авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ, ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ САПР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПО МАССЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОРОТКИЙ Олег Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

СИЛОСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ, ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ. РАЗРАБОТКА

И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ САПР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПО МАССЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СИЛОСОВ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Специальность _______ - _____________

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калужский филиал Московского Государственного технического университета им. Н.Э. Баумана».

Научный руководитель: доктор технических наук Астахов Михаил Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Мазалов Юрий Александрович кандидат технических наук, профессор Воскребенцев Николай Александрович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства» (ГНУ ВИМ)

ГОУ ВПО «Калужский филиал Московского Государственного технического университета им. Н.Э. Баумана».

Защита состоится « __28 »___________ » мая 2009г. в ____ 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.034.01___________ Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ) по адресу: 109428, г.Москва, 1-й Институтский пр., д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ГОСНИТИ по адресу: 109428, г.Москва, 1-й Институтский пр., д.1.

Автореферат разослан и опубликован на сайте http://gosniti.ru « «__22 »»_________ апреля 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета __________________Соловьев Р.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В сельскохозяйственном производстве Ссилосами называют глубокие бункерные хранилища сыпучих материалов цилиндрической или призматической формы с высотой, доминирующей по отношении отношению к поперечному размеру (рисунок 1).

Бункеры, силосы и специальные силосы-резервуары являются основными хранилищами сыпучих грузов. Зерно, сахар, минеральные удобрения, химические и многие другие грузы экономически выгодно хранить насыпью в силосных установках. При бестарных перевозках и хранении насыпных грузов снижается стоимость перевозки, обеспечивается комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ, ликвидируются расходы на тару, расфасовку и упаковку груза.(1 – кровля; 2 – вентиляционный люк; 3 – корпус; 4 – кольцевой шпангоут; 5 – опорная колонна; 6 – выгрузная воронка; 7 – затвор; 8 – лестница шахтная; Н – высота цилиндрического корпуса)



Рисунок 1 - Силосные установки (а) и общий вид силоса (б).

Широкое применение стальных цилиндрических силосов в различных технологических комплексах обусловлено надежностью, относительной легкостью, долговечностью, простотой технологического процесса изготовления и сравнительно низкой низкими себестоимостью изготовления и эксплуатационными расходами.

Стальной цилиндрический силос состоит из тонкостенной цилиндрической обечайки постоянной толщины и пристыкованной к ней снизу конической воронки, опертых на колонны в месте пересечения оболочек. В настоящее время корпуса стальных цилиндрических силосов проектируются проектируют постоянной толщины по высоте, что приводит к необоснованному увеличению массы, и, как следствие, расхода металла на изготовление силосов со значительным, и зачастую необоснованным, запасом показателей надежности конструкции, что приводит к увеличению веса, расхода материалов на изготовление, и, как следствие, увеличению производственных затрат. Кроме того, в развитых странах Европы и в США аналогичное оборудование легче отечественного на 10-20% при прочих равных показателях. Учитывая значительную долю основных материалов (до 60-65%) в стоимость себестоимости изготовления конструкции, (в которой доля основных материалов составляет до 60-65%) на фоне общемировых тенденций роста отпускных цен на стальной прокат, вопрос снижения материалоемкости конструкции весьма актуален.

Учитывая значительную долю основных материалов (до 50-55%) в себестоимости, вопрос снижения материалоемкости конструкции весьма актуален. Для сравнения, материалоемкость аналогичного оборудования производства стран Европы и США ниже отечественного на 10-20% при прочих равных показателях.

В результате анализа способов снижения массы изделия предлагается введение цилиндрической обечайки ступенчато-переменной толщины по высоте и построение системы автоматизированного проектирования (САПР) силоса на основе разработанной математической модели конструкции. Применение системного подхода на этапе проектирования рациональных по массе силосовтонкостенной цилиндрической оболочки конструкции позволяет получать решения, близкие к оптимальным по критериям материалоемкости, энергоемкости, технологичности изделия в целом.

Научная гипотеза. Аппроксимация внутреннего давления от засыпки на стенки корпуса линейным законом и введение ступенчато-переменной толщины цилиндрической обечайки силоса по высоте позволяют снизить материалоемкость и себестоимость стальных цилиндрических силосов для хранения сельскохозяйственных сыпучих грузов. Совершенствование конструкции стальных цилиндрических силосов, используемых в сельском хозяйстве, возможно путем создания новой методологии проектирования, позволяющей существенно снизить их массу с сохранением

В соответствии с общепринятым подходом к проектированию машин, на основе фундаментальных принципов теории автоматического управления, возможна разработка математической модели конструкции рациональных по массе стальных цилиндрических силосов. Применяя принцип разомкнутого управления этом, на этапе проектирования тонкостенной цилиндрической оболочки конструкции, можно получить решения, близкие к оптимальным по критериям материалоемкости, энергоемкости, надежности, технологичности, стоимости изготовления изделия в целом.

Цель работы. Минимизация материалоемкости и снижение стоимости проектирования, изготовления и ремонта сельскохозяйственных стальных цилиндрических силосов.

