Вибрационные  технологии  для  строительства  и  промышленности  строительных  материалов.  Часть  1

   Строительство и промышленность строительных материалов традиционно являются сферой широкого применения вибрационной техники и технологии. Развитие и совершенствование этой отрасли технологии всегда опирались на достижения учёных и инженеров российской школы вибромехаников, признаваемой мировой научно-технической общественностью.
   За последние годы совместными работами членов РИА и РАН проведены значительные исследования по дальнейшему развитию фундаментальных основ вибрационной техники и технологии, созданию компьютерных методов оптимального проектирования вибрационного оборудования и технологических процессов, а также разработке ряда принципиально новых устройств и процессов. Проведенные исследования позволили сформулировать основные положения общей концепции и теории объектов и систем с периодическими движениями.
   При высокочастотных режимах работы таких систем, к числу которых в наибольшей степени относятся вибрационные устройства, совершающие от 10 до 100 рабочих циклов в секунду, проявляется ряд новых полезных физических эффектов. К ним относится снижение сил трения, предела пластического деформирования, ускорение протекания физико-химических и химических реакций, разрушение структуры, создание медленных циркуляций и быстрых вихрей в дисперсных средах и многие другие. К системам рассматриваемого класса относятся и менее быстроходные устройства – робототехнические системы (продолжительность цикла измеряется секундами), которые также подверглись изучению.
   Тем не менее системам, для которых режим движения с частыми остановками (старт-стопный режим) характерен, присущи и некоторые недостатки. Особенностями кинематики и энергетики таких систем являются частые остановки с обнулением скоростей движения и полной потерей внутренней энергии. При этом энергозатраты определяются главным образом не величиной выполняемой полезной работы и связанной с этим неизбежностью преодоления внешних и внутренних сопротивлений, а необходимостью каждый раз после остановки системы возобновлять запас её внутренней (кинетической) энергии. Таким образом для систем рассмотренного класса, если не принимать специальных мер, характерен нерациональный расход энергии. Вследствие этого, например для роботов традиционного устройства, ставится почти непреодолимый барьер повышения быстродействия. Сегодня только виброустановки, правда не все, «умеют» преодолевать недостатки «старт-стопных» режимов – это вибросистемы, работающие в резонансных режимах.
   В РИА ведется разработка универсальных, но в каждом конкретном случае специализированных методов устранения недостатков систем с периодическими движениями, применительно к вибрационным устройствам и робототехническим комплексам. Так, например, у вибрационных установок для формования и уплотнения изделий из бетона продолжительность рабочего цикла составляет две-три минуты. Поэтому даже обеспечение резонансного режима их работы в пределах эксплуатационного цикла не решает в полной мере проблемы экономии энергии. Всё равно при каждом пуске тяжелым массам виброустановки и обрабатываемому изделию приходится вновь сообщать значительную начальную кинетическую энергию.
   Разработано рекуперативно-пусковое устройство для мощных вибрационных площадок, аккумулирующее при остановке кинетическую энергию колеблющихся масс в виде потенциальной энергии деформированной упругой системы. Использование этого устройства существенно снижает пусковой момент и позволяет использовать приводные двигатели меньшей установочной мощности. Разработан инженерный метод компьютерного расчета и оптимального проектирования рекуперативных систем для резонансных виброплощадок [1].

   Окончание следует.

  Б.В. Гусев, И.Ф. Гончаревич

  .