РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика исследования динамики виброуплотнения сыпучих смесей
2.1.1. Формовочный материал
При проведении исследований использовали кварцевый песок марки 1К016.
Песок был просушен и просеян через сито 063.
В экспериментах по уплотнению форм использовали окрашенный песок для визуального разделения разных слоев формы. Песок окрашивали водным раствором гуаши. После окрашивания песок был просушен и просеян.
2.1.2. Модели
Пенополистироловые модели были изготовлены специально для условий этой работы. Для определения коэффициента затухания колебаний по высоте формовочной смеси использовалась группа моделей, представляющая собой сплошные цилиндры диаметром 96 мм и разной высоты: 5,20 и 50 мм (рис.2.1 а).
В опытах по изучению динамики виброуплотнения форм использовали модели разного профиля: Г-образного и П-образного, прямоугольник, треугольники с разными углами при вершине (900 и 500) (рис.2.1).
а) б) в) г) д)
Рис. 2.1. Опытные модели: а) для определения коэффициента затухания колебаний; б)-д) для изучения динамики виброуплотнения форм.
2.1.3. Оборудование
2.1.3.1. Вибростенд
В работе использовали электродинамический вибрационный стенд (рис.2.2).
Вибростенд представляет собой электромагнитную систему, состоящую из электромагнита и вибрационного стола 1, закрепленного на пластинчатых пружинах 2. Электромагнит питается постоянным током от двух выпрямителей ВСА-5. В кольцевом зазоре электромагнита размещена катушка возбуждения. В катушку подается переменный ток, который взаимодействует с постоянным магнитным потоком, в результате чего создаются вибрационные колебания рабочего стола с частотой, равной частоте переменного тока.
Питание обмотки возбуждения осуществляется лабораторным автотрансформатором, позволяющим регулировать ток, т.е. амплитуду колебаний рабочего стола. Значение токов в катушках контролируется амперметрами.
Рис. 2.2. Схема электродинамического вибростенда
1- рабочий стол; 2- пластинчатые пружины; 3- корпус; 4- катушка возбуждения; 5- катушка подмагничивания; ТТ - трансформатор тока; ПВ - выключатель; R - реостат.
2.1.3.2. Экспериментальные установки
Для определения коэффициента затухания колебаний разработана и изготовлена специальная установка, схема которой представлена на рис. 2.3. Она состоит из вертикальной трубы 1, дно которой перекрыто подвижной мембраной 3 с центральной частью зажатой между жесткими дисками. Труба устанавливается на вибростенд с помощью штатива 2. Мембрана шпилькой 4 жестко связывается с рабочим столом вибростенда 5.
Рис. 2.3. Оснастка для исследований по определению коэффициента затуханий: 1 - труба; 2 - штатив; 3 - мембрана; 4 - шпилька; 5 - рабочий стол вибростенда.
Для исследования динамики уплотнения форм спроектирована и изготовлена оснастка, представляющая собой деревянный ящик 1 с внутренним пространством, разделенным на секции разной ширины с помощью перегородок 2 (рис 2.4). Две лицевые поверхности 3 ящика перекрыты стеклами для визуального наблюдения за перемещением слоев песка во время виброуплотнения. Ящик на рабочем столе вибростенда крепится четырьмя болтами.
Рис. 2.4. Оснастка для определения динамики уплотнения форм
1- ящик; 2- перегородки; 3- стеклянные пластины; 4- модель из пенополистирола.
2.1.3.3. Измерительные приборы и приспособления
Для измерения и регулирования силы тока и напряжения использовались амперметры, лабораторный автотрансформатор и вольтметр. Амплитуду вибрации в слоях песка определяли с помощью виброметра
ВИЛ-49, подключенного к электронному вольтметру. Виброметр установлен на дисковую пятку для увеличения площади контакта с песком. Положение датчика в трубе контролировали с помощью штока с делениями. Амплитуду колебаний вибростола с помощью закрепленной на нем иглы записывали на закопченное стекло. По полученной записи измеряли размах колебаний с помощью измерительного микроскопа с ценой деления 0,01 мм.
2.1.4. Порядок работы
2.1.4.1. Определение коэффициента затухания колебаний
Опыты проводились в следующей последовательности:
1. На вибростенд устанавливали оснастку для определения коэффициента затухания;
2. На подвижное дно оснастки засыпали нижний слой песка (15; 37 или 50 мм);
3. На слой песка укладывали пенополистироловую модель выбранной толщины;
4. Проверялись настройки режима работы вибростенда;
5. Устанавливали виброметр, по делениям на штоке определяли высоту слоя песка;
6. Вибростенд включали на определенный отрезок времени (как правило-5 секунд);
7. Снимали показания приборов, на стекло записывали амплитуду вибростола;
8. Вибростенд выключали;
9. Результаты записывали в журнал исследований;
10. Виброметр снимали, в оснастку засыпалась порция песка;
11. Повторялись действия 4-10.
С каждой моделью опыт повторяли по меньшей мере три раза с соблюдением условий рандомизации экспериментов. Испытания выполняли по различным схемам (рис 2.5): при размещении виброметра на поверхности столба смеси (рис 2.5 а) или модели (рис 2.5 б), в глубине слоя смеси при постоянной общей высоте столба смеси в трубе (рис 2.5 в).
а) б) в)
Рис. 2.5. Схема проведения опытов для определения коэффициента затухания:
а) размещение виброметра на поверхности столба смеси;
б) размещение виброметра на поверхности модели;
в) размещение виброметра в глубине слоя смеси при постоянной общей высоте столба смеси в трубе.
2.1.4.2. Изучение динамики виброуплотнения форм
Опыты проводились в следующей последовательности:
1. Устанавливали и закрепляли на вибростенде оснастку;
2. В секции ящика слоями высотой 20 мм засыпали песок разной окраски;
3. При ис