masini pentru constructia drumurilor

UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

Cu titlu de manuscris

CZU: 693.542(043.2)

LUNGU VALERIU

OPTIMIZAREA FUNCŢIONALĂ ŞI CONSTRUCTIVĂ A

MALAXOARELOR CU ACŢIUNE CONTINUĂ CU ORGANE

DE AMESTECARE ÎN FORMĂ DE BARE

05.05.04 – Maşini pentru construcţii, drumuri şi mine

Teză de doctor în tehnică

Conducător ştiinţific: Andrievschi Serghei

dr. în tehnică, conf. univ.

Autor Lungu Valeriu

CHIŞINĂU, 2009

2

Lungu Valeriu, 2009

3

ADNOTARE

Lungu Valeriu. Optimizarea funcţională şi constructivă a malaxoarelor cu acţiune

continuă cu organe de amestecare în formă de bare,

teza de doctor în tehnică, Chişinău, 2009.

Teza include o introducere, cinci capitole (118 de pagini de text, 55 figuri, 12 tabele),

concluzii generale, bibliografia (146 surse), 49 anexe.

Rezultatele obţinute sunt publicate în 43 de lucrări ştiinţifice.

Cuvinte-cheie: amestec, bară, beton, continuă, intensificare, malaxor, mortar, optimizare,

planificare, şuvoi.

Scopul lucrării constă în determinarea modalităţii de intensificare a procesului de preparare

a mixturilor de construcţii în baza studiului teoretic şi experimental în malaxoarele de tip nou cu

acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare.

În lucrare este fundamentată teoretic şi confirmată experimental ipoteza de intensificare a

procesului de preparare a amestecurilor de construcţie cu ajutorul malaxoarelor cu organe de

lucru în formă de bare datorită divizării multiple a materialului în şuvoaie şi îmbinării imediate a

lor, şi repetarea acestor operaţii.

Cercetările s-au efectuat utilizând metodele statisticii matematice şi teoriei probabilităţilor,

metodele de planificare matematică a experimentelor multifactoriale, metodele tensometrice de

înregistrare a rezistenţei.

Este determinată influenţa factorilor tehnologici şi constructivi asupra procesului de

deplasare circulară prin amestec a organelor de lucru în formă de bare fixate radial pe arborele

malaxorului; sunt obţinute modele matematice multifactoriale care descriu dependenţa

rezistenţei, productivităţii malaxorului şi omogenităţii amestecului de parametrii cercetaţi.

Sunt elaborate şi propuse construcţii noi de malaxoare cu organe de lucru în forme de bare.

Sunt propuse rezultatele cercetărilor influenţei factorilor tehnologici şi constructivi asupra

procesului de amestecare în formă de polinoame de gradul doi, nomograme care pot fi folosite la

proiectarea şi exploatarea malaxoarelor. Este propusă metoda de optimizare a procesului de

amestecare în malaxoarele cu bare. Încercările malaxoarelor cu bare cu funcţionare continuă cu

parametrii optimali au demonstrat că ele asigură un grad înalt de omogenitate al amestecului

preparat, o durată de amestecare de trei ori mai mică şi un consum de energie specific de 2–3 ori

mai mic în comparaţie cu malaxoarele cu palete.

4

АННОТАЦИЯ

Лунгу Валериу. Функциональная и конструктивная оптимизации смесителей

непрерывного действия с прутковыми рабочими органами,

диссертация на степень доктора технических наук, Кишинэу, 2009.

Диссертация включает: введение, пять глав (118 стр. текста, 55 рисунков, 12 таблиц),

общие выводы, библиографию (146 источников), 49 приложений.

По теме диссертации опубликованы 43 работы.

Ключевые слова: бетон, интенсификация, непрерывный, оптимизация,

планирование, поток, пруток, раствор, смеситель, смесь.

Цель работы: разработка способа интенсификации процесса приготовления

строительных смесей на основе теоретических и экспериментальных исследований в

смесителях непрерывного действия с прутковыми рабочими органами.

В работе теоретически обоснована и экспериментально подтверждена гипотеза об

интенсификации процесса приготовления смесей в смесителях с прутковыми рабочими

органами благодаря делению материала на многочисленные потоки и их немедленному

объединению и многократному повторению этих операций.

Исследования проводились с использованием методов математической статистики,

теории вероятностей и математического планировании многофакторного эксперимента,

тензометрических методов регистрации сопротивления.

Выявлено влияние технологических и конструктивных факторов на параметры

процесса смешивания при движении через смесь прутковых рабочих органов радиально

закрепленных на валу смесителя; получены многофакторные математические модели

которые адекватно описывают зависимость сопротивления перемешивания и

производительности смесителя, а также однородности смеси от исследуемых факторов.

Разработаны и предложены новые конструкции смесителей с прутковыми рабочими

органами. Предложены результаты исследования влияния технологических и

конструктивных факторов на процесс перемешивания в виде полиномов второго порядка,

инженерных номограмм, которые могут быть использованы при проектировании и

эксплуатации смесителей. Предложен метод оптимизации процесса перемешивания в

смесителях с прутковыми рабочими органами.

Испытания прутковых смесителей непрерывного действия с оптимальными

параметрами продемонстрировали, что они обеспечивают высокую однородность смеси,

уменьшают в 3 раза время перемешивания и в 2 – 3 раза удельный расход энергии по

сравнению с лопастными.

5

ADNOTATION

Lungu Valeriu. Functional and constructive optimization of mixers of continuous action

with bar working bodies,

PhD thesis, Chisinau, 2009.

The doctoral thesis includes: the introduction part, five chapters (118 text pages, 55

drawings, 12 tables), the general conclusions, the bibliography (146 sources) and 49 annexes.

A total of 43 articles were published on the topic of the thesis.

Keywords: concrete, intensification, continuous, optimization, planning, stream, bar,

mortar, mixer, mixture.

The purpose of the work consists in determining the modality of intensifying the process of

preparing building mixes based on theoretical and experimental researches in mixers of

continuous action with bar working bodies

The paper brings theoretical proves and experimental confirmations to the hypothesis that

the intensification of the process of preparing building mixes in mixers with bar working bodies

is possible due to the division of the material into numerous streams, their immediate association

and the subsequent repetition of these operations.

The researches were undertaken based on such methods as the mathematical statistics and

the theory of probability, the mathematical planning of multifactorial experiment and the

tensometric methods of resistance registration.

The findings of the work show the influence of the technological and efficiency factors on

the rotary movement through the mixing of the bar working bodies of the mixer, fixed radially

on its shaft; the work has also as a result the multifactorial mathematical models, which describe

the dependence of resistance, productivity of the mixer, and homogeneity of the mix on the

technological and efficiency factors of mixers.

Various designs of bar mixers were developed and proposed. The results of researches on

the influence of technological and efficiency factors on the process of mixing of second degree

polynoms forms, engineering nomograms which can be used in designing and operation of

mixers were proposed. The method of optimizing the mixing process in bars mixers is proposes.

The tests using the bar mixers of continuous action with optimal parameters have shown,

that the latter ensure a high homogeneity of the mix, 3 times less mixing time and 2 – 3 times

less specific power consumption as compared with blades mixers.

6

LISTA ABREVIERILOR

A/C – Raport apă / ciment

Î.I. – Întreprindere individuală

M/V – Masa specifică (masa / volumul amestecului)

P/V – Puterea specifică (puterea motorului / volumul amestecului)

S.A. – Societatea pe acţiuni

S.I.I.T. – Sistemul tensometric digital de măsurare şi înregistrare

S.R.L. – Societate cu răspundere limitată

S.U.A. – Statele Unite a Americei

U.T.M. – Universitatea Tehnică a Moldovei

7

CUPRINS

INTRODUCERE ………………………………………………...…………………….... 11

1. STADIUL ACTUAL AL PROBLEMEI ŞI DETERMINAREA SARCINII

CERCETĂRILOR.............................................................................................................

16

1.1. Caracteristica procesului tehnologic de preparare a mixturilor de beton şi de mortar. 16

1.2. Analiza metodelor de amestecare şi a construcţiilor existente ale organelor de

amestecare....................................................................................................................

25

1.3. Concluzii la capitolul 1................................................................................................ 40

2. INTENSIFICAREA PROCESULUI DE AMESTECARE............................................ 42

2.1. Metode de intensificare................................................................................................ 42

2.2. Geometria organelor de lucru....................................................................................... 50

2.3. Teoria procesului de amestecare.................................................................................. 54


3. METODICA CERCETĂRII ŞI APARATURA UTILIZATĂ...................................... 62

3.1. Metodica formalizării tehnologiei de preparare a mixturilor....................................... 62

3.2. Aplicarea teoriei matematice a planificării experimentului......................................... 64

3.3. Metode particulare şi instalaţii experimentale............................................................. 72


4. CERCETAREA REZISTENŢEI LA ÎNAINTARE A ORGANELOR DE

AMESTECARE ÎN FORMĂ DE BARE PRIN MEDIUL DE LUCRU........................

77

4.1. Aprecierea legii de repartiţie a rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de

lucru..............................................................................................................................

77

4.2. Determinarea factorilor cu ponderea cea mai mare de influenţă asupra rezistenţei la

înaintare........................................................................................................................

78

4.3. Determinarea experimentală a rezistenţei de înaintare a barelor................................. 80

4.4. Cercetarea influenţei umidităţii amestecului şi formei secţiunii barelor asupra

rezistenţei la înaintare..................................................................................................

89

4.5. Cercetarea influenţei formei organelor de amestecare asupra rezistenţei de

amestecare....................................................................................................................

92

4.6. Determinarea experimentală a momentului rezistent al malaxorului.......................... 97

4.7. Nomograma pentru determinarea momentului rezistent al malaxoarelor cu organe

de amestecare în formă de bare....................................................................................

102


8

5. OPTIMIZAREA PROCESULUI DE PREPARARE A AMESTECULUI................... 107

5.1. Productivitatea teoretică............................................................................................... 107

5.2. Cercetarea influenţei parametrilor geometrici şi tehnologici asupra productivităţii.... 109

5.3. Nomograma pentru determinarea productivităţii malaxoarelor cu bare...................... 111

5.4. Determinarea migraţiei particulelor materialului în procesul malaxării...................... 113

5.5. Cercetarea influenţei parametrilor geometrici şi tehnologici asupra calităţii

amestecurilor de mortar şi de beton.............................................................................

117

5.6. Nomograma pentru determinarea calităţii amestecului................................................ 121

5.7. Metode constructive de evitare a blocării organelor de amestecare............................. 122

5.8. Determinarea parametrilor optimali ai malaxorului şi a puterii necesare.................... 126

5.9. Implementarea în producţie şi propuneri de aplicare în practică a rezultatelor

obţinute.........................................................................................................................

131

5.10 Concluzii la capitolul 5................................................................................................ 134

CONCLUZII ŞI RECOMANDĂRI.................................................................................. 136

BIBLIOGRAFIE................................................................................................................ 138

ANEXE................................................................................................................................ 147

Anexa 1. Densitatea distribuţiei teoretice a şuvoiului iniţial................................................ 148

Anexa 2. Schema bloc de rezolvare a problemelor tehnologice pe baza metodelor teoriei

probabilităţilor şi statisticii matematice...............................................................................

150

Anexa 3. Schema de dirijare a instalaţiei de laborator......................................................... 151

Anexa 4. Aprecierea legii de repartiţie a rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de

lucru......................................................................................................................................

152

Anexa 5. Chestionar pentru indicarea rangurilor factorilor funcţie de influenţa lor asupra

rezistenţei la înaintare...........................................................................................................

155

Anexa 6. Rezultatele sondajului pentru determinarea rangurilor factorilor funcţie de

influenţa lor asupra rezistenţei la înaintare...........................................................................

156

Anexa 7. Rezultatele reformării rangurilor.......................................................................... 157

Anexa 8. Rezultatele verificării ipotezelor........................................................................... 158

Anexa 9. Analiza dispersională a datelor sondajului........................................................... 158

Anexa 10. Rezultatele verificării ipotezei....................................................................................... 159

Anexa 11. Distribuirea rangurilor fiecărui factor................................................................. 160

Anexa 12. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (1 bară, nisip de

râu, a < 1,25 mm).................................................................................................................

161

9

Anexa 13. Planul rotatabil de tip K=4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (2

bare, nisip de râu, a < 1,25 mm)...........................................................................................

162

Anexa 14. Planul rotatabil de tip K=4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (3

bare, nisip de râu, a < 1,25 mm)...........................................................................................

163

Anexa 15. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (1 bară, argilă, a <

1,25 mm)..............................................................................................................................

164

Anexa 16. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (1 bară, amestec

uscat de ciment : nisip 1:3)...................................................................................................

165

Anexa 17. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (1 bară, argilă, a

=1...5 mm)............................................................................................................................

166

Anexa 18. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (1 bară, amestec

uscat de ciment : nisip : piatră spartă în raport 1:3:4)..........................................................

167

Anexa 19. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent (1 bară, argilă,

umiditatea 5 9 4x = ±� %).......................................................................................................

168

Anexa 20. Rezultatele aprecierii semnificaţiei deosebirilor rezistenţelor la înaintare ale

barelor cu diferite secţiuni....................................................................................................

169

Anexa 21. Planul Ha5 şi rezultatele determinării momentului rezistent al malaxorului..... 170

Anexa 22. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent al malaxorului........ 171

Anexa 23. Borderoul de calcul pentru elaborarea nomogramei pentru determinarea

momentului rezistent............................................................................................................

172

Anexa 24. Borderoul de calcul pentru construirea câmpului binar...................................... 173

Anexa 25. Planul Ha5 şi rezultatele determinării productivităţii malaxorului..................... 174

Anexa 26. Calcul pentru elaborarea nomogramei pentru determinarea productivităţii

malaxorului...........................................................................................................................

175

Anexa 27. Densităţii distribuţiei experimentale a şuvoiului iniţial în malaxor cu bare cu

acţionare continuă pentru coeficientul de reîntoarcere a materialului kr= 0,25...................

177

Anexa 28. Concentraţia particulelor amestecului în volumele elementare.......................... 177

Anexa 29. Planul Ha5 şi rezultatele determinării coeficientului de omogenitate al

amestecului...........................................................................................................................

181

Anexa 30. Schema-bloc a algoritmului de calculare a parametrilor optimali ai

malaxorului………………………………………………………………………………..

182

Anexa 31. Adeverinţa de confirmare a efectului economic S.A. INCOMAŞ..................... 183

Anexa 32. Act despre utilizare în producţie a brevetelor de invenţii S.R.L. SENSUS........ 184

10

Anexa 33. Act despre utilizare în producţie a brevetului de invenţii Î.I.

GONCIARENCO.................................................................................................................

185

Anexa 34. Notă privind testarea malaxorului cu bare cu funcţionare continuă S.A.

ICECON...............................................................................................................................

186

Anexa 35. Patent 1799289 SU............................................................................................. 187

Anexa 36. Brevet de invenţie 548G2 MD............................................................................ 188







Anexa 43. Brevet de invenţie 2260C2 MD.......................................................................... 195





Anexa 48. Brevet de invenţie 3287G2 MD.......................................................................... 200

Anexa 49. Brevet de invenţie 3415G2 MD.......................................................................... 201

DECLARAŢIA PRIVIND ASUMAREA RĂSPUNDERII........................................... 202

CURRICULUM VITAE.................................................................................................... 203

11

INTRODUCERE

Nivelul contemporan de dezvoltare a industriei construcţiilor înaintează cerinţe înalte faţă

de materialele de construcţii şi tehnologiile de producere a lor. Volumul amestecurilor preparate

în construcţie este foarte mare şi se poate aprecia luând în considerare numărul clădirilor,

drumurilor şi podurilor construite. De aceea micşorarea consumului specific de energie la

prepararea lor este o problemă destul de importantă.

Calitatea preparării mixturilor influenţează calitatea articolelor fabricate, rezistenţa, costul

lor şi durata funcţionării construcţiilor. Amestecurile folosite în construcţie prezintă structuri

compoziţionale. Cantitatea componentelor amestecului diferă una de alta de sute, iar uneori şi de

mii de ori. Calitatea amestecurilor depinde atât de însuşirile fizico-mecanice ale componentelor

amestecului şi de precizia dozării, cât şi de modul şi durata amestecării.

O contribuţie preţioasă la dezvoltarea teoriei preparării amestecurilor, cercetarea proceselor

de amestecare şi elaborarea construcţiilor malaxoarelor au adus savanţii В.А. Бауман, Н.A.

Житкевичь, K.M. Kоролев, G. Kunnos, В.Д. Мартынов, Şt. Mihăilescu, A. Neville, В.Ф.

Першин, Z. Štĕrbăček, И.K. Шарапов, В.A. Вознесенский ş.a.

Malaxoarele cu amestecare prin cădere liberă au un consum specific mic de energie (0,2 –

0,6 kW/m3), însă durata amestecării pentru obţinerea masei omogene este mare şi în afară de

aceasta nu pot fi utilizate pentru prepararea amestecurilor vârtoase. Malaxoarele cu amestecare

forţată asigură o calitate înaltă a amestecului în timp scurt, însă au un consum specific de energie

mare (1,0 – 1,6 kW/m3) datorită rezistenţei mari la înaintare a organelor de lucru prin amestec.

În cadrul Universităţii Tehnice a Moldovei au fost elaborate o serie de malaxoare de tip

nou cu acţiune continuă cu organe de amestecare în formă de bare. Cercetările preventive au

demonstrat eficienţa înaltă a acestui tip de malaxoare în comparaţie cu cele cu palete. Datorită

principiului nou de amestecare bazat pe divizarea multiplă a materialului în şuvoaie, îmbinarea

lor imediată şi repetarea acestor operaţii procesul de amestecare în aceste malaxoare se

intensifică de 2 – 3 ori în comparaţie cu malaxoarele cu palete, iar consumul specific de energie

se micşorează tot în asemenea proporţie. De aceea cercetarea în direcţia perfecţionării maşinilor

şi proceselor de preparare a amestecurilor reprezintă un deosebit interes practic şi teoretic pentru

economia naţională.

Scopul şi obiectivele lucrării. Scopul constă în determinarea modalităţii de intensificare a

procesului de preparare a mixturilor de construcţii în baza studiului teoretic şi experimental în

malaxoarele de tip nou cu acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare.

12

Obiectivele constau în:

1. Elaborarea teoriei procesului de amestecare şi a metodelor de cercetare a malaxoarelor

de tip nou cu organe de lucru în formă de bare.

2. Determinarea factorilor semnificativi care influenţează asupra procesului de

amestecare.

3. Cercetarea experimentală influenţei factorilor constructivi şi tehnologici asupra

rezistenţei de înaintare circulară a organului de lucru în formă de bară prin mediul de

lucru.

4. Cercetarea experimentală a momentului rezistent, productivităţii malaxorului şi

omogenităţii amestecului preparat.

5. Prelucrarea cu metode moderne a informaţiei experimentale şi obţinerea modelelor

matematice care descriu adecvat procesul de amestecare.

6. Determinarea valorilor optime ale parametrilor constructivi şi tehnologici ai

malaxorului cu organe de lucru în formă de bare şi ai procesului de amestecare şi

obţinerea omogenităţii şi productivităţii înalte la un consum minimal de energie.

7. Aplicarea rezultatelor obţinute la elaborarea şi confecţionarea malaxoarelor cu bare.

Pornind de la rezultatele studiului particularităţilor de preparare a amestecurilor de beton şi

mortar, ţinând cont de construcţiile existente ale malaxoarelor cu amestecare prin cădere liberă şi

cu amestecare forţată, este înaintată ipoteza că procesul de preparare a amestecurilor de

construcţie poate fi intensificat în malaxoarele cu organe de lucru în formă de bare datorită

divizării materialului într-un număr mare de şuvoaie şi îmbinării imediate a lor şi repetarea

acestor operaţii.

Metodologia cercetării ştiinţifice. Sunt utilizate metodele statisticii matematice şi teoriei

probabilităţilor, metodele de planificare matematică a experimentelor multifactoriale, metodele

tensometrice de înregistrare a rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de lucru şi metodele

moderne de prelucrare a informaţiei experimentale. Rezultatele au fost prelucrate folosind

programele MathCAD, SPSS, programe elaborate în limbajele FORTRAN şi PASCAL.

Noutatea şi originalitatea ştiinţifică:

- s-a elaborat principiul amestecării în malaxoarele cu bare cu acţionare continuă;

- s-au elaborat metode noi şi standuri pentru efectuarea experimentelor multifactoriale de

cercetare a malaxoarelor cu acţionare continuă;

- pentru prima dată s-a studiat procesul de deplasare circulară prin amestec a organului de

lucru în formă de bară, fixat radial pe arborele malaxorului;

13

- s-a determinat influenţa factorilor constructivi şi tehnologici asupra procesului de preparare

a amestecurilor în malaxoare de tip nou cu acţionare continuă cu organe de lucru în formă

de bare;

- s-au obţinut modele matematice care descriu adecvat procesul de preparare a amestecurilor

în malaxoarele cu acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare;

- s-a propus metoda de optimizare a procesului de amestecare în malaxoarele cu bare cu

acţionare continuă;

- s-au studiat cazuri eventuale de blocare a organelor de amestecare în procesul de lucru şi s-

au propus metode argumentate de evitare a blocării.

Importanţa teoretică şi valoarea aplicativă a lucrării este asigurată de: elaborarea

teoriei procesului de amestecare în malaxoarele cu bare cu acţionare continuă; determinarea

influenţei factorilor tehnologici şi constructivi asupra procesului de deplasare circulară prin

amestec a organului de lucru în formă de bară fixat radial pe arborele malaxorului; valorificarea

conceptuală modelelor matematice multifactoriale care descriu adecvat dependenţa momentului

rezistent, productivităţii malaxorului şi omogenităţii amestecului de parametrii tehnologici şi

constructivi ai malaxoarelor cu bare cu acţionare continuă.

Sunt elaborate şi propuse diferite construcţii de malaxoare cu bare. S-au elaborat modele

matematice pentru determinarea influenţei factorilor tehnologici şi constructivi asupra procesului

de amestecare în formă de ecuaţii de gradul doi, s-au elaborat nomograme inginereşti pentru

rezolvarea problemelor practice de proiectare şi exploatare a malaxoarelor. S-a propus metoda de

optimizare a procesului de amestecare în malaxoarele cu bare. S-a demonstrat că malaxoarele cu

bare cu acţionare continuă şi parametrii optimi asigură un grad înalt de omogenitate al

amestecului preparat, o durată de amestecare de trei ori mai mică şi un consum de energie

specific de 2 – 3 ori mai mic în comparaţie cu malaxoarele cu palete.

La susţinere se prezintă:

- metoda de cercetare a divizării şuvoaielor şi îmbinării lor în malaxoarele cu organe de

lucru în formă de bare cu acţiune continuă;

- metodica de cercetare multifactorială a malaxoarelor cu bare cu acţionare continuă;

- teoria procesului de amestecare în malaxoarele cu bare cu acţionare continuă;

- modelele matematice multifactoriale obţinute care descriu dependenţa momentului

rezistent, a productivităţii şi omogenităţii amestecului de parametrii tehnologici şi constructivi ai

malaxoarelor cu bare cu acţionare continuă;

14

- metodica de optimizare a parametrilor constructivi şi tehnologici ai malaxoarelor.

Aprobarea rezultatelor. Rezultatele lucrării au fost discutate în cadrul Conferinţelor

Tehnico-ştiinţifice ale U.T.M., (Chişinău 1994, 1996, 1997, 2000, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006,

2007); la I, II III şi IV Conferinţă Tehnico-ştiinţifică Internaţională „Probleme actuale ale

urbanismului şi amenajării teritoriului” (Chişinău 2002, 2004, 2006, 2008); al V şi VI Simpozion

Naţional de Utilaje pentru Construcţii, Bucureşti (1994, 1997); la I şi II Conferinţă Tehnico-

ştiinţifică Studenţească a Universităţilor din România şi Republica Moldova (1997, 1999); la

seminarul internaţional „Impactul tehnologiilor moderne asupra dezvoltării durabile”, (U.T.M.,

2002); la Catedra Maşini de construcţii a Universităţii Tehnice de Construcţii Bucureşti (2002);

la Catedra Căi Ferate, Drumuri şi Poduri a Universităţii Tehnice a Moldovei.

Construcţiile malaxoarelor au fost prezentate şi apreciate cu medalii şi diplome la: Salonul

Internaţional de invenţii şi produse noi, INPEX – XIII, Pittsburg, SUA, 1997; al III-lea Salon

mondial de invenţii şi inovare, Casablanca, Maroc, 1997; al VI–lea Salon de invenţii, Zagreb,

Croaţia, 1997; a V–a Expoziţie de invenţii şi produse noi, Sofia, Bulgaria, 1997; Salonul

Internaţional Inventică – Creativitate – Inovare, Chişinău, 1997; Expoziţia Internaţională

specializată INFOINVENT, Chişinău, Republica Moldova, 1999, 2002, 2003, 2004; Expoziţiile

Internaţionale Specializate FARMER, MOLDAGROTEH, MOLD ECO – 2002, Republica

Moldova; Salonul Internaţional al Invenţiilor, Cercetării şi Transferului Tehnologic

INVENTICA 2002, 2008, Iaşi, România.

În baza rezultatelor cercetărilor efectuate au fost publicate 26 articole ştiinţifice şi obţinute

17 brevete de invenţii.

Implementarea rezultatelor cercetărilor ştiinţifice. Malaxoarele elaborate în baza

cercetărilor efectuate au fost confecţionate la S. A. INCOMAŞ – efectul economic – 34633,20

lei/an pentru un malaxor, la S.R.L. SENSUS – efectul economic – 10000,00 lei/an, la Î.I.

GONCEARENCO, în laboratoarele Universităţii Tehnice a Moldovei pentru efectuarea

procesului de studii şi a cercetărilor ştiinţifice, în Centrul Ştiinţific de Producere Cooperatis

Interdepartamental „Materialovedenie”.

Sumarul compartimentelor tezei.

1. Stadiul actual al problemei şi determinarea sarcinii cercetărilor. În capitol sunt

analizate însuşirile amestecurilor de construcţie şi influenţa lor asupra procesului de amestecare.

Sunt analizate metodele de amestecare şi construcţiile existente ale malaxoarelor şi a organelor

de amestecare. S-au evidenţiat avantajele şi dezavantajele diferitor construcţii de malaxoare.

15

2. Intensificarea procesului de amestecare. Capitolul dat include metode constructive de

intensificare şi este fundamentată ştiinţific teoria procesului de amestecare în malaxoarele cu

acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare. Intensificarea procesului de amestecare

se bazează pe un principiu nou, care constă în divizarea materialului într-un număr cât se poate

de mare de şuvoaie şi îmbinarea lor ulterioară, şi repetarea acestor procese care se realizează în

malaxoarele cu organe de lucru în formă de bare.

3. Metodica cercetărilor şi aparatura utilizată. Este prezentat algoritmul efectuării

cercetării malaxoarelor cu acţionare continuă. Pentru efectuarea experimentelor multifactoriale

de cercetare a deplasării circulare prin amestec a organului de lucru în formă de bară fixat radial

pe arborele malaxorului şi pentru cercetarea influenţei parametrilor constructivi şi funcţionali

asupra momentului rezistent, productivităţii malaxorului şi omogenităţii amestecului au fost

elaborate standuri de laborator.

Înregistrarea rezistenţei de înaintare în procesul amestecării s-a efectuat cu ajutorul

sistemului tensometric digital de măsurare şi înregistrare SIIT-3.

Rezultatele au fost prelucrate folosind programele MathCAD, SPSS, programe elaborate în

limbajele FORTRAN şi PASCAL.

4. Cercetarea rezistenţelor la înaintare a organelor de amestecare în formă de bare

prin mediul de lucru. În capitol sunt prezentate rezultatele studierii procesului de deplasare

circulară prin amestec a organului de lucru în formă de bară fixat radial pe arborele malaxorului

şi rezultatele cercetărilor referitor la influenţa factorilor constructivi şi funcţionali asupra

momentului rezistent al malaxorului cu acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare,

rezultatele studierii influenţei parametrilor geometrici şi formelor barelor, poziţiei lor pe arbore,

proprietăţilor materialului amestecat asupra rezistenţei la deplasare circulară a barei prin mediul

de lucru.

5. Optimizarea procesului de preparare a amestecului. Capitolul include formula

corectată pentru determinarea productivităţii teoretice, rezultatele cercetării influenţei

parametrilor geometrici şi tehnologici asupra productivităţii malaxoarelor şi omogenităţii

amestecurilor, metodele constructive de evitare a blocării organelor de amestecare, metoda de

optimizare a procesului tehnologic de amestecare a materialului şi propuneri pentru

implementarea în practică.

Concluzii şi recomandări. Compartimentul include sinteza rezultatelor tezei.

16

1. STADIUL ACTUAL AL PROBLEMEI ŞI DETERMINAREA SARCINII

CERCETĂRILOR

1.1. Caracteristica procesului tehnologic de preparare a mixturilor de beton şi de mortar

Parametrii constructivi şi funcţionali ai malaxoarelor depind direct de însuşirile

componentelor amestecului, de cantitatea şi dimensiunile lor, de cantitatea apei şi de succesiunea

introducerii lor în malaxor. Importantă este interacţiunea organelor de amestecare prin

intermediul particulelor amestecului. Din aceste considerenţe, este necesară analiza însuşirilor

amestecurilor de construcţie şi influenţei lor asupra procesului de amestecare.

Prepararea amestecului este o etapă tehnologică importantă în producerea articolelor de

construcţie. În procesul preparării amestecului se începe formarea caracteristicilor potenţiale ale

calităţii articolelor fabricate ulterior.

În construcţie pe larg sunt utilizate diferite tipuri de betoane şi mortare. Tehnologia

betonului a parcurs calea de la materiale cu posibilităţi limitate până la structuri multi-

compoziţionale cu proprietăţi diferite care permit lărgirea zonei de utilizare.

Adoptarea compoziţiei mixturii se efectuează în scopul obţinerii amestecului de calitatea

necesară, prevăzută în documentaţia de proiect cu consum minimal de liant. Amestecarea

componentelor în amestec omogen, după cum consideră mai muţi specialişti [29, 31, 68], este un

proces tehnologic destul de complicat, care depinde de componenţa amestecului, proprietăţile

fizico-mecanice ale componentelor, durata amestecării şi construcţia dispozitivului de

amestecare.

La studierea procesului, precum şi la perfecţionarea tehnologiilor de preparare a

amestecurilor de construcţii, au contribuit savanţii R. L'Hermite [91], A. Neville [33], Н. A.

Житкевичь [73], П. A. Ребиндер, Şt. Mihailescu [30, 31], G. Kunnos [88, 89], Ю. M. Баженов

[48], I. Ionescu [28, 29], В. A. Вознесенский [61, 62] ş. a.

Betonul, cum se menţionează în mai multe lucrări [29, 33, 35, 44, 48, 73, 91], este un

conglomerat artificial, obţinut prin amestecarea unui material inert de umplutură cu un liant şi

apă, până la o distribuţie uniformă. Mortarele sunt amestecuri omogene de liant, agregat şi apă

care se aplică în straturi subţiri pe un anumit suport la care aderă şi cu care conlucrează după

întărire rezultând o piatră artificială. Conform definiţiilor, mortarele se deosebesc de betoane din

punct de vedere al compoziţiei prin dimensiunea mai mică a granulelor de agregate.

În ultimii 10–15 ani se menţionează o răspândire largă a amestecurilor uscate care au

destinaţie largă şi, anume, amestecuri de mortar pentru tencuială, şpăcluire, nivelatoare,

17

termoizolatoare etc. [26, 36, 37]. Amestecurile uscate includ un liant mineral, agregate de

dispersie fixată şi diferiţi aditivi modificatori.

Sistemul ciment – apă constituie partea activă a amestecului care în urma reacţiilor de

hidratare şi hidroliză, urmate de întărire, formează piatra de ciment. Betonul, ca material de

construcţie, este astăzi cel mai des folosit la executarea structurilor de rezistenţă.

Betonul ideal reprezintă o structură formată din agregate învelite într-un strat subţire de

pastă, constituit din granule de ciment şi apă necesare hidratării acestora. Structura astfel formată

ar trebui să fie total compactă. În realitate, la părerea lui P. Rapişca [35], din cauza abaterilor de

la forma ideală a granulelor de agregat şi de la granulozitatea ideală a agregatului, reţeaua

formată din granule de pietriş prezintă un volum relativ mare de goluri, volum ce trebuie umplut

cu mortarul constituit din granulele de ciment, agregat fin (nisip) şi apă.

Betoanele şi mortarele, ca principalele materiale de construcţie, sunt foarte variate privind:

natura liantului şi a agregatelor, proprietăţile lor tehnice, modul de fabricare şi punere în operă,

domeniile de folosire etc. Clasificarea betoanelor este expusă în [4, 27, 33, 35, 48, 91, 129], iar a

mortarelor – în [26, 35, 110].

La producerea betonului în calitate de liant cel mai des se utilizează cimenturi cu adaosuri

sau fără adaosuri de zgură, cenuşă tras etc. [27, 33, 44, 48, 91, 128, 129]. Proprietăţile

cimenturilor sunt influenţate în mod direct de proprietăţile compuşilor mineralogici şi, implicit,

acestea se transmit betonului. Clasa betonului şi proprietăţile acestuia pot fi influenţate de

dozajul de ciment în mod direct. În calitate de liant pentru mortare sunt folosiţi: var, ciment,

ipsos, argilă.

Agregatele reprezintă materialul de masă în beton ce realizează scheletul rigid. Pentru

fabricarea betonului se utilizează balast la betoanele inferioare, nearmate şi agregate pe sorturi

elementare, pentru betoanele de clasa superioară şi armate.

Apa de amestecare are rolul de a hidrata cimentul din mixtură, pentru a forma piatra de

ciment şi de a umecta suprafaţa granulelor de agregat, pentru a da consistenţa necesară punerii în

operă a betonului. Apa folosită la prepararea betonului trebuie să corespundă anumitor condiţii

de calitate, ea trebuie să fie potabilă şi, în cazuri rare, poate fi industrială, respectând condiţiile

de calitate prevăzute în standard [27].

Aditivii utilizaţi la prepararea betoanelor sunt produse chimice care se adaugă în beton în

cantităţi mai mici de 5 % din masa liantului cu scopul de a-i îmbunătăţi proprietăţile atât în stare

proaspătă cât şi în stare întărită [32, 54, 128].

Proprietăţile amestecurilor de beton depind de structura şi proprietăţile componentelor şi

posedă un şir de particularităţi, cum urmează: posibilitatea amestecului de a se pseudodilua sau

18

să devină mai plastic sub influenţa acţiunilor mecanice; schimbarea permanentă a

particularităţilor (reducerea mobilităţii) sub acţiunea proceselor fizico-chimice ale interacţiunii

cimentului şi a apei, inclusiv până la întărire.

Structura amestecului de beton poate fi privită în calitate de sistem compus din două

componente – pastă de ciment şi agregate. Proprietăţile pastei de ciment depind de raportul

dintre fazele solide şi lichide: cu majorarea conţinutului de apă se majorează mobilitatea şi se

reduce rezistenţa la compresiune.

Pentru descrierea comportamentului amestecurilor de beton în diferite condiţii se folosesc

caracteristicile reologice [31, 48, 143]. Se ştie că proprietăţile reologice ale betonului proaspăt

depind atât de efectele de suprafaţă a particulelor fine cât şi de efectele de masă a granulelor

mari.

Modelul reologic al procesului de amestecare (Fig. 1.1) conţine elementul rigid – plastic r

şi vâscos v, îmbinate paralel [69].

Fig. 1.1. Modelul reologic al interacţiunii paletei cu mediu de lucru pentru procesului de amestecare

Tensiunea în sistem va fi

r v =τ τ τ+ , (1.1)

La opinia mai multor cercetători Mihailescu Şt. [31], Баженов Ю.М. [48], Баловнев В.И.

[69] modelul reologic al amestecului de beton nevibrat poate fi descris cu ecuaţia lui Bingham-

Şvedov

f =dv

dzτ τ η+ , (1.2)

în care: τ – tensiunea necesară pentru realizarea curgerii fluidului;

τf – pragul de forfecare;

η – viscozitatea plastică;

dv/dz – gradientul de viteză.

19

Prepararea mixturilor este un proces complex şi riguros controlat în scopul obţinerii în

condiţii de eficienţă maximă a unor amestecuri cu caracteristici omogene şi cu performanţe

superioare.

Procesul tehnologic de preparare a amestecului descris de Ionescu I., Ispas Tr. [29], Neville

A. [33], Rapişcă P. [35], Афанасьев А.А. [44], Баженов Ю.М. [48], Добронравов С.С. [68],

Житкевичъ [73], R. L'Hermite [91] include următoarele procese şi operaţii prezentate în figura

1.2.

Fig. 1.2. Schema bloc de preparare a mixturilor

Rezultatul final depinde de respectarea condiţiilor tehnice şi tehnologice pentru fiecare

operaţie, fiind important ca la fiecare etapă să se urmărească obţinerea performanţelor maxim

posibile.

Conform lui Mihailescu Şt., Goran V., Bratu P., Баженов Ю.М. [31, 48] forma şi mărimea

granulelor, gradul de umiditate şi consistenţa, compoziţia granulometrică, greutatea diferitelor

componente, capacitatea de absorbţie a apei, joacă un rol însemnat în operaţia de malaxare ce

trebuie realizată.

20

Dozarea componentelor este una dintre operaţiile foarte importante în tehnologia preparării

betoanelor şi mortarelor, deoarece trebuie să asigure în condiţii industriale dozarea

componentelor determinate în laborator [27, 28, 36, 37]. Pentru majorarea preciziei dozării sunt

propuse diferite metode. Astfel, sunt elaborate [81, 99] algoritme de dirijare optimală automată a

procesului tehnologic de preparare a amestecurilor. Aceste algoritme i-au în consideraţie tot

procesul tehnologic de la producerea agregatelor până la punerea în operă a amestecului.

Automatizarea procesului tehnologic permite de a majora productivitatea secţiilor de preparare a

amestecurilor; de a asigura corectarea procesului fără oprirea utilajului; de a exclude factorul

uman din proces; de a înregistra decurgerea şi rezultatele procesului.

La baza proceselor tehnologice moderne de preparare a amestecurilor, conform [92] trebuie

să fie pus principiul de producere în continuu, deoarece este posibilă reducerea costului de preţ al

producţiei, influenţei factorilor calitativi şi cantitativi ai materiei prime, abaterilor regimurilor de

lucru ale instalaţiilor asupra calităţii amestecurilor. Acest principiu de organizare a producerii

prevede automatizarea înaltă nu numai a unor instalaţii dar şi a întreprinderii la general.

O influenţă destul de importantă o are şi ordinea de încărcare a componentelor în tamburul

amestecătorului [122, 129]. Astfel, nu se permite de a încărca cimentul în primul rând, fiindcă el

se lipeşte de tambur şi palete şi împiedică distribuirea uniformă a acestuia în amestec.

Componentele mai mult dispuse segregării trebuie încărcate în malaxor în ultimul rând.

Agregatele constituie aproximativ până la 80 % din volumul betonului şi influenţează

asupra proprietăţilor, costului şi durabilităţii. Cea mai mare influenţă asupra proprietăţilor

amestecului o are granulaţia, rezistenţa la compresiune a agregatelor şi nivelul a lor de puritate.

Sunt cunoscute mai multe propuneri de stabilire a granulaţiei optimale a agregatelor.

Majoritatea specialiştilor [33, 48, 91] consideră că este mai efectivă granulaţia continuă,

deoarece aceste amestecuri obţin o mobilitate mai mare. Amestecurile cu granulaţie întreruptă, în

care lipsesc agregatele de dimensiune mijlocie, asigură un grad mai mic de goluri, însă aceasta

contribuie la blocarea particulelor mici de către cele mari. Pentru a menţine mobilitatea bună a

amestecului este necesar de a majora cantitatea de liant şi, ca rezultat, are loc majorarea costului

produsului. În afară de aceasta, amestecurile cu granulaţie întreruptă sunt predispuse segregării,

ce influenţează negativ asupra omogenităţii amestecului.

Pentru obţinerea amestecului cu anumită plasticitate este necesar ca pasta de ciment să

complecteze nu numai golurile dintre agregate, dar şi să îndepărteze granulele. Consumul de

liant pentru obţinerea acestui înveliş depinde de suprafaţa specifică a agregatelor şi se majorează

cu micşorarea dimensiunilor particulelor. În rezultat, pentru a obţine amestecul de beton de

anumită plasticitate este necesar de a majora cantitatea de apă şi a cimentului. Completarea

21

agregatelor de dimensiune mare cu cele mici reduce porozitatea lui, însă măreşte suprafaţa

specifică.

Forma agregatelor de asemenea influenţează asupra proprietăţilor betonului. Particulele de

formă plată sau aciculară influenţează negativ asupra proprietăţilor amestecului şi a betonului

întărit. De aceea, cantitatea unor astfel de particule nu trebuie să depăşească 35 % în conţinutul

amestecului [129].

Forma rotundă a granulelor asigură o rostogolire mai uşoară a acestora, în timp ce forma

colţuroasă, datorită unor frecări mai mari, determină segregarea materialului [31, 48]. Granulele

mai mari se separă repede în mişcarea de rostogolire din cauza greutăţii lor diferite, iar

particulele mici şi cele fine tind să se aglomereze prin aderenţă. Materialele grele şi dense

necesită mai multă energie la amestecare decât cele uşoare şi poroase.

Impurităţile argiloase şi de praf formează pe suprafaţa agregatelor pelicule ce împiedică

aderenţa lor cu pasta de ciment. Ca rezultat, conform [48], se reduce mobilitatea amestecului şi

rezistenţa betonului la compresiune cu 30–40 %.

Asupra mobilităţii influenţează foarte mult raportul Apă/Ciment. Cu majorarea cantităţii de

apă mobilitatea amestecului se măreşte. Însă, dacă cantitatea de ciment rămâne constantă,

rezistenţa la compresiune a betonului se reduce. Tot în timpul acesta fiecare amestec are

proprietăţi stabilite de a reţine apa, care se determină în mod practic [48]. Majorarea cantităţii de

apă peste aceste valori contribuie la segregarea componentelor.

Conform lui Mihailescu Şt., Goran V., Bratu P. [31], Косач А. Ф. [87] asupra calităţii

amestecului de beton preparat influenţează şi modul de introducere a apei în cuvă, precum şi

momentul efectuării şi durata acestei alimentări. Astfel, introducerea prealabilă a apei

îmbunătăţeşte calitatea betonului preparat. Injectarea apei în malaxor prin mai multe puncte în

cantităţi mici permite de a uniformiza acest proces.

Progresul esenţial în tehnologiile de preparare a amestecurilor de beton şi mortar a fost

atins conform [4, 32, 47, 54, 141] cu apariţia şi utilizarea pe larg a diferitor aditivi. Cea mai mare

răspândire între aditivii-modificatori au obţinuto superplastifianţii, adaosurile chimice şi

minerale. Aditivii permit de a utiliza betoanele cu raport apă/ciment mic, a regla densitatea lor şi

rezistenţa la compresiune. Din an în an se măreşte volumul producerii aditivelor complexe:

antrenatori de aer, întârzâetori de priză, acceleratori de întărire, antigel, aditivi care îmbunătăţesc

rezistenţa betonului la acţiuni agresive chimice şi biologice etc. Utilizarea aditivilor permite de a

economisi până la 15 % de liant.

Cea mai efectivă este utilizarea superplastifianţilor împreună cu adaosurile minerale

obţinute din materie primă naturală sau tehnogenă [32, 37, 48]. Ne dizolvându-se în apă, aceste

22

adaosuri fac parte din componenta fină a fazei rigide a betonului. Conform [78], introducerea în

amestec a aditivilor ultradispersionali în cantităţi de până la 5 % de la masa cimentului nu

influenţează esenţial viscozitatea amestecului şi de aceea nu necesită apă suplimentară.