Совершенствование конструкции и оптимизация по массе цилиндрических силосов для хранения сыпучих грузов на основе разработки и применения системы автоматизированного проектирования рациональных по массе цилиндрических силосов.

Объект исследования. Конструкция типовых стальных цилиндрических силосов для хранения сыпучих сельскохозяйственных сыпучих грузов.

Предмет исследования. Основные положения теории расчета и действующих методики проектирования стальных цилиндрических силосов для хранения сельскохозяйственных сыпучих грузов; технологический технология процесс изготовления типовых и ремонта стальных цилиндрических силосов; и их технико-экономические показатели типовых стальных цилиндрических силосов.; методы расчета листовых металлоконструкций с целью адаптации их к процессу создания рациональных по массе силосов.

Методы исследования. Комплексный анализ: опубликованных результатов экспериментов и научно-исследовательских раазработок; опубликованных результатыов экспериментов, проведенных методами электротензометрирования для опытных образцов оболо-чечных металлоконструкций типа силосов и их моделей этих машин;. математическое Математическое модели-рование с применением ПКПЭВМ;, дифференциальное и вариационное исчисление;, численные методы;. аАпробация в производственных условиях и технико-экономическая оценка эффективности разработанной методологии проектирования..

Научная новизна заключается в следующемвыполнении следующих работ.:

  • Усовершенствованная методология проектирования конструкциий цилиндрических силосов сельскохозяйственного назначения, позволяющая значительно снизить затраты на их производство;
  • Математическая модель, описывающая напряженное состояние оболочек рациональных по массе силосов;
  • Конструкция стальных цилиндрических силосов, предназначенных для хранения сельскохозяйственных сыпучих грузов, обладающая преимуществом по показателям материалоемкости, трудоемкости и стоимости проектирования, изготовления, монтажа и ремонта.

Обосновано применение конечно-разностной реализации метода малого параметра для решения дифференциальных уравнений, описывающих напряженно-деформированное состояние цилиндрической оболочки силоса. Разработана математическая модель цилиндрического силоса, включающая проектировочный расчет силоса и проверочный расчет на основе стандартной методики. Предложен программный комплекс «Программная система расчета геометрических параметров силоса», реализующий элементы системы автоматизированного проектирования силоса.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обуславливается: подтверждением теоретических результатов расчетов опубликованными результатами экспериментов, ; использованием фундаментальных положений математической статистики и теории прочности, фундаментальных уравнений теоретической строительной механики, дифференциального и вариационного исчисленияисчислений, ; применением современных методов математического моделирования.

Практическая значимость работы. Предлагаемая методика система проектирования и технологической подготовки производства и ремонта цилиндрических силосов позволяет снизить материалоемкость конструкции, затраты на изготовление и, монтаж и ремонт изделия. Для повышения качества и интенсификации проектировочного расчета разработана программная система расчета геометрических параметров силоса. Применение ПК ПЭВМ при проектировании цилиндрических силосов повышает качество проектных решений по выбору структуры изделия, расчету и оптимизации характеристик конструкции, построенной из стандартных элементов. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение себестоимости изделия.

Реализация результатов исследований. Предложенная методика проектирования цилиндрической цилиндрических оболочки оболочек силосов на основе конечно-разностной реализации метода малого параметра реализована применена в программном комплексе системы их автоматизированного проектирования.

Новая методология автоматизированного проектирования внедрена на _______ООО «Промтехник», г.Воронеж, где использовалась при проектировании оболочечных металлоконструкций ____________аппаратов теплообменных кожухотрубчатых ТКТ-325, ТКТ-400, однопоточных теплообменников АТК 24.202.07-90.

.

Личное участие автора выражается в совершенствовании теории расчета цилиндрической оболочки силоса, разработке математической модели рациональной по массе конструкции стального цилиндрического силоса, создании системы автоматизированного проектирования силоса.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на шести Всероссийских и шести региональных научно-технических конференциях МГТУ им.Н.Э.Баумана в 20032002…2008гг. По результатам рассмотрения результатов работы на Всероссийском открытом Конкурсе прошел осуществлена 6-месячную месячная стажировку стажировка в качестве стипендиата Президента РФ в Техническом Университете г.Мюнхена (ГерманияФРГ) по тематике работы.





Публикации. По теме диссертации опубликовано двенадцать пятнадцать работ, в том числе три две в изданияхизданиях, рекомендованных рекомендованных ВАК.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся перечисленные выше результаты, имеющие научную новизну и практическую ценность.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести семи глав, основных результатов и выводов, библиографического списка и ___ двух приложений. Объем работы: ___ 199 страницы машинописного текста, ___ 29 рисункарисунков, ___ 18 таблиц. Библиографический список содержит ___823 наименованиенаименования, в том числе ___ 7 - иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение включает обоснование выбора темы диссертации, формулировку цель цели работы и краткое изложение основного содержания.

В первой главе «Состояние вопросаОсобенности конструкции и методики проектирования стальных цилиндрических силосов» наряду с библиографическим обзором, рассмотрением основных конструкции наряду с обзором литературы по исследованию напряженно-деформированного состояния (НДС) оболочек, применяемых в силосах, формулируются основные задачи исследования на основе фундаментальных принципов теории управления.

