома нужна для образования точного кольца льда.

Принцип работы лабораторной установки заключается в том, чтоустановка имеет два привода. Привод вращения образца и привод давления образца бетона на лед.

Контуры управления приводов идентичны.

Рассмотрим контур управления привода вращения опытного образца.

Оператор с помощью пульта управления задает необходимую  скорость. Электрический сигнал поступает на  дифференциальный усилитель. В усилителе возникает  рассогласование задающего и сигнала обратной связи. Сигнал напряжения поступает на катушку управления дросселя. Дроссель,  увеличивая или уменьшая, дроссельную щель, меняет поток, идущий к гидромотору. Тем самым меняет частоту вращения гидромотора.

Датчик обратной связи выдает сигнал о  скорости на операционный усилитель. Дифференциальный усилитель, сравнивая сигналы от задающего устройства и датчиков обратной связи,  опять выдает сигнал рассогласования. Если рассогласование равно нулю, значит, испытуемый образец вращается с заданной оператором скоростью вращения.

Таким образом, реализовывается функция , где V – напряжение на выходе операционного усилителя; ω_зад – заданная угловая скорость; ω_тек – текущая угловая скорость.

Расчет выбора редуктор, гидромотора.

Рассмотрим коэффициент силы трения при разных скоростях движения образца бетона.

1.  При линейной скорости υ=0, коэффициент трения μ=0,1.

2.  При изменении скорости υ до 0,1 м/с, коэффициент трения μ возрастает до 0,15.

3.  При  скорости υ=0,3 м/с коэффициент трения μ примерно равен 0,06.

4.  При скорости υ=1 м/с, коэффициент трения μ=0,01.

Этот процесс, изменение коэффициента силы трения  при возрастании скорости, связан с заполнением микровпадин образца бетона, на первом этапе, частичками льда, а на последующих водой.

Наиболее вероятный  коэффициент силы трения µ=0.06.

Примем отношение

Максимальное давление льда на бетон Р = 5Мпа.

Площадь поверхности бетона:

                                                                                                        (3.1.1)

Сила, действующая на образец:

                                                             (3.1.2)

                                                            (3.1.3)

В результате силы трения возникает момент:

                                                           (3.1.4)

F_тр=F_окр;                                                                 (3.1.5)

Мощность, затрачиваемая на движение образца:

                                                                                                        (3.1.6)

Линейная скорость движения образца U=1м/с.

Диаметр траектории движения образца D=1м.

Один оборот образца по льду совершается за 3,2 секунды.

Число оборотов гидромотора n_гм=1250 об/мин.

Определим передаточное число редуктора:

; принимаем i_ред=63.

Для выбора редуктора определим расчетный момент на тихоходном валу:

;                                                   (3.1.7)

где М_н -  наибольший момент; к – коэффициент условий работы.

Определим номинальный момент гидромотора:

;

По расчетным данным в справочнике [1] выбираем                                     редуктор РЧУ-160-63-2-2 ГОСТ 13563-68.

По расчетным данным в справочнике [2] выбираем гидромотор Г15-24Н.

Характеристика гидромотора представлена в таблице 3.1.1

Таблица 3.1.1

Характеристика гидромотора Г15-24Н.

1           11111111	Рабочий объем. см3	80
2	Номинальный расход масла, л/мин	76,8
3	Давление на входе, МПа: Номинальное Максимальное Минимальное	6,3 12,5 0,5
4 4	Давление на выходе, МПа: Максимальное (при отсутствии нагрузки) минимальное	6,3 0,1
5	Частота вращения, об/мин: Номинальная Максимальная Минимальная при номинальном моменте Минимальная при перепада давлений 2,5 МПа	960 1500 20 2
6	Крутящий момент, , не менее: Номинальный (Мном)	66,7
7	Эффективная мощность номинальная, кВт не менее	6,8
8	КПД полный, не менее	0,87
9	Момент инерции вращающихся масс,	7,35
10	Утечка масла из дренажного отверстия, см3/мин, не более	250
11	Допускаемая нагрузка на вал, Н: Радиальная Осевая	1250 125
12	Средний уровень звука при номинальной частоте вращения, дБа	72
13	Масса, кг	20