În practica mondială sunt cunoscute mai multe metode de economisire a lianţilor costisitori

fără reducerea rezistenţei articolelor produse. Una din aceste metode este vibroactivarea

amestecurilor ciment-nisip la prepararea mortarelor şi betoanelor [48, 86, 88, 93, 141]. Proces

cunoscut de mai mult timp, dar care continuă să trezească interes la producători şi să se extindă

în practică. Activarea cimentului cel mai des constă în măcinarea lui suplimentară. Majorarea

suprafeţei specifice cu 15 – 30 % majorează activitatea cimentului şi accelerează întărirea lui. La

vârstă de 24 ore rezistenţa betonului creşte cu 30 – 100 %.

La părerea lui Липилин А.Б., Коренюгина, Н.В. şi Векслер, М.В. [93] sarcina principală

a modificării dispersităţii cimentului este asigurarea condiţiilor când intensificarea interacţiunii

particulelor cimentului şi a apei este maximală. Particulele cu colţuri ascuţite cu configuraţia

suprafeţei bine dezvoltată obţinută în baza fărâmiţării prin lovitură depăşesc cu mult materialele

obţinute în mori vibrante prin frecare.

Prezintă interes utilizarea pentru prepararea amestecurilor a apei magnetizate sau activate

electric. Cercetările în domeniu [98] au demonstrat că în rezultatul utilizării apei activate are loc

creşterea rezistenţei la compresiune a betonului cu 20 %, iar la îngheţ cu 13 – 40 %.

În ultimi ani pe larg s-a răspândit procedeul de preparare a amestecului de beton conform

tehnologiei intensive separate în două etape [72]. La prima, în malaxorul – activator, este pregătit

amestecul activant, care conţine ciment, apă, plastifianţi şi nisip. Amestecul este activ amestecat

timp de 90 s cu 740 de turaţii ale rotorului. La etapă a două în malaxor se introduce pietriş şi

amestecul activat, care se amestecă 45 – 60 s conform tehnologiei obişnuite. La unele

întreprinderi în activator se amestecă 30 – 50 % de nisip, dar restul se amestecă cu pietrişul 10 –

15 s, după ce se toarnă amestecul activat în malaxor şi tot amestecul se amestecă 15 – 60 s.

Prepararea amestecului de beton conform tehnologiei separate intensive [72] permite de a

obţine amestec de beton mai omogen şi de a economisi până la 20% de ciment datorită

repartizării lui mai uniforme, activării nisipului şi folosirii plastifiantului. Datorită preparării

paralele a părţii de mortar în activator productivitatea instalaţiei de beton scade neînsemnat. În

calitate de dezavantaj al acestei tehnologii trebuie de menţionat durata de lucru mică a paletelor

activatorului, care se uzează rapid datorită frecventei înalte de rotire.

Durata de amestecare influenţează asupra calităţii betonului şi depinde de mai mulţi factori:

natura şi dimensiunea agregatelor, viteza de rotire a organelor de lucru ale malaxorului,

23

cantitatea de apă, lucrabilitatea amestecului betonului, gradul de umplere a cuvei etc. În practică,

durata amestecării se stabileşte în baza încercărilor efectuate de producători.

Amestecarea cu durata mai mică de 1–1,2 min [33] influenţează esenţial asupra

omogenităţii amestecului. La durată mică de malaxare coeficientul de variaţie a rezistenţei la

compresiune a articolelor fabricate este destul de mare (Fig. 1.3). Majorarea de mai departe a

duratei de malaxare nu influenţează esenţial asupra omogenităţii.

Durata de amestecare, în opinia lui Стефанов Б.В., Русанова Н.Г., Волянский А.А. [129]

trebuie optimizată, ţinând seama de proprietăţile şi particularităţile amestecurilor preparate,

procedeul de amestecare, capacitatea malaxorului. Este stabilit că durata de amestecare pentru

malaxoarele gravitaţionale variază între 45 şi 120 s (se majorează cu scăderea plasticităţii

amestecului de beton), dar în malaxoarele cu amestecare forţată – de la 2 min pentru amestec cu

agregate cu dimensiuni mari şi până la 5 min pentru amestecuri cu agregate cu dimensiuni mici

sau uşoare.

Fig. 1.3. Influenţa duratei de amestecare asupra coeficientului de variaţie a rezistenţei la

compresiune după A. Neville [33] Durata de amestecare se măreşte în următoarele cazuri: la utilizarea aditivilor sau

adaosurilor; pentru perioada de timp friguros; la prepararea betoanelor vârtoase; la utilizarea

agregatelor cu granule mai mari de 31 mm.

Amestecurile plastice conform lui Баженов Ю.М. [48], Катаев Ф.П. [79] sunt mai uşor de

amestecat decât cele rigide; cele grase se amestecă mai uşor decât cele slabe; cu grăunţe mari

mai uşor decât cu grăunţe mici.

Durata optimală de preparare a amestecului este determinată de construcţia organelor de

lucru, proprietăţile componentelor şi compoziţia mixturii. În timpul amestecării concentraţia

componentelor amestecului în malaxor se schimbă. La introducerea în malaxor componentele

24

amestecului sunt separate. La ieşire - este obţinut amestecul omogen cu distribuirea uniformă a

granulelor în volumul total cu acoperirea lor cu liant.

Caracterul modificării concentraţiei substanţei în şuvoi la amestecare se descrie cu ecuaţia

[56, p. 15]:

( )н aQC d QCd d V Cτ τ= + , (1.3)

în care: Q – consumul componentelor, m3/s;

CH, C – concentraţia indicatorului corespunzător la intrare şi la ieşire din malaxor, kg/m3;

dτ – timpul ;

Va – capacitatea de încărcare a malaxorului, m3.

Durata medie de aflare a particulelor în celulele (zonele) malaxorului se determină cu

formula

[ ]11

1

1

( )1 ( )

( )

m

nm

nm

n

g n n

t g n t

g n

τ

∞

∞=

+∞=

=

= ∆ = − ∆∑

∑∑

, (1.4)

în care: gm(n) – probabilitatea aflării componentului cheie în celulă m la distribuirea lui ideală în

volumul malaxorului;

n – numărul de treceri;

t∆ - intervalul de timp.

Durata medie de aflare a particulelor în celula (zona) convenţională a malaxorului ce

determină calitatea amestecării depinde de construcţia şi regimul de lucru al malaxorului şi

proprietăţile tehnologice ale componentelor amestecate şi se determină experimental.

Proprietăţile tehnologice - intensitatea decurgerii procesului de amestecare se determină

prin omogenitatea amestecului preparat într-un timp minimal. Sunt elaborate mai multe metode

[86] pentru determinarea criteriului calităţii amestecării. Ca exemplu Борщевский A.A. şi

Ильин А.С. [56, p. 14], pentru majorarea continuă a suprafeţei de divizare dintre componente

prin difuzie, procesul de amestecare poate fi prezentat în modul următor:

(1 )kt

oS S e= − , (1.5)

în care: S – valoarea curentă a suprafeţei de divizare;

So – suprafaţa de divizare maximal posibilă;

e – baza logaritmului natural;

k – coeficientul de proporţionalitate;

t – timpul de amestecare.

25

Uneori procesul de amestecare este condiţionat de influenţa dimensiunii şi densităţii unor

componente, deci de fenomenul segregării. Gradul amestecării conform [56, 99], fără a lua în

consideraţie segregarea (conţinutul componentelor în probele de control)

1 AtM e= − , (1.6)

în care: A – coeficientul constant ce ţine cont atât de proprietăţile materialului cât şi de regimul

de lucru ale maşinii de amestecat.

Producerea calitativă a materialelor de construcţie care foloseşte amestecuri

multicomponente, înaintează cerinţe înalte faţă de procesul de amestecare a lor, deoarece

calitatea articolelor fabricate în mare măsură depinde de omogenitatea şi de calitatea acestor

amestecuri.

Cel mai răspândit pentru determinarea calităţii amestecării, conform [56, 131] este

coeficientul neuniformităţii (variaţiei) vc, %

2

1

( )100100

1

ni

c

i

C Cv

C C n

σ

=

−= =

−∑ , (1.7)

în care: σ – devierea medie pătratică a concentraţiei componentului cheie în probe, %;

C – valoarea medie aritmetică a concentraţiei componentului cheie în probe, %;

Ci – valoarea concentraţiei componentului cheie în proba i;

n – numărul probelor studiate.

La prepararea amestecurilor de beton şi de mortar calitatea amestecării este apreciată cu

coeficientul de variaţie a rezistenţei probelor incidentale. La modernizarea sau elaborarea

amestecătorului nou eficienţa amestecării se apreciază prin comparaţia rezistenţei cuburilor şi

coeficientului variaţiei rezistenţei obţinute după încercarea maşinii până şi după modernizare.

Pentru aprecierea calităţii amestecării Борщевский A.A. şi Ильин А.С. [56, p. 14]

recomandă de a considera orice amestec drept material convenţional compus din două

componente. Pentru aceasta un component se consideră a fi de bază, iar toate celelalte se unesc

convenţional în al doilea component. După gradul de distribuire a unui component în al doilea şi

se face concluzia despre omogenitatea amestecului.

1.2. Analiza metodelor de amestecare şi a construcţiilor existente ale organelor de

amestecare

Amestecurile de beton şi de mortar se prepară prin amestecare mecanică în malaxoare. La

începutul secolului XX savantul rus N.A. Jitchevici în lucrarea sa „Бетон и бетонныя работы”

26

[73, p. 198] (este reprodusă denumirea originală a lucrării ) menţiona că utilizarea pe larg a

maşinilor de amestecat pentru prepararea amestecurilor este binevenită, reieşind din:

- condiţiile economice;

- omogenitatea înaltă a amestecului obţinut;

- simplitatea organizării procesului de lucru;

- suprafaţa mică pentru organizarea procesului de amestecare;

- faptul, că folosirea maşinilor reduce numărul de muncitori şi evită influenţa negativă a

omului asupra calităţii betonului, aceea ce este actual şi în zilele noastre.

Contribuţie deosebită la dezvoltarea teoriei amestecării precum şi a construcţiilor

malaxoarelor au adus savanţii В.А. Бауман [53], K.M. Kоролев [86], G. Kunnos [88, 89], В.Д.

Мартынов [96, 97], Şt. Mihailescu [30, 31], В.Ф. Першин [112], Z. Štĕrbăček [38] ş.a.

Malaxoarele pentru prepararea amestecurilor de construcţie, după cum este menţionat în [1,

30, 31, 53, 68, 69, 96, 119], se clasifică în funcţie de următoarele criterii: starea fizică a mediului

de lucru; decurgerea procesului de amestecare în timp; originea forţelor de acţionare a

particulelor; construcţia; modul de dirijare etc. Pentru o amestecare intensivă componentele

trebuie îndrumate în aşa fel ca traiectoriile acestora să aibă cît mai mult posibile intersecţii şi

mişcări în întâmpinare [1, 31, 38, 86, 96].

Pentru prepararea amestecurilor de beton şi mortar se folosesc pe larg malaxoarele cu

amestecare prin cădere liberă (gravitaţionale) şi amestecare forţată.

Amestecarea componentelor în malaxoarele gravitaţionale [53, 68, 69, 79] are loc în

tambure, pe pereţii interiori ale cărora sunt fixate palete. La rotirea tamburului amestecul cu

ajutorul paletelor, dar şi cu ajutorul forţelor de frecare se ridică la o înălţime oarecare de unde

apoi cade sub acţiunea forţei de gravitaţie: amestecarea se petrece în rezultatul loviturilor

şuvoaielor căzătoare de material. În acest timp se formează şuvoaie radiale şi axiale de mişcare a

amestecului, datorită căruia diferite particule ale materialului sunt repartizate uniform în volumul

amestecului. Pentru ca componentele să se amestece bine, volumul tamburului trebuie să fie cu

mult mai mare decât volumul de material încărcat. Mai mulţi autori [31, 53, 79] recomandă ca

volumul tamburului să fie mai mare de 2 – 3 ori. Pentru asigurarea omogenităţii amestecului este

necesar de a efectua 30 – 50 de cicluri de ridicare şi cădere în tambur [69, 96].

În malaxoarele gravitaţionale se prepară amestecul cu mărimea agregatelor [30, 31, 68, 69,

86] până la 150 – 180 mm. În baza analizei efectuate de Şt. Mihailescu [30, 31] malaxoarele cu

amestecare prin cădere liberă au puteri specifice (P/V) şi mase specifice (M/V) mai mici decât ale

celor cu amestecare forţată. Aceasta se explică prin faptul că rezistenţele la malaxare în

asemenea maşini sunt mai mici. Rezistenţă mică contribuie şi la uzură mică a organelor de lucru.

27

În afară de aceasta, malaxoarele gravitaţionale au o construcţie mai simplă datorită căreia sunt

mai simple în deservire şi exploatare. Toate aceste avantaje influenţează asupra reducerii costului

de preţ al amestecului preparat.

Totuşi, în ultimii ani malaxoarele gravitaţionale sunt folosite mai puţin [79, 139] în

comparaţie cu malaxoarele cu amestecare forţată. Faptul este lămurit prin aceea că malaxoarele

gravitaţionale au dezavantaje esenţiale – durata mare de amestecare şi imposibilitatea obţinerii

masei omogene la amestecarea amestecurilor vârtoase, dificultăţi la distribuirea uniformă a

pigmentului, fibrelor, aditivilor. De aceea, conform [30, 31, 39] ele sunt folosite pentru

prepararea amestecurilor plastice la necesităţi mici de beton sau mortar.

Malaxoarele cu amestecare prin cădere liberă în funcţie de parametrii tehnico-economici

sunt raţionale la prepararea amestecurilor cu raportul A/C de la 0,6 până la 0,9 [86, 139].

În malaxoarele cu amestecare forţată descrise în [30, 31, 39, 53, 68, 69, 96, 119] în

majoritatea cazurilor tamburul este fix, se rotesc numai arborii cu paletele. La rotirea arborilor se

petrece lopătarea şi amestecarea amestecului. În unele malaxoare [79] materialul este amestecat

prin rotirea tamburului, paletele fiind fixe.

La malaxoarele cu amestecare forţată rezistenţele la amestecare sunt mai mari, iar

construcţia lor este mai complicată decât a celor cu amestecare prin cădere liberă, fapt ce

contribuie la majorarea uzurii organelor de lucru şi a cheltuielilor de exploatare. Din aceste cauze

puterile specifice şi masele specifice ale lor sunt mai mari [30, 31]. Creşterea rezistenţei de

amestecare se datorează lopătării materialelor de câtre palete şi blocării agregatelor între palete şi

tambur. Datorită acestui fapt malaxoarele cu amestecare forţată, de obicei, sunt utilizate pentru

prepararea amestecurilor cu dimensiunea agregatelor până la 70 mm. Pentru protejarea

mecanismului de acţionare de lovituri în timpul blocării materialului unele malaxoare menţionate

în [82] sunt înzestrate cu amortizoare cu arcuri.

Avantajul malaxoarelor cu amestecare forţată constă în universalitatea înaltă a lor. Ele

asigură prepararea în timp scurt a diferitor tipuri de amestecuri uscate, semiuscate de beton şi de

mortar, a betoanelor asfaltice, spumate, cu fibre etc., inclusiv cu multe adaosuri. Analizând

diferite construcţii de malaxoare cu amestecare forţată, savanţii Королев К.М., Юл Д.Э.,

Кендал М.Д. [86, 139] recomandă utilizarea lor pentru amestecuri cu raportul A/C de la 0,3

până la 0,9.

În malaxoarele ciclice componentele iniţiale sunt amestecate în porţii separate. Un astfel de

regim de lucru permite reglarea timpului de amestecare în dependenţă de reţeta amestecului în

opinia lui Mihailescu Şt. [30, 31], Косач А. Ф. [87], Мартынов В.Д., Алешин Н.И., Морозов

Б.П. [96]. În malaxoarele ciclice amestecarea componentelor şi descărcarea amestecului gata se

28

efectuează prin şarje separate. Fiecare şarjă nouă a componentelor mortarului şi a betonului

poate fi încărcată numai după ce va fi descărcat amestecul gata. Malaxoarele ciclice, de obicei,

sunt folosite când se schimbă des marca amestecului.

În malaxoarele cu acţionare continuă descrise de Mihailescu Şt., Goran V., Bratu P. [30,

31], Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. [53], 74, Добронравов С.С. [69],

Баловнев В.И. [83], Константопуло Г. С. [96], Сапожников М.Я. [119], Кузин Э.Н. [131]

încărcarea componentelor, amestecarea lor şi descărcarea se efectuează concomitent şi în

continuu. Componentele dozate în şuvoi continuu se toarnă în malaxor şi se amestecă cu paletele

deplasându-se de la orificiul de încărcare spre cel de descărcare. Amestecul gata se descarcă în

continuu în mijloacele de transport. Malaxoarele cu acţionare continuă pot fi utilizate pentru

prepararea cantităţilor mari de beton sau mortar de una şi aceeaşi marcă.

Malaxoarele cu amestecare continuă în comparaţie cu cele ciclice, în opinia lui Mihailescu

Şt., Катаев Ф.П., Мартынов В.Д., Алешин Н.И., au următoarele avantaje [30, 31, 79, 96]:

simplitatea construcţiei, fiabilitatea înaltă, productivitatea înaltă, asigură calitatea mai bună a

amestecului, consumul mic de energie şi metal, simplitatea sistemului de automatizare, suprafaţa

de producere mică şi termenul mic de montare.

În malaxoarele cu acţionare continuă, conform opiniei lui Соколов, М.В. [126] se

realizează viteze şi tensiuni de forfecare mai mari, deoarece amestecarea se efectuează într-un

strat de material mai mic. Iar lipsa sarcinilor de vârf, deoarece amestecul se prepară cu consum

de energie constant, permite de a reduce puterea mecanismului de acţionare până la 40 %.

Savanţii A.M.Колбасин, A.В. Либенко [81, 92] consideră că datorită lucrului malaxorului

în regim permanent are loc reducerea erorii dozării, influenţei diferitor factori asupra procesului

de amestecare şi, ca rezultat, a dispersiei mici a indicilor fizico – mecanici ai amestecului.

Toate acestea contribuie la reducerea preţului de cost al producţiei şi majorarea calităţii

amestecului precum şi la automatizarea completă [85, 92] a proceselor tehnologice de preparare

a amestecurilor. Acestea impun producătorii să continue elaborarea soluţiilor constructive noi

malaxoare cu acţionare continuă pentru asigurarea obţinerii calităţii necesare.

Malaxoarele gravitaţionale pentru prepararea amestecurilor de beton cu acţiune continuă

[31, 68, 69, 83, 96, 120] conţin, de obicei, un tambur cilindric cu axă orizontală. Astfel de

malaxoare sunt încărcate încontinuu prin pâlnia de încărcare, amestecul pregătit la fel încontinuu

este descărcat din partea opusă. Pentru realizarea procesului de amestecare şi transportare a

amestecului în malaxoare pe suprafaţa interioară a tamburului sunt fixate circa 30 de palete.

Productivitatea este reglată prin schimbarea productivităţii dozatoarelor şi coeficientului de

umplere a tamburului malaxorului. Astfel de betoniere sunt raţionale la pregătirea amestecului de

29

o singură marcă. În cazul reorientării pentru prepararea amestecului de o marcă nouă acestea

cedează în faţa malaxoarelor de acţiune ciclică. Malaxoarele de aşa tip sunt destinate pentru

prepararea amestecurilor de beton plastic cu mărimea maximală a agregatelor de 80 – 150 mm.

Ele sunt folosite la întreprinderile cu productivitatea de 60, 120, 150 m3/oră.

Malaxoarele cu acţionare continuă cu amestecare forţată se folosesc pentru prepararea

amestecurilor de betoane vâscoase şi moi cu dimensiunea agregatelor de până la 40 mm şi a

mortarelor. În executarea constructivă malaxoarele în opinia lui Борщевский A.A. şi Ильин

А.С. sunt practic identice [56] şi se deosebesc numai prin productivitate, formă şi dimensiune a

organelor de lucru.

Malaxoarele cu amestecare forţată şi acţionare continuă descrise în [30, 31, 34, 53, 71, 83,

120 123, 124] prezintă un jgheab orizontal cu unul sau doi arbori. Pe arbori sunt fixate palete pe

linie elicoidală, unghiul de întoarcere a lor faţă de axa arborelui se poate regla între 0 şi 90o.

Jgheabul malaxorului este închis cu un capac şi formează spaţiu închis în interiorul căruia se

rotesc arborii cu paletele. Pentru asigurarea condiţiilor de amestecare uscată, umezire şi

amestecare finală în corpul malaxorului sunt prevăzute trei zone. După ce materialele trec zona

de amestecare uscată în malaxor se introduce apă sau lapte de liant în torent continuu. La

malaxare de mai departe în jgheabul malaxorului se petrece amestecarea finală şi prin orificiul

din partea inferioară cade amestecul gata.

Paletele în aceste malaxoare sunt asamblate astfel, încât curenţii contrari ai masei care se

amestecă în direcţia transversală se deplasează intensiv, iar de-a lungul corpului amestecătorului

– comparativ mai încet, obţinându-se astfel omogenitatea necesară a amestecului.

La majorarea unghiului de înclinare [52, 83, 120] creşte pasul liniei elicoidale şi, în

rezultatul acesteia, viteza deplasării maselor se măreşte. Evident că creşte productivitatea

malaxorului, însă omogenitatea amestecului se micşorează, deoarece se reduce timpul de aflare a

materialului în malaxor.

Micşorarea unghiului de înclinare duce la rezultatul contrar, se măreşte durata aflării masei

în malaxor, se micşorează productivitatea, dar se măreşte omogenitatea amestecului. Unghiul

optimal de instalare a paletelor în fiecare caz concret trebuie să se aleagă pentru asigurarea

productivităţii relativ înalte la o calitate înaltă de amestecare. Cea mai mare productivitate poate

fi obţinută la valoarea unghiului de înclinare aproximativ egală cu unghiul de frecare dintre

material şi suprafaţa paletei.

În lucrarea sa V.D. Martânov [96, p. 131] consideră că malaxoarele trebuie să fie proiectate

în aşa mod, ca să asigure deplasarea particulelor în diferite direcţii. În malaxoarele cu

funcţionare continuă este necesar de a asigura deplasarea totală finală a amestecului de-a lungul

30

jgheabului malaxorului spre orificiul de descărcare. Aceasta poate fi asigurată datorită poziţiei de

fixare a paletelor, precum muchiile palatelor anterioare şi a celor ulterioare trebuie să se

suprapună.

Cinetica deplasării materialului în aceste malaxoare este destul de compusă. Paleta rotitoare

formează în material un canal arcuit, amestecând în acelaşi timp un volum oarecare în direcţiile

radiale şi axiale (Fig. 1.4).

Fig. 1.4. Schema amestecării în malaxoarele cu acţionare continuă

La deplasarea paletei acest canal se umple din nou cu amestec dar, în primul rând, se varsă

materialul din dreapta. În partea din dreapta situată după palete se presează torentul de materialul

care alunecă pe partea frontală a paletei, în acelaşi timp o parte de material tot se scurge după

paletă în canal. Datorită unor astfel de mişcări ale amestecului, care se transmit în lanţ de la

paletă la paletă, se asigură deplasarea amestecului în întregime de-a lungul jgheabului.

Cele mai raţionale în opinia lui Фиделев А.С. [139], sunt malaxoarele cu amestecare

forţată, în particular, malaxoarele cu doi arbori orizontali. În aceste malaxoare, conform [53, 118,

120, 123, 124] pe fiecare arbore sunt instalate 30 – 60 de palete sub un unghi de 40 – 45o. O

parte de palete sunt instalate sub aşa unghi încât se formează torente de direcţie opusă, ce

contribuie la micşorarea vitezei axiale şi formarea zonei de amestecare intensivă. Fiindcă

turaţiile primului arbore sunt mai mari decât la al doilea masa se deplasează spre ieşire.

Pentru intensificarea procesului de amestecare pot fi utilizate diferite scheme de fixare a

paletelor pe arborii malaxoarelor cu acţionare continuă [30, 31, 69]. Pentru schema în flux se

asigură deplasarea ascendentă a amestecului de la orificiul de încărcare a malaxorului spre cel de

descărcare. Pentru schema în flux circular paletele unui arbore deplasează amestecul în direcţia

orificiului de descărcare, iar al doilea – în direcţia opusă. În schema în flux circular corpul este

instalat cu înclinaţie sub un unghi de α=3o în direcţia orificiului de descărcare.

Malaxoarele de mortar funcţionează conform principiului amestecării forţate cu acţionare

ciclică sau continuă. Deoarece procesul tehnologic de preparare a mortarului este practic

31

analogic procesului de preparare a betonului, Катаев Ф.П., Абросимов К.Ф. şi alţii [79]

consideră că construcţiile malaxoarelor sunt analogice. Prepararea mortarelor se face fără pietriş,

de aceea uzura paletelor şi consumul de energie în aceste malaxoare sunt mai mici decât la

betoniere.

Organele de lucru ale malaxoarelor cu acţiune continuă cu amestecare forţată utilizate

pentru prepararea amestecurilor de beton şi de mortar [34, 69, 120] prezintă în plan un trapez,

latura mică a căruia are coadă cu filet prin care se fixează de arbore. Deoarece malaxoarele cu

amestecare forţată se caracterizează cu uzură înaltă a organelor de lucru paletele pe măsura uzării

a capătului se scot în afară pentru asigurarea luftului dintre capăt şi jgheab. În scopul majorării

termenului de utilizare muchiile de lucru ale paletelor se acoperă cu metal dur [120]. Partea

interioară a jgheabul, pentru micşorarea uzurii este căptuşită cu plăci de oţel sau cu plăci de

polimer - cauciuc [69, 132, 139]. Datorită acestuia, în afară de majorarea duratei de exploatare a

malaxoarelor de 1,5 – 2 ori, se îmbunătăţesc condiţiile sanitare-igienice de lucru a personalului.

În timpul lucrului, la frecvenţa de 500 – 4000 Ht nivelul presiunii sonore la malaxoarele cu

căptuşeală metalică depăşeşte normativul, dar la înlocuirea căptuşelii metalice cu polimer –

cauciuc nivelul presiunii sonore scade până la nivelul admisibil.

Cercetările influenţei frecvenţei de rotire a arborilor cu palete asupra gradului de separare a

amestecului, prezentate în [69], au demonstrat că depăşirea unei valori critice a frecvenţei duce

la creşterea neomogenităţii amestecului la ieşire din malaxor. Pentru evitarea formării forţei

centrifuge care împiedică circularea liberă a amestecului în interiorul tamburului, după părerea

mai multor autori: Добронравов С.С. [68], Катаев Ф.П., Абросимов К.Ф., Бромберг А.А.,

Бромберг Ю.А. [79], Королев К.М. [86] viteza de deplasare a organelor de lucru, de obicei nu

trebuie să depăşească 0,5 – 2,4 m/s.

Malaxorul cu amestecare forţată cu acţionare continuă cu ax vertical [78] poate fi utilizat

pentru prepararea amestecurilor cu dimensiuni mici ale particulelor. Cercetările prezentate [50]

demonstrează că turaţia arborelui malaxorului cu organe de amestecare poate atinge valoarea de

200 rot/min pentru diametrul interior al jgheabului de 0,25 m fără influenţă esenţială a forţelor

centrifugale.

Sunt cunoscute malaxoare turbulente [31, 69, 86, 102, 123] la care organele de lucru se

deplasează cu viteze de 6 – 8 m/s. Datorită vitezei mari se obţin mişcări turbulente a materialelor

care asigură o omogenitate înaltă a amestecurilor în timp foarte scurt. Avantajul acestor

malaxoare constă în simplitatea construcţiei, durata mică de preparare a amestecurilor.

Dezavantajul – în puterea majorată a mecanismului de acţionare, uzură mare ale organelor de

lucru, de aceea sunt recomandate pentru prepararea amestecurilor plastice. Cercetările [102] au

32

demonstrat majorarea cu 10 – 20 % a rezistenţei la compresiune a epruvetelor de 28 de zile din

amestec preparat în malaxoarele turbulente.

Producerea amestecurilor vârtoase necesită amestecare minuţioasă şi de anumită

intensitate, fapt ce uneori nu poate fi asigurată în malaxoare obişnuite. La vibroamestecarea

descrisă în [69, 79, 86, 89] particulele cimentului şi ale agregatelor efectuează oscilaţii forţate cu

viteza care depinde de parametrii vibrării şi masa particulelor.

După părerea Королев К.М. [86], Куннос Г.Я. [89] la vibrare se distrug legăturile

structurale ale amestecului şi el devine mai fluid, în acest timp se îmbunătăţesc proprietăţile

lianţilor utilizaţi, fiindcă la ciocnirea particulelor de pe dânsele se înlătură produsele hidratării şi

în reacţie intră suprafeţe noi. Însăşi cercetările au demonstrat că folosirea vibraţiei pentru

amestecuri cu conţinut mare de apă nu măreşte esenţial rezistenţa la compresiune a betonului, iar

consumul de energie la amestecare vibrantă creşte de 1,5 – 2 ori. Amestecarea vibrantă este

convenabilă economic la prepararea amestecurilor vârtoase cu agregate mici. Vibraţia poate fi

transmisă amestecului prin corpul malaxorului sau prin palete. Malaxoarele vibratoare au indicii

M/V şi P\V cei mai dezavantajoşi. Durata exploatării elementelor malaxoarelor vibrante este mai

mică în comparaţie cu malaxoarele tradiţionale. Condiţiile sanitare de lucru a personalului

datorită vibraţiei cedează faţă de condiţiile pentru malaxoare cu amestecare prin rotirea organelor

de lucru. Utilizarea acestor malaxoare este raţională numai în cazurile în care este necesară o

decofrare rapidă a elementelor din beton sau beton armat, deci în situaţiile când prin eliminarea

sau reducerea perioadei de tratare termică a betonului se asigură acoperirea unor cheltuieli de

investiţii şi de exploatare.

Utilizarea malaxoarelor vibrante permite realizarea proceselor tehnologice, care în altele

tipuri de malaxoare întâmpină dificultăţi. Astfel, cercetările prezentate în [146] demonstrează

eficienţa vibromalaxării pentru prepararea fibrobetoanelor.

În scopul reducerii consumului de energie pentru amestecuri uscate s-a cercetat [76]

malaxorul cu amestecare vibrantă cu introducerea aerului în timpul malaxării. Introducerea

aerului a permis reducerea puterii malaxorului de două ori.

Sunt cunoscute malaxoarele cu amestecare combinată descrise de Mihailescu Şt., Goran V.,

Bratu P. [31] care folosesc în acelaşi timp diferite metode de amestecare: amestecare prin cădere

liberă şi amestecare forţată; amestecare prin cădere liberă şi vibrare; amestecare forţată şi

vibrare. Acestea asigură calităţi superioare de amestecare, dar sînt mai complicate din punct de

vedere constructiv. La malaxoarele care utilizează şi vibrarea în procesul amestecării

componentelor, procesul de hidratare a cimentului se intensifică, creşte omogenitatea betonului

preparat, rezistenţele la rupere a betoanelor cresc mult mai rapid în primele trei zile de la turnare.

33

Analiza literaturii ne demonstrează că construcţiile malaxoarelor utilizate în diferite ţări

sunt analogice [31, 86, 139]. Diferă prioritatea utilizării principiului de amestecare. Astfel, în

S.U.A. majoritatea malaxoarelor utilizate în construcţii sunt gravitaţionale. În ţările europene

răspândire largă au obţinut malaxoarele cu amestecare forţată. Analiza malaxoarelor utilizate în

ţările C.S.I. demonstrează că mai mult de jumatate dintre ele sunt malaxoare gravitaţionale.

La producerea articolelor din beton armat în unele cazuri este folosită încălzirea

amestecului în timpul preparării [86, 139]. Pentru aceasta în malaxoare sunt instalate conducte

suplimentare care au la capete duze. Încălzirea amestecului reduce durata de amestecare, dar

măreşte puterea motorului.

O metodă efectivă de umezire în opinia lui Королев К.М. [86] şi Сапожников М.Я. [120]

este umezirea cu abur. La umezirea cu abur se petrece încălzirea masei ceea ce asigură majorarea

calităţii articolelor la prelucrarea de mai departe. Amestecul se umezeşte cu aburi de presiune

joasă care încălzeşte masa, apoi se condensează şi o umezeşte.

Puterea motorului mecanismului de acţionare a malaxoarelor cu palete se cheltuie pentru

învingerea rezistenţei deformării masei de câtre palete şi transportarea materialului în lungul

malaxorului. Un şir de autorii: Mihailescu Şt. [31], Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов

В.Д. [53], Борщевский A.A., Ильин А.С. [56], Баловнев В.И. [69], Константопуло Г. С. [83,

84], Сапожников М.Я. [120], Сергеев В.П. [123], Спиваковский А.О., Дьачков В.К. [127]

consideră că la amestecare paleta trebuie să învingă forţele de frecare dintre prisma de material

împinsă în faţa ei şi suprafaţa interioară a tobei, rezistenţa deplasării materialului pe paletă şi

forţele de frecare dintre paletă cu prisma împinsă şi restul materialului din tobă.

Rezistenţa deplasării paletei în malaxorul cu acţiune continuă se determină cu formula lui

Newton cu folosirea coeficientului empiric β [53, 71] care ţine seama de diferenţa în influenţă

asupra paletei a lichidului şi amestecului preparat:

2P Fvg

γβ= , N (1.8)

în care: γ – densitatea amestecului, kg/m3;

g – acceleraţia căderii libere;

F – aria paletei, m2;

v – viteza de deplasare, m/s.

* – Indicarea în ecuaţii corespund surselor primare.

Amestecurile de beton şi mortar prezintă corpuri compuse înzestrate cu proprietăţi de

corpuri coerent – friabile şi lichide vâscoase. Proprietăţile acestor amestecuri se schimbă în

procesul amestecării şi depind de viteza organelor de amestecare. Luând în consideraţie aceasta,

34

folosirea teoriei hidrodinamicii pentru descrierea procesului de deplasare a amestecului este

dificilă şi pentru calcule inginereşti, mai mulţi savanţi [31, 53, 69, 84, 96, 120, 123, 132] propun

de a folosi metode simplificate, care dau posibilitatea de a obţine rezultate destul de precise. În

baza acestor metode se află presupunerea, precum că toate rezistenţele sunt apreciate

experimental, prin rezistenţa specifică de înaintare a organului de lucru prin amestec.

Procesul de amestecare în malaxoarele cu palete poate fi descris în formă elementară în

modul următor [86]. La deplasare, paleta malaxorului acţionează amestecul începând să-l

compacteze. În amestec apar tensiuni care se majorează cu deplasarea paletei. La valori ale

tensiunilor mai mari de cât rezistenţa la amestecare, prisma amestecului începe deplasarea faţă

de straturile alăturate.

Valoarea forţei de acţionare asupra suprafeţei elementare a paletei rotitoare în amestec este

dP=qbdr,

atunci momentul total pentru rotirea paletei

2 2 ( )e

i

r

e i

r

M qbdr qb r r= = −∫ , (1.9)

în care: q – tensiunea efectivă care este necesară pentru deformarea neconvertibilă (amestecarea)

a amestecului, Pa;

b – proiecţia lăţimii paletei pe axa malaxorului, m;

re şi ri – raza corespunzător exterioară şi interioară a paletei, m.

Pentru malaxoarele cu arbore orizontal cu palete cu dimensiuni egale puterea motorului

(kW)

2 2 3 ( ) 10 / 2e i

N qb r r zω ϕ η−= − ⋅ , (1.10)

în care: ω – viteza unghiulară a arborelui, rad/s;

z – numărul paletelor;

φ – coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului;

η – randamentul mecanismului de acţionare.

În baza teoriei similitudinii şi cercetărilor experimentale efectuate în Institutul de Cercetări

Ştiinţifice ВНИИ СТРОЙДОРМАШ [53, 69] se propune de a calcula puterea (kW) betonierei

cu doi arbori orizontali prin ecuaţia

0,3 2,3 1,3N =(28-30)L

n dd

ϕ− , (1.11)

în care: L – lungimea malaxorului, m;

d – diametrul circumferinţei descrise de capătul paletei, m;

35

n – turaţia arborelui, rot/min;

φ – coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului.

În lucrarea sa И.K. Шарапов [137] propune determinarea puterii necesare acţionării

malaxorului cu ax orizontal prin ecuaţia

0,3 0,3 2,3 0,7 1,3N =Cs

n d gρ η− , (1.12)

în care: ρ – densitatea amestecului;

n – turaţia arborelui;

d – diametrul cuvei;

C – constantă;

/s pl o

vη η τ= + ∇ ,

plη – viscozitatea plastică;

oτ – tensiunea limită de deformaţie;

v∇ – gradientul vitezei;

g – acceleraţia căderii libere.

Valoarea tensiunii efective depinde de componenţa amestecului, conţinutul de apă şi viteza

deplasării paletei. Schimbarea compoziţiei şi mobilităţii amestecului contribuie la schimbarea

esenţială a rezistenţei de amestecare.

Cercetările efectuate de Mihailescu Şt., Королев K.M. [31, 53, 86, 102] au demonstrat că

cea mai mare influenţă asupra rezistenţei la înaintare o are raportul A/C care poate varia valoarea

puterii practic de două ori. Cu majorarea conţinutului de apă în amestec tensiunea efectivă

(rezistenţa deplasării paletei) la început creşte, apoi scade. Cea mai mare valoare este posibilă

pentru raportul masei apei la masa cimentului din A/C=0,3 – 0,4 (Fig. 1.5).

Fig. 1.5. Dependenţa coeficientului de rezistenţă K de raportul apă-ciment [86]: 1 – mortar, 2 – cheramzitobeton, 3 – beton cu agregate de calcar, 4 - beton cu agregate de granit

36

Viteza deplasării paletei trebuie să fie de aşa valoare ca să asigure amestecarea intensivă

fără manifestarea segregării componentelor, provocată de viteza mărită. Viteza optimală se

stabileşte în mod practic pentru amestecurile şi schemele de fixare ale organelor de lucru date.

K.M. Королев a stabilit că cu majorarea vitezei rezistenţa creşte pentru orice umiditate (Fig.

1.6).

Fig. 1.6. Dependenţa coeficienţilor de rezistenţă K de viteză [86]: 1 – 5 – betoane cu raport A/C 0,2; 0,3; 0,4; 0,7; 0,8 respectiv

Specialiştii din industria materialelor de construcţii recomandă [129] următoarele intervale

ale valorilor coeficienţilor de rezistenţă la înaintare pentru prepararea amestecurilor caractere

(Pa): mortarelor – 25000–30000; betoanelor uşoare – 20000–25000; betoanelor grele – 70000–

75000.

La calculul puterii trebuie de adoptat valoarea tensiunii efective pentru cele mai grele

condiţii de lucru ale malaxorului. Pentru calculul de rezistenţă a betonierei cu palete cu acţionare

continuă se iau în consideraţie două condiţii de solicitare a arborilor: blocarea paletei situate în

mijlocul jgheabului şi solicitarea uniformă a tuturor paletelor. După cum consideră Борщевский

A.A., Ильин А.С. [56], cele mai grele condiţii de lucru a arborilor se consideră momentul de

blocare a pietrişului între paletă şi fundul jgheabului malaxorului, când toată puterea de la

mecanismul de acţionare este receptată de aceasta paletă.

Rezistenţa la amestecare a betoanelor rigide cu organe de lucru fixate rigid este cu mult

mai mare în comparaţie cu organele fixate prin amortizor. Aceasta se datorează blocării

particulelor amestecului între capetele organelor de lucru şi toba malaxorului. La blocarea

particulei amestecului între organul de lucru şi tobă paleta fixată prin amortizor are posibilitate

de a trece schimbând poziţia în spaţiu. În cazul fixării rigide a paletei particula blocată sau se

fărâmiţează, sau se mişcă împreună cu paleta, sau se defectează organul de lucru. Toate acestea

contribuie la majorarea esenţială a rezistenţei la amestecare. În rezultatul fixării rigide a

37

organelor de amestecare se majorează sarcinile asupra elementelor malaxoarelor şi, ca rezultat,

se reduce durata exploatării maşinii.

La părerea dlui В.Д. Мартынов [97], cel mai preferenţiat unghi de instalare a paletelor este

de 45o, pentru care este cea mai mică probabilitate de blocare a particulelor amestecului între

capătul paletei şi tambur.

Cercetările efectuate de O. Демин [65] sunt dedicate studierii prismei de material formate

şi împinse în faţa paletei. Forma şi mărimile acestei zone depind de unghiul de fixare a paletei

faţă de axa malaxorului şi de viteza de deplasare. În faţa paletei are loc compactarea materialului,

însă datorită mişcării particulelor şi în această zonă se petrece amestecarea componentelor.

Pentru unghiuri de fixare mici a paletei faţă de axa malaxorului amestecarea se petrece datorită

reînnoirii amestecului cu particule noi la hotarul zonei. La unguri mai mari are loc alunecarea

materialului pe paletă şi deplasarea lui în zona de acţionare a altei palete. În aşa mod are loc

lopătarea materialului. O parte considerabilă de material se deplasează spre ieşire din malaxor

fără amestecare, fapt ce contribuie la reducerea omogenităţii amestecului. Pentru a atinge

calitatea stabilită este necesar de a mări durata amestecării fapt ce va provoca majorarea lungimii

malaxorului şi, ca rezultat, majorarea puterii motorului, masei malaxorului şi mecanismului de

acţionare. Toate acestea vor duce la majorarea costului amestecului preparat.

Organele de lucru ale malaxoarelor pot fi executate în diferite forme. Studierii organelor de

lucru de diferită formă pentru maşini agricole au fost consacrate cercetările lui Жегалов В.С. şi

Далин A.Д. ş.a. [74]. Aceste cercetări s-au efectuat pentru afânarea solului la deplasare liniară,

ce nu corespunde mişcărilor organelor de lucru în malaxoare. O. Демин [65] a studiat zona de

acţiune a paletelor malaxoarelor de formă dreptunghiulară instalate sub diferite unghiuri faţă de

axa arborelui. Cercetările au fost efectuate în cuvă la deplasarea liniară a paletei prin amestec.

Rezultatele acestea pot fi luate în consideraţie cu oarecare aproximaţie deoarece în tobă organele

de amestecare sunt în mişcare circulară.

Studiind procesul de amestecare a mortarelor în malaxoare orizontale cu doi arbori cu

palete dreptunghiulare Мартынов В.Д. [97] consideră că viteza în limitele studiate de 0,89 – 2,1

m/s nu influenţează asupra rezistenţei de înaintare a paletelor prin amestec.

Potrivit lui Шарапов И.К. [137] lungimea malaxorului nu influenţează asupra rezistenţei

de amestecare. Influenţează numărul de palete şi coeficientul de umplere a jgheabului

malaxorului. Cercetările au demonstrat că puterea motorului creşte proporţional numărului de

palete. Majorarea numărului de palete, menţinând suprafaţa lor constantă, contribuie la

majorarea rezistenţei la înaintare. Шарапов И.К. consideră că aceasta are loc datorită majorării

zonei de acţionare a organelor de lucru. S-au studiat diferite forme de palete dreptunghiulare şi

38

trapezoidale. Rezistenţa la amestecare depinde de dimensiunile paletei şi de unghiul de fixare,

dar nu depinde de forma lor şi de turaţia arborelui malaxorului. Distanţa axială dintre palete de

asemenea influenţează asupra rezistenţei. La distanţe mici rezistenţa este constantă, chiar un pic

se reduce, însă cu majorarea distanţei dintre palete are loc majorarea rezistenţei. Şi acest

fenomen se datorează majorării zonei de acţiune a paletelor.

Studierii influenţei distanţei dintre organele de lucru asupra rezistenţei de înaintare prin

material au fost consacrate cercetările savanţilor A.Н. Зеленин Ю..A., Ветров [42]. La

deplasarea liniară a organelor de lucru prin argilă la distanţe dintre cuţite de la 0 până la 3 cm are

loc majorarea rezistenţei. Cu majorarea distanţei de mai departe până la 7 cm – rezistenţa scade.

