Analiza dinamica a sonetelor de spart fonta

7. Analiza dinamic a sonetelor de spart fonta

7.1. Introducere

Sonetele pentru spart fonta sunt utilaje similare ciocanelor de forjare, spre deosebire de acestea energia de impact are valori mult mai mari. n fig. 7.1 este prezentat un astfel de utilaj tehnologic cu masa prii cztoare de m=7,6 t iar nlimea de cdere de h=10m. Energia de impact E are valoarea de:

(7.1)

iar viteza de impact v

(7.2)

Fig. 7.2 Schema unei sonete de spart fonta

Datorit energiei mari de impact, aceste utilaje tehnologice necesit implementarea unor sisteme elastice i vscoase sub fundaie cu scopul de a izola i amortiza vibraiile produse n urma solicitrilor impulsive (ocuri). Trebuie menionat faptul c elementele vscoase nu prezint o importan deosebit n cadrul sistemelor vscoelastice, deoarece micarea nu trebuie anulat pn la urmtorul impact. Cu alte cuvinte, o eventual micare rezidual n urma unui impact, nu perturb procesul tehnologic ce se desfoar pe astfel de utilaje.

Fig. 7.2 Elemente vscoelastice amplasate sub fundaia utilajelor cu acionare prin oc

Implementarea sistemelor vscoelastice (fig. 7.2), are rolul de a diminua severitatea vibraiilor transmise mediului nconjurtor reprezentat prin: birouri, cldiri de locuine, alte utilaje tehnologice, factorul uman, etc.

Parametrii cinematici ai vibraiilor produse de aceste utilaje tehnologice, trebuie s se ncadreze n limitele stabilite prin standardele n vigoare referitoare la mainile cu acionare impulsiv (prin oc). Conform recomandrilor DIN 4025 se limiteaz vibraiile verticale ale fundaiilor ciocanelor de forjare la viteza de 3,8 mm/s. Amplitudinile admisibile ale deplasrilor diferitor tipuri ale fundaiilor ciocanelor de forjare sunt prezentate n tabelul 7.1.Deoarece aceste dou tipuri de utilaje sonetele i ciocanele de forjare fac parte din aceeai categorie de maini industriale, i anume cu aciune prin oc, limitele admisibile stabilite pentru cea de-a doua categorie se pot considera valabile i pentru primul tip.Tabelul 7.1abotaFundaie pe solFundaie pe arcuri, n cuvCuva pe sol

Masa berbecului

[t]Amplitudinea [mm]Felul soluluiAmplitudinea [mm]Masa nominal a pieselor n cdere

[t]Amplitudinea [mm]Amplitudinea [mm]

11Nisip fin umed0,15(0,20< 530,15... 0,20

22Nisip mijlociu si mare, pietri0,80105

33(4Alte soluri1,0(1,2167

258

Cuantificarea parametrilor cinematici ai vibraiilor produse n timpul procesului tehnologic de sonetele de spart font, se face prin modelarea fizic i matematic a acestora.7.2. Modelarea fizic i matematic a sonetelorEsena analizei solicitrilor impulsive de excitaie a fundaiilor de maini, const de fapt n stabilirea legturii existente dintre parametrii forei excitatoare (amplitudine, pulsaie) i parametrii vibraiei (amplitudine, pulsaie), n ipoteza cunoaterii caracteristicilor mecanice ale sistemului oscilant (masa, constant elastic i coeficientul de amortizare), fig.4.

Fig. 7.4

Soneta de spart font poate fi modelat ca un sistem cu un grad de libertate conform fig. 7.3, n care m reprezint masa fundaiei iar c i k sunt constantele de amortizare i elasticitate echivalente ale sistemelor de rezemare vscoelastic.

Fig. 7.3 Model de calcul cu un grad de libertate

n acest caz, micarea sistemului este descris de ecuaia:

(7.3)

n care F(t) reprezint fora echivalent de excitaie a sistemului considerat. Parametrii constructivi m, c i k pot fi estimai n urma unui calcul de proiectare un rol important n acest proces avndu-l acurateea cu care au fost stabilii parametrii forei perturbatoare.

7.3. Determinarea parametrilor forei perturbatoareParametrii care definesc fora perturbatoare sunt: durata de aplicare, forma semnalului i amplitudinea acestuia. Avnd n vedere specificul procesului tehnologic se poate aproxima c forma forei de excitaie este de tip cicloidal. Forma de und cicloidal se definete conform ecuaiei (7.4):

(7.4)

Se aplic transformata Fourier acestei funcii

(7.5)

obinnd mai departe spectrul de pulsaii al ocului:

(7.6)

Durata de aplicare a forei se poate determina experimental prin utilizarea unei camere de filmat de mare vitez, aceasta fiind considerat n acest caz de 0,03s. Amplitudinea forei se determin avnd n vedere urmtorul raionament: suprafaa delimitat de forma funciei de solicitare reprezint de fapt energia introdus n sistem; din egalarea celor dou energii se determin amplitudinea funciei de perturbaie. Astfel se obine: F=48100000 N7.4. Evaluare cantitativ a rspunsului dinamic al sistemului

Reprezentarea n timp a funciei perturbatoare este redat n fig. 7.5, iar fig. 7.6 prezint analiza spectral a acestei funcii, cu evidenierea benzii de frecvene dominante cuprins n intervalul (0(30)Hz. Trebuie menionat faptul c limea benzii de frecvene dominante este invers proporional cu durata de aplicare a semnalului perturbator.

Fig. 7.5 Funcia de excitaieFig. 7.6 Reprezentarea spectral a funciei de excitaie

Pentru o evaluare cantitativ a rspunsului dinamic al sistemului mecanic considerat, au fost analizai urmtorii parametri:

elongaia masei m;

spectrul de frecvene al deplasrii masei m; viteza masei m;

spectrul de frecvene al vitezei masei m; energia disipat prin frecare vscoas;

stabilitatea sistemului prin reprezentarea micrii acestuia n planul fazelor.

Analiza acestor parametri, a fost realizat n ipoteza urmtoarelor valori numerice ale parametrilor acestuia: k=31010 N/m; c=4106 Ns/m; m=105 kg: F=480105 N.

Fig. 7.7Fig. 7.8

Fig. 7.9Fig. 7.10

Fig. 7.11Fig. 7.12

Din aceste reprezentri se desprind urmtoarele concluzii: deplasarea maxim a fundaiei utilajului este de 7,2 mm;

viteza maxim a fundaiei utilajului este de 3,3 m/s; micarea este stabil conform reprezentrii n planul fazelor;

energia disipat pe prima perioada a micrii oscilatorii a fundaiei este de 2,42105 J. Se observ c energia disipat n prima perioad de oscilaie reprezint 32% din energia total introdus n sistem.PAGE 6

_1300694594.unknown

_1356247635.unknown

_1356268197.vsdElemente vascoase

Elemente elastice

_1356268453.unknown

_1356247624.unknown

_1293696817.vsdF(t)

k

c

m

_1296452121.unknown

_1296452127.unknown

_1293377845.vsd