и методики проектирования стальных цилиндрических силосов, основных геометрических характеристик и теории расчета, формулируются основные задачи исследования.

К силосам относятся емкости круглого, прямоугольного пли многоугольного сечения в плане высотой , где - площадь поперечного сечения силоса. За принимается высота стенки силоса от верха днища. В силосах круглого сечения , квадратного , где - наибольшийвнутренний диаметр круга, вписываемого в поперечное сечение силоса.

Силосы применяются в виде отдельных объектов или в цепи других транспортирующих машин при комплексной механизации производственного процесса (кормоцех, зерноочистительный ток, зернохранилище, сельскохозяйственные машины и т.п.) и предназначаются для временного хранения, переработки и выгрузки сыпучих материалов

Бункеры, силосы и специальные силосы-резервуары являются основными хранилищами сыпучих грузов (зерна, муки, продуктов комбикормовой промышленности и т.д). Зерно, сахар, минеральные удобрения, химические и многие другие грузы экономически выгодно хранить насыпью в силосных установках. При бестарных перевозках и хранении насыпных грузов снижается стоимость перевозки, обеспечивается комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ, ликвидируются расходы на тару, расфасовку и упаковку груза.

Силосы применяются в виде отдельных приспособлений или в цепи других транспортирующих механизмов при комплексной механизации производственного процесса (кормоцех, зерноочистительный ток, зернохранилище, сельскохозяйственные машины и т.п.) и предназначены для временного хранения, переработки и выгрузки сыпучих материалов (зерна, муки, продуктов комбикормовой промышленности и т.д.).

Силосные устройства состоят из собственно силосов, загрузочныхого и разгрузочныхого оустройствборудования (элеваторы, конвейеры, подъем­ники, краны и одноковшовые погрузчики, а также различные спуски), побудителей истечения плохосыпучих материалов, затворов, питателей, приборов автоматизации и контроля.

Стальные силосы выполняются исключительно круглыми и проектируются в соответствии с указаниями СНиП 2.09.03-85 и СНиП 2.10.05-85.

Силоса отличаются разнообразием объемно-планировочных и конструктивных решений. По условиям формообразования они подразделяются на: пирамидально-призматические; лотково-призматические; гибкие (параболические); цилиндрические (круглые). В РФ применяются преимущественно силоса круглого и квадратного сечения. Предпочтение отдают круглым силосам, стенки которых работают в основном на центральное растяжение. Для улучшения условий истечения материала, силоса заканчиваются воронкой.

Рис._________________.

Стальные силосы применяются исключительно круглыми и проектируются в соответствии с указаниями СНиП 2.09.03-85 и СНиП 2.10.05-85.

Цилиндрическую часть стальных силосов составляют по высоте из нескольких ярусов (рисунок 1, б). Ширина яруса зависит от ширины составляющих его стальных листов. В большинстве случаев ширина яруса она находится в пределах 800…1600 мм. Толщину ярусов проектируют постоянной и назначают директивно, что приводит к необоснованному увеличению приводит к необоснованному увеличению массы, и, как следствие, расхода металла на изготовление силосов, особенно вдля верхней части обечайки. Ярусы сваривают встык из нескольких листов. Эти стыковые соединения располагаются параллельно оси цилиндра и образуют продольные швы емкости. Яруса сваривают между собой поперечными (кольцевыми) швами при монтаже.

корпусаэлеменПри расчете силосов должны быть определены нагрузки от давления сыпучего материала, веса конструкций и технологического оборудования с учетом динамических факторов, а также снеговой, ветровой и временных нагрузок на перекрытие, сейсмическиех воздействияй. Дополнительно проводяится проверкуа устойчивости гладких цилиндрических стенок силосов. Также учитываются локальные напряжения краевого эффекта в сопряжении оболочек конструкции и в защемлении оболочек у кольца жесткости. Цилиндрическая оболочка силоса проектируется постоянной по высоте, что приводит к необоснованному увеличению запаса прочности и устойчивости., особенно в верхней части обечайки, повышению расхода материалов на изготовление.

Сборку габаритных цилиндрических конструкций выполняют в несколько приемов: сборка обечайка из свальцованных листов; сборка днищ; общая сборка конструкции.

Таким образом, при проектировании необходимо учитывать совокупность факторов, которые можно разделить на 3 подгруппы:

При проектировании учитываются локальные напряжения краевого эффекта в сопряжении оболочек конструкции и в защемлении оболочек у кольца жесткости.

Рекомендуемые в настоящее время формулы для определения давлений на днища и стеныки силосов получены на основе проведенных Янсеном опытов и предложенной им теории давления зерна в силосах. В данных формулах имеется ряд существенных допущений: не учитываются состав и физико-механические свойства груза, влияние условий загрузки и выгрузки. Однако, несмотря на принятые допущения, эти формулы позволяют в настоящее время производить расчет силосов с учетом нормативных данных.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.