Dar cu majorarea de mai departe rezistenţa iarăşi se majorează şi după 15-18 cm devine

constantă.

Drept parametru de bază al malaxoarelor cu acţiune continuă potrivit surselor [53, 68, 69,

96, 131] se consideră productivitatea acestora. Productivitatea malaxoarelor cu palete se află în

dependenţă indirectă de durata amestecării [118], dar, ca rezultat, şi de calitatea amestecării.

Productivitatea poate fi reglată [71] prin schimbarea unghiului de instalare a paletelor şi distanţei

dintre ele.

Productivitatea tehnică a malaxorului cu funcţionare continuă depinde direct de volumul de

amestec, care se deplasează în unitate de timp în direcţia longitudinală [96], iar ultimul de

dimensiunea paletelor, unghiul de instalare şi frecvenţa de rotaţie. Aşa la = 0α � are loc numai

amestecarea fără deplasare longitudinală şi productivitatea este egală cu zero.

Productivitatea malaxoarelor cu palete se determinată din condiţia că fiecare paletă la o

rotaţie a arborelui deplasează masa de material înainte la o distanţă egală cu proiecţia mersului

paletei pe plan orizontal. Deoarece malaxoarele cu palete cu funcţionare continuă la părerea

specialiştilor [53, 58, 84, 127], pot fi privite ca conveiere elicoidale cu şurub întrerupt

productivitatea lor se determină analogic.

Pentru transportoarele elicoidale coeficientul de umplere a jgheabului se recomandă [49,

58, 75, 127] – 0,3 – 0,45 pentru nisip, ciment şi 0,15 – 0,4 - pentru pietriş. Turaţia arborelui –

corespunzător – 50 – 120 rot/min şi 40 – 100 rot/min. Argila umedă, amestecurile de beton şi de

mortar se transportă cu conveierul cu palete cu coeficientul de umplere ε = 0,15 – 0,3 şi

frecvenţa de rotaţie 30 – 60 rot/min.

Productivitatea teoretică a malaxoarelor cu palete (m3/oră) cu funcţionare continuă se

determinată, conform surselor [39, 49, 52, 53, 56, 68, 69, 83, 84, 96, 118, 120, 132] cu ecuaţia

39

2 2

u

(D )P = 3600 bzsin n

4 r a

dk k kπ α

−, (1.13)

în care: D – diametrul circumferinţei descrise de capătul paletei, m;

d – diametrul circumferinţei descrise de începutul paletei, m;

b – lăţimea paletei, m;

z – numărul de palete pe o linie elicoidală;

α – unghiul dintre planul paletei şi planul normal la axa arborelui malaxorului (α = 10 –

45o);

n – turaţia arborelui cu organele de lucru, rot/s;

ku – coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului (ku = 0,2 – 0,6);

kr – coeficientul de reîntoarcere a materialului (kr = 0,75 – 0,9);

kb – coeficientul ce ţine seama de neregularitatea alimentării malaxorului cu material şi

de afânarea lui (ka = 0,5 – 0,7).

Din ecuaţia (1.13) reiese că productivitatea malaxorului se schimbă proporţional unghiului

de instalare a paletei şi va fi maximală la 45α = � , fapt care este confirmat prin practica de

proiectare [96].

La majorarea turaţiei arborelui malaxorului productivitatea creşte [69]. Însă cu majorarea

vitezei de deplasare a amestecului timpul de amestecare să reduce, fapt ce influenţează negativ

asupra calităţii malaxării.

Pentru asigurarea stabilităţii calităţii amestecării la schimbarea vitezei unghiulare a

arborilor este necesar de a mări lungimea malaxorului sau de a schimba schema de instalare a

paletelor.

Pentru asigurarea calităţii malaxării lungimea de lucru a malaxorului L raportată la

diametrul cuvei D trebuie să fie, conform [53] – (2,7 3)L

D= − .

Criteriul λ, propus de K. M. Королев [96, 123], poate fi utilizat pentru aprecierea eficienţei

organelor de lucru ale amestecătoarelor. Acest criteriu demonstrează de câte ori volumul de

amestec aflat în malaxor este acţionat într-o secundă. Criteriul eficienţei organelor de lucru cu

palete pentru malaxoarele cu funcţionare continuă va fi:

= a m

a

F v

Vλ , (1.14)

în care: Fa – suprafaţa totală activă a paletelor malaxorului, m2;

vm – viteza medie de deplasare a paletei, m/s;

Va – volumul amestecului din malaxor, m3.

40

Cele mai efective malaxoare moderne au criteriu = 0,5 - 0,6λ .

Cercetând betonierele cu amestecare forţată cu acţiune continuă Шарапов И. K. [138] a

stabilit că paletele în formă de bandă asigură o amestecare mai bună, însă în zona centrală a

secţiunii transversale a malaxorului amestecarea este mai puţin efectivă. La majorarea turaţiei

arborelui malaxorului omogenitatea amestecului creşte, dar la viteze mari, peste 106 rot/min,

calitatea se înrăutăţeşte, turaţiile optimale fiind de 60 – 90 rot/min.

Мартынов В.Д. [97] consideră că forma paletelor nu influenţează asupra omogenităţii

amestecului.

1.3. Concluzii la capitolul 1

Analiza materialelor ştiinţifice în domeniu ilustrează că:

1.3.1. Amestecurile de construcţie prezintă structuri compoziţionale formate din agregate învelite

într-un strat subţire de pastă, constituit din granule de liant, aditivi şi apă. Raportul

componentelor în amestec poate fi de sute, dar şi de mii, care necesită o amestecare mai

intensivă.

1.3.2. Malaxoarele cu acţionare continuă pot fi folosite pentru prepararea diferitor tipuri de

amestecuri. În comparaţie cu malaxoarele ciclice ele au o construcţie mai simplă, fiabilitate

înaltă, asigură productivitate mai înaltă, reduc eroarea dozării, au consum specific mic de energie

şi metal, ocupă suprafaţă de producere mai mică, sistemul de automatizare este mai simplu.

1.3.3. Malaxoarele cu amestecare forţată au rezistenţă mare la înaintare a organelor de lucru prin

amestec datorită lopătării materialului de câtre palete şi blocării agregatelor între capetele

paletelor şi jgheab. În rezultatul lopătării în interiorul materialui din faţa paletelor nu are loc

amestecarea fapt ce influenţează asupra lungimii malaxorului.

1.3.4. Pentru o amestecare intensivă componentele trebuie direcţionate în aşa fel ca traiectoriile

acestora să aibă cît mai mult posibile intersecţii şi mişcări de întâmpinare. Omogenitatea

amestecului poate fi îmbunătăţită prin majorarea duratei de amestecare sau prin majorarea

numărului de acţionări de câtre organul de lucru asupra materialului.

1.3.5. Organele de lucru ale malaxoarelor existente sunt în formă de palete dreptunghiulare sau

trapezoidale, însă ele au dezavantaje ca: lopătarea materialului în faţa paletei; rezistenţă mare la

înaintare prin amestec; blocarea particulelor între paletă şi jgheabul malaxorului. Lipsesc date

privind utilizarea organelor de alte forme.

1.3.6. Este avantajoasă tehnologia de preparare a amestecurilor în două etape: la prima etapă

prepararea amestecul activant, care conţine ciment, apă, plastifianţi şi nisip, la a două etapă în

41

malaxor se introduce pietriş şi amestecul activat. Însă lipsesc construcţii de malaxoare care ar

permite realizarea acesteia într-o singură maşină.

Ipoteza. Pornind de la rezultatele studiului particularităţilor de preparare a amestecurilor de

beton şi mortar, ţinând cont de construcţiile existente ale malaxoarelor cu amestecare prin cădere

liberă şi cu amestecare forţată, este înaintată ipoteza: procesul de preparare a amestecurilor de

construcţie poate fi intensificat în malaxoarele cu organe de lucru în formă de bare datorită

divizării materialului într-un număr mare de şuvoaie şi îmbinării imediate a lor şi repetarea

acestor operaţii.

Scopul lucrării constă în determinarea modalităţii de intensificare a procesului de preparare

a mixturilor de construcţii în baza studiului teoretic şi experimental în malaxoarele de tip nou cu

acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare.

Obiectivele constau în:

1. Elaborarea teoriei procesului de amestecare şi a metodelor de cercetare a malaxoarelor de

tip nou cu organe de lucru în formă de bare.

2. Determinarea factorilor semnificativi care influenţează asupra procesului de amestecare.

3. Cercetarea experimentală influenţei factorilor constructivi şi tehnologici asupra rezistenţei

de înaintare circulară a organului de lucru în formă de bară prin mediul de lucru.

4. Cercetarea experimentală a momentului rezistent, productivităţii malaxorului şi

omogenităţii amestecului preparat.

5. Prelucrarea cu metode moderne a informaţiei experimentale şi obţinerea modelelor

matematice care descriu adecvat procesul de amestecare.

6. Determinarea valorilor optime ale parametrilor constructivi şi tehnologici ai malaxorului cu

organe de lucru în formă de bare şi ai procesului de amestecare şi obţinerea omogenităţii şi

productivităţii înalte la un consum minimal de energie.

7. Aplicarea rezultatelor obţinute la elaborarea şi confecţionarea malaxoarelor cu bare.

42

2. INTENSIFICAREA PROCESULUI DE AMESTECARE

2.1. Metode de intensificare

Intensificarea procesului de amestecare, pe de o parte, conduce la micşorarea duratei

malaxării şi, pe de altă parte, la îmbunătăţirea calităţii amestecului. Micşorarea duratei de

malaxare permite de a economisi energia şi de a majora productivitatea, iar îmbunătăţirea

calităţii amestecului duce la economisirea liantului şi la majorarea rezistenţei mecanice a

articolelor fabricate din aceste amestecuri. Intensificarea procesului de preparare a amestecurilor

poate fi realizată prin metode tehnologice şi constructive. Din metodele tehnologice pot fi

evidenţiate: compoziţia amestecului, regimurile de preparare, modul de dozare a componentelor,

gradul de automatizare a procesului etc., descrise anterior în p. 1.1. Factorii constructivi care

contribuie la intensificarea procesului de amestecare sunt: tipul, forma şi orientarea organelor de

lucru.

La malaxoarele cu arbori orizontali cu palete în procesul malaxării materialul este împins în

direcţia mişcării lor şi concomitent de-a lungul axei malaxorului. Fiecare paletă formează un

şuvoi de material care alunecă pe suprafaţa ei frontală. Amestecarea are loc datorită îmbinării

acestor şuvoaie cu masa de material din malaxor. Şuvoaiele conţin o cantitate mare de material

care în procesul alunecării lui pe suprafaţa paletelor nu se amestecă, ceea ce conduce la un

consum mare şi inutil de energie.

În lucrare se propune intensificarea procesului de amestecare care se băzează pe un

principiu nou şi anume în divizarea materialului într-un număr cât se poate de mare de şuvoaie şi

îmbinarea lor ulterioară. Aceasta este posibil de realizat în malaxoarele cu organe de lucru în

forme de bare [2, 3, 5 – 13, 16 – 22, 40, 109]. Barele au un diametru mic ce permite de a fixa mai

multe organe de lucru pe aceiaşi suprafaţă a arborelui în comparaţie cu malaxoarele cu palete.

O paletă divizează materialul în două şuvoaie (Fig. 2.1, a), atunci când barele fixate pe

aceiaşi suprafaţă permit de a obţine mai multe şuvoaie. Ca exemplu, patru bare fixate în locul unei

palete formează opt şuvoaie. Deoarece există mai multe organe de amestecare obţinem mai multe

şuvoaie şi, drept rezultat, o amestecare mai intensivă.

Paleta, instalată sub un unghi faţă de axa arborelui, la deplasare prin amestec pentru

învingerea rezistenţei la amestecare acţionează materialul cu forţa F (Fig. 2.1, b). Componentele Ft

şi Fa deplasează materialul corespunzător în direcţiile transversale şi longitudinale ale

malaxorului. Deplasarea longitudinală a materialului are loc în direcţia înclinării paletei. Bara, la

deplasare prin amestec, acţionează materialul din faţa sa în toate direcţiile (în dreapta şi în stânga)

43

cu forţa F (Fig. 2.1, c), ce permite deplasarea longitudinală a materialului în ambele direcţii.

Deoarece are loc deplasarea particulelor în diferite direcţii amestecarea este mai intensivă.

a) b) c)

Fig. 2.1. Schema de acţionare a paletei şi a barei: a) formarea şuvoaielor; b) forţele de acţionare la paletă; c) forţele de acţionare la bară

În scopul intensificării procesului de amestecare sunt propuse o serie de malaxoare cu

funcţionare continuă cu organe de amestecare în formă de bare care sunt situate radial pe arborele

rotitor (Fig. 2.2).

În malaxorul orizontal cu funcţionare continuă şi amestecare forţată, cu organe de

amestecare în formă de bare fixate radial pe suprafaţă arborelui pe o linie elicoidală [109] (Fig. 2.2,

a) intensificarea procesului de amestecare se obţine în modul următor: la rotirea arborelui

materialul care se găseşte înaintea organelor de amestecare (Fig. 2.3) este divizat în şuvoaie (a,

b, c, d etc.) a căror grosime este egală cu distanţa dintre proiecţiile organelor de amestecare pe

orice plan care trece de-a lungul axei arborelui. Deoarece această distanţă este mai mică decât

pasul longitudinal al organelor de amestecare P, grosimea totală a şuvoaielor este mai mică decât

grosimea şuvoiului iniţial A, care se găseşte în faţa organelor de amestecare. De aceea o parte de

material trece printre organele de amestecare, iar altă parte mai mare trece de-a lungul malaxorului

cu viteza va şi continuă să se divizeze în şuvoaie de alte organe de amestecare.

Astfel, are loc divizarea materialului în şuvoaie şi apoi îmbinarea acestora (Fig. 2.3, c). La

trecerea repetată a organelor de amestecare prin material (la a doua rotaţie a arborelui) şuvoaiele,

care s-au îmbinat mai înainte (bc, de, abc etc.), se divizează din nou în şuvoaie care trec

printre organele de amestecare şi în şuvoi, care se deplasează de-a lungul malaxorului. Drept

rezultat al acestei multiple divizări în şuvoaie şi apoi a îmbinării lor este amestecarea

componentelor amestecului şi, concomitent, deplasarea lui de-a lungul malaxorului.

44

Fig. 2.2. Schema malaxoarelor cu acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare: 1 – corp, 2 – arbore, 3 – bare, 4 – rulmenţi, 5 - orificiu de încărcare, 6 – pulverizatoare, 7 - orificiu de descărcare, 8 – perie, 9 – cepuri, 10 - mecanism de acţionare, 11 – generator de oscilaţii, 12 - frână

45

La viteze mici ale organelor de amestecare traiectoriile şuvoaielor sunt perpendiculare pe

axa malaxorului (Fig. 2.3, a), iar la viteze mari (Fig. 2.3, b) şuvoaiele îşi schimbă direcţia în aşa

mod încât se deplasează sub un unghi faţă de axa malaxorului în direcţie opusă deplasării masei

întregi de amestec. Aceasta de asemenea conduce la intensificarea procesului de amestecare,

deoarece ultima are loc prin îmbinarea şuvoaielor de-a lungul axei malaxorului.

a) b) c)

Fig. 2.3. Procesul de divizare a materialului în şuvoaie: a – viteză mică a organelor de amestecare; b - viteză mare a acestor organe; c – procesul de divizare şi îmbinare a şuvoaielor

Deoarece viteza periferică a barei este depinde de valoarea razei ei şuvoaiele materialului au

diferite traiectorii la diferite raze ale barei şi, deci, are loc amestecarea mai efectivă cum

transversală aşa şi longitudinală a şuvoaielor.

Procesul de amestecare în malaxoarele cu bare se efectuează cu un consum mai mic de

energie fiindcă este exclusă lopătarea materialului care are loc în malaxoarele cu palete.

În funcţie de pasul longitudinal al barelor grosimea şuvoiului care trece printre bare este

diferită. La paşi mari şi acelaşi diametru al barei grosimea şuvoiului este mai mare, deci mai mult

material va trece printre bare, iar numărul de şuvoaie se va micşora.

Invers influenţează viteza barelor. La viteze mici (şi pasul mediu) (Fig. 2.3, a) printre bare va

trece mai mult material. La majorarea vitezei periferice vp (Fig. 2.3, b) printre bare va trece mai

puţin material, iar şuvoiul axial va fi mai mare şi, ca rezultat, productivitatea va creşte. Aceasta se

lămureşte prin faptul că în timpul deplasării barei prin amestec în faţa ei se formează o zonă de

presare (acţionare). Zonele de presare prezintă câmpurile forţelor de acţionare. Deoarece barele

sunt fixate pe arbore la distanţe mai mici decât lăţimea acestor zone are loc intersecţia câmpurilor

de forţă (Fig. 2.4). Forţele rezultante de acţionare permit de a stabili direcţia de deplasare ale

46

particulelor amestecului. Fiindcă barele sunt fixate pe o linie elicoidală forţele rezultante (R4/4;

R5/4; R5/5 etc.) sunt îndreptate spre orificiul de evacuare al malaxorului.

Fig. 2.4. Schema de intersecţie a câmpurilor de forţă în malaxoare cu bare cu acţionare continuă şi forţele ce acţionează în aceste intersecţii

De exemplu, la intersecţia câmpului de forţă 5' al barei I cu 4'' al barei II forţa rezultantă R

este îndreptată în dreapta sub un unghi mic faţă de axa malaxorului, iar la intersecţia câmpurilor 5'

şi 5'' - sub unghi mai mare. La intersecţia câmpurilor de forţă 3' şi 5'' forţa rezultantă R este

îndreptată în stânga sub unghi mare faţă de axa malaxorului. Datorită zonei de acţionare particulele

amestecului se mişcă în faţa barei în diferite direcţii însă mişcarea totală va fi spre dreapta,

deoarece suma tuturor forţelor relevante va fi direcţionată în dreapta.

La viteze mari materialul şuvoiului transversal este presat de către barele vecine. Se

formează o zonă de presare rapidă, sau cu alte cuvinte – o blocare parţială rapidă a straturilor de

material situate între bare. Deoarece durata de trecere a şuvoiului printre bare este mai mare decât

durata blocării rapide mai mult material este deplasat axial decât trecut printre bare. Direcţiile

forţelor rezultante de acţionare asupra particulelor straturilor cu aceeaşi presiune sunt îndreptate în

sus şi în dreapta, ceea ce contribuie la deplasarea tot în aceieşi direcţie.

Devierea şuvoiului transversal în direcţia opusă deplasării materialului din tobă la ieşirea lui

dintre bare se lămureşte prin aceea că în zona de după bara I (Fig. 2.5) asupra particulelor nu

acţionează forţe de presare. Însă, în aceeaşi vreme bara II acţionează cu forţa F particulele în

direcţia opusă deplasării materialului. Totodată asupra particulelor acţionează forţele de gravitaţie

G. Rezultanta forţei de acţionare este îndreptată în stânga şi în jos.

În scopul distrugerii cocoloaşelor în malaxorul [109] este prevăzută posibilitatea montării

secţiei cu cepuri fixe cu secţiunea în formă de linte.

47

Fig. 2.5. Schema devierii a şuvoiului la viteze mari

Cocoloaşele sunt strivite între bare şi cepuri, ceea ce la fel contribuie la intensificarea

procesului de amestecare (Fig. 2.6).

Fig. 2.6. Procesul de distrugere a cocoloaşelor în malaxoarele cu bare

O soluţie analogică a fost aplicată în malaxoarele orizontale [3, 5, 9, 10, 18, 20 – 24]. În

aceste construcţii organele de lucru în formă de bare fixate radial pe arborele malaxorului

divizează materialul în mai multe şuvoaie, după ce are loc îmbinarea lor ulterioară. Diferenţa

constă în forma geometrică a barelor care contribuie la majorarea zonei de acţionare a materialului.

Pentru prepararea amestecurilor cu adaosuri fibroase sunt prevăzute malaxoarele [14, 40].

Organele de amestecare în formă de bare sunt fixate cu un capăt radial pe suprafaţă arborelui pe

linie elicoidală (Fig. 2.2, b). Capetele libere sunt îndoite în planul vertical după arcul circumferinţei

axate cu arborele malaxorului. În plan orizontal capetele barelor sunt îndoite în direcţia liniei

elicoidale de fixare a organelor de lucru şi în partea opusă direcţiei de rotire a arborelui. Această

construcţie de malaxor permite de a majora calitatea amestecului cu adaosuri fibroase, de a

intensifica procesul de amestecare şi de a reduce consumul de energie.

În malaxorul cu ax vertical şi acţionare continuă [8] (Fig. 2.2, d) momentul de torsiune

necesar pentru rotirea arborelui cu organele de lucru este mic deoarece barele se mişcă în

48

materialul care cade. În acest malaxor are loc excluderea blocării fiindcă distanţa dintre capetele

organelor de amestecare şi suprafaţa corpului este mai mare decât dimensiunea celei mai mari

bucăţi de material. Toate acestea duc la majorarea numărului de acţionări ale organelor de

amestecare la o unitate de volum de amestec şi divizarea materialului în mai multe şuvoaie care

apoi se unesc.

În scopul intensificării procesului de amestecare sunt propuse malaxoare orizontale cu bare

fixate radial pe arbore şi cu corp rotitor, în care materialul este amestecat parţial prin căderea

liberă, parţial prin divizare în şuvoaie de către organele de lucru. În [6, 12] corpul malaxorului şi

arborele cu bare sunt rotiţi cu ajutorul mecanismului de acţionare 10 (Fig. 2.2, e) în direcţii

opuse, fapt ce permite majorarea vitezei relative a organelor de lucru faţă de material. În [11]

corpul este rotit cu ajutorul mecanismului de acţionare (Fig. 2.2, f), iar arborele cu organele de

amestecare, datorită forţelor de frecare. În [16] acţionarea este inversă: arborele cu organele de

amestecare este pus în acţiune cu ajutorul motorului (Fig. 2.2, g), iar corpul – datorită forţelor de

frecare. Folosind amestecarea combinată se obţine reducerea rezistenţei la înaintare a organului

de lucru prin amestec şi, ca rezultat, micşorarea consumului de energie şi obţinerea amestecului

omogen într-un timp foarte scurt.

Divizarea multiplă a materialului în şuvoaie are loc şi în malaxoarele [7, 13] în care

organele de amestecare în formă de bare sunt fixate radial pe suprafaţă interioară a tamburului.

Malaxoarele sunt de asemenea înzestrate cu plăci fixate radial pe suprafaţă interioară a corpului

între rândurile longitudinale de organe de amestecare.

În malaxorul cu amestecare prin cădere liberă şi acţiune continuă în care barele sunt fixate

radial pe suprafaţă interioară a tamburului pe o linie elicoidală [7] intensificarea procesului de

amestecare se petrece în modul următor (Fig. 2.7). La rotirea corpului 1 cu barele 2 şi paletele 3

(Fig. 2.7, a) materialul este ridicat de către paletele 3 la o înălţime la care unghiul de înclinare a

plăcii devine mai mare decât unghiul de taluz natural în mişcare al materialului şi are loc

căderea lui liberă. Şuvoiul de material în procesul căderii este străpuns de către organele de

amestecare şi divizat în şuvoaie. Fiecare şuvoi format la trecerea materialului printre organele

de amestecare ale rândului I (Fig. 2.7, b) este apoi divizat în două şuvoaie A şi B. Şuvoiul A se

deplasează în jos şi în stânga, iar şuvoiul B - în jos şi în dreapta.

Deoarece barele rândului II sunt deplasate faţă de centrul dintre două bare ale rândului I în

dreaptă, secţiunea şuvoiului A este mai mare decât secţiunea şuvoiului B. La mişcarea de mai

departe a şuvoaielor are loc îmbinarea şuvoaielor A şi B şi apoi divizarea şuvoaielor formate în alte

şuvoaie în aceleaşi proporţii ca şi după rândul al doilea.

49

Divizarea materialului în şuvoaie şi îmbinarea lor conduce la o amestecare intensivă a

componentelor amestecului. Deoarece secţiunea şuvoaielor A este mai mare decât a şuvoaielor B

materialul în procesul amestecării se deplasează în stânga spre ieşire.

a) b)

Fig. 2.7. Schema malaxorului şi a procesului de amestecare: a) secţiunea transversală a malaxorului; b) schema procesului de divizare şi îmbinare a şuvoaielor

În scopul lărgirii posibilităţilor tehnologice, reducerii timpului de formare a articolelor şi

micşorării cantităţii de liant a fost propus malaxorul cu bare cu acţionare continuă [15]. În acest

malaxor corpul este cu pereţi dublu unde este amplasat sistemul de încălzire. Intensificarea

procesului de preparare a amestecului are loc datorită încălzirii materialului în timpul malaxării.

În calitate de soluţie de intensificare a procesului de preparare a amestecului sunt propuse

malaxoarele vibratoare cu organe de lucru în formă de bare [17, 19]. Sub acţiunea vibraţiilor (Fig.

2.2, h) corpul malaxorului şi componentele amestecului încep să oscileze. Particulele amestecului

efectuează oscilaţii forţate, datorită cărora are loc amestecarea lor. Tot odată masa de material se

mişcă în direcţia opusă direcţiei de rotire a arborelui excitatorului de vibraţii. Şuvoiul de material

se rădică, apoi cade, în aşa mod are loc amestecarea prin căderea liberă. La rotirea arborelui

malaxorului cu bare fixate pe el radial are loc divizarea forţată a materialului în şuvoaie care apoi

se îmbină.

Amestecarea componentelor amestecului are loc în rezultatul oscilării forţate a particulelor,

căderii libere şi amestecării forţate cu ajutorul organelor de amestecare.

Intensificarea procesului de preparare a amestecului în malaxoarele cu organe de lucru în

formă de bare are loc datorită divizării de nenumărate ori a componentelor amestecului în

şuvoaie şi îmbinării acestora, deplasării particulelor în direcţii şi cu viteze diferite.

O altă metodă de intensificare constă în amestecarea separată a componentelor. La prima

etapă sunt amestecate agregatele mici cu liant şi apă. La a doua etapă se adaugă agregate mari.

Malaxoarele cu organe de lucru în formă de bare cu acţionare continuă pot fi utilizate pentru astfel

de amestecare, deoarece ele pot fi confecţionate din secţii [15, 109]. Organele de lucru pot avea

50

diferiţi parametri (Fig. 2.2, c) cum sunt diametrul, lungimea, forma, poziţia, orientarea spaţială

etc. şi pot avea valoarea optimală pentru fiecare secţie ce va contribui la micşorarea duratei de

amestecare şi micşorarea consumului de energie.

Malaxoarele cunoscute sunt echipate cu un număr diferit de organe de amestecare, de

diverse forme şi diferite rotaţii ale tobei sau ale arborilor cu organele de amestecare. Cu toate

acestea obţinerea calităţii necesare în aceste malaxoare pentru unul şi acelaşi tip de amestec

trebuie să necesite unul şi acelaşi număr de acţionări ale organelor de amestecare asupra

materialului din malaxor.

Ca exemplu, pentru atingerea omogenităţii necesare a amestecului în malaxor cu palete cu

acţionare continuă S-632 se formează 1677 de acţionări. Înlocuirea paletelor în acest malaxor cu

organe de amestecare în formă de bare situate radial pe suprafaţa arborelui pe o linie elicoidală

conduce la majorarea numărului de şuvoaie. Astfel pentru bare în număr de 55 situate pe o linie

elicoidală numărul de acţionări va fi de 3328. Luând în consideraţie că pentru prepararea

amestecului sunt suficiente 1677 de acţionări, lungimea malaxorului poate fi micşorată

considerabil şi aceasta conduce la micşorarea rezistenţelor de amestecare şi transportare a

amestecului. Acest fapt demonstrează că malaxoarele cu bare sunt mai efective practic de două ori în

comparaţie cu cele cu palete. În caz de fixare a barelor pe suprafaţa arborelui pe două linii elicoidale

numărul de acţionări va fi z = 6655 şi pentru patru linii z = 13310, ce majorează considerabil

eficienţa malaxoarelor cu bare.

2.2. Geometria organelor de lucru

În malaxoarele cu funcţionare continuă organele de lucru participă atât la amestecarea cât

şi la transportarea amestecului de-a lungul malaxorului. Organele de lucru ale malaxoarelor cu

bare pot avea diferite forme geometrice.

În scopul intensificării procesului de amestecare în malaxorul [109] organele de amestecare

sunt în formă de bare cilindrice situate pe o linie elicoidală radial pe arborele rotitor (fig. 2.8, a).

Avantajul principal al utilizării în calitate de organe de amestecare a barelor cilindrice constă în

reducerea rezistenţei la înaintare prin mediul de lucru deoarece masa moartă din faţa barei este

cu mult mai mică decât la palete. Alt avantaj constă în simplitatea construcţiei. Confecţionarea

organelor de amestecare din profiluri standardizate fără prelucrare mecanică suplimentară reduce

preţul de cost al malaxorului.

Dezavantajul malaxorului constă în zonă mică de acţionare a organelor de amestecare

asupra materialului datorită fixării radiale a barelor pe arbore. Lungimea barelor practic este

51

egală cu raza cuvei de amestecare şi, de aceasta, poate avea loc blocarea materialului între

capetele organelor de amestecare şi corp, fapt ce va contribui la majorarea consumului de

energie.

Fig. 2.8. Organ de lucru în formă de bară

Majorarea zonei de acţionare a materialului de către organele de lucru are loc în malaxorul

[5], la care barele fixate pe linie elicoidală sunt înclinate spre orificiul de evacuare a amestecului.

52

Majorarea zonei volumetrice de acţionare are loc din cauza că lungimea organului de amestecare

înclinat este mai mare (∆l) decât a celui situat radial pentru unul şi acelaşi diametru interior al

corpului malaxorului (Fig. 2.8, b). În afară de aceasta, utilizarea organelor de lucru înclinate

permite de a reduce probabilitatea împănării materialului între capetele organelor de amestecare

şi corpul malaxorului, deoarece organele de amestecare înclinate, având lungimea mai mare, au

posibilitate mai mare de încovoiere elastică.

Pentru micşorarea rezistenţei la înaintare prin mediul de lucru organele de amestecare pot

fi confecţionate în formă de arc şi orientate cu partea concavă în direcţia rotirii arborelui [9].

Organele de amestecare reprezintă bare cilindrice arcuite orientate cu partea concavă în direcţia

mişcării lor astfel încât unghiul de aşchiere (Fig. 2.8, c), măsurat în orice secţiune de la capătul

lor până la locul de fixare pe arbore, este constant şi mai mic de 90°. Capetele libere ale

organelor de amestecare au feţe de aşezare cu unghiul de aşezare mai mare de zero (aproximativ

de 5 – 10 grade). Reducerea rezistenţei la înaintare a barei prin material are loc datorită faptului

că unghiul de aşchiere este mai mic de 90°, iar micşorarea probabilităţii blocării - datorită

unghiului de aşezare a capetelor barelor mai mare decât zero.

Deoarece unghiul de aşchiere al organelor de amestecare este mai mic de 90" şi, anume,

egal cu unghiul optimal opt

δ , particulele materialului depăşesc forţa de frecare care apare la

suprafaţa organelor de amestecare în procesul înaintării lor prin material şi se deplasează de-a

lungul organelor de amestecare şi totodată în stânga şi în dreapta lor. Aceasta conduce la

micşorarea rezistenţelor de deplasare a organelor de amestecare la înaintarea lor prin material şi

facilitarea divizării materialului în şuvoaie. Existenţa unghiului de aşezare pozitiv al feţei de

aşezare micşorează probabilitatea împănării organelor de amestecare de material.

In cazul, în care unghiul de aşchiere este egal cu 90o, în partea din faţă a organelor de

amestecare se formează zone de material presat care se deplasează împreună cu organele de

amestecare fără amestecarea lor şi se aruncă în sus la ieşirea organelor de amestecare din

material. Din această cauză rezistenţa la deplasare a organelor de amestecare este mai mare.

Malaxoarele [5, 9, 109] au dezavantaj care constă în imposibilitatea curăţirii depline a

suprafeţei interioare a corpului de amestecul acumulat, deoarece între capetele barelor există

zone circulare neacţionate şi, ca rezultat, înrăutăţirea calităţii amestecului din cauza căderii

ulterioare în amestec a materialului din aceste zone, pierderi suplimentare de timp pentru

curăţarea suprafeţei interioare a corpului.

53

Dezavantajul indicat este înlăturat în malaxoarele [10, 18]. Organele de lucru sunt

executate în formă de bare la capetele cărora sunt fixate răzuitoare (Fig. 2.8, d). Datorită

răzuitoarelor este curăţită toată suprafaţa interioară a corpului malaxorului.

În scopul intensificării procesului de preparare a amestecurilor organul de lucru al

malaxorului [20] este alcătuit din trei părţi: prima – radială, care merge de la suprafaţa arborelui

spre periferie şi are lungimea mai mică decât distanţa de la suprafaţa arborelui până la suprafaţa

interioară a corpului, a doua – curbilinie, care merge de la capătul primei părţi în direcţia liniei

elicoidale, formate de către capetele părţilor radiale ale organelor de amestecare, până la mijlocul

distanţei între capetele părţilor radiale şi a treia – radială inversă, care merge de la capătul părţii a

doua curbilinie spre centrul arborelui până la mijlocul distanţei de la suprafaţa interioară

arborelui până la suprafaţa corpului, iar locurile de trecere de la prima parte radială spre partea a

doua curbilinie şi de la ea spre partea a treia radială inversă reprezintă curbe line (Fig. 2.8, e).

Utilizarea organelor de lucru de acest tip permite de a majora zona volumetrică de acţionare a

organelor de amestecare asupra materialului care se amestecă din cauză că lungimea lui este mai

mare decât la malaxorul [109] pentru unul şi acelaşi diametru interior al corpului. În afară de

aceasta se majorează numărul de şuvoaie formate în procesul malaxării, deoarece în spaţiul

dintre părţile radiale ale organelor de amestecare se găsesc părţile radiale inverse, care divizează

şuvoiul de material dintre părţile radiale. Partea curbilinie de asemenea curăţă suprafaţa

interioară a corpului de amestecul care poate să se lipească de ea. În rezultatul majorării zonei

volumetrice de acţionare a materialului creşte şi productivitatea malaxorului.

Organul de lucru (Fig. 2.8, f) [3] este executat în L. Capetele lor libere sunt răsfrânte spre

orificiul de ieşire al corpului. Aceste organe de lucru pot fi folosite pentru amestecarea

materialelor cu adaosuri fibroase, deoarece fibrele, în caz de învăluire pe bară, se curăţă uşor la

trecerea prin amestec datorită îndoirii barelor în partea opusă direcţiei de rotire şi existenţei

periei în partea superioară a corpului. În afară de aceasta bara, având o lungime mai mare,

contribuie la majorarea zonei de acţionare volumetrică a materialului, iar cu capătul îndoit – la

curăţirea suprafeţei interioare a corpului malaxorului.

În malaxoarele cu acţionare continuă [2] organele de lucru reprezintă bare fixate radial pe

suprafaţa arborelui. Distanţa de la capătul organului de amestecare până la suprafaţa inferioară a

corpului este mai mare decât dimensiunea maximală a particulelor materialului care se amestecă

(Fig. 2.8, g). La capetele barelor sunt fixate bucăţi de lanţuri. Lanţurile servesc pentru curăţirea

suprafeţei interioare a corpului malaxorului şi pentru majorarea zonei de acţionare a materialului.

Malaxorul [21] include organe de lucru în formă de bare capetele cărora sunt îndoite sub un

unghi în dreapta sau în stânga în direcţia axei arborelui, iar suprafaţa frontală a capătului barei

54

îndoite este perpendiculară pe axa barei (Fig. 2.8, h). Soluţia aceasta contribuie la majorarea

zonei de acţionare a materialului şi curăţarea suprafeţei interioare a corpului malaxorului.

În scopul majorării zonei volumetrice de acţionare a organelor de amestecare asupra

materialului şi divizării materialului în mai multe şuvoaie atât în planuri longitudinale, cât şi în

planuri transversale în procesul malaxării a fost propus malaxorul [23]. Organele de lucru (Fig.

2.8, i) prezintă bare fixate radial pe arbore de-a lungul cărora sunt fixate elemente

suplimentare, executate în formă de emisfere, iar pe capetele barelor - în formă de pătrimi

de sferă, totodată, elementele suplimentare sunt fixate pe ele cu partea plană, cu pasul mai

mare decât diametrul lor, iar în fiecare secţie, elementele suplimentare sunt amplasate pe

barele vecine cu o deplasare de jumătate de pas. Datorită elementelor în formă de emisferă

fixate pe bare are loc majorarea numărului de şuvoaie formate în procesul malaxării. Emisferele

acţionează materialul în spaţiu formând şuvoaie suplimentare.

Un alt tip de organ de lucru în formă de bare este prezentat în [24, 40]. Pe barele radiale

sunt fixate bare longitudinale (Fig. 2.8, j). Datorită barelor longitudinale amestecarea se petrece

nu numai în planuri transversale ci şi în planuri longitudinale.

2.3. Teoria procesului de amestecare

Principiul de bază al amestecării în malaxoarele cu bare este divizarea materialului într-un

număr cât mai mare de şuvoaie şi îmbinarea lor ulterioară şi repetarea multiplă a acestor procese.

Procesul de amestecare în malaxoarele cu bare cu funcţionare continuă cu un ax orizontal

este compus din următoarele procese elementare:

1. Deplasarea materialului în lungul malaxorului;

2. Divizarea materialului în şuvoaie;

3. Îmbinarea ulterioară a acestor şuvoaie;

4. Difuzia particulelor componentelor în interiorul materialului.

Deoarece descrierea procesului de amestecare integral în malaxoarele cu bare cu acţionare

continuă este dificilă, s-a examinat influenţa fiecărui proces separat.

Pentru descrierea matematică a procesului de amestecare în malaxoarele cu organe de lucru

în formă de bare cu acţionare continuă barele convenţional sunt înlocuite cu rânduri de celule de

amestecare [94, 125]. Sistemul este compus din k volume elementare (Fig. 2.9). Deplasarea

particulelor care determină procesul de lucru în malaxoarele cu acţiune continuă este axială. La o

rotaţie a arborelui malaxorului bara, sau mai multe bare concomitent, va contribui la trecerea

particulelor din zona de acţionare a ei în zona de acţionare a barei vecine.

55

Fig. 2.9. Schema de deplasare a amestecului în malaxoarele cu bare cu acţionare continuă

În conformitate cu modelul fizic de redistribuire a particulelor în malaxoarele cu palete

[112], la trecerea barei prin amestec, şuvoiul iniţial este divizat în două şuvoaie q1 şi q2 (Fig.

2.10). După bară are loc îmbinarea şuvoaielor, fapt ce contribuie la formarea şuvoaielor q3 şi q4

care conţin parţial particule din şuvoaiele corespunzătoare q1 şi q2 şi particule divizate de către

barele vecine.

Fig. 2.10. Procesul de divizare a şuvoiului de către bară

Putem afirma că materialul acţionat de bara i este

1 2 i

q q q= + ,

1 ij iq a q= , 2 ij i

q b q= ,

în care: i

q – cantitatea de material în şuvoiul i;

1 q – cantitatea de material îndreptat în stânga;

2 q – cantitatea de material îndreptat în dreapta;

ija şi ij

b – coeficienţii de proporţionalitate;

i – numărul barei;

j – numărul de treceri al barei i prin material.

Deoarece în malaxoarele cu acţionare continuă are loc deplasarea axială a amestecului în

direcţia orificiului de descărcare reiese că ij ija b< .

56

Volumul materialului deplasat din rândul i în rândurile vecine poate fi prezentat prin

funcţia [65]

( , )i e gm tehq k f P P= ,

în care: ke – coeficienţii experimentali;

Pgm – parametrii geometrici ai malaxorului;

Pteh – parametrii tehnologici ai amestecului.

În malaxorul cu acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare şuvoiul iniţial

unitar Q este divizat de prima bară în două şuvoaie 111 şi 211 (Fig. 2.11). Particulele şuvoiului 211

din zona 1 trec în zona a 2-a. Aici are loc divizarea lor de către bara a doua în două şuvoaie 121 şi

221. Şuvoiul 221 trece în zona a 3-a, iar şuvoiul 121 – înapoi în zona 1.

Analogic se petrece divizarea în toate rândurile la prima trecere a barelor. Deoarece bara

divizează şuvoiul elementar în două, reiese că şuvoaiele 111 şi 211 vor fi egale cu1

2

Q . Bara k la

prima trecere va diviza la rândul ei materialul din şuvoiul iniţial în două şuvoaie egale cu

1

2kQ .

Cantitatea de material deplasat axial de câtre toate barele malaxorului după prima trecere

va fi

1 1 a î

Q Q Q= − ,

sau

1 11 1

k k

i i

i i

b Q Q a Q= =

= −∑ ∑ .

în care Q – cantitatea de material în şuvoiul iniţial;

Qa1 – cantitatea de material deplasat axial de către toate barele malaxorului spre orificiul

de descărcare după prima trecere;

Qî1 – cantitatea de material reîntors de către toate barele malaxorului după prima trecere;

1ia şi 1ib – coeficienţii de proporţionalitate.

După prima trecere a barelor are loc îmbinarea şuvoaielor 111 şi 121 care după trecerea a

doua a barei, sunt divizate deja în şuvoaiele 112 şi 212. Şuvoiul 212 trece în zona a 2-a, unde se

îmbină cu şuvoiul 131 care este întors din zona a 3-a în 2-a. În aşa mod, în zona k la trecerea z a

57

barei vor nimeri particule din toate zonele de la toate trecerile barelor, fapt ce va duce la o

omogenizare foarte înaltă într-un timp scurt.

Fig. 2.11. Schema de divizare în şuvoaie în malaxorul cu bare cu acţiune continuă

Starea sistemului după z treceri ale barelor malaxorului va fi

a îQ Q Q= − , (2.3)

sau

1 1 1 1

k z k z

ij ij

i j i j

b Q Q a Q= = = =

= −∑∑ ∑∑ (2.4)

în care: Q – cantitatea de material în şuvoiul iniţial;

Qa – cantitatea de material deplasat axial de către toate barele malaxorului spre orificiul

de descărcare după j treceri;

58

Qî – cantitatea de material reîntors de către toate barele malaxorului după j treceri;

ija şi ijb – coeficienţii de proporţionalitate.

Probabilitatea Pij aflării componentelor în volumul elementar i după j treceri se determină

ca cantitatea de material deplasat de bare raportată la cantitatea iniţială

ij

ij

qP

Q= (2.5)

în care: qij – cantitatea de material deplasat în volumul elementar i de către barele malaxorului după j treceri.

Pentru determinarea concentraţiei componentelor cheie în volumele elementare se foloseşte

matricea probabilităţilor de trecere [65] care ţine seama de particularităţile constructive ale

malaxoarelor cu organe de lucru în formă de bare cu acţionare continuă

11 21

12 22 23

13 23 33

( 2)( 1) ( 1)( 1) ( 1)

( 1)

0 ... 0 0 0

... 0 0 0

... 0 0 0

... .. .. .... .. ..

0 0 0 ...

0 0 0 ... 0

m

k z k z k z

k z kz

P P

P P P

P P PP

P P P

P P

− − − − −

−

= (2.6)

în care P11 – Pkz - probabilitatea aflării componentelor amestecului în volumele elementare.

Ca exemplu, este determinată probabilitatea deplasării particulelor şuvoiului iniţial în

volume elementare în malaxorul cu acţionare continuă cu 30 de bare în care la amestecare 75 %

de material se deplasează spre orificiul de descărcare, iar 25 % este reîntors (Anexa 1). În figura

2.12 este prezentată distribuţia teoretică componentelor şuvoiului iniţial.

