Автоматизированное проектирование оптимального варианта состава механоактивированной цементогрунтовой смеси

О = 1,2,к,I),

где I - время; qj - у-ая обобщенная координата; К - кинетическая энергия механизма; Р - потенциальная энергия механизма; Ф - диссипативная функция; Qj - обобщенная сила, действующая по у-ой обобщенной координате.

Решением системы уравнений (9) является вектор-столбец малых отклонений обобщенных координат, которые определяют величину допустимой ошибки при планировании траектории движения РО СМ. Таким образом, кинематическая модель представляет пространственные координаты РО СМ, а динамическая модель область динамических перемещений: максимальную амплитуду и максимальную частоту динамических перемещений СМ.

Выводы

Данная методика автоматизированного моделирования траектории движения РО СМ позволяет на стадии проектирования осуществлять решение задач анализа и синтеза механизмов с требуемыми качествами, при планировании движений исполнительных звеньев СМ выбирать рациональную траекторию,

соответствующую возможностям манипулятора.

Библиографический список

1. Механика машин: Учеб. Пособие для втузов/ И.И.Вульфсон, М.Л.Ерихов, М.З.Коловский и др.; Под ред. Г.А.Смирнова. - М.: Высшая школа, 1996. - 511 с.

2. Зенкевич С.Л. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами: Учеб. для вузов/ С.Л.Зенкевич, А.С.Ющенко. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. - 40о с.

Method of automation modeling the building manipulator arm motion trajectory

I. Rebrova, N. Kamuz

The method of automation modeling the building manipulator arm motion trajectory, which taking into consideration kinematics and dynamics of the manipulator and allowing to solve a problem of synthesis the optimum trajectory, is offered

Статья поступила 13.03.2008г.

УДК 681.5+666.97

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА СОСТАВА МЕХАНОАКТИВИРОВАННОЙ ЦЕМЕНТОГРУНТОВОЙ СМЕСИ

Е.Н. Дмитренко, канд. техн. наук, доц.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Аннотация. В результате проведенных исследований автором разработана система автоматизированного проектирования оптимального состава цементогрунтовой смеси на основе лессовых грунтов. Применение механоактивационного метода для получения цементогрунтового вяжущего позволяет повысить однородность грунтоцементных смесей для использования в условиях Западной Сибири.

Ключевые слова: автоматизированное проектирование, цементогрунтовая смесь, дезинтегратор.

Введение приятные физические и химические свойства

Месторождения каменных материалов, лессовидных грунтов, дали основание ис-

пригодных для строительства, на территории пользовать их как материал для производства

Западной Сибири размещены весьма нерав- цементогрунта. Цементогрунт как композици-

номерно. В основном преобладают связные онный материал и аналог цементобетона, об-

лессовые грунты: суглинки и глины, реже су- ладает неоспоримым количеством досто-

песи. Лессовые породы и их вещественный инств, главным из которых является его невы-

состав достаточно хорошо изучены. Благо- сокая стоимость по сравнению с бетонами [2].

Описание и постановка задачи

Главной задачей при проектировании составов цементогрунта как строительного материала является сокращение количества цемента без снижения прочностных характеристик, уровня надежности, а также устранение его главного недостатка - неоднородности, снижающей физи-ко-механи-ческие показатели цементогрунта. Самым главным и основополагающим показателем качества композиционного материала является его прочность. Современный уровень технического прогресса в промышленности строительных материалов привел к возрастанию трудоемкости процесса проектирования. При инженерном решении задач, направленных на повышение качества материала, требуется принципиально новый научно-технический подход, включающий количественные методы описания взаимосвязей между отдельными рецептурнотехнологическими факторами, показателями качества и экономичности готовой продукции (с помощью ЭВМ) в автоматизированных системах проектирования (САПР) [5].

Метод решения

Внедрение САПР в практику производства строительных материалов позволяет сократить время, поскольку появляется возможность моделировать составы материалов, имеющих определенные рецептурнотехнологические параметры. Оптимизация и выбор рационального варианта обеспечивают качество выпускаемой продукции и интенсификацию технологического процесса подготовки производства.

В настоящее время, несмотря на хорошо изученные свойства цементогрунтов и широкое их применение, самой главной проблемой остается достижение заданной марки материала с обеспечением его однородности и прочности.

Для достижения требуемого качества материала необходимо использование измельчителей-активаторов, позволяющих увеличить удельную поверхность материала (его уровень дисперсности), а, следовательно, его однородность и прочность.

Наиболее эффективным способом воздействия является высокоскоростное ударное нагружение [3]. Это позволяет с равным эффектом осуществлять активацию как пластичных, так и хрупких материалов. Особое предпочтение можно отдать мельницам дезинте-граторного типа.