Se observă că după 10 rotaţii ale arborelui cu bare particulele amestecului ajung de la

orificiul de încărcare (bara 1) până la bara 21. Cea mai mare densitate a distribuţiei şuvoiului

iniţial se obţine la bara 11.

După 20 de rotaţii componentele amestecului sunt distribuite prin tot volumul malaxorului.

Cea mai mare densitate a distribuţiei şuvoiului iniţial va fi la bara 17. După 25 de rotaţii

componentele amestecului iniţial se situează în zona evacuării din malaxor şi cele mai multe vor

fi concentrate la bara 28.

59

Fig. 2.12. Graficul funcţiei densităţii distribuţiei şuvoiului iniţial în malaxorul cu bare cu acţionare continuă pentru coeficientul de reîntoarcere a materialului 0,25

Poziţia densităţii maximale a distribuţiei şuvoiului iniţial se află în dependenţă directă de

numărul de treceri ale barelor prin material. Cu creşterea numărului de treceri ale barelor prin

material are loc schimbarea poziţiei valorii maximale a densităţii distribuţiei şuvoiului iniţial.

La fel, se observă că cu majorarea numărului de acţionări ale materialului de câtre bare are

loc şi majorarea zonei de migrare a particulelor amestecului. La introducerea componentelor

amestecului în malaxor şuvoiul iniţial ocupă zona de lângă prima bară. După 10 rotaţii

particulele sunt distribuite între barele 1 – 21. După 20 de rotaţii particulele şuvoiului iniţial deja

se află în zona de acţionare a barelor 1 – 30 şi încep să iasă din malaxor. Deoarece componentele

sunt introduse în malaxor în continuu, particulele introduse se întâlnesc cu o parte din particulele

introduse anterior, fapt ce contribuie la o amestecare mai efectivă. Aceasta permite funcţionarea

dozatoarelor cu o uniformitate mai scăzută.

Amestecarea de difuzie constă în aceea că datorită câmpurilor de forţă (Fig. 2.4) particulele

din zona de acţionare a unei bare trec în zona de acţionare a barei vecine şi invers. În

malaxoarele cu acţionare continuă barele sunt fixate pe arbore pe linie elicoidală, de aceea la

deplasarea prin material prima bară (Fig. 2.13, a) acţionează zona A. Bara următoare formează

zona B. Datorită intersectării zonelor A şi B se formează zona de interacţiune AB. Zonele de

intersecţie a barelor A, B, C va fi corespunzător - ABC. În aşa mod se observă că barele situate pe

un pas al liniei elicoidale formează o zonă de interacţiune a cinci bare ABCDE.

60

a) b)

Fig. 2.13. Schemele zonelor de acţionare a barelor (liniile elicoidale desfăşurate pe un plan): a) – unui pas al liniei elicoidale; b) – în malaxorul cu trei pasuri

Câmpurile de forţă ale barelor acţionează particulele amestecului în diferite direcţii.

Aceasta contribuie nu numai la intensificarea procesului de amestecare a componentelor dar şi la

reducerea rezistenţei la înaintare a organelor de lucru, deoarece materialul este acţionat

concomitent de mai multe bare şi se află permanent în starea afânată.

În malaxoarele cu acţionare continuă linia elicoidală a organelor de lucru conţine mai mulţi

paşi. De aceia zonele de acţionare a barelor paşilor vecini tot se intersectează formând zone de

interacţiune ( ) ( ) ( )ABCD ABCD ABCD′ ′′ ′′′ (Fig. 2.13, b). Se observă că în caz de interacţiune

a barelor unei linii elicoidale cu 3 pasuri va avea loc formarea a peste 70 de diferite zone de

interacţiune. Aceasta de asemenea va contribui la migrare mai efectivă a particulelor şi la

reducerea considerabilă a rezistenţei la înaintare.


1. Este propusă metoda de intensificare a procesului de amestecare prin divizarea

materialului într-un număr cât se poate de mare de şuvoaie şi îmbinarea lor ulterioară. Aceasta

este posibil de realizat în malaxoarele cu organe de lucru în forme de bare.

2. În scopul intensificării procesului de preparare a amestecurilor sunt propuse o serie de

malaxoare cu acţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare.

61

3. Barele, având diametru mic, permit de a fixa mai multe organe de lucru pe aceeaşi

suprafaţă a arborelui, în comparaţie cu malaxoarele cu palete. Ca rezultat, materialul este divizat

în mai multe şuvoaie, ce contribuie la intensificarea procesului de preparare a amestecurilor.

4. Procesul de amestecare în malaxoarele cu bare se efectuează cu un consum mai mic de

energie fiindcă este exclusă lopătarea materialului care are loc în malaxoarele cu palete.

5. Forţele rezultante de acţionare ale barelor permit de a stabili direcţia de deplasare a

particulelor amestecului. Fiindcă barele sunt fixate pe linie elicoidală pe arborele malaxorului

forţele rezultante sunt îndreptate spre orificiul de evacuare al malaxorului. La pasuri mari dintre

bare grosimea şuvoiului este mai mare, deci şi mai mult material va trece printre bare, iar numărul

de şuvoaie se va micşora.

6. Este propusă teoria procesului de amestecare în malaxoarele cu organe de lucru în

formă de bare cu acţionare continuă. S-a determinat probabilitatea aflării particulelor

amestecului în diferite zone ale malaxorului. După 20 de rotaţii ale arborelui malaxorului

particulele şuvoiului iniţial sunt repartizate prin tot volumul malaxorului. După 25 de rotaţii

cantitatea maximală a şuvoiului iniţial se află la orificiu de descărcare din malaxor.

7. Amestecarea de difuzie are loc datorită acţionării câmpurilor de forţă ale barelor asupra

materialului. Interacţiunea câmpurilor de forţă ale barelor contribuie la intensificarea procesului

de amestecare şi la reducerea rezistenţei la înaintare datorită afânării materialului.

62

3. METODICA CERCETĂRILOR ŞI APARATURA UTILIZATĂ

3.1. Metodica formalizării tehnologiei de preparare a mixturilor

În procesele tehnologice moderne de producere a articolelor de construcţii faţă de procesul

de amestecare sunt înaintate cerinţe înalte dat fiind faptul că în majoritatea cazurilor sunt

utilizate amestecuri cu multe componente. Amestecarea este un proces de obţinere a sistemelor

uniforme din componente solide, lichide sau plastice. Mecanismul compus al procesului de

amestecare depinde de mulţi factori, dar în special de proprietăţile materialelor şi parametrii de

lucru ai malaxoarelor.

Procesul tehnologic de preparare a amestecurilor reprezintă un sistem stocastic complex.

Prin prepararea mixturilor se înţelege succesiunea operaţiilor tehnologice necesare obţinerii unor

materiale compozite cu performanţe şi caracteristici tehnice bine stabilite [30], destinate

execuţiei unor lucrări de construcţii foarte variate, având aptitudinea de a fi manipulate,

transportate şi puse în operă în condiţii climaterice diferite şi care, după întărire, preiau

solicitările prevăzute.

Schema bloc de rezolvare a problemelor tehnologice pe baza metodelor teoriei

probabilităţilor şi statisticii matematice propusă de В.А. Вознесенский [61, p. 34] are o

structură ciclică (Anexa 2): problema (etapa I) se rezolvă în câteva etape (II – III) şi după analiza

rezultatelor cercetătorul ia decizia de a le folosi în tehnologie (etapa VIII), în aşa fel el dă

răspuns la problema pusă.

La prima etapă se pune o problemă formulată în termeni tehnologici. De exemplu:

micşorarea rezistenţei de amestecare a organelor de lucru ale malaxorului.

După ce problema este pusă trebuie (etapa II-a) în aceeaşi termeni de formulat sarcina

tehnologică şi ipoteza de lucru, de determinat scopul şi criteriul de eficacitate pentru evaluarea

rezultatelor din punct de vedere al realizării ei, de stabilit limitările care se suprapun şi de

evidenţiat domeniul rezolvărilor posibile.

La etapa a treia tehnologul colectează informaţia folosind arhivele uzinelor şi fabricilor

(J.1) şi lucrările publicate (J.2). Aici se atenţionează cercetătorii că pentru a obţine o informaţie

deplină este necesar de mult timp şi costul acestor lucrări creşte. De aceea, în unele cazuri, este

mai simplă efectuarea experimentului decât căutarea datelor despre acest proces.

Informaţia selectată trebuie sistematizată, analizată şi din tot volumul se alege acea parte

care nemijlocit contribuie la rezolvarea sarcinii concrete (etapa a IV-a), informaţia selectată şi

63

prelucrată se păstrează (J.3) şi, la necesitate, poate fi iarăşi folosită pentru rezolvarea altor

sarcini.

Pe baza etapelor III şi IV tehnologul poate stabili factorii principali la intrarea în sistem (xi

şi zi) şi parametrului de ieşire yi şi Ei, poate propune limitele de variaţie posibile a lor.

La etapa a V-a tehnologul împreună cu matematicienii formulează problema pusă în mod

matematic. Dacă informaţia nu va fi suficientă se va întoarce direct la etapa a III-a, sau se i-a

decizia (D.1) de a efectua experimentul pasiv (D.2) la întreprinderile pentru obţinerea informaţiei

care lipseşte.

Dacă informaţia este deplină, atunci cercetătorul, în dependenţă de formularea tehnologică

şi matematică a sarcinii, i-a una din următoarele decizii:

A. de folosit metodele de cercetare a operaţiilor;

B. de efectuat experimentul activ;

C. de efectuat analiza statistică a informaţiei acumulate.

Să examinăm aceste căi.

Analiza statistică include patru procedee de bază: C.1. – estimarea caracteristicilor

statistice ale parametrilor tehnologici aleatorii. Cercetarea este necesară pentru adoptarea

metodei corecte de rezolvare a problemelor. Acest procedeu are şi o semnificaţie tehnologică

aparte deoarece dă posibilitate de a organiza controlul statistic al calităţii producţiei, de a stabili

limitele admisibile ale parametrilor de calitate şi de a aprecia fiabilitatea producţiei. C.2. –

analiza dispersională dă posibilitatea de a evidenţia cei mai semnificativi factori din totalitatea

factorilor care influenţează procesul tehnologic pentru ai introduce în modelele matematice.

Rezultatele analizei dispersionale pot avea şi o semnificaţie aparte deoarece ele dau posibilitate

inginerului să accentueze atenţia asupra factorilor tehnologici principali. C.3. – analiza de

regresie este necesară pentru estimarea relaţiilor de reciprocitate între parametrii tehnologici.

Modelele matematice obţinute necătând la aceea că nu sunt bune pentru prognozare, însă sunt

foarte utile pentru calcule de interpolare. C.4. – analiza şirurilor de timp şi a proceselor este

necesară la elaborarea metodelor de control statistic al calităţii şi, în particular, de control

adoptiv. Rezultatele analizei dau posibilitatea de a evidenţia fluctuaţia tehnologiei şi de a estima

derivarea în timp.

După realizarea procedeelor C.1. - C.4. se efectuează analiza logică şi tehnologică a

rezultatelor (etapa a VI-a) şi controlul lor experimental în condiţii de laborator şi în producţie

(etapa a VII-a). După aceasta se ia decizia de a folosi rezultatele în procesul tehnologic (indicăm

această cale spre etapa a VIII-a cu semnul „+” sau, dacă rezultatele nu sunt acceptabile în

producţie se ia decizia despre schimbarea condiţiilor iniţiale sau despre alegerea unei alte căi de

64

cercetare matematică (calea spre etapa a IX-a este indicată cu semnul „–”). Dacă rezultatele

procedeelor C.1 – C.4 nu-l satisfac pe tehnolog, atunci căutarea soluţiilor se efectuează folosind

metodele experimentului activ (B.1 – B.5).

Decizia de a efectua experimentul activ poate fi luată deodată la etapa a V-a pe baza

informaţiei apriorice, sau după cercetările efectuate în C.1 – C-4.

B.1. Experienţele de eliminare se fac cu scopul evidenţierii factorilor tehnologici principali

care pe urmă se vor folosi în modelele matematico-statistice. Uneori rezultatele acestei etape pot

fi de folos în mod special pentru tehnolog tot aşa ca şi rezultatele etapei C.2.

B.2. Căutarea zonei aproape staţionare în care se găseşte extremul convenţional. La această

etapă cercetătorul găseşte rezolvarea tehnologică a parametrilor de ieşire yi şi Ei extremali, sau

obţine modelul suprafeţei de răspuns în zona de experimentare. Dacă ecuaţiile de regresie

obţinute la această etapă descriu adecvat datele ele pot fi folosite ca formule de interpolare

pentru rezolvarea problemelor tehnologice practice.

B.3. Modelarea matematică a zonei aproape staţionare este cea mai principală etapă a căii

B.1 – B.4. Metodele matematice obţinute aici dau posibilitate nu numai de a dirija procesele

tehnologice sau de a varia reţeta în zona de experimentare, dar şi de a efectua lucrări pentru

optimizarea parametrului de ieşire.

B.4. Optimizarea sau căutarea extremelor convenţionale – etapa finală a cercetării.

Cercetătorul obţine un rezultat tehnologic calitativ nou.

Calea B.1 – B.4, tot aşa, ca şi cea descrisă mai sus C.1 – C.4, se finalizează în mod

obligatoriu cu etapele VI şi VII. Dacă modelul nu este adecvat procesul de modelare se continuă

de obicei pe calea B.1 – B.4 cu introducerea corectărilor în formularea condiţiilor sarcinilor

(refacerea variabilelor de intrare şi de ieşire, schimbarea nivelului şi intervalelor de variaţie ş.a.).

Folosirea metodelor de cercetare a operaţiilor depinde de formularea problemei.

Tehnologul împreună cu matematicienii pot folosi sau metodele de programare (liniară,

dinamică, convexă) sau metodele teoriei deservirii în masă, sau metodele teoriei jocurilor.

Metodele teoriei probabilităţilor şi ale statisticii matematice trebuie folosite ţinând seama

de particularităţile specifice ale proceselor cercetate.

3.2. Aplicarea teoriei matematice în planificarea experimentului

Determinarea condiţiilor optime de decurgere a procesului de preparare a amestecurilor şi

obţinerea însuşirilor necesare ale articolelor este posibilă prin două căi diferite. Prima cale

prevede studierea profundă a mecanismului procesului, crearea pe această bază a teoriei, care dă

65

posibilitate de a rezolva toate problemele extremale. Cea de-a doua cale se bazează pe metoda de

căutare empirică a condiţiilor optimale când mecanismul fenomenelor este cunoscut insuficient.

Deoarece procesul tehnologic de preparare a amestecurilor reprezintă un sistem complex,

prima cale va cere mult timp pentru rezolvarea problemelor puse. De aceea calea a doua este cea

mai acceptabilă la rezolvarea problemelor tehnologice, mai ales în ultima vreme, când s-a

dezvoltat teoria matematică de planificare a experimentului.

Cea mai mare eficacitate la rezolvarea problemelor de aşa fel poate fi obţinută cu ajutorul

metodelor probabilistico-statistice de planificare a experimentului [42, 61, 103, 117].

Acest fel de abordare a problemei dă posibilitatea de a alege strategia optimală de cercetare

când procesul este cunoscut insuficient şi de a rezolva cantitativ problema tehnologică cu un

număr minim de experienţe. Cu cît sistemul care se studiază este mai compus cu atât eficacitatea

utilizării metodei de planificare a experimentului este mai înaltă. Cercetătorul obţine modelul

matematic al procesului care este bun pentru optimizare.

Însă descrierea suprafeţei de răspuns, ţinând cont de toţi factorii potenţiali posibili, este

dificilă din punct de vedere experimental. Din această cauză în scopul optimizării procesului

tehnologic de preparare a amestecurilor, este adoptată următoarea strategie (algoritmul) de

efectuare a cercetărilor prezentată în figura 3.1.

Fig. 3.1. Schema-bloc a strategiei de efectuare a cercetărilor

66

La prima etapă a cercetărilor se efectuează culegerea datelor despre procesul de bază: a

publicaţiilor, datelor de arhivă ale fabricilor. Analiza informaţiei dă posibilitate de a stabili

factorii esenţiali, de a stabili criteriile de optimizare şi de a fixa limitele varierii factorilor.

Aprecierea gradului de influenţă a fiecărui din factori asupra parametrului studiat se poate

efectua în rezultatul efectuării experimentului psihologic [95, 100, 103]. Cercetărilor ce aparţin

de diferite şcoli, precum şi specialiştilor cu stagiul mare de lucru în domeniul industriei

materialelor de construcţie, li se propune să clasifice n factori de potenţiali posibili. Factorii se

clasifică în ordine de influenţă a lor asupra procesului de preparare a amestecului, însuşirilor

fizico-mecanice ale articolelor fabricate etc. Când numărul de factori este mare părerile

tehnologilor asupra influenţei factorilor pot fi diferite. De aceea apare necesitatea prelucrării în

mod obiectiv a materialelor informaţiei psihologice. Această problemă se rezolvă cu ajutorul

metodelor de corelaţie a rangurilor [41, 95, 103, 134].

Nivelul de concordanţă a părerilor specialiştilor se apreciază cu ajutorul coeficientului de

corelaţie a rangurilor Spirmen [100]

2

13

61

n

i

iRn n

=

∆

= −−

∑, (3.1)

în care: i∆ - diferenţa dintre rangurile totale corespunzătoare unul altuia ale matricei iniţiale şi

celei cu ranguri reconstruite;

n – numărul factorilor care se compară.

Valoarea coeficientului R se schimbă de la -1 până la +1. Semnificaţia coeficientului de

concordanţă se verifică cu criteriul 2χ [103]

2

1( 1)

12

S

mn n

χ =

+

, (3.2)

în care: S – abaterea sumei rangurilor fiecărui factor de la valoarea medie totală a tuturor

rangurilor;

m – numărul specialiştilor.

Concordanţa între părerile specialiştilor se verifică cu ajutorul coeficientului de

concordanţă

1

121

( 1)1

m

j

j

SW

mn n Tn =

=

+ −−∑

(3.3)

67

unde: 3

1

1( )

12e

e

j

i

T t t=

= −∑ ;

ti – numărul de repetări al rangului de aceeaşi mărime în rândul j;

e - numărul de grupuri de ranguri cu mărimi egale în grup, însă diferite între grupuri.

Formalizarea informaţiei apriori şi alegerea factorilor de importanţă se efectuează conform

metodei [116], care prevede divizarea cercetării în etape, în cadrul cărora se verifică o anumită

ipoteză. Răspunsul negativ la ipoteză înseamnă trecerea la etapa următoare, iar răspunsul pozitiv

- imposibilitatea continuării cercetării. Ipotezele sunt situate în ordinea micşorării puterii lor,

deci, conform principiului monotoniei: matricea iniţială a rangurilor nu este adecvată matricei

rangurilor reconstruite ( 10H ); nu este concordanţă între părerile specialiştilor ( 2

0H ); deosebirea în

estimaţiile specialiştilor în chestiunea despre gradul de influenţă a factorilor asupra parametrului

de ieşire este substanţială ( 30H ); deosibirea în influenţa factorilor studiaţi asupra procesului

cercetat nu este esenţială ( 40H ); nu este o structură determinată a factorilor ( 5

0H ); influenţa

tuturor sau a unei părţi de factori se supune distribuţiei uniforme ( 60H ).

Rezultatele experimentului psihologic se prezintă în formă de diagramă ale rangurilor în

baza căruia se face eliminarea factorilor. Deci factorii care au cele mai mari valori ale rangurilor

nu se includ în experienţele de mai departe.

La etapa a doua se efectuează eliminarea de mai departe a factorilor de puţină importanţă în

rezultatul efectuării experienţelor. Eliminarea poate fi efectuată prin trei metode [103]:

- cu planuri saturate (presupunând că sunt numai efecte cu variaţie liniară);

- cu planuri suprasaturate (se elimină cu efecte liniare aşa şi interacţiunile care formează

o pereche, însă în acest caz se presupune că efecte semnificative sunt cu mult mai

puţine decât cele neînsemnate);

- prin eliminarea succesivă (eroarea experienţei este neglijabil de mică în comparaţie cu

efectul care este la trecerea factorilor semnificativi de la un nivel la altul).

La eliminarea efectelor liniare se tinde a obţine planuri saturate în care toate gradele de

libertate se folosesc pentru aprecierea coeficienţilor de regresie.

În calitate de astfel de planuri se folosesc replici fracţionare, planuri saturate Plachet şi

Berman, planuri latine [103].

Funcţia de răspuns în formă analitică se prezintă cu polinomul:

kk xbxbxbbY ++++= ...22110 , (3.4)

în care: Y – parametrii procesului;

68

kxxx ;...; 21 - variabile independente;

kbbb ;...; 10 - coeficienţii de regresie.

Calcularea coeficienţilor ecuaţiei de regresie şi aprecierea statistică a rezultatelor se

efectuează folosind analiza de regresie, care se bazează pe următoarele condiţii teoretice [103,

113]:

– rezultatele experienţelor în fiecare punct al spaţiului factorial – sunt mărimi

independente, cu distribuţie normală, procesul de schimbare a lui iy trebuie să fie staţionar în

timp;

– dispersiile ieşirii iy în toate punctele spaţiului factorial sunt omogene;

– erorile variabilelor independente kxxx ;...; 21 trebuie să fie independente liniar.

Coeficienţii de regresie se determină folosind cele mai mici pătrate [90, 104], în

corespundere cu care se minimizează suma pătratelor devierilor valorilor experimentale iY de la

cele calculate cu ecuaţii de regresie iY

min)ˆ( 2

1

=−=∑=

i

N

i

i YYSS (3.5)

Ţinând seama de (3.4) se poate scrie

min)...( 211

100 =−−−−=∑

=kk

N

i

i xbxbxbYSS (3.6)

în care: 0x - variabilă fictivă.

După diferenţierea expresiei (3.4) pentru fiecare coeficient de regresie şi egalarea

rezultatelor cu zero şi introducerea următoarelor însemnări:

∑=

=N

i

ii iYYx1

);( ∑=

==N

i

ji jiijxx1

);()( ∑=

=N

i

i iix1

2 )( ,

vom primi un sistem de ecuaţii normale, care în formă de matriţă are următorul aspect

YXBXX ∗∗ =)( (3.7)

în care: X - matricea mărimilor variabile independente;

B - matricea – coloană a coeficienţilor de regresie;

Y – matricea –vector a rezultatelor măsurărilor;

∗X - matricea transpusă.

Înmulţim ambele părţi ai expresiei (3.7) cu matricea transpusă -1X)X( ∗ ,

69

YXX)(XX)BX( X)X( -1-1 ∗∗∗∗ = ,

Deoarece 1X)X( X)X( -1 =∗∗ ,

Atunci

YXX)(XB -1 ∗∗= ( 3.8)

Expresia (3.8) serveşte pentru determinarea evaluărilor coeficienţilor de regresie.

Ţinând seama de însuşirile experimentului [103] în rezultatul analizei de regresie se obţin

formule simple:

• pentru evaluările coeficienţilor de regresie: N

yxb 1i

iij

i

∑==

N

; (3.9)

• pentru evaluările erorilor coeficienţilor de regresie:

N

y}{}{

22 σ

σ =ib ; (3.10)

• pentru suma remanentă a pătratelor:

∑∑==

−=K

i

i

i

k bNS1

2N

1

i2y ; 1kf k −−= N (3.11)

Toţi coeficienţii de regresie se determină cu cele tabelate, pentru acele grade de libertate cu

care s-a determinat eroarea experimentului şi nivelul de semnificaţie 0,05. Dacă tab.calc. tt < ,

atunci efectul factorului se egalează cu zero şi pentru cercetările de mai departe nu se foloseşte.

Următoarea etapă – căutarea zonei de optimum cu ajutorul metodei de ascensiune rapidă

[142] în conformitate cu care folosind ecuaţia de regresie se efectuează deplasarea în direcţia

gradientului aproximării liniare. Deplasarea se termină când modelul liniar devine neadecvat.

Dacă, însă, nu este obţinută zona de optimum, atunci se face încă o serie de experimente şi se

determină o direcţie de ascensiune rapidă. Acest proces de ascensiune pas cu pas se efectuează

până când nu va fi obţinută zona aproximativ staţionară în care domină coeficienţii de regresie

care caracterizează efectul de interacţiune. Deplasarea în direcţia gradientului este calea cea mai

scurtă de ascensiune pe suprafaţa de răspuns. Totodată de o potrivă cu concepţia formalizată

(planificarea, calculul coeficienţilor de regresie, deplasarea în direcţia gradientului) sunt necesare

şi soluţii intuitive aşa ca alegerea nivelului de bază şi intervalelor de variere, adoptarea soluţiilor

după fiecare serie de experienţe şi după ascensiunea rapidă.

Cercetarea detaliată a zonei de optimum se efectuează cu planuri de ordinul doi. Ecuaţia de

regresie care se capătă în rezultatul a astfel de planuri se înscrie în felul următor:

70

K2

0 i i j i1 1

y x x x xK K

i ij ii

i i j j

b b b b= = =

= + + +∑ ∑ ∑ (3.12)

în care: y - parametrul de ieşire.

Analiza de regresie a planurilor de ordinul doi arată că matricea coeficienţilor ecuaţiilor

normale (3.8) nu este diagonală. De aceea evaluările coeficienţilor de regresie trebuie să fie

calculate prin formula (3.9).

În caz de eliminare a efectelor nesemnificative corelate este necesar de efectuat analiza de

regresie consecutivă [103, 121] în felul următor. La început se elimină cel mai mic efect

semnificativ şi se determină din nou evaluările coeficienţilor de regresie, pentru care

cov 0}{ ≠ijb se apreciază semnificacitatea statistică a lor. Apoi se elimină următorul, cel mai mic

efect nesemnificativ şi se efectuează analiza de regresie ca în primul caz. Analiza de regresie

consecutivă se efectuează până când nu se elimină toate efectele nesemnificative.

Etapa următoare a cercetărilor constă în efectuarea analizei şi interpretarea metodelor

matematice căpătate la descrierea zonei aproximativ staţionare. Ecuaţia se aduce la forma

canonică şi se determină tipul suprafeţei şi după cercetarea ei se determină valoarea extremală a

parametrului de ieşire şi extremului condiţionat.

Modelele polinominale de tipul (3.12) căpătate în rezultatul utilizării metodelor

matematice de planificare a experimentului pot servi în calitate de formule de interpolare. Însă în

practica de producţie, pentru alegerea regimurilor procesului tehnologic în scopul obţinerii

valorilor parametrului de ieşire dinainte date, este destul de dificil datorită volumului mare de

calcule. Aceste probleme pot fi rezolvate cu ajutorul programelor pentru calculator sau folosind

nomogramele construite în baza modelelor matematice.

În nomogramele cu puncte aliniate fiecare punct pe scară este înzestrat cu marcare

numerică, ce permite de a obţine o precizie înaltă şi a uşura interpolarea. Dependenţa funcţională

( , , ) 0F u v ω = se rezolvă folosind nomograma cu puncte aliniate, care se determină din condiţia

apartenenţei a trei puncte , şiα β γ (Fig. 3.2) unei linii drepte şi prezintă în modul următor

[136],

y y y y

x x x x

γ α β α

γ α β α

− −=

− − (3.13)

în care: , ,y y yα β γ - ordonatele punctelor corespunzătoare , şiα β γ ;

, ,x x xα β γ - abscisele acestor puncte.

71

Fig. 3.2. Nomograma cu puncte aliniate

În cazul necorespunderii modelului analizat cu ecuaţia (3.13) acesta este transformat în

forma (3.13). Dacă acest lucru nu este posibil atunci ecuaţia iniţială nu se rezolvă cu nomograma

cu puncte aliniate şi se caută alte tipuri de nomograme.

Tipul de nomogramă analizat este construit pentru trei variabile. Dacă numărul de variabile

este mai mare – sunt construite nomograme compuse. În caz de prezenţă în ecuaţia iniţială a

variabilelor nedivizabile (efectul de interacţiune), sau la care funcţia depinde de două şi mai

multe argumente, se construiesc nomograme compuse din câmpuri binare.

În acest caz ecuaţia iniţială este adusă la forma

1 2 1 2( ) ( ) ( , ) ( , )x y f fϕ ϕ α β α β+ ⋅ = (3.14)

Ecuaţia aceasta se rezolvă cu nomograma cu două scări paralele şi un câmp binar [104],

(Fig. 3.3).

Fig. 3.3. Nomograma cu două scări paralele şi câmp binar

72

Ecuaţia scărilor paralele

1 1 10; ( )m xξ η ϕ= = ; (3.15)

2 2 2; ( )l n yξ η ϕ= = . (3.16)

Ecuaţiile câmpului binar

13

1

( , )

( , )

mlf

mf n

α βξ

α β=

+; 2

31

( , )

( , )

mnf

mf n

α βη

α β=

+,

în care: m şi n – modulele;

iξ - abscisele scărilor;

iη - ordonatele scărilor.

Nomograma construită trebuie verificată. Pentru aceasta se calculă valorile parametrului de

ieşire cu ecuaţia de regresie pentru diferite valori ale factorilor variabili şi se compară cu valorile

parametrilor de ieşire obţinute cu nomograma pentru aceleaşi valori ale variabilei.

Rezultatele cercetării modelului de regresie se interpretează în indici tehnologici şi se

analizează din punct de vedere a tehnologiei. Se efectuează controlul experimental a rezultatelor

şi se i-a decizia despre utilizarea lor în producţie.

3.3. Metode particulare şi instalaţii experimentale

Pentru determinarea rezistenţei la înaintare circulară a organelor de amestecare în formă de

bare prin mediul de lucru a fost elaborat standul care dă posibilitatea de a cerceta concomitent

mai mulţi factori. Standul este compus (Fig. 3.4) din arborele 1, pe care se fixează radial barele

2, rulmenţii 3, jgheabul 4, pereţii laterali 5 ai jgheabului, roata de cablu 6, contragreutatea 7,

transmisia prin cablu 8, placa tensometrică 9, motorul electric 10, pupitru de comandă 11,

sistemul tensometric de măsurare şi înregistrare 12 şi cablu 13.

Arborele împreuna cu barele este acţionat de un motor electric cu curent continuu, ce

permite reglarea turaţiei cu ajutorul pupitrului de comandă. Pentru majorarea momentului de

torsiune a motorului este folosită transmisia prin cablu cu raportul palanului – m=4. Cablul 13

este înzestrat cu placa tensometrică 9 gradată pentru înregistrarea tensiunii. Înregistrarea

tensiunii se petrece automat cu ajutorul sistemului tensometric digital de măsurare şi înregistrare

SIIT-3 folosind pentru măsurarea schema de punte [77].

73

Fig. 3.4. Schema standului de măsurare a momentului rezistent

Pornirea motorului electric şi sistemului de înregistrare se face concomitent cu ajutorul

butonului de pornire de la pupitrul de comandă. Pentru a evita înregistrarea momentului de

pornire al motorului sistemul SIIT se conectează cu mică întârziere datorită schemei electrice

speciale (Anexa 3) elaborate şi instalate în pupitru de comandă. Frânarea motorului electric, în

timpul deconectării, se efectuează cu ajutorul contracurentului transmis în reţeaua de dirijare a

motorului în timpul eliberării butonului de comandă. Patru senzori tensometrici lipiţi pe placă

metalică sunt uniţi în punte, ce permite micşorarea erorii semnalului. Sensibilitatea senzorilor se

reglează prin schimbarea braţului de instalare a plăcii faţă de cablu. Înregistrarea semnalelor

senzorilor se efectuează cu viteza 20 măsurări/s, fapt ce ne satisface din punct de vedere al

vitezei schimbării procesului de amestecare. Sistemul tensometric digital SIIT-3 permite

înregistrarea automată a semnalului senzorilor tenzometrici în limitele ± 9999 mkOm/Om (±

9999 mkV/V); valoarea unei diviziuni a cifrei de cod inferioare a sistemei este 1 mkOm/Om (1

mkV/V); clasa de precizie 0,1/0,03.

Componentele amestecului cercetat se află în jgheab. Standul este înzestrat cu un set de

jgheaburi de schimb de diferite raze, în dependenţă de lungimea barelor cercetate. Barele se

fixează radial pe arbore cu ajutorul bucşelor. Metoda aceasta de fixare a barelor permite de a

74

schimba uşor forma, numărul de bare instalate, pasul şi unghiul dintre ele, în conformitate cu

planul experimentului. Arborele împreună cu bare şi cu bucşe este balansat static şi dinamic [43]

cu ajutorul contragreutăţilor. Balansarea permite de a înlătura influenţa negativă a altor forţe

asupra rezistenţei de înaintare a barelor prin mediul de lucru.

Momentul rezistent ( )mN ⋅ în procesul înaintării barei prin mediul de lucru este calculat cu

formula

,M F r= ⋅ (3.17)

în care: F – tensiunea maximă a cablului la trecerea barei prin material, N;

r – raza roţii de cablu, m.

Tensiunea maximă a cablului (N) este determinată cu formula

)( ,rF D D c= − ⋅ (3.18)

în care: D – numărul de diviziuni indicate de sistemul SIIT-3;

Dr – numărul de diviziuni indicate de sistemul SIIT-3, ce corespunde efortului necesar

învingerii rezistenţilor care apar în rulmenţi şi între arbore şi amestec;

c – valoarea unei diviziuni a cifrei de cod, N/diviziune;

Forţa care acţionează la mijlocul barei cercetate (N) este calculată prin ecuaţia

)( ,..bc

rbR

rcDDF ⋅−= (3.19)

în care: Rc.b. – raza centrului barei măsurate până la centrul arborelui, m.

Pentru cercetarea influenţei parametrilor geometrici şi tehnologici asupra productivităţii

malaxorului cum şi asupra calităţii amestecării a fost elaborat şi confecţionat standul prezentat în

figura 3.5. Standul este compus din arborele 1, pe care se fixează barele 2, jgheabul 3, rulmenţii

4, suportul 5, mecanismul de acţionare 6, pupitru de comandă 7, buncărul 8, închizătorul 9.

Arborele împreuna cu barele este acţionat de motor electric cu curent continuu, ce permite

reglarea turaţiei cu ajutorul pupitrului de comandă. Pentru majorarea momentului de torsiune a

motorului este folosit reductor. Componentele amestecului cercetat din buncăr cad în jgheab.

Cantitatea componentelor este reglată cu închizătorul. Barele se fixează radial pe arbore cu

ajutorul bucşelor, ce permite de a schimba pasul şi unghiul dintre ele. Standul permite de studia

influenţa formei şi diametrului barelor, pasului şi unghiului dintre bare, turaţiei arborelui,

dimensiunii, formei şi umidităţii particulelor componentelor, coeficientului de umplere a

jgheabului şi lungimea de lucru a jgheabului asupra productivităţii malaxorului şi calităţii

amestecării. Cantitatea de material la ieşire din malaxor se măsoară cu vasul gradat GOST 1770-

74.

75

Fig. 3.5. Schema standului pentru determinarea productivităţii malaxorului şi calităţii amestecării

Pentru determinarea migraţiei particulelor în malaxor cu acţiune continuă cu organe de

amestecare în formă de bare a fost elaborat şi confecţionat standul (Fig. 3.6) care prezintă

desfăşurarea arborelui malaxorului cu bare pe raza Ri.

Fig. 3.6. Schema standului pentru determinarea migraţiei particulelor în malaxor

76

Standul este compus din planşeu 1 pe suprafaţa căruia sunt fixate barele 2 cu distanţa dintre

ele în plan vertical ce corespunde poziţiei barelor pe raza Ri. Numărul de rânduri orizontale este

numărul de treceri al barelor prin amestec.

Distanţa dintre bare în plan orizontal corespunde proiecţiei distanţei dintre bare pe axa

malaxorului. Poziţia planşei se poate regla faţă de planul vertical (unghiul β) aşa şi faţă de planul

orizontal (unghiul α), ce permite de a obţine diferite viteze de deplasare axială şi de amestecare a

amestecului. Cantitatea de material introdus în malaxor din buncărul 3 este reglat cu ajutorul

închizătorului 4. Materialul divizat în şuvoaie de bare este adunat în caseta 5 şi cântărit cu

cântarul de laborator GOST 24104-88. Numărul de compartimente în casetă corespunde

numărului de bare în malaxor.

Determinarea umidităţii şi granulaţiei particulelor materialului cercetat s-a efectuat

conform GOST 8736-93 şi SM 260:2005.

În cadrul efectuării cercetărilor măsurările sau efectuat conform [57] cu probabilitatea de

P=0,95.

Rezultatele cercetărilor au fost prelucrate folosind programele MathCAD, SPSS, programe

de calcul elaborate în Microsoft Office Excel, în limbajele FORTRAN şi PASCAL.


1. Procesul tehnologic de preparare a amestecurilor reprezintă un sistem stocastic complex.

Rezolvarea problemelor tehnologice de prepararea amestecurilor de construcţii poate fi

obţinută cu ajutorul metodelor probabilistico-statistice de planificare a experimentului.

2. Este propus algoritmul de efectuare a cercetărilor care include următoare etape: 1. Analiza

informaţiei apriori. 2. Eliminarea factorilor de puţină importanţă. 3. Modelarea matematică.

4. Optimizarea sau căutarea extremului condiţionat. 5. Interpretarea modelelor. 6. Analiza

tehnologică a rezultatelor. 7. Implementarea rezultatelor (elaborarea nomogramelor,

elaborarea malaxoarelor şi implementarea lor în producţie).

3. Sunt elaborate standuri pentru efectuarea experimentelor multifactoriale de cercetare a

influenţei parametrilor constructivi şi tehnologici asupra momentului rezistent şi

productivităţii malaxorului, omogenităţii amestecului

77

4. CERCETAREA REZISTENŢELOR LA ÎNAINTARE A ORGANELOR DE

AMESTECARE ÎN FORMĂ DE BARE PRIN MEDIUL DE LUCRU

4.1. Aprecierea legii de repartiţie a rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de lucru

Analiza legităţii distribuţiei parametrilor procesului tehnologic [61, 101, 103] este una din

primele etape a rezolvării problemelor tehnologice. La efectuarea analizei de regresie, de

corelaţie, dispersionale mărimilor aleatorii se impune condiţia ca ele să aibă distribuţie normală

[61, 117, 146].

Pentru determinarea legii de repartiţie a rezistenţei la înaintare prin mediul de lucru s-au

efectuat 112 măsurări ale rezistenţei la înaintare a organului de amestecare în formă de bară

cilindrică prin nisip de râu cu dimensiunea particulelor 1,25a ≤ mm şi umiditatea relativă de 3

%. În calitate de material pentru cercetare s-a utilizat nisip de oarece având particule de

dimensiuni mici şi forme practic egale permite de a reduce eroarea experimentelor. Condiţiile în

care s-au efectuat măsurările: lungimea barei 83l = mm, diametrul barei 10d = mm, turaţia

arborelui 120n = rot/min, coeficientul de umplere a tobei 0,5u

K = . Valorile diviziunilor

sistemului tensometric pentru 112 măsurări şi calculele necesare sunt prezentate în Anexa 4.

Pentru 2 2,355χ = şi 3f = probabilitatea este mai mare de 0,05, deci divergenţa dintre

repartiţia empirică şi cea teoretică se poate considera întâmplătoare.

Distribuţia rezistenţei de deplasare a barei prin nisip de râu este prezentată în figură 4.1.

Fig. 4.1. Histograma repartiţiei rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de lucru 1 – repartiţia empirică; 2 – repartiţia teoretică

Deoarece coeficientul de asimetrie este negativ ( 0,037A = − ) distribuţia este asimetrică

negativă. Distribuţia are exces pozitiv ( 1,4886E = ) cu vârf ascuţit.

78

Coeficientul de variaţie ( 004,43ν = ) este destul de mic ceea ce înseamnă că dispersarea

valorii aleatorii faţă de valoarea medie este foarte mică. În aşa mod este stabilit că repartiţia

rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de lucru are distribuţie normală, fapt ce ne permite de

a folosi pentru studierea proceselor de amestecare în malaxoarele cu bare metodele teoriei

probabilităţilor şi ale statisticii matematice.

4.2. Determinarea factorilor cu ponderea cea mai mare de influenţă asupra rezistenţei la

înaintare

Deoarece rezistenţa de înaintare a organului de lucru a malaxorului prin mediul de lucru

depinde de mai mulţi factori, la etapa de studiere preventivă a procesului apare un pericol de a

scăpa nişte factori care pot avea o pondere destul de mare şi, invers, de a introduce în cercetare

factorii nesemnificativi. Pentru a evita aceasta şi pentru a reduce timpul de studiere a problemei a

fost efectuat experimentul psihologic [106].

Cercetătorilor ce aparţin la diferite şcoli, precum şi specialiştilor cu stagiul mare de lucru în

domeniul industriei materialelor de construcţie, li sa propus un chestionar (Anexa 5) care a

inclus:

- lista factorilor;

- unitatea de măsurare;

- limitele variaţiei factorilor.

Cercetătorii trebuiau să aranjeze 20 de factori în ordinea de descreştere a influenţei lor

asupra rezistenţei la înaintare. Au fost chestionaţi 15 specialişti din România şi Republica

Moldova. Dat fiind faptul că în chestionar a fost inclus un număr mare de factori, părerile

respondenţilor au fost diferite. De aceea apare problema prelucrării obiective a materialelor

experimentului psihologic. Această problemă poate fi rezolvată folosind metodele de corelaţie a

rangurilor. Răspunsurile respondenţilor sunt prezentate în Anexa 6. Fiind că în matricea iniţială

sunt ranguri de coerenţă a fost efectuată reformarea [116] rangurilor (Anexa 7). Formalizarea

informaţiei apriore şi alegerea factorilor importanţi s-a efectuat utilizând metodica [103], care

prevede divizarea cercetării în etape, în cadrul cărora se verifică o anumită ipoteză. Răspunsul

negativ la ipoteză înseamnă trecerea la etapa următoare, iar pozitiv – imposibilitatea continuării

cercetării. Ipotezele se pun în ordinea micşorării puterii, adică după principiul uniformităţii:

tabelul iniţial al rangurilor nu este adecvat tabelului rangurilor reformate ( 10H ); nu este

79

concordanţă între respondenţi ( 20H ); există deosebire în părerile respondenţilor despre nivelul

influenţei factorilor asupra rezistenţei la înaintare ( 30H ); diferenţă influenţii factorilor cercetaţi

asupra procesului studiat este neesenţială ( 40H ); lipseşte o structură determinată a factorilor

( 50H ); influenţa tuturor sau a unei părţi de factori se supune distribuţiei uniforme ( 6

0H ).

Verificarea a demonstrat (Anexele 8 – 10) că la toate ipotezele s-au primit răspunsuri

negative. Aceasta a permis finalizarea cercetării statistice informaţiei apriori şi de a aprecia

nivelul influenţei fiecărui factor asupra rezistenţei la înaintare

În baza rezultatelor determinării rangurilor s-a construit diagrama amplasării factorilor

(Fig. 4.2) după părerea specialiştilor chestionaţi.

Fig. 4.2. Diagrama aprioră a rangurilor care caracterizează gradul de influenţă a factorilor asupra rezistenţei la înaintare

Cea mai mare influenţă asupra rezistenţei la înaintare, după părerea cercetătorilor, o au

diametrul tobei (x1), numărul de rânduri longitudinale de bare (x7), umiditatea amestecului (x5) şi

dimensiunea maximă a particulelor amestecului (x4). Mai departe urmează: pasul barelor de-a

lungul axei arborelui (x6), coeficientul de umplere (x11), distanţa de la capătul barei până la

suprafaţa interioară a tobei (x9), diametrul barei (x3), forma secţiunii transversale a barei la una şi

aceeaşi lăţime (x10) etc.

80

Diagrama ne demonstrează că distribuirea nu este uniformă, descreşterea nu este

monotonă, ce ne permite să eliminăm unii factori, raportându-i la câmpul de factori cu influenţa

neesenţială. Pentru o parte din factori (de la 1 până la 10 şi de la 2 până la 12) se observă o

descreştere monotonă. Aceasta ne mărturiseşte despre nivelul slab de informare aprioră şi

studiere insuficientă a acestor factori. Necătând la aceea că factorii de la x20 până x19 sunt

apreciaţi ca nesemnificativi totuşi cercetarea lor poate fi efectuată fiindcă ei ori nu au fost

cercetaţi pe deplin şi lipseşte informaţia, ori nu s-au cercetat deloc (pentru malaxoare cu bare).

Pentru determinarea caracterului distribuţiei rangurilor fiecărui factor [59] sau construit

poligoanele frecvenţei (Anexa 11). Se observă că la aprecierea influenţei factorilor x1, x7, x6, x11,

x18, x16, x14, x17, x13, x19 asupra rezistenţei la înaintare prin mediul de lucru între specialişti are

loc concordanţă indiscutabilă, care se manifestă în gruparea rangurilor fiecărui factor în jurul

centrului particular. Astfel, la aprecierea factorului x1 60% de cercetători i-au dat locul 1 – 3,

6,67 % - locurile 4 – 6. Însă despre factorii x5, x4, x9, x3, x10, x2, x8, x12, x20, x15 este greu de făcut

vre-o oarecare concluzie despre influenţa asupra parametrului cercetat deoarece rangurile lor

sunt distribuite în ambele părţi de la centrul particular la distanţe mari. De exemplu, la aprecierea

rolului factorului x2 care ocupă locul X, 40% de cercetători i-au dat locurile de la 1 până la 5, şi

tot 53,3% – locurile de la 9 până la 16. Aceasta manifestă o concordanţă slabă între părerile

specialiştilor condiţionată de aceea că influenţa acestor factori s-a studiat insuficient.

Factorii x14 (materialul barelor), x17 (diametrul arborelui malaxorului), x13 (rugozitatea

suprafeţei barelor), x19 (temperatura amestecului) nu influenţează esenţial asupra rezistenţei.

Părerile majorităţii cercetătorilor coincid, fiindcă rangurile factorilor sunt grupaţi în jurul

centrului particular, de aceea ei nu sunt incluşi în studierea de mai departe.

Experimentul psihologic a dat posibilitatea de a selecta următorii factori pentru cercetările

de mai departe: diametrul tobei (lungimea barei) – x1; frecvenţa de rotaţie – x2; diametrul barei –

x3; dimensiunea maximă a particulelor amestecului – x4; umiditatea amestecului – x5; pasul

barelor de-a lungul axei arborelui – x6; coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului – x11;

unghiul de înclinare a liniei elicoidale a barelor pe suprafaţa arborelui – x15.

4.3. Determinarea experimentală a rezistenţei de înaintare a barelor

Malaxoarele cu organe de lucru în formă de bare cu acţionare continuă nu sunt cercetate în

măsura care ar permite utilizarea largă a lor în producţie. De aceea s-au supus cercetărilor

influenţa factorilor constructivi şi tehnologici asupra rezistenţei de deplasare circulară a

81

organului de lucru a acestor malaxoare. Prezintă interes studierea influenţei parametrilor

geometrici şi formelor barelor, poziţiei lor pe arbore, proprietăţilor materialului amestecat.

În acest scop a fost determinată rezistenţa unei bare la înaintarea ei prin material. Din toţi

factorii cu influenţă potenţială asupra rezistenţei s-a convenit de a studia mai amănunţit următorii

patru factori: x1 - lungimea barei ( 1 88 50x = ±� , mm); x2 - turaţia arborelui ( 2 120 60x = ±� ,

rot/min); x3 - diametrul barei ( 3 10 4x = ±� , mm); x11 - coeficientul de umplere a jgheabului

malaxorului ( 11 0,5 0,3x = ±� ).

În scopul reducerii influenţei formei şi dimensiunii particulelor materialului asupra

procesului studiat în calitate de mediul de lucru s-a folosit nisip de râu cu dimensiunea

particulelor de până la 1,25 mm. Umiditatea nisipului a fost de 3 %. S-au efectuat un număr de

24 de măsurători în conformitate cu planul D-optimal de tipul B4 [80]. Acest plan este în

nemijlocita apropiere de planurile D-optimale şi include experimentul factorial deplin de tipul 24

în vârfirile hipercubului şi 8 puncte situate în centrele feţelor tridimensionale. Rezultatele

experimentale şi matricea de planificare sunt prezentate în Anexa 12.

Pentru cercetarea rezistenţei la înaintare prin mediul de lucru pentru două şi trei bare situate

radial pe arbore la nivelul constant au fost menţinuţi factorii: diametrul barei - 10 mm, lungimea

barei 88 mm, materialul - nisip de râu cu dimensiunea particulelor de până la 1,25 mm şi

umiditatea de 3 %. Parametrii studiaţi au variat: turaţia arborelui ( 2 140 40x = ±� , rot/min);

proiecţia distanţei dintre bare pe axa malaxorului ( 6 10 5x = ±� , mm); coeficientul de umplere a

jgheabului malaxorului ( 11 0,5 0,15x = ±� ); unghiul dintre axele barelor ( 15 45 22,5x = ±� , grad). S-

au efectuat câte 30 de măsurători conform planului rotatabil de tip K=4 [80] (Anexele 13, 14).

Pentru stabilirea caracterului influenţei factorilor studiaţi asupra rezistenţei la înaintare a

barei în diferite materiale (argilă, amestec uscat de ciment + nisip) au fost efectuate o serie de

experimente. Factorii variabili (planul de tip B4) au fost analogici celor studiaţi la înaintare a

barei prin nisip. Materialul studiat: argilă cu dimensiunea particulelor de până la 1,25 mm şi

umiditatea de 2,4 %; amestec uscat de ciment şi nisip 1:3 (ciment PORTLAND ПЦ 400-Д20,

GOST – 10178-85, nisip de râu cu dimensiunea particulelor de până la 1,25 mm), umiditatea

amestecului – 1,5 % (Anexele 15, 16).

În scopul determinării influenţii dimensiunilor particulelor asupra momentului rezistent s-

au efectuat cercetări în argilă cu factorii variabili (planul de tip B4 Anexa 17): turaţia arborelui

( 2 140 40x = ±� , rot/min); diametrul barei ( 3 10 4x = ±� , mm); dimensiunea particulelor ( 4 3 2x = ±� ,

82

mm); coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului ( 11 0,5 0,3x = ±� ). Lungimea barei – 88

mm, umiditatea argilei – 2,4 %.

Cercetarea rezistenţei la înaintare a unei bare prin mediul de lucru compus (planul de tip B4

Anexa 18) a fost efectuată în amestec uscat de ciment, nisip şi piatră spartă în raport de 1:3:4

(ciment PORTLAND ПЦ 400-Д20, GOST – 10178-85, nisip de râu cu dimensiunea particulelor

de până la 1,25 mm şi agregate de granit cu dimensiunea particulelor de 7–10 mm). Umiditatea

amestecului – 1,5 %. Valorile factorilor variabili au fost analogice celor cercetaţi la înaintare a

barei prin nisip.

În baza analizei pe principiul legii de regresie a rezultatelor cercetărilor s-au obţinut

polinoame care descriu adecvat dependenţa rezistenţei la înaintare prin mediul de lucru

exprimată prin momentul de torsiune al arborelui malaxorului M în N·m de factorii studiaţi

pentru:

1. Nisip de râu, a < 1,25 mm

1.1. 1 bară

2

1 2 3 11 1 1 2 1 3

1 11 2 11 3 11

M = 3,61 + 4,07x + 0,84x + 1,32x + 3,13x + 1,32x + 0,63x x + 1,01x x +

+2,57x x + 0,52x x + 0,65x x (4.16)

6,23 19,41calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 13,f = 2 2f = ),

b0cr = 0,63, bicr = 0,36, biicr = 0 ,72, bijcr = 0,38, { }2 0,127S Y =

1.2. 2 bare

2 2 2 211 15 6 11 15 2 2 11M = 4,508 + 3,839x - 0,494x + 0,492x + 0,633x + 0,696x + 0,182x + 0,34x x (4.17)

4,327 4,74calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 10,f = 2 5f = ),

b0cr = 0,474, bicr = 0,237, biicr = 0,222, bijcr = 0,290, { }2 0, 204S Y =

1.3. 3 bare

2 2 2 211 15 2 6 11 15

6 11 11 15

M = 4,565 + 4,113x - 1,465x + 0,289x + 0,252x + 0,654x + 1,147x -

0, 298x x + 0,683x x− (4.18)

3,155 4,74calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 10,f = 2 5f = ),

b0cr = 0,452, bicr = 0,226, biicr = 0,211, bijcr = 0,277, { }2 0,185S Y =

2. Argilă, a < 1,25 mm

1 3 11 1 11 3 11M =2,08 + 1,46x + 0,44x + 1,69x - 1,46x x + 0,39x x (4.19)

7,9 19,43calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 18,f = 2 2f = ),

b0cr = 0,31, bicr = 0,36, bijcr = 0,38, { }2 0,127S Y =

3. Amestec uscat de ciment : nisip în raport 1:3

83

2 2 21 3 11 1 2 11 1 3

1 11 3 11

M = 3,043 + 4,877x + 2,106x + 4,593x + 2,791x - 1,678x + 1,731x + 1,996x x +

+ 4,145x x + 2,083x x (4.20)

13,03 19,41calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 14,f = 2 2f = ),

b0cr = 1,209, bicr = 0,609, biicr = 1,567, bijcr = 0,645, { }2 0,36S Y =

4. Argilă, a = 1 – 5 mm

2 23 4 11 2 11 2 3 2 11

3 11 4 11

M = 6,22 + 1,32x + 2,51x + 4,79x - 1,21x + 0,98x - 0,38x x - 0,42x x +

+ 0,92x x + 1,70x x (4.21)

10,41 19,41calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 14,f = 2 2f = )

b0cr = 0,62, bicr = 0,31, biicr = 0,81, bijcr = 0,32, { }2 0,3S Y = .

5. Amestec uscat de ciment : nisip : piatră spartă în raport 1:3:4

2 21 2 3 11 2 11 1 3 1 2

1 11 2 11 3 11

M = 13,92 + 5,47x + 1,14x + 1,85x + 7,72x - 2,41x - 2,03x + 0,79x x + 1,2x x +

+5,55x x + 2,64x x + 1,02x x (4.22)

14,68 19,40calc tab

F F= < = , pentru: α = 0,05, 1 12,f = 2 2.f =

b0cr = 1,18, bicr = 0,62, biicr = 1,49, bijcr = 0,66, { }2 0,375S Y = .

Pentru evidenţierea influenţei fiecărui factor aparte asupra rezistenţei de amestecare s-au

construit dependenţele grafice ( )i

Y f x= (Fig. 4.3). Dependenţa grafică a fiecărui factor s-a

construit menţinând ceilalţi la nivelul zero codificat.

Cea mai mare influenţă asupra rezistenţei la înaintare prin material o au lungimea barei x1,

coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi dimensiunea particulelor x4. Diametrul

barei x3 şi frecvenţa de rotaţie x2 influenţează mai puţin rezistenţele la înaintare. Iar în cazul

trecerii barei prin argilă, amestec uscat de ciment + nisip, sau acţionarii a 2 şi 3 bare în nisip

frecvenţa de rotaţie x2 nu influenţează semnificativ asupra rezistenţei.

Creşterea rezistenţei de amestecare cu majorarea lungimii barei şi a coeficientului de

umplere a jgheabului malaxorului poate fi explicată atât prin schimbarea centrului de aplicare a

sarcinii cât şi prin majorarea volumului materialului acţionat.

Majorarea diametrului barei conduce la majorarea rezistenţei de amestecare. Cu majorarea

diametrului barei creşte suprafaţa ei ce contribuie la majorarea zonei de acţionare. Deoarece

majorarea diametrului în comparaţie cu lungimea barei are un grad de influenţă mai mic asupra

majorării suprafeţei barei, acest factor are o influenţă mai mică asupra rezistenţei la înaintare prin

mediul de lucru.

Caracterul procesului de înaintare prin mediul de lucru pentru două şi trei bare este

asemănător (Fig. 4.3, b, c). Unghiul dintre axele barelor are o influenţă mică şi este cu semnul

84

minus, dar coeficientul pe lângă efectul pătratic a factorului x15 este cel mai mare. Proiecţia

distanţei

Fig. 4.3. Dependenţa momentului rezistent M de factorii studiaţi: a) 1 bară, nisip de râu, a < 1,25 mm; b) 2 bare, nisip de râu, a < 1,25 mm; c) 3 bare, nisip de râu, a < 1,25 mm; d) 1 bară, argilă, a < 1,25 mm; e) 1 bară, amestec uscat de ciment+nisip; f) 1 bară, argilă, a = 1 – 5 mm; g) 1 bară,

amestec uscat de ciment+nisip+piatră spartă. x1 - lungimea barei; x2 - turaţia arborelui; x3 - diametrul barei; x4 - dimensiunea particulelor x6 -proiecţia distanţei dintre bare pe axa malaxorului; x11 - coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului; x15 - unghiul dintre axele barelor.

85

dintre bare pe axa malaxorului x6 şi frecvenţa de rotaţie x2 nu influenţează asupra rezistenţei, însă

efectele pătratice 2 26 2x şi x sunt semnificative. Cea mai mare curbură o are linia care descrie

influenţa unghiului dintre bare x15 asupra rezistenţei de amestecare şi se lămureşte prin faptul că

efectul pătratic al acestui factor este cel mai mare.

Cu majorarea unghiului de la 0 până la 45 de grade rezistenţa scade, dar la majorarea de

mai departe a unghiului - creşte. La unghiuri mici barele acţionează materialul împreună şi

deoarece are loc blocarea materialului între bare întâmpină rezistenţă mare a materialului. La

unghiuri de la 22,5 până la 67,5o toate barele se află în material şi trec prin mediul deja afânat de

prima bară ceea ce conduce la micşorarea rezistenţei totale. Majorarea de mai departe a

unghiului conduce la creşterea rezistenţei, deoarece fiecare bară acţionează separat materialul.

Proiecţia distanţei dintre bare pe axa malaxorului x6 nu influenţează asupra rezistenţei în

limita intervalelor studiate.

Cu majorarea dimensiunilor particulelor materialului rezistenţa de amestecare creşte.

Aceasta să explicată prin majorarea zone de acţionare a barei. Aşa, cu majorarea dimensiunii

maximală a particulelor de la 1,25 până la 5 mm momentul rezistent creşte de la M =3,71 N.m

până la M =8,73 N.m.

Turaţia arborelui are o influenţă foarte mică asupra rezistenţei la înaintare a barei prin

mediul de lucru deoarece zona de acţionare nu se schimbă cu schimbarea vitezei barei. La viteze

mari bara acţionează amestecul un timp foarte scurt. Datoritei acestuia materialul rămâne în stare

afânată fapt ce contribuie la reducerea mică a rezistenţei.

Pentru evidenţierea influenţei interacţiunilor factorilor asupra rezistenţei de amestecare s-

au construit nomograme care demonstrează în mod grafic influenţa interacţiunilor (Fig. 4.4).

Interacţiunea x1x11 are cea mai mare influenţă. Creşterea simultană a valorilor factorilor x1

şi x11 duce la majorarea rezistenţelor la înaintare a barei în toate materialele studiate (Fig. 4.4, a).

Când coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 este mic, lungimea barei x1 are o

influenţă mai puţin semnificativă asupra rezistenţei. Cu toate acestea, dacă x11 are valori maxime,

creşterea lungimii barei x1 conduce la majorarea considerabilă a rezistenţilor. De aceea, în

practică este raţional de a utiliza la lungimi mici ale barelor coeficienţi de umplere mari, dar la

lungimi mari ale barelor – coeficienţi de umplere mici.

Interacţiunea x1x3 (Fig. 4.4, b) are o influenţă destul de mare asupra rezistenţei la înaintare

prin mediul de lucru, deoarece creşte suprafaţa barei şi, ca rezultat, volumul de material acţionat.

La majorarea lungimi barei x1 şi a diametrului barei x3 - rezistenţa creşte. Diametrul barei în mare

măsură depinde de lungimea ei pentru asigurarea rezistenţei mecanice a barei. De aceia, în

86

practică la stabilirea diametrului barei trebuie de ţinut cont nu numai de rezistenţa la înaintare a

barei, dar şi de rezistenţa mecanică.

Fig. 4.4. Nomogramele pentru determinarea momentului rezistent M funcţie de: a) lungimea barei x1 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 pentru o bară; b) diametrul barei x2 şi lungimea barei x1; c) dimensiunea particulelor x4 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11; d) turaţia arborelui x2 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11; e) distanţa dintre bare x6 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11; f) coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi unghiul dintre axele barelor x4. Mediul de lucru: a), b), e), f) - nisip de râu, a < 1,25 mm; c) argilă, a = 1–5 mm; d) amestec uscat de ciment+nisip+piatră spartă.

87

Majorarea concomitentă a dimensiunii maximală a particulelor x4 şi a coeficientul de

umplere a jgheabului malaxorului x11 (Fig. 4.4, c) contribuie la majorarea rezistenţei, de a ceea în

practică poate fi recomandat coeficient mic de umplere a jgheabului cu material cu dimensiuni

mari ale . particulelor. Majorarea rezistenţei se datorează creşterii zonei de acţionare a barelor.

Interacţiunea x2x11 (Fig. 4.4, d) are o influenţă destul de mare asupra rezistenţei la înaintare

prin amestec uscat de ciment+nisip+piatră spartă. La majorarea turaţiei arborelui malaxorului şi a

coeficientului de umplere rezistenţa va creşte.

Interacţiunea x6x11 are semnul minus ceea ce înseamnă că la majorarea proiecţiei distanţei

dintre bare pe axa malaxorului x6 pentru valoare constantă a coeficientului de umplere a

jgheabului malaxorului cu material x11 momentul rezistent se va micşora (Fig. 4.4, e). Acest fapt

poate fi lămurit prin reducerea cantităţii de material blocat între bare.

Interacţiunea factorilor unghiului dintre bare x15 şi coeficientului de umplere a jgheabului

cu material x11 este semnificativă şi are semnul plus ceea ce înseamnă că la majorarea şi a

unghiului dintre bare şi a coeficientului de umplere rezistenţa va creşte (Fig. 4.4, f).

În timpul efectuării cercetărilor amestecurilor vârtoase s-a observat că pe suprafaţa

interioară a jgheabului malaxorului între capetele barelor rămâne un volum circular mic de

amestec ne antrenat în amestecare. Cu scopul curăţirii suprafeţei jgheabului şi antrenării

materialului lipit în procesul de amestecare malaxoarele cu bare sau înzestrat cu răzuitoare.

Cercetarea influenţei unghiului de atac a răzuitoarelor asupra rezistenţei la amestecare s-a

efectuat folosind diferite răzuitoare fixate pe bare cu unghiul de atac δ de 90, 75, 60, 45, 30 grade

(Fig. 4.5, a).

a) b)

Fig. 4.5. Schema fixării răzuitorului pe bară: a) unghiul de atac δ; b) unghiul de înclinare al

răzuitoarelor β faţă de axa arborelui malaxorului

Unghiul de înclinare al răzuitoarelor (Fig. 4.5, b) faţă de axa arborelui malaxorului β a

variat între 0 şi 60 grade cu pasul de 15o. Proiecţia răzuitoarelor fixate sub diferite unghiuri faţă

88

de axa arborelui s-a menţinut constantă cu dimensiunile 45x14 mm. Răzuitoarele au fost fixate

pe bare cu diametrul de 11 mm şi lungimea de 120 mm, ceea ce corespunde diametrului

malaxorului de 300 mm. Numărul de rotaţii ale arborelui malaxorului - 60 rot/min.

În calitate de mediu de lucru s-a folosit nisipul de râu cu dimensiunea particulelor de până

la 1,25 mm şi umiditatea de 3%, coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului s-a menţinut

de 0,5.

Pentru fiecare tip de bară s-au executat câte 5 măsurători ai rezistenţei la înaintare.

Rezultatele cercetărilor efectuate sunt prezentate în tabelul 4.1.

Tabelul 4.1. Momentul rezistent la înaintare a barei M funcţie de unghiul de atac şi unghiul de

înclinare al răzuitoarei, N. m

Unghiul de atac δ, grad Unghiul de înclinare β, grad 30 45 60 75 90

0 14,63 18,63 20,6 21,72 21,95 15 11,24 13,3 14,72 16,01 17,13 30 6,3 8,49 10,07 11,48 11,77 45 5,94 7,18 8,01 8,62 8,95 60 6,77 7,24 7,42 7,59 7,42

După cum rezultă din grafic (Fig. 4.6), în cazul fixării răzuitoarelor paralel cu axa arborelui

(β=0), rezistenţa la înaintare a organului de lucru prin amestec este cea mai mare pentru toate

unghiurile de atac şi este de 2 – 3 ori mai mare decât rezistenţa barei fără răzuitor (M=8,44 N.m).

Fig. 4.6. Momentul rezistent M la înaintare a barei în funcţie de unghiul de atac a răzuitoarei şi

unghiul de înclinare faţă de axa arborelui malaxorului

89

Cu micşorarea unghiului de atac rezistenţa scade. Pentru răzuitoare situate paralel axei

arborelui la unghi de atac de 90o rezistenţa este cea mai mare. Aceasta se datorează lopătării

materialului de câtre răzuitoare. Cu micşorarea unghiului de atac se reduce suprafaţa frontală a

răzuitoarei şi rezistenţa la înaintare prin mediul de lucru scade.

În cazul micşorării unghiului de înclinare β a răzuitoarelor rezistenţa creşte. Pentru

răzuitoarele situate faţă de axa arborelui sub un unghi de 45 – 60 grade pentru toate unghiurile de

atac rezistenţa este mai mică decât rezistenţa barei fără răzuitor.

Pentru răzuitor instalat sub un unghi de 60o cu schimbarea unghiului de atac rezistenţa

practic nu se schimbă. Unghiul optimal de situare a răzuitoarelor β este de 45 – 60 grade, iar

unghiul de atac poate fi în limitele de 30 – 75 grade.

Instalarea răzuitoarelor sub unghiurile propuse va permite nu numai de a curăţa efectiv

suprafaţa cilindrică interioară a corpului de amestecul lipit, dar şi de a reduce rezistenţa totală la

amestecare şi, ca rezultat, de a reduce puterea motorului malaxorului.

4.4. Cercetarea influenţei umidităţii amestecului şi a formei secţiunii barelor asupra

rezistenţei la înaintare

În industria producerii materialelor de construcţie şi în construcţie se folosesc atât

amestecuri uscate cît şi cu diferit conţinut de apă. La prepararea amestecurilor umiditatea poate

varia de la 1,5% pentru materiale uscate [36] până la 30 % pentru amestecuri plastice.

Luând în consideraţie că barele pot fi confecţionate din profiluri de diferită formă, pentru

cercetarea influenţei umidităţii amestecului şi formei secţiunii organelor de lucru asupra

rezistenţei de amestecare s-au adoptat trei tipuri de secţiuni: rotunde, triunghiulară cu unghiul de

60O şi în formă de linte. Secţiunea tuturor barelor măsurată perpendicular pe direcţia mişcării lor

a fost de 10 mm, lungimea barelor – 88 mm, ce corespunde diametrului malaxorului de 206 mm.

Numărul de rotaţii al arborelui malaxorului – 140 rot/min.

În calitate de material s-a folosit nisip de râu cu dimensiunea de până la 1,25 mm,

coeficientul de umplere a jgheabului – 0,5. Umiditatea materialului a variat de la 0 până la 30 %.

Pentru fiecare tip de bară s-au executat câte 20 măsurători ai rezistenţei la înaintare. Rezultatele

media a 20 măsurători sunt prezentate în tabelul 4.2 şi în mod grafic - în figura 4.7.

Analiza rezultatelor obţinute demonstrează că schimbarea rezistenţei la înaintare are acela

şi caracter pentru toate formele studiate. La majorarea umidităţii de la 0 până la10 % forţa de

rezistenţă creşte foarte puţin.

90

Tabelul 4.2. Forţa de rezistenţă, N

Umiditatea materialului, % (Factorul B)

Forma barei

(Factorul A) 0 10 20 30

Rotundă 67,92 68,17 86,90 20,55

Triunghiulară 54,60 58,38 69,58 36,12

Formă de linte 56,25 62,13 66,07 24,88

La majorarea umidităţii de la 10 până la 20 % rezistenţa creşte aproximativ cu 30%.

Majorarea de mai departe a umidităţii conduce la micşorarea bruscă a rezistenţei şi atinge 50 %

de la rezistenţa pentru umiditatea de 0 %. Cea mai mare rezistenţă se observă la umiditatea de 16

– 18 %.

Fig. 4.7. Rezistenţa la înaintare a barei funcţie de umiditatea amestecului şi forma secţiunii

organelor de lucru La umiditatea materialului de la 0 la 10 % are loc egalizarea umidităţii fără schimbarea

esenţială a forţelor de frecare între particulele amestecului. De la 10 la 20 % între particule se

formează legături care contribuie la majorarea rezistenţei. Între 20 şi 30 % apa continue să ocupe

spaţiul liber dintre particule, inclusiv şi capilarele agregatelor. Datorită acesteia se reduc forţele

de frecare şi rezistenţele la înaintare a barelor. Puterea necesară amestecării scade brusc. La

majorarea de mai departe a umidităţii are loc saturaţia maximală a materialului cu apă.

Din trei forme studiate cea mai mare rezistenţă în amestecul cu umiditatea de la 0 până la

25 % a o are bara cu secţiunea rotundă, iar pentru umiditate mai mare de 25 % - rezistenţa ei este

91

cea mai mică. Diferenţă dintre rezistenţa barelor cu secţiunile triunghiulare şi în formă de linte

practic nu se observă.

Aprecierea influenţei formei barelor şi umidităţii asupra rezistenţei la înaintare s-a efectuat

în rezultatul analizei dispersionale [139] a datelor obţinute (tabelul 4.3).

Pentru aprecierea semnificaţiei influenţei diferitelor tipuri de secţiuni asupra rezistenţei la

înaintare a fost folosit criteriul F

2

2

80, 531, 2906 5,14;

62, 395A

tab

R

SF F

S= = = < =

(fA=2; fR=6; α=0,05) 2

2

1221, 4519, 576 4, 76;

62, 395A

tab

R

SF F

S= = = > =

(fB=3; fR=6; α=0,05)

Tabelul 4.3. Rezultatele analizei dispersionale

Variabilitatea Suma pătratelor Numărul de grade

de libertate Estimaţia dispersiei

Totală Q=4199,79 pq-1=11 2 381,8

1

QS

pg= =

−

Între grupe (factori)

QA=161,06 QB=3664,36

p-1=2 q-1=3

2 80,531

AA

QS

p= =

−

2 1221, 451

BB

QS

q= =

−

În interiorul grupelor

(remanentă) QR=374,37 (p-1)(q-1)=6 62,39

( 1)( 1)R

R

QS

p q= =

− −

Analiza dispersională a datelor obţinute a arătat că forma secţiunilor studiate ale barelor nu

influenţează asupra rezistenţei la înaintare a lor prin mediul de lucru, deoarece F<Ftab .

Umiditatea amestecului influenţează semnificativ asupra rezistenţei la înaintare prin

amestec, F>Ftab .

Luând în consideraţie costul barelor din diferite profiluri şi uzura lor în timpul exploatării

pentru practică poate fi recomandată utilizarea profilurilor rotunde.

Studierea influenţei umidităţii asupra rezistenţei la înaintare prin argilă a fost efectuată

împreună cu alţi factori ai procesului de amestecare. În planul experimental s-au introdus

următorii factori variabili: turaţia arborelui ( 2 140 40x = ±� , rot/min); diametrul barei ( 3 10 4x = ±� ,

mm); umiditatea ( 5 9 4x = ±� , %); coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului

( 11 0,5 0,3x = ±� ). Factori constanţi: materialul - argilă cu dimensiunea particulelor de până la

92

1,25 mm şi lungimea barei – 88 mm. Au fost efectuate un număr de 24 de măsurători în

conformitate cu planul D-optimal de tipul B4 (Anexa 19).

Analiza de regresie a rezultatelor cercetării a permis obţinerea relaţiei matematice a

rezistenţelor exprimate prin momentul de torsiune al arborelui malaxorului M în N·m:

2 23 5 11 2 5 5 11M = 2,84 + 0,45x + 1,69x + 1,58x - 1,34x + 1,31x + 0,94x x (4.23)

7,88 19,42calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 17,f = 2 2f = ),

b0cr = 0,65, bicr = 0,32, biicr = 0 ,57, bijcr = 0,34, { }2 0,316S Y =

Cea mai mare influenţă asupra momentului rezistent o are umiditatea x5, coeficientul de

umplere a jgheabului malaxorului x11 (Fig. 4.8), efectele pătratice ale factorilor x5 şi x2. Efectul

de gradul întâi al factorului x2 (frecvenţa de rotaţie) nu este semnificativ.

Fig. 4.8. Dependenţa momentului rezistent M de turaţia arborelui x2, diametrul barei x3, umiditatea materialului x5 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11

4.5. Cercetarea influenţei formei organelor de amestecare asupra rezistenţei de

amestecare

În malaxoarele existente cu amestecare forţată organele de lucru sunt de formă trapezoidale

sau dreptunghiulare. Deoarece nu sunt cunoscute date privind utilizarea barelor de alte forme, s-a

studiat influenţa formei longitudinale a barelor şi a secţiunii transversale asupra rezistenţelor la

înaintare a lor prin mediul de lucru. S-au cercetat 21 tipuri de bare cu diferite forme şi secţiuni

transversale prezentate în tabelul 4.4.

93

Tabelul 4.4. Formele şi secţiunile barelor şi rezistenţele medii la înaintarea lor prin nisip

Secţiunea tuturor barelor măsurată perpendicular în direcţia mişcărilor este de 10 mm.

Lungimea barelor – 88. Mediul de lucru – nisip de râu cu dimensiunea particulelor de până la

1,25 mm şi umiditatea 3 %. Numărul de rotaţii al arborelui cu bare este de 140 rot/min,

coeficientul de umplere al jgheabului – 0,5. Pentru fiecare tip de bară s-au efectuat câte 20 de

măsurări ale rezistenţelor la înaintare care acţionează la mijlocul barei. Omogenitatea dispersiilor

94

condiţionate de eroarea experimentului a fost confirmată cu un risc de 5% folosind criteriul

Cohren (Gcalc.=0,134<Gtab.=0,1455).

Pentru aprecierea influenţei formei şi secţiunii transversale a barelor asupra rezistenţelor la

înaintare s-a folosit analiza dispersională a datelor obţinute (tabelul 4.5).

Criteriul Fisher pentru aprecierea semnificaţiei influenţei diferitor tipuri de secţiuni asupra

rezistenţei la înaintare [101]

2

2

28456,7476,98 1,57;

59,66A

tab

R

SF F

S= = = > =

(f1=20; f2=399; α=0,05)




Totală Q=592939,2 N-1=419 2 1415,131

QS

N= =

−

Între grupe (factori) QA=569134 n-1=20 2 28456,7

1A

A

QS

n= =

−


(remanentă) QR=23805,2 N-n=399 2 59,66R

R

QS

N n= =

−

Deoarece F>Ftab putem afirma cu un risc de 5% că SA

2>SR

2, astfel factorii (tipurile

secţiunilor transversale) cu adevărat influenţează asupra rezistenţei la înaintare. Aceasta ne

permite efectuarea cercetării influenţei fiecărui tip de secţiune asupra rezistenţei la înaintare prin

compararea rezistenţelor medii corespunzătoare folosind criteriul t [101]

1 2 1 2

1 2

,Y Y n n

tS n n

−=

+ (4.24)

în care: 1 2, Y Y - valorile medii ale rezistenţelor pentru două tipuri de secţiuni transversale;

n1, n2 – volumul totalităţilor parţiale respectiv pentru 1 2 şi Y Y ;

S – estimaţia abaterii medii pătratice, care se ia egală cu 2R RS S= .

Numărul de grade de libertate este egal cu numărul de grade de libertate ale dispersiei

remanente 2R

S . În acest caz f=399. Valoarea tabelară a statisticii t:

1

1

( 399, 0,05)

( 399, 0,10)

1,96;

1,645.

tab f

tab f

t

t

α

α

= =

= =

=

=

Rezultatele comparării valorilor medii ale rezistenţelor barelor pentru toate tipurile de

secţiuni sunt prezentate în Anexa 20. Prin semnul plus este indicată existenţa deosebirii

95

semnificative dintre valorile rezistenţilor, iar prin semnul minus – lipsa deosebirii dintre valorile

rezistenţelor.

În dependenţă de valoarea rezistenţei la înaintare barele au fost aranjate în ordine

descrescândă (Fig. 4.9). Cea mai mare rezistenţă la înaintare apare la deplasarea prin nisip a

paletei obişnuite care se foloseşte în toate malaxoarele. Dimensiunile paletei corespund

malaxorului real cu diametrul de 200 mm.

Fig. 4.9. Aranjarea barelor cu diferite secţiuni în ordine descrescândă în funcţie de valoarea rezistenţei la înaintare

Pe locurile doi, trei şi patru se găsesc barele cu secţiune pătrată (nr. 2), triunghiulară (nr. 5)

cu vârful în urmă (unghiul la vârf 30 grade), în formă de picătură mică (nr. 18) cu vârful în urmă.

Suprafaţa frontală a lor este una şi aceeaşi, deosebirea constă în înclinarea suprafeţelor laterale

faţă de direcţia de deplasare. La secţiunea pătrată suprafeţele laterale sunt paralele cu direcţia de

deplasare şi de aceea apar rezistenţe din cauza frecării particulelor materialului cu aceste

suprafeţe laterale. La secţiunile triunghiulară şi în formă de picătură aceste rezistenţe sunt mai

mici. Necătând la aceste particularităţi ale acestor trei secţiuni diferenţa dintre valorile

rezistenţelor lor nu este semnificativă, deci ponderea principală în formarea rezistenţei o are

suprafaţa frontală.

Pe locurile următoare se situează barele cu diferite secţiuni rezistenţele cărora se

micşorează monoton. Şi totuşi, se observă că barele a căror secţiune este îndreptată cu vârful sau

cu partea rotundă sau ovală în direcţia mişcării au rezistenţe mai mici (secţiunile 11, 10, 15, 3,

17, 20, 7, 14, 8, 19). Însă comparaţia valorii rezistenţei secţiunii 11 cu valorile rezistenţelor

secţiunilor din stânga 4, 6, 16 şi 9 şi celor din dreapta 10, 15, 3 şi 17 au arătat că între ele nu

96

există deosebire semnificativă. Deci rezistenţa la înaintare a acestor secţiuni depinde numai de

grosimea barei care este una şi aceeaşi pentru toate tipurile de secţiuni.

Cea mai mică rezistenţă la înaintare o au barele cu secţiunea îndreptată cu vârful în direcţia

mişcării: 20, 7, 14, 8 şi 19. Rezistenţele lor nu se deosebesc semnificativ între ele.

Analiza comportării secţiunilor triunghiulare ne arată (Fig. 4.10, a) că la deplasarea lor prin

material cu suprafaţa frontală plană înainte şi vârful în urmă rezistenţele sunt destul de mari. Cea

mai mare rezistenţă apare la secţiunea cu unghiurile la vârf de 90 şi 30 grade (secţiunea nr. 2 şi

5) şi se deosebesc semnificativ de secţiunile cu unghiurile la vârf 45 şi 60 grade (nr. 4 şi nr. 9).

a) b)

Fig. 4.10. Influenţa unghiului de la vârful secţiunii triunghiulare asupra rezistenţei la înaintare în cazul deplasării prin material: a) cu partea plană înainte, b) cu vârful înainte

La deplasarea acestor secţiuni cu vârful înainte (Fig. 4.10, b) rezistenţele sunt mai mici,

însă cea mai mare dintre ele se observă la secţiunile cu unghiul la vârf egal cu 90 şi 30 grade. Şi

în primul şi în al doilea caz de deplasare a secţiunii cu unghiul la vârf de 30 grade apare o

rezistenţă mărită care se lămureşte prin faptul că suprafeţele laterale au valori mai mari decât la

secţiunile cu unghiul de 45 şi 60 grade şi forţa de frecare între particule şi bară este mai mare. La

secţiunile cu unghiul de 90 grade are loc presarea materialului în faţa barei şi blocarea

materialului de suprafaţa laterală a barei datorită lipsei unghiului de atac.

Dacă amestecarea necesită numai formarea şuvoaielor este raţională utilizarea barelor cu

rezistenţă mică la înaintare. Însă, dacă în procesul amestecării barele trebuie să acţioneze o zonă

de material cât mai mare şi totodată să formeze şi un număr mare de şuvoaie, se vor utiliza barele

cu rezistenţă mare la înaintare.

97

4.6. Determinarea experimentală a momentului rezistent al malaxorului

Cercetarea separată a unei bare la deplasare prin mediul de lucru dă posibilitatea de a

descoperi legităţi preţioase necesare pentru proiectarea şi elaborarea malaxoarelor. Însă

cercetarea malaxorului echipat cu toate organele de lucru ne demonstrează cum real se manifestă

aceste legităţi.

Pentru determinarea momentului rezistent al malaxorului în întregime, în baza cercetărilor

efectuate în prealabil, au fost selectaţi următorii cinci factori: unghiul dintre axele barelor

( 15 45 30x = ±� , grad); proiecţia distanţei dintre bare pe axa malaxorului ( 6 10 5x = ±� , mm); turaţia

arborelui ( 2 100 40x = ±� , rot/min); coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului

( 11 0,4 0, 2x = ±� ) şi dimensiunea particulelor amestecului ( 4 6 5x = ±� , mm). La nivelul constant

au fost menţinuţi factorii: diametrul barei d = 8 mm, diametrul jgheabului malaxorului D = 204

mm, numărul de bare z = 48. În calitate de material s-a folosit nisip de râu cu dimensiunea

particulelor de 1, 25a ≤ 1,25 mm, piatră spartă a = 5 – 7 şi a = 10 – 12 mm. Umiditatea

materialului – 3%.

Au fost efectuate un număr de 27 de măsurători în conformitate cu planul D-optimal de

tipul Ha5 [55]. Rezultatele experimentale, matricea de planificare şi rezultatul analizei de

regresie sunt prezentate în Anexa 21.

În baza analizei de regresie a rezultatelor cercetării s-a obţinut relaţia matematică a

rezistenţelor exprimate prin momentul de torsiune al arborelui malaxorului M în N·m:

2 6 11 4 2 11 2 4

6 11 4 11

M =21,38 + 1,66x - 1,56x + 11,49x + 15,51x + 0,77x x 1,44x x

1, 44x x 6,89x x

+ −

− + (4.25)

14,58 19,43calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 18,f = 2 2f = ),

b0cr = 0,56, bicr = 0,68, bijcr = 0,72, { }2 0, 45S Y =

Cea mai mare influenţă asupra rezistenţei de amestecare în malaxorul studiat o au

dimensiunea particulelor x4 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11. Practic de

opt ori mai mică influenţă o are distanţa dintre bare x6 şi turaţia arborelui malaxorului x2. La

majorarea x2, x4, şi x11 rezistenţa creşte, iar cu majorarea x6 – se micşorează, deoarece

coeficientul are semnul minus. Efectele pătratice a tuturor factorilor nu sunt semnificative. Nu

este semnificativă nici influenţa unghiului dintre axele barelor x15. Interacţiunea factorilor x4x11

are influenţa cea mai mare. Coeficientul pe lângă x6x11 are semnul minus, de aceea cu majorarea

98

a proiecţiei distanţei dintre bare pe axa malaxorului x6 la coeficient de umplere a jgheabului

malaxorului x11 constant rezistenţa la înaintare scade.

Majorarea rezistenţei are loc proporţional cu majorarea dimensiunilor particulelor x4 (Fig.

4.11). Acest fapt poate fi lămurit prin majorarea zonei acţionată de bare. Creşterea rezistenţei cu

majorarea coeficientului de umplere x11 se datorează nu numai măririi volumului de material

acţionat de bară dar şi prin schimbarea centrului de aplecare a sarcinii şi prin majorarea forţei de

frecare dintre material şi suprafaţa interioară a jgheabului.

Fig. 4.11. Dependenţa momentului rezistent M de distanţa dintre bare x6, turaţia arborelui x2, coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi dimensiunea particulelor amestecului x4

La majorarea concomitentă a coeficientului de umplere a jgheabului malaxorului x4 de la

0,2 până la 0,6 şi a dimensiunii particulelor amestecului x7 de la 1 mm până la 10 mm rezistenţa

de amestecare creşte de la 2 până la 50 N.m (Fig. 4.12, a). În practică, în scopul micşorării

rezistenţei, pentru amestecuri cu dimensiunea particulelor mare coeficientul de umplere a

jgheabului cu material trebuie să fie mic. Astfel, pentru coeficientul de umplere 0,3 rezistenţa de

amestecare pentru amestec cu dimensiunea particulelor de 11 mm va fi 26 N.m, pe când pentru

coeficientul de umplere de 0,6 pentru tot acelaşi amestec rezistenţa va fi practic de două ori mai

mare – 51 N.m.

La majorarea concomitentă a coeficientului de umplere a jgheabului malaxorului x4 de la

0,2 la 0,6 şi a proiecţiei distanţei dintre bare pe axa malaxorului x6 de la 5 mm la 25 mm

rezistenţa de amestecare creşte de la 10 până la 34 N.m (Fig. 4.12, b). În acelaşi timp majorarea

numai distanţei dintre bare duce la micşorarea rezistenţei. Astfel, pentru coeficientul de umplere

99

de 0,4 la majorarea distanţei dintre bare de la 5 mm la 25 mm rezistenţa scade de la 23 la 20 N.m.

Această reducere se datorează măririi zonei de interacţiune a barelor.

a) b)

Fig. 4.12. Nomogramele pentru determinarea momentului rezistent M funcţie de: a) dimensiunea particulelor x4 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11; b) proiecţia distanţei

dintre bare pe axa malaxorului x6 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11

Pentru determinarea influenţei umidităţii amestecului asupra momentului rezistent al

malaxorului au fost selectaţi patru factorii: lungimea barei ( 1 88 50x = ±� , mm); unghiul dintre

axele barelor ( 15 45 22,5x = ±� , grad); umiditatea materialului ( 5 20 18x = ±� , %); coeficientul de

umplere a jgheabului malaxorului ( 11 0,4 0, 2x = ±� ). Factorii menţinuţi la nivel constant:

diametrul barelor - 8 mm, proiecţia distanţei dintre bare pe axa malaxorului – 5 mm, numărul de

bare fixate pe arbore – 48, turaţia arborelui – 100 rot/min. În calitate de mediu de lucru – nisip cu

dimensiunea particulelor de până la 1,25 mm.

Au fost efectuate un număr de 24 de măsurători în conformitate cu planul D-optimal de

tipul B4. Rezultatele experimentale, matricea de planificare sunt prezentate în Anexa 22.

În rezultatul analizei de regresie a rezultatelor cercetării s-a obţinut relaţia matematică a

momentului de torsiune a arborelui malaxorului M în N·m

21 5 11 5 1 5 1 11 5 11M =8,15 + 1,81x - 1,99x + 2,12x - 4,44x - 1,18x x + 1,28x x - 1,80x x (4.26)

10,31 19,42

calc tabF F= < = , (α = 0,05, 1 16,f = 2 2f = ),

b0cr = 1,86, bicr = 0,92, biicr = 1,84, bijcr = 0,97, { }2 0, 45S Y =

Cea mai mare influenţă o are lungimea barei x1, umiditatea materialului x5 şi coeficientul

de umplere x11. Gradul de influenţă a acestor trei factori este practic egal (Fig. 4.13). Unghiul

dintre axele barelor x15 nu influenţează esenţial asupra rezistenţei de amestecare. Acest fenomen

100

se datorează interacţiunilor barelor care practic nu se schimbă pentru unghiurile studiate. Linie

curbă o are linia care descrie umiditatea materialului x5. Aceasta se lămureşte prin faptul că

unicul efect pătratic este pe lângă 25x . La majorarea umidităţii de la 2 % până la 18 %, momentul

rezistent creşte. Cu majorarea umidităţii de mai departe – momentul scade. Aceasta se datorează

schimbării forţelor de frecare dintre particulele nisipului cu schimbarea umidităţii. Cea mai mare

rezistenţă organele de lucru a malaxorului întâmpină la umiditatea de 16 – 18 %. Vizual, în

timpul cercetărilor, s-a observat lipirea materialului în faţa barelor şi afânarea puternică a

materialului. În practică acest efect poate fi folosit pentru prepararea betoanelor spumate.