В этих мельницах воздействие на измельчаемый материал происходит в стеснённых условиях, имеет место комбинирование ударов центрального и касательного направления, что

способствует возникновению нормальных и касательных динамических напряжений. Благодаря этому измельчаемый материал приобретает высокую дисперсность и активность.

Активация измельчением или механоактивация относится к числу новых и технологически более совершенных методов, сопутствующих процессам структурообразования в материалах и позволяющих увеличить реакционную способность твёрдых тел путём дефектности в кристаллической структуре [1]. Разработанная автором система автоматизированного проектирования состава механоактиви-рованной цементогрунтовой смеси (САПР МЦС) позволяет получить в режиме реального времени оптимальный вариант состава материала в зависимости от заданных (исходных) параметров [4].

САПР МЦС предназначена для выбора из различных вариантов оптимального по следующим ключевым параметрам: по прочности на сжатие, соответствующей марке материала ^сж), величине удельной поверхности ^уд), значению степени однородности (Vрсж). Степень однородности является ключевым показателем, характеризующим пористость материала, от величины которой зависит прочность и долговечность конструкции из цементогрунта.

Программа позволяет на основе введенного значения числа пластичности грунта, которое характеризует его тип, места отбора грунта, задать скоростной режим измельчителя-активатора (рисунок 1).

Грунт, размолотый при оптимальных режимах, приобретает еще большую активирующую способность по отношению к цементу за счет наличия на поверхности еще более сильных центров, проявляющихся в изменении свободной поверхностной энергии от участка к участку. Размолотый в дезинтеграторе грунт является активной добавкой, ускоряющей твердение минерального вяжущего и улучшающей качество цементогрунта [6].

Если место отбора грунта занесено в соответствующую базу данных, то будут выданы все его основные физикомеханические характеристики (гранулометрический состав, химический и минеральный состав, а также число пластичности). В том случае, если место отбора грунта в базе данных отсутствует, все перечисленные параметры необходимо ввести в диалоговом режиме (рисунок 2).

Рис. 1 Окно ввода исходных данных

Рис. 2 Окно ввода данных по измельчителю

В зависимости от числа пластичности грунта в диалоговом окне появляются рекомендации по количеству добавки песчаной фракции.

После ввода оставшихся параметров, к которым относятся марка цемента, влажность грунта, а также условия применения, т.е. время до введения в изделие, которое характеризует живучесть смеси (степень сохранности эффекта активации), в окне результатов проектирования будет представлено: количество компонентов цементогрунтовой смеси, ее марка, дисперсность, рекомендуемая оптимальная средняя скорость измельчителя-активатора, а также графики, показывающие марку материала, степень его однородности и рекомендуемое количество цемента в зависимости от типа (рисунок 3).

Выводы

Таким образом, на основе разработанной САПР МЦ, можно проектировать оптимальный состав цементогрунтовой смеси, а прогнозировать качество материала на основе лессового грунта из определенного региона Западной Сибири с конкретной грунтовой представительностью, что позволяет осуществлять коррекцию состава задолго до изготовления опытных образцов, уменьшить количество бракованной продукции.

Рис. 3 Окно результатов проектирования

Библиографический список

1. Болдырев В.В. О кинетических факторах, определяющих специфику механохимических процессов в неорганических системах. - Кинетика и катализ, 1992, т. 13, вып. 6. - С. 1411-1421.

2. Горчаков Г.И. Вяжущие вещества, бетоны и изделия / Г.И. Горчаков, М.И. Хигерович. - М.: Стройиздат, 1996, 380 с.

3. Данюшевский В.С. Некоторые особенности изменения физико-химических свойств дисперсных систем при механических воздействиях // XI Всесоюзный симпозиум по механохимии и механоэмиссии твердых тел: Тез. докл . - Чернигов, 1990.- С. 97-99.

4. Дмитренко Е.Н. / Использование автоматизированного проектирования для оптимизации составов композиционных материалов / Тез. докл. междунар. науч.-тех. конф. - Омск: ОмГТУ, 2005.- С.273-276.

5. Кафаров В.В. Системы автоматизированного проектирования химических производств. - М.: «Химия», 1999. 355 с.

6. Прокопец В.С. Механическая активация твердения белитсодержащих вяжущих веществ: Учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 1997. - С. 7-13

7. Платонов А.П. Композиционные материалы на основе грунтов/ А.П. Платонов, М.Н. Першин. - М.: "Химия", 1997. -327 с.

The automated designing of optimum variant of mechanical activazing of structurece-ment soil mixes

E. N. Dmitrenko

As a result of the carried out author researches the system of the automated designing of optimum structure cement soil is developed on the basis of loessial soil. Application mechanical activazing a method for reception cement soil knitting allows to to raise uniformity cement soil mixes for use in conditions of Western Siberia.

Статья поступила 23.03.2008 г.