Fig. 4.13. Dependenţa momentului rezistent M de lungimea barelor x1, umiditatea materialului x5 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11

Creşterea momentului rezistent la majorarea coeficientului de umplere a jgheabului x4 se

datorează măririi volumului de material acţionat de barele malaxorului. Creşterea rezistenţei la

majorarea lungimii barelor este lămurită prin schimbarea braţului de acţionare a forţei de

rezistenţă.

Cea mai mare influenţă asupra momentului rezistent o au interacţiunile factorilor x1 x5, x1

x11 şi x5 x11. Deoarece coeficienţii pe lângă x5 şi efectul pătratic au semnul minus la majorarea

concomitentă a umidităţii materialului x5 şi a lungimii barelor x1 sau a coeficientului de umplere

a jgheabului malaxorului cu material x11 momentul rezistent s-ă micşorează. La majorarea

concomitentă a lungimii barelor x1 şi a coeficientului de umplere x11 are loc creşterea

momentului rezistent, deoarece efectul interacţiunii x1 x11 are semnul plus.

101

Momentul rezistent se măreşte de două ori (de la 6 până la 12 N.m) cu majorarea

concomitentă a lungimii barelor x1 şi a coeficientului de umplere x11 (Fig. 4.14, a). La lungimea

barei 88x =� mm majorarea coeficientului de umplere a jgheabului malaxorului de la 0,2 la 0,6

duce la creşterea momentului de la 6 la 10,5 N.m. Aceasta se lămureşte prin creşterea volumului

de material acţionat şi schimbarea centrului de aplecare a sarcinii. În acelaşi timp majorarea

volumului de material duce la creşterea forţei de frecare dintre material şi suprafaţa interioară a

jgheabului malaxorului.

La majorarea concomitentă a umidităţii materialului x5 şi a coeficientului de umplere x11

momentul rezistent creşte (Fig. 4.14, b) pentru umiditatea de la 2 % până la 18 %. La majorarea

de mai departe a umidităţii de la 18 % până la 38 % rezistenţa se micşorează. Aceasta se

datorează schimbării coeficientului de aderenţă a particulelor cu schimbarea umidităţii

materialului.

a) b) Fig. 4.14. Nomogramele pentru determinarea momentului rezistent M funcţie de: a) lungimea

barei x1 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11; b) umiditatea materialului x5 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11

Influenţa interacţiunii x1x5 este analogică interacţiunii x5x11, deoarece coeficienţii au semnul

minus. Majorarea lungimii barei x1 (umiditatea materialului x5=const.) duce la majorarea

momentului rezistent pentru orice umiditate. Dar, dacă la umiditatea de 16 % creşterea

momentului rezistent are loc de la 6 până la 11 N.m, atunci la umiditatea de 38 % rezistenţa

practic nu se schimbă cu schimbarea lungimii barei x1.

În practică, în scopul reducerii momentului rezistent pentru amestecuri cu umiditate până la

10 %, poate fi recomandat folosirea coeficienţilor de umplere mari – 0,4 – 0,6. Pentru umiditate

102

dintre 10 şi 20 % - coeficientul de 0,3 – 0,4. În cazul când amestecul va fi de umiditate mai mare

de 20 % coeficientul de umplere nu este limitat.

Comparând rezultatele obţinute la cercetarea rezistenţei la înaintare prin nisip pentru o

bară, două şi trei (formulele 4.16 – 4.18) pentru cazul când toţi factorii sunt la nivelul codificat

zero cu rezistenţa malaxorului cu 48 de bare (formula 4.25) pentru aceeaşi umiditate – se observă

că cu majorarea numărului de bare situate pe arbore se micşorează momentul rezistent care

revine la o bară (tabelul 4.6).

Micşorarea momentului specific se datorează faptului suprapunerii zonelor de acţionare ale

barelor ceea ce conduce la afânarea materialului. În malaxorul cu multe bare în timpul

amestecării materialul să află în mişcare, dar în cazul cercetării rezistenţei pentru 1 – 3 bare

materialul se afla în stare statică, coeficientul de frecare este mai mare. În primul caz barele trec

una după alta prin materialul deja afânat ce contribuie la micşorarea rezistenţei de înaintare.

Tabelul 4.6. Momentul rezistent funcţie de numărul de bare

Momentul rezistent, N.m Numărul de bare

Total Pentru o bară 1 3,61 3,61 2 4,51 2,25 3 4,56 1,52

48* 5,70 0,24 * - numărul de bare aflate în material este 24

4.7. Nomograma pentru determinarea momentului rezistent al malaxorului cu organe de

amestecare în formă de bare

Determinarea în practică a valorilor factorilor la care se asigură rezistenţa dorită sau

minimală este destul de dificilă. Lucrul proiectanţilor, cercetătorilor sau specialiştilor din

producere se uşurează dacă sunt utilizate nomograme [136] care permit: de a stabili valoarea

unor parametri în dependenţă de valoarea dată a altor parametri; de a face concluzie despre

influenţa unor parametri asupra factorului studiat; de a economisi timpul pentru rezolvarea

ecuaţiei cu diferite valori ale variabilelor.

Determinarea momentului rezistent pentru diferite valori ale parametrilor malaxorului

studiat poate fi efectuată cu ajutorul nomogramei (Fig. 4.15) elaborată în baza ecuaţiei de

regresie (4.26). Nomograma permite de a determina grafic momentul rezistent al malaxorului cu

funcţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare în dependenţă de lungimea barei x1,

coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi umiditatea amestecului x5.

103

Pentru construirea nomogramei ecuaţia (4.26) se aduce la tipul γ α β= + , în acest scop se

introduc însemnările următoare (Anexa 23):

= M - 8,15 γ ; (4.27)

25 5 1 5 5 11=-1,99x - 4,44x -1,18x x - 1,8x xα ; (4.28)

1 1 1 1 1 1= 1 ,8 1 x + 2 ,1 2 x + 1 ,2 8 x xβ (4.29)

Atunci ecuaţia (4.27) poate fi rezolvată cu nomograma cu trei scări. Ecuaţiile scărilor vor

fi:

5 6, 25 5( 8,15)o

Y Y Mγ γ γ= + = − + − ; (4.30)

25 5 1 5 5 1110(-1,99x - 4,44x -1,18x x - 1,8x x )Y mα α= = ; (4.31)

0 1 11 1 1112, 5 10(1,81x +2,12x + 1,28x x )Y Y nβ β β= + = − + . (4.32)

Scările (4.31) şi (4.32) sunt binare. Funcţia α depinde de trei argumente, iar funcţia β – de

două. Pentru construirea câmpului binar β la stânga de scara β (Fig. 4.15) se trag un rând de scări

paralele pentru argumentul x11 la valorile particulare a parametrului x1. Prin punctele cu marcaj

egal al parametrului x1 se construiesc curbe.

Fiindcă funcţia α depinde de trei argumente pentru construirea câmpului binar α ecuaţia

(4.28) se aduce la tipul γ α β′ ′ ′= + , pentru aceasta fiind introdusă însemnarea următoare (Anexa

24):

=γ α′ ; (4.33)

25 5 1 5= -1 ,9 9 x - 4 ,4 4 x -1 ,1 8 x xα ′ ; (4.34)

5 11=- 1,8x xβ ′ (4.35)

Ecuaţiile scărilor vor fi:

0 10oY Y sγ γ γ α′ ′= + = + (4.36)

25 5 1 510(-1,99x - 4,44x -1,18x x )Y mα α′ ′= − = − (4.37)

0 5 110 5( 1,8x x )Y Y nβ β β′ ′′= + = + − (4.38)

Scările (4.37) şi (4.38) sunt binare. Pentru construirea câmpului binar =γ α′ la stânga de

scara =γ α′ (Fig. 4.15) se trag două scări paralele şiα β′ ′ . La dreapta de scara α ′ se trag un

rând de scări paralele pentru argumentul x5 la valorile particulare ale parametrului x1. Prin

punctele cu marcaj egal al parametrului x1 se construiesc curbe. La dreapta de scara β ′ se trag

un rând de scări paralele pentru argumentul x5 la valorile particulare a parametrului x11. Prin

punctele cu marcaj egal al parametrului x11 se construiesc curbe.

104

Fig. 4.15. Nomograma pentru determinarea momentului rezistent al malaxorului în funcţie de parametrii de bază

105

Nomograma finală este prezentată în figura 4.15. Tot acolo este indicată cheia pentru

utilizarea nomogramei şi exemplu determinării momentului rezistent al malaxorului în

dependenţă de parametrii malaxorului. Astfel, pentru malaxorul cu lungimea barelor de 138 mm

şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului cu material de 0,5 momentul rezistent de

înaintare a barelor prin amestec de umiditatea de 9 % va fi de 12,5 N.m. Folosind ecuaţia (4.26)

pentru aceiaşi parametrii se obţine momentul rezistent de 12,504 N.m.

Nomograma elaborată permite de a determina parametrii malaxorului pentru obţinerea

momentului rezistent necesar sau minimal.


1. Repartiţia rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de lucru are distribuţie normală.

Pentru studierea proceselor de amestecare în malaxoarele cu bare pot fi folosite metodele teoriei

probabilităţilor şi ale statisticii matematice.

2. Experimentul psihologic a dat posibilitatea de a selecta următorii factori pentru

cercetările de mai departe: diametrul tobei (lungimea barei) – x1; frecvenţa de rotaţie – x2;

diametrul barei – x3; dimensiunea maximă a particulelor amestecului – x4; umiditatea

amestecului – x5; pasul barelor de-a lungul axei arborelui – x6; coeficientul de umplere a

jgheabului malaxorului – x11; unghiul de înclinare a liniei elicoidale a barelor pe suprafaţa

arborelui – x15.

3. S-au obţinut modele matematice de gradul doi care descriu adecvat influenţa factorilor

constructivi şi tehnologici asupra rezistenţei de deplasare circulară a organului de lucru în formă

de bare. În rezultatul cercetărilor efectuate sa stabilit că cea mai mare influenţă asupra

momentului rezistent pentru toate tipuri de amestecuri o au coeficientul de umplere a jgheabului

malaxorului cu material x11 şi lungimea barei x1.

4. Rezistenţa la înaintare prin mediul de lucru creşte cu creşterea dimensiunilor

particulelor x4. Pentru materialul cu particule mici (a<1.0 mm) momentul rezistent pentru o bară

este de 2 şi 4 N.m la umiditate de 1,5 – 3 %. Pentru materialul cu particule mari (a=5 mm)

rezistenţa creşte până la 13,92 N.m. Aceasta se datorează majorării volumului de material

acţionat de bară. Diametrul barei influenţează foarte puţin asupra momentului rezistent deoarece

cu majorarea diametrului suprafaţa de contact cu material nu se schimbă mult. Schimbarea

turaţiei arborelui malaxorului practic nu influenţează asupra rezistenţei, însă la rotaţii mari are

loc afânarea materialului.

106

5. La micşorarea unghiului de atac a răzuitoarelor rezistenţa la înaintare prin amestec se

micşorează. Micşorarea unghiului de înclinare a răzuitoarelor faţă de axa arborelui malaxorului

conduce la majorarea rezistenţei la înaintare. Pentru unghiurile de înclinare a răzuitoarelor între

45 – 60 grade momentul rezistent este mai mic decât pentru bara fără răzuitoare. Unghiul

optimal de situare a răzuitoarelor β este de 45 – 60 grade, iar unghiul de atac se recomandă în

limitele de 30 – 75 grade. Aceasta contribuie la reducerea rezistenţei la înaintare de 3 ori.

6. Analiza dispersională a rezultatelor determinării rezistenţelor la înaintare a barelor cu

secţiuni rotunde, triunghiulare, şi în formă de linte prin mediul de lucru cu umiditatea de la 0

până la 30 % demonstrează că tipul secţiunii transversale a barei nu influenţează asupra

rezistenţei. Umiditatea amestecului influenţează semnificativ asupra rezistenţei la înaintare prin

amestec. Cea mai mare rezistenţă a fost observată la umiditatea de 16 – 18%.

7. Analiza dispersională a rezultatelor determinării rezistenţelor la înaintare a barelor cu

diferite secţiuni prin mediul de lucru demonstrează faptul că tipul secţiunii influenţează

semnificativ asupra valorii rezistenţei de înaintare. Cea mai mare rezistenţă apare când suprafaţa

frontală este plană, rezistenţă mai mică o au barele cu suprafaţa frontală cilindrică şi ovală şi cea

mai mică rezistenţă o au barele care se deplasează cu partea ascuţită înainte. Rezistenţe mai mari

la înaintare apar la barele cu suprafeţele laterale mai mari.

8. S-au obţinut modele matematice de gradul doi care descriu adecvat influenţa factorilor

constructivi şi tehnologici asupra momentului rezistent al malaxorului. Cea mai mare influenţă

asupra rezistenţei de amestecare în malaxorul studiat o au lungimea barei x1, dimensiunea

particulelor x4, umiditatea materialului x5 şi coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului

x11.

9. Este elaborată nomograma care permite de a determina parametrii malaxorului pentru

obţinerea momentului rezistent necesar sau minimal.

107

5. OPTIMIZAREA PROCESULUI DE PREPARARE A AMESTECULUI

5.1. Productivitatea teoretică

Productivitatea maşinilor este unul din cei mai importanţi parametri pentru aprecierea

eficienţei acestora. Productivitatea maşinii depinde de mai mulţi factori, aşa cum sunt cantitatea

de material prelucrat concomitent, viteza de efectuare a operaţiilor, principiul funcţionării etc.

Productivitatea teoretică a malaxoarelor cu acţiune continuă (m3/oră) la general poate fi

determinată cu formula

3600ax

P Fv= , (5.1)

în care: F – aria secţiunii transversale a şuvoiului de material, m2;

vax – viteza axială de deplasare a materialului.

Cu oarecare aproximaţie organele de lucru în formă de bare a malaxoarelor cu funcţionare

continuă pot fi privite ca şurub elicoidal întrerupt. De aceea, viteza axială a materialului (m/s)

depinde de viteza unghiulară a barelor,

(1- )ax r r î

v v k k tgβ= , (5.2)

în care: vr = ωRb – viteza periferică a barelor, m/s;

ω – viteza unghiulară a barelor, s-1;

Rb – raza descrisă de capătul barei, m,

kr – coeficientul ce ţine seama de întoarcerea parţială a masei înapoi în timpul

amestecării,

(kr = 0,1 – 0,5).

kî – coeficientul ce ţine seama de întreruperea suprafeţei elicoidale;

β – unghiul de înclinare a liniei elicoidale pe care sunt fixate barele,

2

b

ptg

Rβ

π= ;

p – pasul liniei elicoidale, m.

Pentru malaxoare cu palete, în (1.13) coeficientul kr nu corespunde destinaţiei, deoarece cu

cât este mai mare valoarea lui cu atât se obţine o productivitate mai mare a malaxorului. În

realitate, coeficientul trebuie să demonstreze cantitatea de material întoarsă înapoi în procesul

amestecării.

Pentru malaxoarele cu palete acest coeficient ar trebui să fie (1- )r

k , şi ar avea valorile de la

(1-0,9)=0,1 până la (1-0,75)=0,25.

108

Coeficientul ce ţine cont de întoarcerea parţială a masei înapoi în timpul amestecării kr

depinde de mai mulţi factori cum urmează: dimensiunile şi forma barelor, unghiul şi distanţa

dintre bare, turaţia arborelui, proprietăţile amestecului etc. Determinarea teoretică a

coeficientului kr este dificilă. Reieşind din aceasta el să determină experimental şi este egal cu

raportul productivităţii reale a malaxorului cu bare asupra productivităţii transportorului elicoidal

cu aceiaşi parametri (diametrul jgheabului, diametrul arborelui, pasul liniei elicoidale, viteza).

Coeficientul kî reprezintă raportul proiecţiei ariei barelor asupra ariei suprafeţei elicoidale

în limita unui pas. După configuraţia barelor cilindrice, raportul ariilor poate fi înlocuit cu

raportul dintre proiecţiile lăţimilor barelor pe linia elicoidală şi lungimea liniei elicoidale (Fig.

5.1), atunci

2

cos

bî

b

dzk

Rπ

β

= .

Substituind valoarea kî în formula (5.2) obţinem

2 23600( ) sin (1 )

2b a b

r u

R r dzP k k

ω β−= − , (5.3)

în care: ra – raza arborelui, m;

d – diametrul barelor, m;

zb – numărul de bare în limitele unui pas al liniei elicoidale;

ku – coeficientul de umplere a malaxorului, 0,2 – 0,5.

Fig. 5.1. Schema pentru calculul productivităţii malaxoarelor cu bare

La majorarea vitezei unghiulare, lungimii şi diametrului barelor, precum şi a numărului de

bare situate pe linia elicoidală în limitele unui pas, productivitatea creşte. Majorarea unghiului de

ridicare a liniei elicoidale formate de bare conduce, la fel, la majorarea productivităţii.

109

Majorarea unghiului dintre axele barelor duce la micşorarea numărului de bare situate pe

un pas al liniei elicoidale şi, ca rezultat, reducerea productivităţii. Majorarea distanţei dintre bare,

la fel, contribuie la micşorarea productivităţii fiindcă se micşorează cantitatea de material

acţionat de bare în deplasare axială. Mai mult material trece printre bare şi rămâne în amestecare.

Totuşi, trebuie de avut în vedere că cu creşterea productivităţii se micşorează timpul de

aflare a amestecului în malaxor, adică durata de amestecare, fapt ce poate influenţa asupra

calităţii amestecării.

5.2. Cercetarea influenţei parametrilor geometrici şi tehnologici asupra productivităţii

În scopul determinării influenţei parametrilor geometrici şi tehnologici asupra

productivităţii malaxoarelor cu funcţionare continuă cu organe de lucru în formă de bare au fost

selectaţi următorii factori: turaţia arborelui ( 2 140 80x = ±� , rot/min); dimensiunea particulelor

( 4 6 5x = ±� , mm); proiecţia distanţei dintre bare pe axa malaxorului ( 6 15 10x = ±� , mm);

coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului ( 11 0,4 0, 2x = ±� ) şi unghiul dintre axele barelor

( 15 45 30x = ±� , grad). În calitate de material au fost folosiţi: nisipul de râu cu dimensiunea

particulelor de până la 1,25 mm, piatră spartă de calcar cu dimensiunile particulelor de 5 – 7 şi

10 – 12 mm. La nivelul constant au fost menţinuţi factorii: diametrul barei - 8 mm, lungimea

barei - 88 mm, lungimea malaxorului – 700 mm, umiditatea materialului - 3 %. Au fost efectuate

un număr de 27 de experienţe în conformitate cu planul D-optimal de tipul Ha5. Rezultatele

experimentale şi matricea de planificare sunt prezentate în Anexa 25.

Analiza de regresie a rezultatelor cercetării a permis obţinerea relaţiei matematice a

productivităţii malaxorului P în m3/oră:

2 4 11 15 4 15 2 6 4 11P = 4,68 + 0,92x + 2,42x + 1,84x - 0,99x - 1,07x x - 0,87x x 1,63x x+ (5.4)

4,38 19,44calc tab

F F= < = , (α = 0,05, 1 19,f = 2 2f = ).

b0cr = 0,57, bicr = 0,69, bijcr = 0,74, { }2 0, 47S Y = .

Dependenţele productivităţii de fiecare factor aparte când ceilalţi sunt menţinuţi la nivelul

zero codificat sunt prezentate în figura 5.2.

Cea mai mare influenţă asupra productivităţii o au dimensiunea particulelor x4 şi

coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11. Turaţia arborelui x2 influenţează mai puţin

productivitatea malaxorului, practic de 2,5 ori decât dimensiunea particulelor x4, iar unghiul

dintre axele barelor x15, de asemenea, de 3 ori faţă de dimensiunea particulelor x4. Distanţa dintre

110

bare x6 în limitele studiate nu influenţează asupra productivităţii malaxorului, însă este

semnificativă interacţiunea x2x6.

Coeficientul de pe lângă x15 are semnul minus, fapt ce înseamnă că la majorarea unghiului

de la 15 până la 75 grade productivitatea scade de la 4,58 până la 2,82 m3/oră. Micşorarea

productivităţii se poate lămuri prin micşorarea zonei de acţiune a barelor în rezultatul majorării

unghiului. Pentru unghiuri mici spaţiul dintre bare este mic ce conduce la majorarea volumului

de material transportat de malaxor. Odată cu creşterea unghiului dintre axele barelor o parte mai

mare de material se întoarce înapoi în amestecare şi mai puţin este transportat, lucru ce

contribuie la micşorarea productivităţii şi majorarea calităţii amestecului.

Fig. 5.2. Dependenţa productivităţii malaxorului de turaţia arborelui x2, dimensiunea particulelor x4, coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi unghiul dintre axele barelor x15

La majorarea dimensiunii particulelor amestecului sau a coeficientului de umplere a

jgheabului malaxorului cu material are loc majorarea productivităţii ce se datorează majorării

volumului de material antrenat în malaxare şi transportare.

Cu majorarea turaţiei arborelui malaxorului are loc majorarea numărului de acţionări a

amestecului de câtre bare. La fiecare trecere a barei materialul este divizat în două - o parte de

material este întors înapoi în amestecare, iar o parte este împins spre ieşire din malaxor,

Deoarece cantitatea de material împins spre orieficiul de descărcare este mai mare decât

cantitatea materialului reîntors în amestecare creşte productivitatea malaxorului.

Cea mai mare influenţă dintre interacţiuni o are interacţiunea x4x11. Majorarea

concomitentă a dimensiunii particulelor x4 şi a coeficientului de umplere a jgheabului x11

111

contribuie la majorarea esenţială a productivităţii. La majorarea dimensiunii particulelor x4 şi

micşorarea concomitentă a unghiului dintre bare x15 are loc majorarea productivităţii, deoarece

creşte zona de acţionare a barelor şi volumul materialului acţionat. Majorarea turaţiei arborelui x2

şi micşorarea distanţei dintre bare x6 tot majorează productivitatea malaxoarelor, deoarece creşte

atât cantitatea de material asupra căruia s-a acţionat cât şi numărul de acţionări al barei.

Deoarece este cunoscut că cu majorarea productivităţii se reduce durata amestecării şi, ca

rezultat, calitatea amestecului, în practică poate fi recomandată majorarea turaţiei arborelui

fiindcă cu majorarea numărului de acţionări ale amestecului se va majora şi productivitatea şi va

contribui la îmbunătăţirea omogenităţii amestecului.

5.3. Nomograma pentru determinarea productivităţii malaxoarelor cu bare

Determinarea productivităţii pentru diferite valori ale parametrilor malaxorului poate fi

efectuată cu ajutorul nomogramei (Fig. 5.3) elaborată în baza ecuaţiei de regresie (5.4).

Nomograma permite de a determina grafic productivitatea malaxorului cu funcţionarea

continuă cu organe de lucru în formă de bare în dependenţă de turaţia arborelui x2, dimensiunea

particulelor x4, distanţa dintre bare x6, coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi

unghiul dintre axele barelor x15 (metoda construirii nomogramei este prezentată în anexa 26).

Nomograma finală este prezentată în figura 5.3. Tot acolo este indicată cheia pentru

utilizarea nomogramei şi exemplul determinării productivităţii malaxorului în dependenţă de

parametrii malaxorului. Astfel, pentru amestecul cu dimensiunea particulelor de 4 mm şi

coeficientul de umplere a jgheabului de 0,4 productivitatea malaxorului cu bare cu unghiul dintre

axele barelor de 45 grade, distanţa dintre bare de 10 mm şi turaţia arborelui de 76 rot/min va fi

de 2,0 m3/oră. Folosind ecuaţia (5.4) pentru aceiaşi parametrii se obţine productivitatea 2,066

m3/oră.

Nomograma elaborată permite determinarea nu numai a productivităţii malaxorului în

dependenţă de valorile concrete ale parametrilor tehnologici şi constructivi, dar şi stabilirea

căilor de majorare a productivităţii.

112

Fig. 5.3. Nomograma pentru determinarea productivităţii malaxorului în funcţie de parametrii de bază

113

5.4. Determinarea migrării particulelor materialului în procesul malaxării

Amestecarea de bază în malaxoarele cu bare cu acţionare continuă are loc datorită divizării

materialului într-un număr cât mai mare de şuvoaie şi îmbinarea lor, şi repetarea multiplă a

acestor procese. În afară de acesta, în timpul executării cercetărilor s-a observat că particulele

amestecului sunt antrenate în mişcare nu numai împrejurul barei dar şi la o distanţă

semnificativă.

În scopul determinării migrării particulelor amestecului în malaxoarele cu bare cu acţionare

continuă s-au efectuat o serie de încercări.

A fost studiată distribuţia şuvoiului iniţial în şuvoaie elementare şi îmbinarea lor utilizând

standul prezentat în figura 3.7. Barele de diametrul 8 mm au fost instalate cu pasul pe verticală

de 30 mm. Distanţa dintre bare - 20 mm. Unghiul α=25o, unghiul β=15o. În calitate de material s-

a folosit nisip de râu cu umiditate de 1,5 %. A fost determinată cantitatea de material distribuit de

câtre bare după număr diferit de treceri. Rezultatele sunt prezentate în Anexa 27 şi în forma

grafică figura 5.4.

Fig. 5.4. Graficul funcţiei densităţii distribuţiei şuvoiului iniţial în malaxorul cu bare cu acţionare

continuă pentru coeficientul de reîntoarcere a materialului kr= 0,25

Se observă că caracterul schimbării distribuţiei şuvoiului iniţial determinată experimental

este analogic distribuţiei teoretice obţinute în capitolul 2. După 5 treceri ale barelor prin mediul

de lucru particulele amestecului ajung până la bara 12. După 15 treceri particulele sunt distribuite

prin tot malaxorul. Poziţia valorii maximale a şuvoiului iniţial se schimbă cu majorarea

114

numărului de treceri şi se deplasează spre orificiul de descărcare. Astfel, după 5 treceri cantitatea

maximală de material al şuvoiului iniţial se află la bara 6, după 10 treceri – la bara 9 etc. După

25 de treceri cantitatea maximală de material se află în apropiere a zonei de descărcare – bara 25.

În scopul determinării migrării particulelor în timpul amestecării în interiorul malaxorului

cu bare cu acţionare continuu au fost efectuate experimentele folosind standul prezentat în figura

3.3. Cercetările sau efectuat în malaxor cu diametrul interior al tobei 204 mm. Pe arborele

malaxorului au fost fixate 16 bare. Secţiunea – 8 mm, lungimea barelor – 88 mm.

În calitate de material pentru amestecare s-au folosit bile de diferite culori cu dimensiunea

de 4 – 5 mm şi densitatea de 1400 kg/m3. Folosirea bilelor de dimensiune şi densitate egală

permite de a evitată influenţa formei şi diferenţei greutăţii particulelor asupra procesului

studiat. Pentru analiza migrării particulelor amestecării bilele au fost vopsite în şaisprezece

culori. Volumul interior al malaxorului a fost împărţit cu pereţi de carton în 16 volume

elementare după numărul de bare. În fiecare volum elementar au fost introduse particulele de o

culoare, după ce pereţii despărţitori au fost înlăturaţi. În rezultat s-a obţinut materialul iniţial

pentru cercetare.

Încercările au fost realizate pentru parametrii optimali determinaţi în testele precedente:

unghiul dintre axele barelor – 45o; distanţa dintre bare – 15 mm; turaţia arborelui malaxorului –

60 rot/min şi coeficientul de umplere – 0,4.

S-a determinat concentraţia bilelor de diferite culori în volumele elementare după anumit

număr de rotaţii ale arborelui cu bare. Rezultatele sunt prezentate în Anexa 28 şi în figurile 5.5 şi

5.6.

Se observă că după 10 rotaţii (Fig. 5.5, b) particulele amestecului se deplasează în stânga şi

în dreapta de la bara corespunzătoare. Particulele de o culoare sunt repartizate în zone de

acţionare a 7 – 8 bare, valoarea maximală rămânând în zona de acţionare a barei unde au fost

introduse bilele de culoarea corespunzătoare. Cea mai mare migrare are loc în direcţia orificiului

de evacuare, ce se datorează instalării barelor pe linia elicoidală.

După 20 (Fig. 5.5, c) de rotaţii particulele deja sunt repartizate în zonele de acţionare a 10 –

11 bare. Particulele de culoare surie de la bara a 9 au ajuns până la orificiul de evacuare.

Valoarea maximală a concentraţiei particulelor se deplasează cu o zonă spre orificiul de

descărcare.

După 50 de rotaţii (Fig. 5.6, c) particulele de toate culorile sunt practic distribuite pe toată

lungimea malaxorului. Migrarea înaltă a particulelor amestecului în malaxoarele cu bare cu

acţionare continuă are loc datorită atât divizării multiple a şuvoiului iniţial în şuvoaie elementare

şi îmbinării lor ulterioare cât şi datorită zonelor de acţionare a barelor.

115

a) b) c)

Fig.5.5. Distribuţia particulelor amestecului în malaxor după: a) 0 rotaţii; b) 10 rotaţii; c) 20 rotaţii

116

a) b) c)

Fig.5.6. Distribuţia particulelor amestecului în malaxor după: a) 30 rotaţii; b) 40 rotaţii; c) 50 rotaţii

117

Cercetările sau efectuat cu materialul deja aflat în malaxor fără alimentare suplimentară cu

componente noi. Luând în consideraţie că în realitate în malaxoare cu acţionare continuă are loc

introducerea componentelor amestecului în continuu migrarea particulelor este mai intensă şi

prepararea amestecului are loc într-un timp scurt.

5.5. Cercetarea influenţei parametrilor geometrici şi tehnologici asupra calităţii

amestecurilor de mortar şi beton

Pentru determinarea influenţei parametrilor geometrici şi tehnologici asupra calităţii

amestecurilor s-au efectuat cercetările folosind standul prezentat în figura 3.6. pentru diametrul

interior al tobei 204 mm. Secţiunea barelor a fost de 8 mm, iar lungimea barelor de 88 mm.

Pentru cercetare au fost selectaţi următorii factori: turaţia arborelui malaxorului

( 2 100 40x = ±� , rot/min); unghiul dintre axele barelor ( 15 45 15x = ±� , grad); proiecţia distanţei

dintre bare pe axa malaxorului ( 6 15 10x = ±� , mm); coeficientul de umplere a jgheabului

malaxorului ( 11 0,3 0,1x = ±� ) şi lungimea jgheabului la care s-a luat proba, sau lungimea de lucru

a malaxorului raportată la diametrul jgheabului 18( 2 )x D D= ±� .

În calitate de material pentru amestecare s-au folosit bile cu dimensiunea de 4 – 5 mm şi

densitatea de 1400 kg/m3. Folosirea bilelor de aceeaşi masă permite de a evita influenţa formei şi

a diferenţei greutăţii particulelor asupra procesului studiat. Pentru analiza calităţii amestecării

bilele au fost vopsite în două culori. Alimentarea malaxorului s-a efectuat cu eroarea de 3 %.

Au fost efectuate un număr de 27 de măsurări în conformitate cu planul D-optimal de tipul

Ha5. S-a determinat numărul de bile de diferite culori în volumul testat. Raportul dintre numărul

de bile de diferite culori este parametrul de ieşire – coeficientul de omogenitate al amestecului

Co. Astfel, dacă în proba testată s-au depistat mai multe bile de culoarea A, raportul A/B este mai

mic de 1. Dacă s-au depistat mai multe bile de culoarea B – A/B este mai mare de 1. Cea mai

bună amestecare este în cazul când numărul de bile de culoarea A şi B este egal, sau coeficientul

de omogenitate Co=A/B = 1.

Rezultatele experimentului sunt prezentate în Anexă 29.

În urma analizei de regresie s-a obţinut relaţia matematică a calităţii amestecării:

2 2 2o 11 2 6 2 6 18 2 11 6 18 = 0,72 + 0,14x + 0,39x - 0,13x + 0,35x - 0,26x + 0,21x + 0,11x x - 0,17x xC (5.5)

1 219,11 19,44,( 0,05, 18; 2)calc tabF F f fα= < = = = = ,

0 0,129cr

b = , 0,083i cr

b = , 0, 212ii cr

b = , 0,089ij cr

b = , { }2 0,0068S Y = .

118

Analizând rezultatele cercetărilor (Fig. 5.7) putem constata că coeficientul de umplere,

turaţia arborelui malaxorului şi distanţa dintre axele barelor influenţează semnificativ asupra

calităţii amestecării.

Fig. 5.7. Dependenţa coeficientului de omogenitate Co de turaţia arborelui x2, proiecţia distanţei dintre bare pe axa malaxorului x6, coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi

lungimea de lucru a malaxorului raportată la diametrul jgheabului x18 Cea mai mare influenţă asupra calităţii amestecării o are turaţia arborelui malaxorului, fapt

ce poate fi explicat prin acţionarea multiplă a barelor într-o unitate de timp asupra amestecului.

Se observă că cea mai mare curbură o are linia care descrie influenţa turaţiei arborelui

malaxorului x2. Aceasta se lămureşte prin faptul că efectul pătratic al acestui factor este cel mai

mare. La majorarea turaţiei de la 60 până la 80 rot/min omogenitatea amestecului un pic scade,

dar cu majorarea de la 80 la 120 rot/min se îmbunătăţeşte atingând cea mai bună calitate posibilă

la 120 rot/min. Cu majorarea de mai departe a turaţiei arborelui malaxorului coeficientul de

omogenitate iarăşi scade – în amestec predomină altă culoare. Aceasta se datorează migraţiei

insuficiente ale componentelor amestecului cum la rotaţii mici aşa şi la rotaţii mari. Pentru

malaxorul cu diametrul jgheabului de 206 mm cea mai bună calitate al amestecului se obţine la

turaţia de 120 rot/min, ce corespunde vitezei periferice a barelor de 1,3 m/s.

Calitatea amestecului are dependenţă liniară de coeficientul de umplere a jgheabului

malaxorului cu material x11. Cu majorarea coeficientului de umplere de la 0,2 până la 0,4 are loc

îmbunătăţirea calităţii, care se datorează creşterii volumului materialului acţionat şi migraţiei

particulelor în spaţiu mai mare.

119

Distanţa dintre bare x6 influenţează mai puţin calitatea, cu majorarea distanţei de la 5 până

la 15 mm omogenitatea se îmbunătăţeşte, însă cu majorarea de mai departe până la 25 mm

omogenitatea scade. La distanţe foarte mici barele acţionează ca paleta, fiindcă distanţa dintre

bare practic este egală cu dimensiunea particulelor. De aceia, materialul mai mult este antrenat în

deplasare axială şi se amestecă slab. Cu majorarea distanţei, zona de interacţiune a barelor creşte

şi materialul este antrenat atât în procesul de amestecare cât şi în procesul de deplasare. Datorită

faptului că particulele obţin mişcări spaţiale cu diferită traiectorie are loc o amestecare eficientă.

La distanţe mari, invers, interacţiunea barelor deja se reduce şi materialul nu se amestecă

eficient.

Unghiul dintre axele barelor x15 şi lungimea de lucru a malaxorului raportată la diametrul

jgheabului x18 nu influenţează semnificativ asupra calităţii amestecării, însă efectul pătratic al

factorului x18 este semnificativ. La distanţă egală cu diametrul jgheabului de la locul de încărcare

al malaxorului cu componentele amestecului coeficientul de omogenitate este cel mai mare, ce

ne permite constatarea faptului că amestecul este deja preparat. Cu majorarea de mai departe a

lungimii de lucru a malaxorului până la 2D are loc segregarea amestecului şi scăderea

omogenităţii. Majorarea lungimii până la 3D contribuie iarăşi la îmbunătăţirea calităţii. Acest

fenomen are loc în toate malaxoarele cu acţionare continuă cunoscute [53, 97, 123] şi ne permite

să constatăm că amestecul omogen poate fi preparat în malaxorul cu organe de lucru în formă de

bare cu lungimea de lucru egală cu diametrul jgheabului.

Dintre interacţiuni cea mai mare influenţă asupra calităţii o are interacţiunea factorilor x6 şi

x18. La micşorarea lungimii malaxorului de la 3D până la 1,7D (Fig. 5.8), pentru asigurarea

calităţii bune trebuie de micşorat distanţa dintre bare de la 14 mm până la 7 mm. Cu micşorarea

de mai departe a lungimii malaxorului – trebuie de mărit distanţa dintre bare până la 12 mm.

Majorarea distanţei va contribui la înrăutăţirea calităţii amestecării. Aceasta se lămureşte prin

numărul de acţionări necesare pentru asigurarea calităţii.

Pentru confirmarea rezultatelor obţinute de influenţă a parametrilor geometrici şi

tehnologici a malaxorului asupra calităţii preparării amestecului au fost efectuate o serie de

încercări cu amestec de beton.

Încercările au fost realizate pentru parametrii optimali determinaţi în testele precedente:

unghiul dintre axele barelor – 45o; distanţa dintre bare – 15 mm; turaţia arborelui malaxorului -

100 rot/min şi coeficientul de umplere – 0,4.

120

Fig. 5.8. Dependenţa calităţii amestecării de distanţă dintre bare x6 şi lungimea de lucru a malaxorului raportată la diametrul jgheabului x18

S-a preparat beton cu reţeta 1:2:4 având drept componente: (ciment PORTLAND ПЦ 400-

Д20, GOST – 10178-85, nisip de râu cu dimensiunea particulelor de până la 1,25 mm şi agregate

de calcar cu dimensiunea 3 – 5 mm). Raportul apă / ciment este de 0,5.

Pentru determinarea rezistenţei betonului s-au luat probe din malaxor în intervalul lungimii

de (1,5 – 6)D. Determinarea rezistenţei la compresiune s-a efectuat în conformitate cu [25]. Din

amestecul extras din malaxor au fost formate câte 3 epruvete cubice cu dimensiunea muchiei 10

cm. Probele au fost testate la vârsta de 28 de zile în laboratorul catedrei Tehnologia Materialelor

şi Elementelor de Construcţii. Încercările au fost efectuate la presa hidraulică de tip ZIM P-50

GOST 8905-73, limitele scării 0 – 500 kN, valoarea unei diviziuni 1 kN, eroarea relativă 0,2 %.

Rezultatele obţinute sunt incluse în tabelul 5.1.

Tabelul 5.1. Rezistenţa la compresiune a betonului, kN

Nr. crt.

Lungimea de lucru a malaxorului raportată la diametrul jgheabului

Rezistenţa medie, kN

Abaterea rezistenţei de la valoarea

minimă, % 1 1,5D 117 114,7 2 2D 102 100,0 3 2,5D 103 101,0 4 3D 104 102,0 5 3,5D 108 105,9

6 4D 113 110,8 7 4,5D 117 114,7 8 5D 113 110,8 9 5,5D 115 112,7 10 6D 106 103,9

121

Rezultatele obţinute demonstrează că cea mai mică rezistenţă la compresiune de 102 kN s-a

obţinut pentru lungimea malaxorului de 2D şi cea mai mare de 117 kN pentru lungimile de 1,5D

şi 4,5D. După ce se obţine o omogenizare bună a amestecului la 1,5D are loc segregarea

componentelor, apoi iarăşi omogenizarea.

În baza rezultatelor obţinute s-a calculat abaterea în % a rezistenţei. Valoarea rezistenţei

minimale la compresiune de 102 kN s-a luat ca 100%. În cazul amestecării înalte la 1,5D sau

4,5D are loc creşterea rezistenţei cu 15% (Fig. 5.9).

Utilizarea malaxorului cu acţionare continuă cu parametrii optimali va permite de a reduce

lungimea malaxorului asigurând o calitate înaltă a amestecului. Micşorarea lungimii malaxorului

duce la micşorarea puterii motorului, greutăţii malaxorului şi desigur costului atât a malaxorului

precum şi a amestecului preparat.

Fig. 5.9. Dependenţa rezistenţei la compresiune a probelor de beton de lungimea malaxorului

În baza cercetărilor efectuate cu beton real s-au confirmat rezultatele obţinute în cazul

probelor cu bile.

5.6. Nomograma pentru determinarea calităţii amestecului

Pentru determinarea valorilor factorilor care asigură calitatea dorită în baza ecuaţiei de

regresie s-a elaborat nomograma prezentată în figura 5.10.

122

Fig. 5.10. Nomograma pentru determinarea calităţii amestecului (coeficientului de omogenitate Co) funcţie de parametrii procesului de amestecare

Astfel, conform cheii în caz de utilizare a malaxorului cu turaţia arborelui de 80 rot/min şi

coeficientului de umplere 0,44, pentru distanţa dintre bare de 6 mm la lungimea malaxorului

egală cu 1,6D coeficientul de omogenitate va fi numai 0,56. Coeficientul de uniformitate calculat

din ecuaţia de regresie (5.5) este egal cu Co=0,546, diferenţa este de 2,5 %.

5.7. Metodele constructive de evitare a blocării organelor de amestecare

În baza unor dezavantaje ale malaxoarelor cu amestecare forţată (p. 1.2) se află blocarea

particulelor amestecului între organele de lucru şi corpul malaxorului. În procesul preparării

amestecului apar trei tipuri de blocări:

123

- între organele de amestecare şi pereţii laterali;

- între capetele organelor de amestecare şi corpul amestecătorului;

- între organele de amestecare, ambii pereţi laterali şi corpul malaxorului.

În scopul reducerii puterii motorului s-a cercetat blocarea între capetele organelor de lucru

şi corpul malaxorului (Fig. 5.11). Materialul este strivit între corpul malaxorului şi capătul

organului de lucru. Pentru continuarea mişcării organului de lucru este necesar ca materialul

blocat sau să fie fărâmiţat sau ocolit.

Cu scopul reducerii rezistenţei la înaintare a fost cercetată influenţa luftului ε între corpul

malaxorului şi capătul barei asupra momentului rezistent M. Ca mediu de lucru a fost folosită

piatră spartă de granit cu dimensiunea particulelor de 1; 2,5 şi 5 mm, cu umiditatea de 3%,

coeficientul de umplere a tobei ku = 0,5. În calitate de organe de lucru s-au folosit bare cilindrice

cu diametrul de 10 mm, numărul de rotaţii al arborelui malaxorului n = 120 rot/min. Luftul dintre

bară şi toba malaxorului a variat de la 1 până la 10 mm cu pasul de 1 mm. Pentru fiecare

dimensiune de material şi luft au fost efectuate câte 10 măsurări a rezistenţei la înaintare.

Rezultatele cercetării sunt prezentate în tabelul 5.2.

Fig. 5.11. Schema pentru determinarea influenţei blocării organelor de lucru asupra momentului rezistent

Analizând datele prezentate putem menţiona următoarele: când valoarea luftului este mică

(20% din dimensiunea particulei materialului), rezistenţa datorită blocării este foarte mică şi

practic nu influenţează asupra procesului de malaxare.

Tabelul 5.2. Momentul rezistent M la înaintare a barei funcţie de luftul între capetele organelor

de lucru şi corpul malaxorului şi dimensiunea particulelor, N. m

Luftul între capetele organelor de lucru şi corpul malaxorului εεεε, mm Dimensiunea particulelor a,

mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 – 1 0,52 3,14 1,55 1,23 1,02 0,95 0,9 0,88 0,85 0,77 0,76 1 – 2,5 0,45 1,75 3,24 2,51 1,87 1,35 1,16 1,03 0,95 0,91 0,86 2,5 – 5 0,41 1,76 3,03 4,15 2,91 2,06 1,76 1,58 1,46 1,39 1,38

124

Cu majorarea luftului (de la 20% până la 100% a dimensiunii particulei), rezistenţa din

cauza blocării creşte esenţial şi este mai mare de 1,5 – 2 ori decât rezistenţa de malaxare. Cu

majorarea de mai departe a luftului rezistenţa datoritei blocării scade. Iar pentru lufturi mai mari

decât 3 dimensiuni ale particulelor amestecului rezistenţa practic nu se schimbă. Pentru

aprecierea semnificaţiei influenţei luftului între capetele organelor de lucru şi corpul malaxorului

şi dimensiunii particulelor asupra rezistenţei la înaintare s-a folosit analiza dispersională [133]

(tabelul 5.3).




Totală Q=90.82 pg-1=29 2 Q

S 3,13pg 1

= =−

Între grupe (factori)

QA=4,27 QB=57,15

p-1=2 g-1=9

2 AA

2 BB

QS 2,13

p-1

QS 6,35

g-1

= =

= =


(remanentă) QR=29,40 (p-1)(g-1)=18

2 RR

QS 1,63

(p 1)(g 1)= =

− −

Cu un risc de 5% putem confirma că luftul dintre capetele organelor de lucru şi toba

malaxorului influenţează semnificativ asupra rezistenţei la înaintare prin mediul de lucru

Fcalc = 3,89 > F tab = 2,56,

dar dimensiunea particulelor de material nu influenţează asupra rezistenţei deoarece criteriul Fcalc

este mai mic.

F calc= 1,31 < F tab = 3,56.

Analizând datele prezentate în tabelul 5.2 şi rezultatul analizei dispersionale putem afirma

că majorarea luftului dintre organele de lucru şi corpul malaxorului conduce la micşorarea

rezistenţei. Producerea malaxoarelor cu un luft mult mai mic decât dimensiunea particulelor

utilizate la prepararea amestecului nu este raţională deoarece:

- amestecul nu conţine numai particule de o anumită dimensiune ci există şi particule mici,

care pot conduce la blocare;

- consrucţia malaxorului cu un luft mic şi, deci, cu o precizie înaltă duce la majorarea costului

malaxorului;

125

- în timpul exploatării malaxorului organele de lucru se uzează, fapt ce conduce la majorarea

luftului.

Pentru a evita blocarea, luftul dintre organele de lucru şi corpul malaxorului trebuie să fie

mai mare de 3 ori decât dimensiunea maximală a particulelor amestecului.

Concluzia menţionată se află la baza brevetului de invenţie MD480G2 [6]. Malaxorul cu

acţiune forţată (Fig. 2.2, a) este compus din corpul cilindric rotitor în interiorul căruia se roteşte

în sens opus arborele cu organele de amestecare.

Organele de amestecare reprezintă bare fixate radial pe suprafaţa arborelui pe o linie

elicoidală. Lungimea barelor este mai mică decât raza interioară a corpului cilindric. Distanţa

de la capătul organului de amestecare până la suprafaţa interioară a corpului este cu mult mai mare

decât dimensiunea maximală a particulelor materialului care se amestecă. Acest fapt conduce la

excluderea blocării materialului între capetele organelor de amestecare şi corpul malaxorului.

O altă soluţie de rezolvare a problemei blocării este prezentată în figura 5.12, brevet de

invenţie MD547G2.

Fig. 5.12. Schema malaxorului, brevetul MD547G2 [8]

Malaxorul [8] reprezintă corpul vertical alcătuit din secţiile conice l situate una de-asupra

alteia şi îmbinate între ele cu discurile 2, pâlnia de încărcare 3.

Secţia inferioară a corpului este prevăzută cu orificiu de descărcare. În interiorul corpului

este situat arborele vertical 4 cu organele de amestecare 5, fixate radial pe el şi situate în fiecare

secţie într-un plan ca spiţele roţii. La introducerea materialelor în flux continuu şi la rotirea

arborelui cu organele de lucru are loc despicarea şuvoiului iniţial de materiale de către organele

de amestecare.

Materialul diferitor şuvoaie se întâlneşte în partea de jos a secţiei conice unde de asemenea

are loc amestecarea, în secţiile următoare au loc aceleaşi procese de amestecare. Blocarea este

126

exclusă deoarece distanţa dintre organele de amestecare şi corpul malaxorului este cu mult mai

mare decât dimensiunea particulelor amestecului.

Pentru evitarea blocării organelor de amestecare se poate utiliza soluţia prezentată în figura

5.13.

Fig. 5.13. Organe de amestecare cu bucăţi de lanţ

Malaxorul este compus dintr-un corp cilindric cu organe de amestecare în formă de bare

situate pe arborele rotitor pe o linie elicoidală. De capetele organelor de amestecare sunt fixate

articulat bucăţi de lanţ. Excluderea blocării materialului între capetele organelor de amestecare şi

corp se asigură datorită faptului că distanţa dintre capetele organelor de amestecare şi suprafaţa

interioară a corpului ε este suficientă pentru trecerea celor mai mari particule ale amestecului.

5.8. Determinarea parametrilor optimali ai malaxorului şi a puterii necesare

Puterea necesară pentru efectuarea procesului de amestecare în malaxoarele cu bare cu

funcţionare continuă este funcţie de rezistenţele care apar la trecerea barelor prin material şi de

viteza de rotire a arborelui cu bare al malaxorului.

Puterea este produsul dintre momentul rezistent şi viteză unghiulară:

P Mω= , (5.6)

în care: M – momentul rezistent, N.m;

ω – viteza unghiulară a organelor de amestecare, rad/s.

Viteza deplasării organului de lucru trebuie să fie de aşa valoare ca să asigure o amestecare

intensivă fără manifestarea segregării componentelor, provocată de viteza mărită [69, 123].

Teoretic viteza maximală poate fi determinată ca şi pentru malaxoarele cu palete [53, 96] din

condiţia că la ieşire a barei din amestec să nu aibă loc aruncarea materialului. Forţele care tind să

arunce materialul (Fig. 5.14) de pe bară trebuie să fie mai mici decât forţele cu sens opus.

127

Fig. 5.14. Schema acţionării forţelor centrifugală Pc , de frecare F şi de greutate G asupra particulelor amestecului la ieşirea barei din material

Condiţia la care amestecul se reţine pe suprafaţa barei este

sinc

P F G α= + , (5.7)

în care: Pc – forţa centrifugală, N;

F – forţa de frecare, N;

G – forţa de gravitaţie a particulei, N;

α – unghiul dintre bară şi suprafaţa orizontală în momentul ieşirii barei din amestec, grad.

Exprimând în aceasta ecuaţie forţa centrifugală Pc , forţa de frecare F prin forţa de greutate

a particulei G, viteza unghiulară ω şi raza R, obţinem

2 cos sinG

R fG Gg

ω α α= + .

De aceea viteza unghiulară a arborelui malaxorului

( cos sin ) /f g Rω α α≤ + , (5.8)

în care: f – coeficientul de frecare între material şi bară.

Luând în consideraţie că suprafaţa barei este destul de mică şi cantitatea de material care

poate fi reţinută pe suprafaţa ei şi apoi aruncată nu este mare şi nu influenţează esenţial asupra

procesului segregării viteza poate fi mărită cu 20 – 30 %.

Viteza optimală se stabileşte practic, pentru amestecurile date şi schemele concrete de

instalare a organelor de lucru ţinând seama de condiţia că materialul să nu fie aruncat de câtre

bară.

La determinarea puterii pentru malaxarea materialelor este necesar de a ţine cont nu numai

de viteza critică a organului de lucru şi de rezistenţa la înaintare dar şi de alţi factori.

Optimizarea procesului de amestecare numai funcţie de un parametru poate conduce la

diminuarea importanţei altor parametri. Puterea necesară malaxării materialului trebuie să fie

128

determinată din condiţia că, asigurând calitatea înaltă a amestecului, să se obţină productivitatea

maximă a malaxorului şi consumul minim de energie.

Modelele polinomiale căpătate în rezultatul utilizării metodelor matematice de planificare a

experimentului pot servi ca formule de interpolare. Însă în practica de producţie pentru a alege

regimurile procesului tehnologic în scopul obţinerii valorilor parametrului de ieşire programat

dinainte este foarte dificil din cauza volumului mare de calcul. În scopul optimizării procesului

de preparare a amestecurilor uscate în malaxoarele cu bare a fost elaborată schema-bloc a

algoritmului prezentată în Anexa 30, în baza căreia este realizat programul de calcul la calculator

în regim de dialog.

Folosirea acestui program permite într-un timp foarte scurt, introducând valorile

parametrilor constanţi, de a stabili valorile parametrilor variabili ai malaxorului la care se asigură

productivitatea maximală şi omogenitatea înaltă, având momentul rezistent minimal, care

permite un consum mai mic de energie.

Altă metodă de optimizare a procesului tehnologic de amestecare a materialului constă în

utilizare funcţiei utilităţii (funcţia Harrington) [105]. Funcţia utilităţii poate fi folosită în calitate

de criteriu unificat la optimizarea procesului de amestecare în malaxoarele cu bare cu funcţionare

continuă şi în alte malaxoare.

Metodica rezolvării problemei. Pentru obţinerea funcţiei utilităţii toţi indicii proprietăţilor

măsuraţi Yi se transformă în scară adimensională z (Fig. 5.15). Scară z este uniformă şi fără

dimensiuni, scările Yi pot fi cum uniforme, aşa şi neuniforme, şi formulele de trecere –

corespunzător liniare şi neliniare

0 1 iz a a Y= + (5.9)

sau

20 1 2i i

z a a Y a Y= + +

Ecuaţiile pentru utilitatea fiecărui indice individual se prezintă sub forma

exp[ exp( )]d z= − − (5.10)

În mod grafic funcţia utilităţii este prezentată în figura 5.15.

Funcţia generalizată a utilităţii reprezintă media geometrică a utilităţii indicilor individuali

1 2...nnD d d d= ⋅ (5.11)

Valoarea d=0 (D=0) corespunde nivelului absolut inacceptabil pentru proprietăţile date

(calitate foarte joasă), iar d=1 (D=1) corespunde celei mai bune valori a proprietăţii (calitate

foarte bună), şi îmbunătăţirea de mai departe sau nu este posibilă sau nu prezintă interes. Valorile

129

intermediare ale utilităţii şi valorile numerice corespunzătoare de notare sunt prezentate în

tabelul 5.4.

Tabelul 5.4. Notiţele de bază ale scării utilităţii

Notiţele cantitative pe scara d(D) Utilitatea proprietăţii (materialului) 0,80 foarte bună

0,63 - 0,80 bun 0,37 - 0,63 suficient 0,20 - 0,37 rău 0,00 - 0,20 foarte rău

În tabelul 5.5 sunt prezentate unii indici de bază care caracterizează malaxoarele cu

funcţionare continuă.

Utilitatea 0,37 caracterizează lucrul malaxorului la limita de jos, utilitatea 0,63 –

caracterizează maşina de o calitate bună, utilitatea de 0,8 – indicele de o calitate foarte bună şi 1

– indicele maximal posibil pentru malaxorul dat.

Tabelul 5.5. Date iniţiale pentru calculul funcţiei utilităţii

Utilitatea Indicii

0,2 0,37 0,63 0,8 1,0 ao a1

Coeficientul omogenităţii Co

0,944 0,95 0,959 0,969 1,0 -76,0 80,0

Momentul de torsiune, N.m

15,16 13,84 11,23 8,73 0,65 4,197 -0,3033

Productivitatea, m3/oră

0,09 0,34 1,10 1,83 4,18 -0,354 1,0417

Pentru orice malaxor cerinţa principală este asigurarea calităţii înalte a amestecului.

Construcţia malaxorului se consideră satisfăcătoare, conform A. Neville [33], dacă omogenitatea

amestecului preparat nu variază mai mult de 4 – 6 %. Reieşind din aceasta limita inferioară de

0,37 a coeficientului omogenităţii amestecului Co este stabilită de 0,95. La limita superioară d=1

– valoarea maximal admisibilă a omogenităţii este Co=1.

Fixarea valorilor maximale şi minimale ale momentului rezistent este efectuată în baza

cercetărilor efectuate şi ecuaţiei (4.25). Astfel, pentru materialul cu dimensiunile de până la 1

mm limita inferioară d=0,37 va fi pentru cel mai mare moment rezistent de 13,84 N.m, iar limita

superioară d=1 pentru rezistenţa minimală – 0,65 N.m.

Productivitatea malaxorului pentru aceleaşi condiţii în baza ecuaţiei (5.4) variază de la 0,34

(pentru d=0,37) până 4,18 m3/oră pentru d=1).

130

Fig. 5.15. Funcţia utilităţii şi indicii corespunzători ai malaxorului cu bare cu funcţionare continuă

Coeficienţii a0 şi a1 în ecuaţia (5.9) de trecere de la valorile măsurate ale indicilor

proprietăţilor Yi la scară adimensională z sunt prezentaţi în tabelul 5.5. De aceea pentru orice

valoare a indicelui se poate determina valoarea z şi apoi funcţie de z - valorile utilităţii.

Dat fiind faptul că în procesul preparării amestecurilor prioritară este calitatea lui

determinăm parametrii constructivi şi tehnologici reieşind din condiţia că omogenitatea

amestecului să fie egală cu 1,0. Astfel, pentru malaxorul cu lungimea barei de 88 mm (diametrul

interior al jgheabului de 204 mm), conform nomogramei (Fig. 5.10) coeficientul omogenităţii va

atinge valoarea 1,0 în caz dacă coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului cu material va

fi de 0,36 şi turaţia arborelui malaxorului de 124 rot/min. Distanţa dintre bare poate fi de 5 mm

pentru lungimea malaxorului de 1,2D sau 9 mm pentru diametrul 1,6D. Momentul rezistent

131

conform nomogramei (Fig. 4.15) pentru amestecuri uscate (umiditatea până la 2%) cu

dimensiunea particulelor până la 1 mm va fi de 5,4 N.m. Productivitatea malaxorului pentru

aceiaşi parametri conform nomogramei (Fig. 5.3) va fi aproximativ de 2,9 m3/oră.

Valorile particulare ale utilităţii pentru valorile optimale ale coeficientului de omogenitate,

momentului rezistent şi productivităţii vor fi corespunzător: d1=0,98, d2=0,924, d3=0,933 (Fig.

5.15, ecuaţia 5.10).

Indicele generalizat al calităţii (funcţia utilităţii) pentru trei proprietăţii de bază, determinat

conform (5.11) va fi D=0,945. Utilitatea de 0,945 corespunde indicelui de calitate foarte bun.

Pentru aceşti parametri optimali se determină puterea necesară în procesul de amestecare la

malaxoarele cu bare cu funcţionare continuă. Folosind ecuaţia (5.6) obţinem P = 70,08 W.

5.9. Implementarea în producţie şi propuneri de aplicare în practică a rezultatelor

obţinute

Malaxoarele elaborate în baza cercetărilor efectuate au fost implementate la S. A.

INCOMAŞ – efectul economic – 34633,20 lei/an pentru un malaxor, la S.R.L. SENSUS –

efectul economic – 10000,00 lei/an, la Î.I. Goncearenco, în laboratoarele catedrelor „Tehnologia

Materialelor şi Articolelor de Construcţii” şi „Căi Ferate, Drumuri şi Poduri” a Universităţii

Tehnice a Moldovei pentru desfăşurarea procesului de studii şi a cercetărilor ştiinţifice, în

Centrul Ştiinţific de Producere Cooperatis Interdepartamental „Materialovedenie” (Anexele 31 -

33). În anii 1996-1997 în cadrul Institutului de Cercetări pentru Echipamente şi Tehnologii de

Mecanizarea Construcţiilor, S.A. ICECON România au fost efectuate încercările malaxorului cu

acţiune continuă cu organe de amestecare în formă de bare [109] cu productivitatea de 1 m3/oră

(Anexa 34).

În rezultatul efectuării lucrării sunt propuse pentru realizare în practică diferite construcţii

brevetate de malaxoare cu organe de lucru în formă de bare cu acţionare continuă (Anexele 35–

49). Malaxoarele susnumite pot fi recomandate pentru prepararea amestecurilor uscate,

semiuscate, de mortar şi de beton. Malaxoarele cu bare sunt efective pentru prepararea atât a

amestecurilor simple cât şi a amestecurilor multicompoziţionale la care cantitatea componentelor

diferă una de alta de sute şi de mii de ori.

Intensificarea procesului de preparare a amestecurilor în malaxoare cu bare are loc datorită

divizării materialului într-un număr cât se poate de mare de şuvoaie şi îmbinarea lor ulterioară.

Barele au un diametru mic ce permite fixarea mai multor organe de lucru pe aceiaşi suprafaţă a

arborelui în comparaţie cu malaxoarele cu palete.

132

Utilizarea malaxoarelor cu organe de lucru în formă de bare permite reducerea consumului

de energie deoarece lipseşte lopătarea materialului şi este redus efectul blocării particulelor

amestecului.

Malaxoarele cu acţionare continuă permit reducerea costului de preţ al producţiei,

influenţei factorilor calitativi şi cantitativi ai materiei prime, abaterilor regimurilor de lucru ale

instalaţiilor asupra calităţii amestecurilor şi prevede automatizarea înaltă a instalaţiei şi a

întreprinderii la general.

Rezultatele încercărilor malaxoarelor cu bare cu funcţionare continuă cu parametrii

optimali au demonstrat că ele asigură un grad înalt de omogenitate al amestecului preparat, o

durată de amestecare de trei ori mai mică şi un consum de energie specific de 2 – 3 ori mai mic

în comparaţie cu malaxoarele cu palete.

Este propusă metoda de optimizare a procesului de amestecare în malaxoarele cu bare cu

acţionare continuă care permite de a determina într-un timp foarte scurt, introducând valorile

parametrilor constanţi, de a stabili valorile parametrilor variabili ai malaxorului la care se asigură

productivitatea maximală şi omogenitatea înaltă, având momentul rezistent minimal.

Una din direcţiile de îmbunătăţire a folosirii resurselor materialo-energetice este

reducerea cheltuielilor de materiale. Acest lucru reflectă reducerea consumurilor specifice de

materie primă, energie, introducerea unor noi tehnologii sau îmbunătăţirea celor existente care să

asigure o reducere a normelor de consum, reducerea pierderilor din rebuturi, utilizarea

deşeurilor. În acest scop sunt propuse următoarele măsuri:

1. Reducerea consumului de materiale;

2. Reducerea cheltuielilor de salarizare în baza creşterii productivităţii muncii;

3. Implementarea tehnologiilor progresiste;

4. Implementarea utilajului progresiv.

Malaxoarele cu bare cu acţionare continuă în comparaţie cu cele cu palete se caracterizează

cu un consum de energie mai mic. Asigură omogenitatea necesară a amestecului la o lungime

mai mică a malaxorului.

Conform caracteristicilor tehnice malaxorul cu acţionare continuă cu palete SM-528-20

pentru amestecarea amestecurilor uscate cu dimensiunea particulelor până la 3 mm are puterea

motorului 2,2 kW asigurând productivitatea de 1,2 m3/oră.

Malaxorul cu organe de amestecare în formă de bare pentru tot aşa productivitate în baza

ecuaţiei 4.25 şi parametrilor din nomograma (Fig. 5.3) şi ţinând cont de randamentul transmisiei

va avea puterea motorului de 0,4 kW.

133

Înlocuind în procesul tehnologic de prepararea a mortarelor de tencuială malaxorul cu

palete SM-528-20 cu malaxorul cu bare obţinem reducerea preţului amestecului numai de la

reducerea consumului de energie electrică.

Efectul economic în lei de la economisirea energiei electrice este calculat folosind

metodica [115] cu relaţia

1 2( )ea

E C C P= − , (5.12)

în care: C1 – cheltuieli curente pentru malaxorul cu palete, lei/m3;

C2 – cheltuieli curente pentru malaxorul cu bare, lei/m3;

Pea – productivitatea anuală de exploatare a malaxorului, m3/an.

Productivitatea anuală de exploatare a malaxorului Pea in m3/an a fost determinată prin

relaţia

ea e s os zlP P n n n= ⋅ ⋅ ⋅ , (5.13)

în care: Pe – productivitatea malaxorului, m3/oră;

ns – numărul de schimburi,

nos – numărul de ore pe schimb, nos = 8 ore,

nzl – numărul de zile lucrătoare, nzl = 252 zile.

Rezultatele calcului efectului economic sunt prezentate în tabelul 5.6.

Tabelul 5.6. Rezultatele calcului efectului economic

Valoarea Nr. crt.

Indici Simbol Unitatea Pentru malaxor cu palete

Pentru malaxor cu bare

1 2 3 4 5 6 1 Productivitatea malaxorului pe oră Pe m

3/oră

1,2 1,2 2 Puterea motorului Nm kW 2,2 0,4

3 Productivitatea malaxorului pe an (lucrul într-un schimb)

Pea m3/an 2419,2 2419,2

4 Costul energiei electrice lei/kW 1,1 1,1

5 Consumul energiei electrice pentru unitate de produs

kW/ m3 1,83 0,34

6 Costul energiei electrice pentru unitate de produs lei/m3 2,01 0,37

7 Cheltuielile pentru energie electrică anuale 4862,59 895,11 8 Efectul economic anual (lucrul într-un schimb) E1 lei/an 3967,48

9 Efectul economic anual (lucrul în două schimburi)

E2 lei/an 7934,96

134


1. Este propusă formulă modificată pentru determinarea productivităţii teoretice a

malaxoarelor cu acţionare continuă cu organe de lucru în forme de bare.

2. S-a obţinut modelul matematic de gradul doi care descrie adecvat influenţa turaţiei

arborelui x2, dimensiunii particulelor x4, proiecţiei distanţei dintre bare pe axa malaxorului x6,

coeficientului de umplere a jgheabului malaxorului x11 şi unghiul dintre axele barelor x15 asupra

productivităţii malaxorului. Cea mai mare influenţă asupra productivităţii malaxoarelor cu bare

cu acţionare continuă o are dimensiunea particulelor x4 şi coeficientul de umplere a jgheabului

malaxorului x11.

3. S-a determinat distribuţia şuvoiului iniţial în şuvoaie elementare în funcţie de numărul de

treceri a barelor prin amestec. Pentru malaxor cu coeficientul de reîntoarcere a materialului

kr=0,25 deja după 15 rotaţii particulele din şuvoiul iniţial sunt repartizate prim malaxor cu 28 de

bare. După 25 de rotaţii cantitatea maximală a şuvoiului iniţial se află în nemijlocită apropiere de

orificiul de descărcare.

4. S-a determinat migrarea particulelor în malaxor în funcţie de numărul de rotaţii a organelor

de lucru. După 10 rotaţii particulele din volume elementare acţionate de o bară migrează în

zonele de acţionare a 7 – 8 bare. După 50 de rotaţii particulele din toate volumele elementare

migrează în tot spaţiul malaxorului.

5. S-a obţinut modelul matematic de gradul doi care descrie adecvat influenţa factorilor

constructivi şi tehnologici asupra coeficientului de omogenitate al amestecului. Coeficientul de

umplere a jgheabului malaxorului, turaţia arborelui malaxorului şi distanţa dintre axele barelor

influenţează semnificativ asupra calităţii amestecării. Cea mai mare influenţă asupra

coeficientului de omogenitate al amestecului o are turaţia arborelui.

6. S-au efectuat o serie de încercări cu amestec de beton care au confirmat rezultatele obţinute

de influenţă a lungimii de lucru a malaxorului asupra calităţii preparării amestecului. Rezistenţa

la compresiune a probelor de beton la vârsta de 28 de zile a variat în limita de 15% în funcţie de

lungimea malaxorului. Acest fapt poate fi luat în consideraţie la alegerea regimurilor de lucru ale

malaxoarelor în scopul reducerii cantităţii de liant.

7. Sau elaborat nomograme care permit de a determina grafic productivitatea malaxorului şi

calitatea amestecului în dependenţă de parametrii studiaţi.

8. Este determinată influenţa luftului între capetele organelor de lucru şi corpul malaxorului

asupra momentului rezistent M. În baza studiului sunt propuse metode constructive de evitare a

blocării materialului între capetele organelor de amestecare şi corpul malaxorului, fapt ce duce la

135

micşorarea energiei de amestecare. De asemenea, se asigură reducerea consumurilor de metal,

deoarece rezistentele întâmpinate de organul de lucru se reduc considerabil şi piesele malaxorului

pot fi confecţionate cu dimensiuni mai mici.

9. Este realizat programul de calcul la calculator în regim de dialog care permite în baza

modelelor polinomiale obţinute anterior de a determina într-un timp foarte scurt, introducând

valorile parametrilor constanţi, valorile parametrilor variabili ai malaxorului la care se asigură

productivitatea maximală şi omogenitatea înaltă, având momentul rezistent minimal, care

permite un consum mai mic de energie.

10. În baza studiului este determinat indicele generalizat al calităţii (funcţia utilităţii) pentru

trei proprietăţii de bază care corespunde indicelui de calitate foarte bun, D=0,945. Ca exemplu,

valorile particulare ale utilităţii: coeficientul omogenităţii (Co=1), momentul rezistent (M=5,4

N.m) şi productivitatea malaxorului (P=2,9 m3/oră) se obţin pentru amestecuri uscate (umiditatea

până la 2%) cu dimensiunea particulelor până la 1 mm şi malaxorul cu lungimea barei de 88 mm

(diametrul interior al jgheabului de 204 mm) - coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului

cu material de 0,36, turaţia arborelui malaxorului de 124 rot/min. distanţa dintre bare poate fi de

5 mm pentru lungimea malaxorului de 1,2D sau 9 mm pentru diametrul 1,6D.

11. Efectul economic anual numai de la reducerea consumului de energie în cazul înlocuirii

malaxorului cu palete SM-528-20 prin malaxorul cu bare cu productivitatea de 1,2 m3/oră la

prepararea mortarelor de tencuială din amestecuri uscate va fi de 3967,48 lei pentru lucru

organizat într-un schimb.

12. Malaxoarele elaborate în baza cercetărilor efectuate au fost implementate la S. A.

INCOMAŞ – efectul economic – 34633,20 lei/an pentru un malaxor, la S.R.L. SENSUS –

efectul economic – 10000,00 lei/an, la Î.I. Goncearenco, în laboratoarele catedrelor „Tehnologia

Materialelor şi Articolelor de Construcţii” şi „Căi Ferate, Drumuri şi Poduri” a Universităţii

Tehnice a Moldovei pentru desfăşurarea procesului de studii şi a cercetărilor ştiinţifice, în

Centrul Ştiinţific de Producere Cooperatis Interdepartamental „Materialovedenie”

136

CONCLUZII ŞI RECOMANDĂRI

1. A fost fundamentată teoretic şi confirmată experimental ipoteza intensificării

procesului de preparare a amestecurilor de construcţie în malaxoarele cu acţionare continuă cu

organe de lucru în formă de bare datorită divizării multiple a materialului în şuvoaie, îmbinării

imediate a lor şi repetării acestor operaţii în stări noi ale amestecului.

2. Strategia de cercetare elaborată pentru malaxoarele de tip nou cu organe de amestecare

în formă de bare a permis: analiza informaţiei apriori, eliminarea factorilor de importanţă mică,

cercetarea zonei optime cu ajutorul modelelor matematice de gradul doi, elaborarea

nomogramelor inginereşti. În baza experimentului psihologic au fost selectaţi factorii care

influenţează asupra procesului de amestecare: diametrul tobei (lungimea barei) – x1; frecvenţa de

rotaţie – x2; diametrul barei – x3; dimensiunea maximă a particulelor amestecului – x4; umiditatea

amestecului – x5; pasul barelor de-a lungul axei arborelui – x6; coeficientul de umplere a

jgheabului malaxorului – x11; unghiul de înclinare a liniei elicoidale a barelor pe suprafaţa

arborelui – x15.

3. Studiul procesului de deplasare circulară prin amestec a organului de lucru în formă de

bară fixat radial pe arborele malaxorului a permis de a obţine modele matematice de gradul doi,

care descriu adecvat influenţa factorilor constructivi şi tehnologici asupra rezistenţei de deplasare

circulară a organului de lucru în formă de bare. În limitele studiului realizat s-a demonstrat că

cea mai mare influenţă asupra momentului rezistent, pentru toate tipurile de amestecuri o au

coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului cu material x11, lungimea barei x1 şi

dimensiunea particulelor x4. Rezistenţa la înaintare prin mediul de lucru creşte cu majorarea

valorilor acestor factori. Diametrul barei influenţează foarte puţin asupra momentului rezistent,

deoarece la majorarea diametrului suprafaţa de contact a barei cu material nu se schimbă

esenţial. Turaţia arborelui malaxorului practic nu influenţează asupra rezistenţei. La rotaţii mari

are loc afânarea materialului. Tipul secţiunii barelor influenţează semnificativ asupra valorii

rezistenţei de înaintare. Cea mai mare rezistenţă apare când suprafaţa frontală este plană,

rezistenţă mai mică o au barele cu suprafaţa frontală cilindrică şi ovală şi cea mai mică rezistenţă

o au barele care se deplasează cu partea ascuţită înainte. Rezistenţe mai mari la înaintare apar la

barele cu suprafeţele laterale mai mari.

4. Studiul procesului de preparare a amestecurilor în malaxoarele de tip nou cu acţionare

continuă cu organe de lucru în formă de bare a permis de a obţine modele matematice de gradul

doi care descriu adecvat influenţa factorilor constructivi şi tehnologici asupra momentului

rezistent, productivităţii malaxorului şi omogenităţii amestecului. Nomogramele elaborate permit

137

de a determina parametrii malaxorului pentru obţinerea momentului rezistent minimal,

productivităţii maximale a malaxorului şi omogenităţii înalte a amestecului.

5. Studiul blocării organelor de amestecare în procesul de lucru a permis de a propune

metode constructive de evitare a blocării în rezultatul utilizării cărora poate fi redus considerabil

momentul rezistent al malaxorului.

6. Metoda propusă de optimizare a procesului de amestecare în malaxoarele cu bare cu

funcţionare continuă permite foarte răpid, fixând valorile parametrilor constanţi, de a stabili

valorile parametrilor variabili ai malaxorului care asigură productivitatea maximală,

omogenitatea înaltă şi momentul rezistent minimal. Ca exemplu, pentru indicele generalizat al

calităţii (funcţia utilităţii) pentru trei proprietăţi de bază care corespunde indicelui de calitate

foarte bun D=0,945 valorile particulare ale utilităţii sunt: coeficientul omogenităţii (Co=1),

momentul rezistent (M=5,4 N.m) şi productivitatea malaxorului (P=2,9 m3/oră). Acest indice se

obţine pentru amestecuri uscate (umiditatea până la 2%) cu dimensiunea particulelor până la 1

mm în malaxorul cu lungimea barei de 88 mm (diametrul interior al jgheabului de 204 mm) -

coeficientul de umplere a jgheabului malaxorului cu material de 0,36, turaţia arborelui

malaxorului de 124 rot/min. Distanţa dintre bare poate fi sau 5 mm pentru lungimea malaxorului

de 1,2D, sau 9 mm pentru diametrul 1,6D

138

BIBLIOGRAFIE

1. Andrievschi S. Intensificarea procesului de amestecare în malaxoarele cu organe de lucru

în formă de bare. Chişinău: U.T.M., 2008. 176 p.

2. Andrievschi S., Lungu V. Metode constructive pentru evitarea împănării organelor de

amestecare la malaxoare cu amestecare forţată. În: materialele Al VI-lea simpozion

naţional de utilaje pentru construcţii. Bucureşti, 1997, vol. II, p.196-199.

3. Andrievschi S., Lungu V. Malaxor. În BOPI nr. 6/2003, p. 15.

4. Avram С., Bob C. Noi tipuri de betoane speciale. Bucureşti: Tehnică, 1980. p. 336.

5. Brevet de invenţie. 479 G2, MD, B 01 F 7/02. Malaxor cu acţiune ciclică / Serghei

Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 29.05.1995, BOPI nr. 10/1996.

6. Brevet de invenţie. 480 G2, MD, B 04 F 7/02. Malaxor cu amestecare forţată / Serghei


7. Brevet de invenţie. 482 G2, MD, B 04 F 7/02. Malaxor cu acţiune continuă / Serghei


8. Brevet de invenţie. 547 G2, MD, B 01 F 5/02. Malaxor cu acţiune ciclică / Serghei


9. Brevet de invenţie. 548 G2, MD, B 01 F 7/02. Malaxor / Serghei Andrievschi, Valeriu

Lungu (MD). Cerere depusă 27.06.1995, BOPI 5/1996.

10. Brevet de invenţie. 655 G2, MD, B 01 F 7/02. Malaxor / Serghei Andrievschi, Valeriu

Lungu (MD). Cerere depusă 04.04.1996, BOPI nr. 1/1997.

11. Brevet de invenţie. 657 G2, MD, B 28 C 5/24. Malaxor / Serghei Andrievschi, Valeriu


12. Brevet de invenţie. 1122 G2, MD, B 28 C 5/24. Malaxor / Serghei Andrievschi, Valeriu

Lungu (MD). Cerere depusă 25.03.1997, BOPI nr.12/1998.

13. Brevet de invenţie. 1123 G2, MD, B 28 C 5/24. Malaxor cu tobă cu rotire reversibilă /

Serghei Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 25.03.1997, BOPI nr.12/1998.

14. Brevet de invenţie. 1683 G2, MD, B 01 F 7/04. Malaxor cu acţiune continuă / Andrei Istru

(MD). Cerere depusă 02.03.2000, BOPI 06/2001.

15. Brevet de invenţie. 2233 C2, MD, B 01 F 7/04. Malaxor cu acţiune continuă (variante) /

Andrei Istru (MD). Cerere depusă 27.12.2001, BOPI 08/2003.

16. Brevet de invenţie. 2260 C2, MD, B 28 C 5/24. Malaxor / Serghei Andrievschi, Valeriu


139

17. Brevet de invenţie. 2300 C2, MD, B 28 C 5/38. Malaxor vibrator cu acţiune continuă /

Serghei Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 22.11.2001, BOPI nr. 11/2003.

18. Brevet de invenţie. 2301 C2, MD, B 28 C 5/12. Malaxor cu acţiune ciclică / Serghei


19. Brevet de invenţie. 2303 C2, MD, B 28 C 5/48. Malaxor vibrator cu acţiune ciclică /

Serghei Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 22.11.2001, BOPI nr. 11/2003.

20. Brevet de invenţie. 2423 C2, MD, B 01 F 7/00. Malaxor / Serghei Andrievschi, Valeriu

Lungu, Anatolie Izbândă (MD). Cerere depusă 28.12.2001, BOPI nr. 4/2004.

21. Brevet de invenţie. 3287 G2, MD, B 01 F7/02. Malaxor cu acţiune ciclică / Serghei


22. Brevet de invenţie. 3415 G2, MD, B 01 F7/02. Malaxor cu acţiune ciclică / Serghei

Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 14.04.2006, BOPI nr.10/2007.

23. Brevet de invenţie. 3448 G2, MD, B 01 F 7/02. Malaxor cu acţiunea ciclică / Serghei

Andrievschi, Andrei Daniţa (MD). Cerere depusă 02.07.2007, BOPI 12/2007.

24. Brevet de invenţie. 3775 G2, MD, B 01 F 7/02. Malaxor cu acţiune continuă / Serghei

Andrievschi, Andrei Istru (MD). Cerere depusă 15.01.2008, BOPI 12/2008.

25. GOST 10180-90. Metode de determinare rezistenţei după probe de control.

26. GOST 31189-2003. Amestecuri uscate pentru construcţii. Clasificare.

27. GOST 7473-94. Amestecuri de beton. Condiţii tehnice.

28. Ionescu I. Betoane de înaltă performanţă. Bucureşti: Tehnică, 1999. 298 p.

29. Ionescu I., Ispas Tr. Proprietăţile şi tehnologia betoanelor. Bucureşti: Tehnică, 1997. 720 p.

30. Mihailescu, Şt. Maşini de construcţii şi pentru prelucrarea agregatelor. Bucureşti: Didactică

şi Pedagogică, 1983. 505 p.

31. Mihailescu Şt., Goran V., Bratu P. Maşini de construcţii. V. III. Construcţia, calculul şi

încercarea maşinilor pentru lucrări de beton şi mortar. Bucureşti: Tehnică, 1986. 243 p.

32. Moldovan V. Aditivi în betoane. Bucureşti: Tehnică, 1978. 334 p.

33. Neville A. Proprietăţile betonului. Bucureşti: Tehnică, 2003. 820 p.

34. Peicu R. Maşini din industria materialelor de construcţii. Partea întâi. Bucureşti: Didactică

şi Pedagogică, 1966. 496 p.

35. Rapişcă P. Materiale de construcţii. Bucureşti: Matrix Rom, 2006. 521 p.

36. SM 262:2005. Amestecuri uscate pentru construcţii. Condiţii tehnice. Chişinău, Moldova-

Standard. 2007.

37. SM 267:2007. Amestecuri uscate de termoizolare pentru construcţii. Condiţii tehnice.

Chişinău, Moldova-Standard. 2007.

140

38. Štĕrbăček Z., Tausk P. Amestecarea în industria chimică. Traducere din limba cehă după

O. Şmighalschi, J. Camil. Bucureşti: Tehnică, 1969. 423 p.

39. Volcov D.P., Alioşin N.I., Cricun V.I. Maşini de construcţii. Trad. din l. rusă: S.

Andrievschi şi M. Vangheli. Chişinău.: Univesitas, 1993. 337 p.

40. Авт. свид. 1641407 СССР, Смеситель / Андриевский С.П., Урсу В.Н., Сандуца В.И.,

Истру А.Б.. Опубл. 15.04.91, Бюл. №14.

41. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В Планирование эксперимента при поиске

оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 326 с.

42. Андриуцэ М.Д., Холмогоров А.П., Урсу В.Н. Совершенствование земляных работ в

нефтегазопромышленном строительстве. Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1990. 200 с.

43. Артоболевский И.И. Теория машин и механизмов. М.: Наука, 1988. 640 с.

44. Афанасьев А.А. Бетонные работы. М.: Высшая школа, 1991. 288 с.

45. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В Методы оптимизации экспериментов в химической

технологии, 2 изд. М.: Высшая школа, 1985. 529 с.

46. Баженов Ю.М. Высококачественный тонкозернистый бетон. В ж.: Строительные

материалы, оборудование, технологии ХХI века. № 2. 2000. с. 24–25.

47. Баженов Ю.М. Современные технологии бетонов. В ж.: Технология бетонов. №1.

2005. с. 6-7.

48. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: Высшая школа, 1978. 455 с.

49. Базанов А.Ф. Подъемно-транспортные машины. М.: Литература по строительству,

1969. 327 с.

50. Бакин И.А. Разработка смесительного агрегата для переработки сыпучих материалов

с небольшими добавками жидкости. Автореф. дис. канд. техн. наук. Кемерово. 1998,

17 с.

51. Баловнев В.И., Савченко Л.А. Результаты производственных испытаний

роторного бетоносмесителя с упруго деформируемыми рабочими органами. В:

Сборник научных трудов МАДИ. М.: МАДИ, 1985, 127 с.

52. Барсов И.П. Строительные машины и оборудование. М.: Стройиздат, 1986. 511 с.

53. Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование

предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. М.:

Машиностроение, 1981. 324 с.

54. Берг О.Я., Щербаков Е.Н., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. М.: Стройиздат,

1971. 208 с.

141

55. Блехман И.И., Мышкмс А.Д., Пановко Я.Г. Механика и прикладная математика. М.:

Наука, 1983. 328 с.

56. Борщевский A.A., Ильин А.С. Механическое оборудование для производства

строительных материалов и изделий. М.: Высшая школа, 1987. 368 с.

57. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. Издание третье переработанное. М.:

Изд.-во стандартов, 1985. 256 с.

58. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины. 4-е изд., перераб. М.,


59. Вознесенский В. А. Статистические решения в задачах анализа и оптимизации

качества строительных материалов. Автореф. дис. докт. техн. наук. М., 1970, 45 с.

60. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-

экономических исследованиях. М., Статистика, 1974. 192 с.

61. Вознесенский В.А. Статистические решения в технологических задачах. Кишинев:

Картя молдовеняскэ, 1969. 232 с.

62. Грачев Ю.П. Плаксин Ю.М. Математические методы планирования экспериментов.

М.: ДеЛи принт, 2005. 296 с.

63. Глаголев Н.А. Курс номографии. М.: Высшая школа, 1961. 269 с.

64. Демин О.В. Математическое описание процесса смешивания в одновальном

лопастном смесителе. В. Труды ТПГУ: Сборник научных статей молодых ученых и

студентов. Тамбов: Тамв. Гос. Техн. Ун-т, 2003. вып. 13, с. 44-46.

65. Демин О.В. Совершенствование методов расчета и конструкций лопастных

смесителей. Автореф. дис. канд. техн. наук. Тамбов, 2003, 20 с.

66. Длин A. М. Математическая статистика в техника. M.: Cоветская наука, 1958. 465 с.

67. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации.

Учебник для строительных вузов. М.: Высшая школа, 2001, 575 с.

68. Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование. Справочник для строит.

спец. вузов инж. техн. работников. М.: Высшая школа, 1991. 456 с.

69. Дорожно-строительные машины и комплексы: Учебник для вузов по по дисциплине

«Дорожные машины» для специальностей 170900, 230100, 150600/ В.И. Баловнев и

др.; Под общ. ред. В.И. Баловнева.- 2-е изд, дополн и перераб. Москва-Омск:

СибАДИ, 2001. 528 с.

70. Дроздов Н.Е., Журавлев М.И. Механическое оборудование заводов сборного

железобетона. М.: Стройиздат, 1975. 302 с.

142

71. Езерский Н.В., Кулик Б.Ф. Механическое оборудование заводов сборного

железобетона. Минск, Вышэйш. Школа, 1977. 240 с.

72. Жадановский Б.В., Рожненко М.Д. Справочник молодого арматурщика, бетонщика,

плотника. М.: Высшая школа, 1990. 240 с.

73. Житкевичъ Н.А. Бетонъ и бетонныя работы. С.-Петербургъ. 1912. 524 с.

74. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М.:


75. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. М.:


76. Золотарев О.В. Смеситель для сухих строительных смесей лоткового типа. Автореф.

дис. канд. техн. наук. Белгород, 2006 – 23 с.

77. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов /Н.Н.

Евтихиев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров; Под общ. ред. Н.Н.

Евтихиева. М.: Энергоатомиздат, 1990. 352 с.

78. Каприелов С.С. Общие закономерности формирования структуры цементного камня

и бетона с добавкой ультрадисперсных материалов. В ж. Бетон и железобетон, 1995.

№6, c. 16-20.

79. Катаев Ф.П., Абросимов К.Ф., Бромберг А.А., Бромберг Ю.А. Машины для

строительства дорог. М., Машиностроение, 1971, 624 с.

80. Каталог планов второго порядка / Гoликова Т.Н., Панченко Л.А., Фридман М.З. М.:

Изд-во Моск. Ун-та 1974. (межфак. лаб. стат. методов мгу, вып. 47) часть 1, 1974, 387

с., часть 2. 1974, 384 с.

81. Kолбасин A.M. Aвтоматизация технологического процесса управления

производством многокомпонентных сыпучих бетонных смесей с учетом ошибок

дозирования. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2007, 19 c.

82. Колодзий И.И. Машинист бетоноукладчика и формовочного оборудования. М.:

Высшая школа, 1974. 264 с.

83. Константопуло Г. С. Механическое оборудование заводов железобетонных изделий

и термоизоляционных материалов. М.: Высшая школа, 1969. 342 с.

84. Константопуло Г. С. Примеры и задачи по механическому оборудованию заводов

железобетонных изделий. М.: Высшая школа, 1986. 304 с.

85. Конструирование и расчет машин химических производств: Учебник для вузов /

Ю.И. Гусев, И.Н. Карасев, Э.Э. Кольман-Иванов, Ю.И. Макаров, М.П. Макевнин,

Н.И. Рассказов. М.: Машиностроение, 1985. 406 с.

143

86. Королев К.М. Интенсификация приготовления бетонной смеси. М.: Стройиздат,

1976. 145 с.

87. Косач А. Ф. Влияние технологических факторов на свойства растворной части

бетона. В ж.: Изв. вузов. Строительство, 2003. № 5, с. 27-33.

88. Куннос Г. Я. и др. Теория и практика вибросмешивания бетонных смесей. Рига:

Акад. наук Латв. ССР, 1962. 216 с.

89. Куннос Г.Я. Вибрационная технология бетона. Л.: Стройиздат, 1967. 167 с.

90. Лабораторный практикум по курсу «Теоретические основы планирования

экспериментальных исследований». Под ред. Г.К. Круга. М.: Московский

энергетический институт, 1974. 216 с.

91. Лермит Р. Проблемы технологии бетона. Пер. с фр. Изд.3. М.: Строительство, 2008.

296 с.

92. Либенко А.В. Научно-методологические основы и методы построения

автоматизированной системы управления технологическими процессами

промышленного производства и использования многокомпонентных бетонных

смесей. Автореф. дис. докт. техн. наук. М., 2007, 45 с.

93. Липилин А.Б., Коренюгина, Н.В., Векслер, М.В. Селективная дезинтеграторная

активация портландцемента. В ж.: Строительные материалы. 2007, №7, с. 74-75.

94. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение,

1973, 216 с.

95. Макарова Л.В. Технология экспертной оценки: Методические указания к

практическим занятиям по дисциплине «Квалиметрия и управление качеством».

Пенза: ПГУАС, 2003, 16 с.

96. Мартынов В.Д., Алешин Н.И., Морозов Б.П. Строительные машины и монтажное

оборудование. М.: Машиностроение, 1990. 352 с.

97. Мартынов В.Д. Исследование рабочих органов растворосмесительных машин.

Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1962, 18 с.

98. Mатвиевский A.А. Композиционные строительные материалы на основе

активированной воды затворения. Автореф. дис. канд. техн. наук. Пенза, 2008, 25 c.

99. Mахер А.Р. Автоматизация производственного процесса управления промышленным

приготовлением и расфасовкой сыпучих смесей в строительстве. Автореф. дис. канд.

техн. наук. М., 2007, 19 c.

100. Мельников С.В. и др. Планирование эксперимента в исследованиях

сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с.

144

101. Митропольский, А. К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971. 576 с.

102. Михэйлеску С.Т. Исследование некоторых вопросов, касающихся бетоносмесителей

турбинного действия. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1966, 19 с.

103. Налимов В. В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных

экспериментов. М.: Наука, 1965. 340 с.

104. Налимов В.В., Голикова Т.И. Логические основания планирования эксперимента. 2-е

изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1981. 152 с.

105. Новик Н.А., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами

планировании экспериментов. М.: Машиностроение, 1980. 304 с.

106. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в

металловедении. Раздел III. Выбор параметров оптимизации и факторов. М.:

Московский институт стали и сплавов, 1971, 106 с.

107. Осипов А.А. Исследование , разработка и расчет вибрационной установки для

приготовления многокомпонентных смесей. Автореф. дис. канд. техн. наук. Тамбов,

2004, 15 с.

108. Пат. 2117525 Российская Федерация, Центробежный смеситель / Иванец В.Н.,

Батурина С.И., Бакин И.А. Опубл. 20.08.98, Бюл. №23.

109. Пат. 1799289 СССР, Смеситель / Андриевский С.П., Истру А.Б., Лунгу В.Н. Опубл.

28.02.93, Бюл. №8.

110. Педченко И.И. Перспективная отделка в строительстве. Кишинев: Картя

Молдовенеаскэ, 1990. 557 с.

111. Пермяков В.Б. Комплексная механизация строительства. М.: Высшая школа, 2005.

383 с.

112. Першин В.Ф., Демин О.В. Расчет одновального лопастного смесителя сыпучих

материалов. В: Тез. Докл. ХI Междунар. науч.-практ. конф. ВИМ. М., 2002, Т.142.

Ч.2. с. 18-23.

113. Радченко С.Г. Система предпосылок регрессионного анализа и ее выполнение при

проведении прикладных исследований В ж.: Вестн. Нац. техн. ун-та Украины «Киев.

политехн. ин-т»: Машиностроение, 2001. Вып. 41, с. 20–27.

114. Раннев А.В., Полосин М.Д. Устройство и эксплуатация дорожно-строительных

машин. М.: Академия, 2003. 488 с.

115. Расчеты экономической эффективности в дипломных и курсовых проектах. Учеб.

пособие для машиностроит. вузов. Под общ. ред. Н.Н. Фонталина. Мн.: Высш. шк.,

1984. 126 с.

145

116. Розанов Г.В., Френкель Ф.Ф. Об одной многоэтапной процедуре формализации

априорной информации. В ж.: Заводская лаборатория, 1970, №3, с. 319 – 323.

117. Рыжов Э.В, Горленко О.А. Математические методы в технологических

исследованиях. Киев: Наук. Думка, 1990. 184 с.

118. Сапожников М.Я. и др. Механическое оборудование для производства строительных

изделий. М.: Государственное издательство по строительству, архитектуре и

строительным материалам, 1958. 556 с.

119. Сапожников М.Я., Гиберов З.Г. Механическое оборудование заводов по

производству изделий с применением пластмасс и древесины. М.: Высшая школа.

1976. 378 с.

120. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных

материалов, изделий и конструкций. М.: Высшая школа,, 1971. 382 с.

121. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. М.: Мир, 1980. 456 с.

122. Селиванов Ю.Т., Першин В.Ф. Расчет и проектирование циркуляционных

смесителей сыпучих материалов без внутренних перемешивающих устройств. М.:

Машиностроение-1, 2004. 120 с.

123. Сергеев В. П. Строительные машины и оборудование. М.: Высшая школа, 1987. 376

с.

124. Силенок, С.Г. и др. Механическое оборудование предприятий строительных

материалов, изделий и конструкций. М.: Машиностроение, 1990. 416 с.

125. Смесительные машины в хлебопекарной и кондитерской промышленности. А.Т.

Лисовенко, И.Н. Литовченко, И.В. Зирнис и др.; Под ред. А.Т. Лисовенко. К.:

Урожай, 1990. 192 с.

126. Соколов, М.В. и др. Автоматизированное проектирование и расчет шнековых

машин. М.: Машиностроение-1, 2004. 248 с.

127. Спиваковский А.О., Дьачков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. Пособие для

машиностроительных вузов. 3-е изд. Перераб. М.: Машиностроение, 1983. 487 с.

128. Справочник по производству сборных железобетонных изделий. /Г.И. Бердичевский,

А.П. Васильев, Ф.М. Иванов и др: Под ред. К.В. Михайлова, А.А. Фоломеева. М.:

Стройиздат, 1982. 440 с.

129. Стефанов Б.В., Русанова Н.Г., Волянский А.А. Технология бетонных и

железобетонных изделий. Киев: Вища школа, 1982. 406 с.

130. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.: Химия, 1975. 384 с.

146

131. Строительные машины: Справочник т.1. Под. общ. ред. Э.Н. Кузина. М.:


132. Строительные машины: Справочник т.2. Под. общ. ред. М.Н. Горбовца. М.:


133. Тихонов А.Ф., Королев К.М. Автоматизированные бетоносмесительные установки и

заводы. М.: Высшая школа, 1990. 191 с.

134. Хамханов К.М. Основы планирования эксперимента. Методическое пособие для

студентов. Улан-Удэ.: ВСГТУ, 2001, 94 с.

135. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в исследовании

технологических процессов. М.: Энергия, 1977. 374 с.

136. Хованский Г.С. Основы номографии. М.: Наука, 1976. 352 с.

137. Шарапов И.К. Исследование лопастных бетоносмесителей непрерывного действия.

Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1962, 19 с.

138. Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и

оборудование.М.: Академия, 2005. 320 с.

139. Фиделев А.С. Строительные машины зарубежных стран. К.: Вища шк., 1984. 128 с.

140. Юл Д.Э., Кендал М.Д. Теория статистики. М.: Гостатиздат, 1960. 779 с.

141. Bentur A. Cement materials — nine millennia and a new century: past, present and future.

In: Journal of materials in civil engineering, 2002, №1, p. 2-22.

142. Box G.E.P., Wilson K.B. On the Experimental Attainment of Optimum Condities. In:

Journal of the Royal Statistical Society, Series B., 1951, vol. 13, N1,1.

143. Collepardi M. The Influence of Admixtures on Concrete Rheological Properties. In:

Cemento. 1982, №4. p. 217-242.

144. Kejin W., Jiong H. Use of a Moisture Sensor for Monitoring the Effect of Mixing

Procedure on Uniformity of Concrete Mixtures. In: Journal Advence Concret Technology.

vol. 3; no. 3; 2005. p. 371-383.

145. Schlorholtz S., Wang K., Hu J., Zhang S. Materials and Mix Optimization. Procedures for

PCC Pavements. Final report. Center for Transportation Research and Education. Iowa

State University, 2006. 109 p.

146. Осіна Л.М. Разработка смесителя для приготавливания фібробетонної смеси на базе

управляемого віброзбуджувача. Автореф. дис. канд. техн. наук. Полтава, 2000, 18 с.

147

ANEXE

148

Anexa 1. Densitatea distribuţiei teoretice a şuvoiului iniţial, %

Numărul de bare Nr.

rotaţii Perete 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

100

1 50,00 50,00

62,50 37,50

2 15,63 56,25 28,13

29,69 49,22 21,09

3 7,42 34,57 42,19 15,82

16,06 36,47 35,60 11,87

4 4,02 21,17 36,25 29,66 8,90

9,31 24,94 34,61 24,47 6,67

5 2,33 13,22 27,36 32,07 20,02 5,01

5,63 16,75 28,54 29,06 16,27 3,75

6 1,41 8,41 19,70 28,67 25,86 13,14 2,82

3,51 11,23 21,94 27,97 22,68 10,56 2,11

7 0,88 5,44 13,91 23,45 26,64 19,65 8,45 1,58

2,24 7,56 16,29 24,25 24,90 16,85 6,73 1,19

8 0,56 3,57 9,74 18,28 24,41 22,88 14,32 5,35 0,89

1,45 5,11 11,88 19,81 24,03 20,74 12,08 4,23 0,67

9 0,36 2,37 6,80 13,86 20,87 23,21 18,58 10,12 3,34 0,50

0,95 3,48 8,57 15,61 21,45 22,05 16,46 8,42 2,63 0,38

10 0,24 1,58 4,75 10,33 17,07 21,60 20,65 14,45 6,97 2,07 0,28

0,63 2,38 6,14 12,01 18,20 21,36 19,10 12,58 5,75 1,62 0,21

11 0,16 1,07 3,32 7,61 13,56 18,99 20,80 17,47 10,87 4,72 1,27 0,16

0,43 1,63 4,39 9,10 14,92 19,45 19,97 15,82 9,33 3,85 0,99 0,12

12 0,11 0,73 2,32 5,57 10,55 16,05 19,58 18,93 14,20 7,96 3,14 0,77 0,09

0,29 1,13 3,13 6,81 11,93 16,93 19,41 17,75 12,64 6,76 2,55 0,60 0,07

13 0,07 0,50 1,63 4,05 8,09 13,18 17,55 19,00 16,47 11,17 5,70 2,06 0,47

0,20 0,78 2,23 5,06 9,36 14,27 17,91 18,37 15,15 9,80 4,79 1,66 0,36

14 0,05 0,34 1,14 2,94 6,14 10,59 15,18 18,03 17,56 13,81 8,55 4,01 1,34

149

0,13 0,54 1,59 3,74 7,25 11,74 15,89 17,91 16,62 12,50 7,42 3,34 1,07

15 0,03 0,24 0,81 2,13 4,62 8,37 12,78 16,40 17,59 15,59 11,23 6,40 2,78

0,09 0,38 1,14 2,75 5,56 9,47 13,68 16,70 17,09 14,50 10,02 5,49 2,30

16 0,02 0,16 0,57 1,54 3,45 6,54 10,53 14,44 16,79 16,44 13,38 8,89 4,69

0,06 0,27 0,81 2,02 4,22 7,53 11,50 15,03 16,71 15,68 12,26 7,84 3,99

17 0,02 0,11 0,40 1,11 2,57 5,05 8,53 12,38 15,45 16,45 14,82 11,15 6,88

0,04 0,19 0,58 1,48 3,19 5,92 9,49 13,15 15,70 16,04 13,90 10,08 6,00

18 0,01 0,08 0,28 0,80 1,91 3,87 6,81 10,41 13,79 15,78 15,51 12,95 9,06

0,03 0,13 0,41 1,08 2,40 4,61 7,71 11,25 14,29 15,71 14,87 11,98 8,10

19 0,01 0,06 0,20 0,58 1,41 2,95 5,38 8,60 12,01 14,64 15,50 14,15 11,01

0,02 0,09 0,30 0,79 1,79 3,56 6,19 9,45 12,67 14,86 15,16 13,36 10,06

20 0,01 0,04 0,14 0,42 1,04 2,24 4,22 7,00 10,25 13,22 14,93 14,71 12,54

0,02 0,07 0,21 0,57 1,34 2,73 4,91 7,82 10,99 13,65 14,88 14,17 11,69

21 0,00 0,03 0,10 0,30 0,77 1,69 3,28 5,64 8,61 11,66 13,95 14,70 13,55

0,01 0,05 0,15 0,42 1,00 2,08 3,87 6,38 9,37 12,23 14,14 14,41 12,87

22 0,00 0,02 0,07 0,22 0,56 1,27 2,53 4,50 7,13 10,09 12,71 14,21 14,03

0,01 0,03 0,11 0,31 0,74 1,58 3,02 5,15 7,87 10,74 13,08 14,16 13,56

23 0,00 0,01 0,05 0,16 0,41 0,95 1,94 3,55 5,83 8,59 11,33 13,35 14,01

0,01 0,02 0,08 0,22 0,55 1,20 2,35 4,12 6,52 9,27 11,83 13,52 13,76

24 0,00 0,01 0,04 0,11 0,30 0,71 1,49 2,79 4,72 7,21 9,91 12,26 13,58

0,00 0,02 0,06 0,16 0,41 0,90 1,81 3,27 5,34 7,88 10,50 12,59 13,54

25 0,00 0,01 0,03 0,08 0,22 0,53 1,13 2,18 3,79 5,98 8,54 11,02 12,82

0,00 0,01 0,04 0,12 0,30 0,68 1,39 2,58 4,34 6,62 9,16 11,47 12,97

26 0,00 0,01 0,02 0,06 0,16 0,39 0,86 1,69 3,02 4,91 7,25 9,74 11,85

0,00 0,01 0,03 0,09 0,22 0,51 1,07 2,02 3,49 5,49 7,87 10,26 12,14

27 0,00 0,00 0,01 0,04 0,12 0,29 0,65 1,31 2,39 3,99 6,09 8,47 10,73

0,00 0,01 0,02 0,06 0,16 0,38 0,81 1,58 2,79 4,52 6,69 9,04 11,14

28 0,00 0,00 0,01 0,03 0,09 0,22 0,49 1,00 1,88 3,22 5,06 7,27 9,56

0,00 0,00 0,02 0,05 0,12 0,29 0,62 1,22 2,22 3,68 5,61 7,85 10,04

29 0,00 0,00 0,01 0,02 0,06 0,16 0,37 0,77 1,47 2,58 4,16 6,17 8,39

0,00 0,00 0,01 0,03 0,09 0,21 0,47 0,95 1,75 2,98 4,67 6,73 8,91

30 0,00 0,00 0,01 0,02 0,05 0,12 0,28 0,59 1,15 2,06 3,40 5,18 7,27

0,00 0,00 0,01 0,02 0,07 0,16 0,36 0,73 1,37 2,39 3,84 5,70 7,80

150

Anexa 2

Fig. A.2. Schema bloc de rezolvare a problemelor tehnologice pe baza metodelor teoriei probabilităţilor şi statisticii matematice [61]

151

Anexa 3

Fig. A.3. Schema de dirijare a instalaţiei de laborator: a) schema-bloc de conectare a Sistemului Tensometric SIIT-3 la instalaţia de laborator; b) schema de conectare a punţii de măsurare la SIIT-3; c) schema blocului de dirijare. ST – senzori tensometrici; BM – bloc de măsurare; BÎ – Bloc de înregistrare; BDD – Bloc de dirijare la distanţă; BA – Bloc de alimentare; ME – Motor electric

152

Anexa 4. Aprecierea legii de repartiţie a rezistenţei la înaintare a barei prin mediul de lucru

Tabelul A.4.1. Valorile diviziunilor sistemului SIIT-3

Nr. crt.

Zi Nr. crt.

Zi Nr. crt.

Zi Nr. crt.

Zi Nr. crt.

Zi Nr. crt.

Zi Nr. crt.

Zi Nr. crt.

Zi

1 2152 15 2201 29 2135 43 2257 57 2241 71 2234 85 2141 99 2132 2 2145 16 2155 30 2173 44 2184 58 2202 72 2173 86 2136 100 2225 3 2099 17 2280 31 2189 45 2079 59 2314 73 2228 87 2168 101 2097 4 1980 18 2188 32 2132 46 2220 60 2262 74 2181 88 2182 102 2231 5 2176 19 2323 33 2184 47 2026 61 2200 75 2096 89 2282 103 2188 6 2227 20 2133 34 2204 48 2040 62 2132 76 2124 90 2139 104 2151 7 2020 21 2161 35 2145 49 2117 63 2197 77 2187 91 2045 105 2047 8 2089 22 2148 36 2205 50 2149 64 2203 78 2153 92 2166 106 2132 9 2229 23 2101 37 2203 51 2263 65 2179 79 2089 93 2118 107 2095

10 2211 24 2110 38 2327 52 2251 66 2196 80 2188 94 2087 108 2198 11 2167 25 2109 39 2191 53 2289 67 2223 81 2145 95 2210 109 2108 12 2249 26 2188 40 2128 54 2226 68 2150 82 2114 96 2190 110 2144 13 2168 27 2164 41 2239 55 2158 69 2240 83 2134 97 2204 111 2037 14 2190 28 2185 42 2277 56 2206 70 2168 84 2155 98 2180 112 2129

Calculul parametrilor repartiţiei

Valorile momentului rezistent

iX sunt rânduite în mod crescător

m in m ax

5, 2206 6, 6 78

X X

N m⋅

��

��

Datele se împart în grupuri numărul cărora k se determină cu formula

1 3,322lg 3,322lg112 7,81k N= + = = (1)

în care N – numărul de măsurări.

Adoptăm 8.k =

Valoarea intervalului grupurilor se determină cu formula

m ax m in 0,1868,1 3,322 lg

X XX

N

−∆ = =

+ (2)

adoptăm 0,19X∆ =

În fiecare grup intră datele pentru care X corespunde inegalităţii

2 2k k

X XX X X

∆ ∆− < ≤ +

Se determină:

- frecvenţele im de apariţie a valorii iX în intervalul dat (tabelul );

- valorile medii ale grupurilor iX ca semisuma limitelor lor;

- frecvenţa relativă experimentală

153

;ii

mP

N= (3)

Tabelul A.4.2. Calculul parametrilor repartiţiei

Numărul grupului k Parametrii 1 2 3 4 5 6 7 8

Limitele grupurilor 5,2206- -5,4106

5,4106- -5,6006

5,6006- -5,7906

5,7906- -5,9806

5,9806- -6,1706

6,1706- -6,3606

6,3606- -6,5506

6,5506- -6,7406

Frecvenţa experimentală im 2 5 14 28 37 16 7 3

Valoarea medie a grupului

iX 5,3156 5,5056 5,6956 5,8856 6,0756 6,2656 6,4556 6,6456

Frecvenţa relativă experimentală Pi

0,01786 0,04464 0,125 0,25 0,33036 0,14286 0,0625 0,02679

Valoarea medie a

eşantionului X 6,0077X =

Dispersia S2 2 0,0708S =

Abaterea medie pătratică 0,26608S =

Abaterile centrate şi

normate it -2,601 -1,887 -1,173 -0,459 0,255 0,969 1,683 2,397

Densitatea

probabilităţii ( )i

f t 0,01358 0,067 0,200 0,359 0,386 0,249 0,097 0,0023

Probabilitatea teoretică

( )iP t 0,0097 0,0478 0,1428 0,25635 0,276 0,1778 0,069 0,0016

Frecvenţa teoretică itm 1 6 16 29 31 20 8 1

im - 7 14 28 37 16 10 - Frecvenţe unite

itm - 7 16 29 31 20 9 -

( )2

i it

it

m m

m

− - 0 0,25 0,034 1,16 0,8 0,111 -

Valoarea medie a eşantionului

1

6,007k

i i

i

X X P=

= =∑ , N.m (4)

dispersia (momentul al doilea 2M )

( )2

2

1

1 10,0708;

1 112 1

k

i i

i

S X X mN =

= − = =− −∑ (5)

abaterea medie pătratică

2 0, 0708 0, 26608S S= = = , N.m (6)

momentul al treilea

154

( )3

31

10,0007;

k

i i

i

M X X mN =

= − = −∑ (7)

momentul al patrulea

( )4

41

10,0225

k

i i

i

M X X mn =

= − =∑ (8)

indicele normat de asimetrie (măsura asimetriei A )

33 3

0,00070,037;

0,26608

MA

S

−= = = − (9)

indicele relativ al excesului

42 22

0,02253 3 1,4886;

0,0708

ME

M= − = − = (10)

coeficientul de variaţie

0 0 00 0 0

0,26608100 100 4,43 ;

6,0077

S

Xν = ⋅ = ⋅ = (11)

abaterile centrate şi normate pentru mijlocul grupărilor

;i

i

X Xt

S

−= (12)

densitatea probabilităţii

( )2 2

2 21

0,39892

t t

f t e eπ

− −

= = (13)

probabilitatea teoretică de a intra în grup

( );i

it

f tP X

S= ⋅ ∆ (14)

frecvenţa teoretică

it itm P N= ⋅ (15)

pătratele abaterilor frecvenţelor experimentale de la cele teoretice (frecvenţele mai mici de 5 sunt

unite)

( )2

;i it

it

m m

m

− ( ) ( )

2 2

3 3

3

14 160,25.

16t

t

m m

m

− −= =

Criteriul ( )

2

2

1

0 0,25 0,034 1,16 0,8 0,111 2,355n

i it

i it

m m

mχ

=

−= = + + + + + =∑

Numărul de grade de libertate 1f k r= − − (r - numărul parametrilor funcţiei teoretice a

repartiţiei, pentru legea normală 2r = ), 6 2 1 3.f = − − =

155

Anexa 5. Chestionar pentru indicarea rangurilor factorilor funcţie de influenţa lor asupra rezistenţei la înaintare

Nr crt.

Denumirea factorului Unitatea de măsurare

Limitele variaţiei factorului

Rangul (locul)

1. Diametrul tobei, D m 0,2…1,0

2. Frecvenţa de rotaţie, n min-1 20…200

3. Diametrul barei, d mm 8…50

4. Dimensiunea maximă a particulelor amestecului, a mm 1…60

5. Umiditatea amestecului, w % 2…50

6. Pasul barelor de-a lungul axei arborelui, p mm 10…150

7. Numărul de rânduri longitudinale de bare 2…12

8. Unghiul de atac a organului de lucru grade 30…90

9. Distanţa de la capătul barei până la suprafaţa interioară a tobei, ε mm 1…150

10. Forma secţiunii transversale a barei la una şi aceeaşi lăţime, b

b – const.

11. Coeficientul de umplere, ku 0,1…0,7

12. Densitatea amestecului Mg/m3 0,5…2,5

13. Rugozitatea suprafeţei barelor µkm 0,63…6,3

14. Materialul barelor Oţel,

oţel acoperit cu cauciuc

15 Unghiul de înclinare a liniei elicoidale a barelor pe suprafaţa arborelui

grad. 15…75

16 Numărul de începuturi a liniei elicoidale 1…8

17 Diametrul arborelui malaxorului, da mm

0.1D...0.2D

18 Lungimea tobei, L mm 0.5D...6D

19 Temperatura amestecului, grade C +1...+90

20 Raportul componentelor amestecului De la 1:1:0 până

la 1:3:7

156

Anexa 6. Rezultatele sondajului pentru determinarea rangurilor factorilor funcţie de influenţa lor asupra rezistenţei la înaintare

Factorii Respondenţi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 6 9 5 3 1 10 11 14 16 15 7 2 18 17 12 13 19 8 20 4 2 1 19 20 2 3 7 8 9 12 5 4 6 18 14 17 11 16 15 13 10 3 1 3 2 8 7 5 3 4 8 1 4 5 10 11 6 9 7 2 12 5 4 11 10 9 7 8 2 3 15 4 1 13 5 19 14 16 17 18 12 20 6 5 16 11 9 8 7 10 4 3 2 1 5 6 15 20 12 14 17 19 13 18 6 3 12 12 1 6 12 9 7 8 17 2 5 20 19 15 16 19 13 15 4 7 2 5 7 6 8 4 3 16 9 13 1 10 20 18 15 14 19 11 17 12 8 3 4 11 12 1 5 2 13 7 9 8 18 20 17 6 16 10 15 19 14 9 2 1 3 4 10 5 6 7 9 8 11 12 16 15 13 14 17 18 20 19

10 1 2 3 5 10 4 6 7 8 9 14 13 12 11 15 16 17 19 20 18 11 11 5 4 9 12 20 1 3 6 10 17 19 2 7 8 18 13 14 15 16 12 11 13 12 10 1 3 4 14 5 6 8 7 20 19 9 16 17 15 18 2 13 2 14 9 8 4 3 5 13 6 10 1 15 18 19 12 11 16 7 20 17 14 16 16 3 1 7 11 13 2 3 12 4 6 17 20 8 16 19 18 20 5 15 2 16 6 9 1 5 8 12 3 4 7 13 18 17 14 10 19 15 20 11

157

Anexa 7. Rezultatele reformării rangurilor

Factorii Respondenţii

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Suma 1 6 9 5 3 1 10 11 14 16 15 7 2 18 17 12 13 19 8 20 4 210 2 1 19 20 2 3 7 8 9 12 5 4 6 18 14 17 11 16 15 13 10 210 3 1,5 5,5 3,5 15,5 13,5 10 5,5 7,5 15,5 1,5 7,5 10 18 19 20 17 13,5 3,5 12 10 210 4 11 10 9 7 8 2 3 15 4 1 13 5 19 14 16 17 18 12 20 6 210 5 16 11 9 8 7 10 4 3 2 1 5 6 15 20 12 14 17 19 13 18 210 6 3 11 11 1 6 11 9 7 8 17 2 5 20 18,5 14,5 16 18,5 13 14,5 4 210 7 2 5 7 6 8 4 3 16 9 13 1 10 20 18 15 14 19 11 17 12 210 8 3 4 11 12 1 5 2 13 7 9 8 18 20 17 6 16 10 15 19 14 210 9 2 1 3 4 10 5 6 7 9 8 11 12 16 15 13 14 17 18 20 19 210

10 1 2 3 5 10 4 6 7 8 9 14 13 12 11 15 16 17 19 20 18 210 11 11 5 4 9 12 20 1 3 6 10 17 19 2 7 8 18 13 14 15 16 210 12 11 13 12 10 1 3 4 14 5 6 8 7 20 19 9 16 17 15 18 2 210 13 2 14 9 8 4 3 5 13 6 10 1 15 18 19 12 11 16 7 20 17 210 14 14 14 3,5 1 8 10 12 2 3,5 11 5 7 16 19,5 9 14 18 17 19,5 6 210 15 2 16 6 9 1 5 8 12 3 4 7 13 18 17 14 10 19 15 20 11 210

ijx∑ 86,5 139,5 116 100,5 93,5 109 87,5 142,5 114 120,5 110,5 148 250 245 192,5 217 248 201,5 261 167 3150

jx 5,7667 9,3 7,733 6,7 6,233 7,2667 5,8333 9,5 7,6 8,0333 7,367 9,867 16,67 16,333 12,83 14,47 16,53 13,43 17,4 11,13 L=157,5

j jx L∆ = − -71 -18 -41,5 -57 -64 -48,5 -70 -15 -43,5 -37 -47 -9,5 92,5 87,5 35 59,5 90,5 44 103,5 9,5

2j

∆∑ 5041 324 1722 3249 4096 2352,3 4900 225 1892 1369 2209 90,25 8556 7656,3 1225 3540 8190 1936 10712 90,25 69376,5

Locul 14,233 10,7 12,27 13,3 13,77 12,733 14,167 10,5 12,4 11,967 12,63 10,13 3,333 3,6667 7,167 5,533 3,467 6,567 2,6 8,867

158

Anexa 8. Rezultatele verificării ipotezelor

Valoarea criteriului Ipoteza

Criteriul aprecierii ipotezei Calculată Critică

Concordanţă cu ipoteză

10H Coeficientul corelaţiei

rangurilor Spirmen, ρ 1 Nu este

20H Criteriu Pirson, χ2 132,15 30,1 Nu este

30H Criteriu Fischer, F 1,63 1,79 Nu este

40H Criteriu Fischer, F 11,51 1,65 Nu este

50H Criteriu Stiudent, t în baza tab. 2. Nu este

60H Criteriu Pirson, χ2 în baza tab. 3. Nu este

Anexa 9. Analiza dispersională a datelor sondajului

Variabilitatea Numărul de grade

de libertate Suma pătratelor

Estimaţia dispersiei

Între respondenţi m-1=14 2( ) 476,47

mn

i ij

ij

x x− =∑ 21 34,03S =

Între factori n-1=19 2( ) 4562,79

mn

j ij

ij

x x− =∑ 22 240,15S =

Remanentă (m-1)(n-1)=266 2( ) 5548,86

mn

j i j ij

ij

x x x x− − + =∑ 2 20,86R

S =

Totală mn-1=299 2( ) 9964,0

mn

ij ij

ij

x x− =∑

ix - valoarea medie pe rânduri

jx - valoarea medie pe coloane

ijx - media totală

21

1 21,63

R

SF

S= =

22

2 211,51

R

SF

S= =

159

Anexa 10. Rezultatele verificării ipotezei

Intervalele rangurilor şi frecvenţele teoretice ale distribuţiei uniforme

Pentru 3 intervale Pentru 2 intervale

Facturii 1-4

6,67

5-8

6,67

9-12

6,66

20,05

( 2)

χ

γ =

Rezultatele verificării ipotezei

1-6

10

7-12

10

20,05

( 1)

χ

γ =

Rezultatele verificării ipotezei

X1 9 1 5 6,05 nu

corespunde 10 5 2,5 corespunde

X7 7 5 3 2,45 corespunde 10 5 2,5 corespunde











160

Anexa 11

Fig. A.11. Distribuirea rangurilor fiecărui factor

161

Anexa 12. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (1 bară, nisip de râu, a < 1,25 mm)

Nr. măsurătorilor

Diametrul barei, x3

Lungimea barei, x1

Turaţia arborelui, x2

Coeficientul de umplere a jgheabului

malaxorului, x11

Momentul rezistent M,

N.m

1 - - - - 0,223 2 - - - + 0,772 3 - - + - 0,297 4 - - + + 1,074 5 - + - - 1,21 6 - + - + 8,955 7 - + + - 2,303 8 - + + + 13,299 9 + - - - 0,247

10 + - - + 1,512 11 + - + - 0,381 12 + - + + 2,551 13 + + - - 3,697 14 + + - + 15,312 15 + + + - 4,85 16 + + + + 20,314 17 + 0 0 0 5,296 18 - 0 0 0 2,342 19 0 + 0 0 11,078 20 0 - 0 0 0,6 21 0 0 + 0 4,317 22 0 0 - 0 2,374 23 0 0 0 + 6,504 24 0 0 0 - 0,798

162

Anexa 13. Planul rotatabil de tip K=4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (2 bare, nisip de râu, a < 1,25 mm)

Nr. măsurătorilor

Unghiul dintre axele

barelor, x15

Proiecţia distanţei

dintre bare pe axa

malaxorului, x6


malaxorului, x11

Turaţia arborelui,

x2


N.m

1 - - - - 2,54 2 + - + - 11,19 3 - - + + 8,82 4 - + - + 2,34 5 + + - - 1,82 6 + - - + 1,97 7 - + + - 12,18 8 + + + + 10,98 9 + - - - 1,73

10 - + - - 2,11 11 - - + - 11,91 12 - - - + 2,88 13 + + + - 11,39 14 + + - + 1,82 15 + - + + 10,67 16 - + + + 11,57 17 + 0 0 0 4,36 18 - 0 0 0 8,90 19 0 + 0 0 6,46 20 0 - 0 0 5,17 21 0 0 + 0 11,54 22 0 0 - 0 1,22 23 0 0 0 + 4,71 24 0 0 0 - 4,44 25 0 0 0 0 4,55 26 0 0 0 0 4,41 27 0 0 0 0 4,49 28 0 0 0 0 4,41 29 0 0 0 0 4,62 30 0 0 0 0 4,57

163

Anexa 14. Planul rotatabil de tip K=4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (3 bare, nisip de râu, a < 1,25 mm)

Nr. măsurătorilor


barelor, x15


dintre bare pe axa

malaxorului, x6


malaxorului, x11

Turaţia arborelui,

x2


N.m

1 - - - - 1,977 2 + - + - 10,878 3 - - + + 13,887 4 - + - + 2,784 5 + + - - 1,618 6 + - - + 1,786 7 - + + - 12,390 8 + + + + 8,551 9 + - - - 2,013 10 - + - - 2,400 11 - - + - 13,405 12 - - - + 2,298 13 + + + - 10,055 14 + + - + 1,817 15 + - + + 9,687 16 - + + + 12,642 17 + 0 0 0 4,038 18 - 0 0 0 13,923 19 0 + 0 0 6,145 20 0 - 0 0 4,659 21 0 0 + 0 12,984 22 0 0 - 0 1,032 23 0 0 0 + 6,178 24 0 0 0 - 4,915 25 0 0 0 0 4,448 26 0 0 0 0 4,624 27 0 0 0 0 4,682 28 0 0 0 0 4,570 29 0 0 0 0 4,592 30 0 0 0 0 4,477

164

Anexa 15. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (1 bară, argilă, a < 1,25 mm)

Nr. măsurătorilor

Diametrul barei, x3

Lungimea barei, x1



malaxorului, x11


N.m

1 - - - - 0,32 2 - - - + 0,71 3 - - + - 0,63 4 - - + + 0,85 5 - + - - 0,64 6 - + - + 6,5 7 - + + - 0,78 8 - + + + 5,2 9 + - - - 0,52

10 + - - + 1,19 11 + - + - 0,58 12 + - + + 1,67 13 + + - - 0,94 14 + + - + 7,8 15 + + + - 1,09 16 + + + + 9,68 17 + 0 0 0 0,9 18 - 0 0 0 0,8 19 0 + 0 0 1,6 20 0 - 0 0 1,4 21 0 0 + 0 1,06 22 0 0 - 0 1,22 23 0 0 0 + 3,12 24 0 0 0 - 0,7

165

Anexa 16. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (1 bară, amestec uscat de ciment : nisip 1:3)

Nr. măsurătorilor

Diametrul barei, x3

Lungimea barei, x1



malaxorului, x11


N.m

1 - - - - 0,408 2 - - - + 1,194 3 - - + - 0,492 4 - - + + 0,783 5 - + - - 1,296 6 - + - + 10,758 7 - + + - 1,361 8 - + + + 11,891 9 + - - - 0,462

10 + - - + 1,393 11 + - + - 0,494 12 + - + + 3,063 13 + + - - 2,043 14 + + - + 26,964 15 + + + - 2,396 16 + + + + 28,379 17 + 0 0 0 2,655 18 - 0 0 0 1,75 19 0 + 0 0 11,75 20 0 - 0 0 0,76 21 0 0 + 0 1,671 22 0 0 - 0 1,901 23 0 0 0 + 8,798 24 0 0 0 - 1,593

166

Anexa 17. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (1 bară, argilă, a =1 - 5 mm)

Nr. măsurătorilor

Diametrul barei, x3

Lungimea barei, x1

Dimensiunea particulelor,

x4


malaxorului, x11


N.m

1 - - - - 1,03 2 - - - + 3,51 3 - - + - 1,02 4 - - + + 3,32 5 - + - - 1,56 6 - + - + 12,24 7 - + + - 1,58 8 - + + + 9,91 9 + - - - 1,51

10 + - - + 14,06 11 + - + - 2,2 12 + - + + 14,88 13 + + - - 2,43 14 + + - + 17,46 15 + + + - 3,4 16 + + + + 14,1 17 + 0 0 0 11,41 18 - 0 0 0 2,16 19 0 + 0 0 7,47 20 0 - 0 0 4,86 21 0 0 + 0 4,75 22 0 0 - 0 5,27 23 0 0 0 + 12,93 24 0 0 0 - 1,47

167

Anexa 18. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (1 bară, amestec uscat de ciment : nisip : piatră spartă în raport 1:3:4)

Nr. măsurătorilor

Diametrul barei, x3

Lungimea barei, x1



malaxorului, x11


N.m

1 - - - - 2,64 2 - - - + 4,93 3 - - + - 0,41 4 - - + + 6,38 5 - + - - 3,22 6 - + - + 17,84 7 - + + - 0,66 8 - + + + 31,07 9 + - - - 3,76

10 + - - + 4,11 11 + - + - 0,41 12 + - + + 8,86 13 + + - - 3,24 14 + + - + 26,29 15 + + + - 0,44 16 + + + + 38,25 17 + 0 0 0 21,26 18 - 0 0 0 6,19 19 0 + 0 0 19,04 20 0 - 0 0 10,14 21 0 0 + 0 11,05 22 0 0 - 0 11,01 23 0 0 0 + 19,38 24 0 0 0 - 3,44

168

Anexa 19. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent M, N.m (1 bară, argilă, umiditatea 5 9 4x = ±� %)

Nr. măsurătorilor

Umiditatea materialului

, x5

Diametrul barei, x3



malaxorului, x11


N.m

1 - - - - 0,61 2 - - - + 1,79 3 - - + - 0,62 4 - - + + 1,59 5 - + - - 0,66 6 - + - + 2,19 7 - + + - 0,68 8 - + + + 2,5 9 + - - - 1,27 10 + - - + 5,12 11 + - + - 1,34 12 + - + + 6,79 13 + + - - 1,62 14 + + - + 8,01 15 + + + - 2,54 16 + + + + 7,45 17 + 0 0 0 7,76 18 - 0 0 0 0,82 19 0 + 0 0 4,27 20 0 - 0 0 2,66 21 0 0 + 0 1,36 22 0 0 - 0 1,93 23 0 0 0 + 3,29 24 0 0 0 - 0,88

169

Anexa 20. Rezultatele aprecierii semnificaţiei deosebirilor rezistenţelor la înaintare ale barelor cu diferite secţiuni

170

Anexa 21. Planul Ha5 /k=5, N=27/ şi rezultatele determinării momentului rezistent al malaxorului M, N.m

Nr. măsurăto-

rilor

Unghiul dintre axele barelor, x15

Proiecţia distanţei dintre

bare pe axa malaxorului, x6

Turaţia arborelui,

x2

Coeficientul de umplere

a jgheabului malaxorului,

x11

Dimensiunea particulelor amestecului,

x4


N.m

1 - - - - + 15,6 2 + - - - - 1,6 3 - + - - - 11,9 4 + + - - + 61,4 5 - - + - - 1,3 6 + - + - + 19,7 7 - + + - + 48,7 8 + + + - - 13,2 9 - - - + - 0,8 10 + - - + + 20,1 11 - + - + + 48,5 12 + + - + - 5,4 13 - - + + + 16,7 14 + - + + - 1,1 15 - + + + - 4,6 16 + + + + + 54,1 17 - 0 0 0 0 22,1 18 + 0 0 0 0 23,5 19 0 - 0 0 0 16,5 20 0 + 0 0 0 28,7 21 0 0 - 0 0 21,8 22 0 0 + 0 0 23,9 23 0 0 0 - 0 26,2 24 0 0 0 + 0 20,3 25 0 0 0 0 - 6,2 26 0 0 0 0 + 40,4 27 0 0 0 0 0 22,9

171

Anexa 22. Planul B4 şi rezultatele determinării momentului rezistent al malaxorului M, N.m

Nr. măsurătorilor

Lungimea barei, x1

Unghiul dintre axele barelor, x15

Umiditatea materialului,

x5


malaxorului, x11


N.m

1 - - - - 2,9 2 - - - + 3,8 3 - - + - 0,01 4 - - + + 1,7 5 - + - - 4,2 6 - + - + 3,6 7 - + + - 0,05 8 - + + + 1,8 9 + - - - 1,7 10 + - - + 17,2 11 + - + - 2,9 12 + - + + 0,2 13 + + - - 2,2 14 + + - + 14,8 15 + + + - 2,1 16 + + + + 0,9 17 + 0 0 0 11,4 18 - 0 0 0 2,8 19 0 + 0 0 8,7 20 0 - 0 0 6 21 0 0 + 0 0,9 22 0 0 - 0 5,8 23 0 0 0 + 15,1 24 0 0 0 - 4,9

172

Anexa 23. Borderoul de calcul pentru elaborarea nomogramei de tip α β γ+ =

Ecuaţia iniţială 21 5 11 5 1 5 1 11 5 11M =8,15 + 1,81x - 1,99x + 2,12x - 4,44x - 1,18x x + 1,28x x - 1,8x x

Substituirea 2

5 5 1 5 5 11=-1,99x - 4,44x -1,18x x - 1,8x xα

1 1 1 1 1 1= 1 ,8 1 x + 2 ,1 2 x + 1 ,2 8 x xβ =M - 8,15 γ

Limitele variaţiei argumentelor

1x 1... 1= − + ; 5x 1... 1= − + ;

11x 1... 1= − + 1x 1... 1= − + ; 11x 1... 1= − + M=0,07...15

Limitele variaţiei funcţiilor

= -9 ,41 ...1 ,8α = -2 ,6 5 ...5 ,2 1β =-8,08...6,85 γ

Diferenţa valorilor limite

=11,21α∆ =7,86β∆ =14,93γ∆

Modulele 10m mm= 10n m m=

1005

2010

0,520

mnS mm

m n

mk mm

m n

= = =+

= = =+

Ordonatele punctelor zero

0o

Y α = 10 ( 3,81) 10 (2,56) 12,5o

Y m n mmβ α β= − = ⋅ − + ⋅ =− 0,5( 12,5) 6,25o oY kY mmγ β= = − =−

Ecuaţiile scărilor 25 5 1 5 5 1110(-1,99x - 4,44x -1,18x x - 1,8x x )Y mα α= = 0 1 11 1 1112,5 10(1,81x +2,12x + 1,28x x )Y Y nβ β β= + =− + 5 6,25 5( 8,15)oY Y Mγ γ γ= + = − + −

Abscisele scărilor

0xα = 100x mm Dβ = = 0,5 100 50x kD mmγ = = ⋅ =

173

Anexa 24. Borderoul de calcul pentru construirea câmpului binar α

Ecuaţia iniţială 25 5 1 5 5 11=-1,99x - 4,44x -1,18x x - 1,8x xα

Substituirea 25 5 1 5= -1 ,9 9 x - 4 ,4 4 x -1 ,1 8 x xα ′ 5 11=- 1,8x xβ ′ =γ α′

Limitele variaţiei argumentelor 1x 1... 1= − + ; 5x 1... 1= − + 5x 1... 1= − + ; 11x 1... 1= − + =-9,41...1,8α


=-9,41...1,38α ′ =-1,8...1,8β ′ =-9,41...1,8γ ′


= 1 0 ,7 9α ′∆ =3,6β ′∆ =11,21γ ′∆

Modulele 10m′ = − 100

520

m sn

m s

′ ′− −′ = = =

′ ′− − −

10

101 1 2

10

S

sk

m

=

= − = − =− −

Ordonatele punctelor zero 0

oYα′ = 0

oY m nβ α β′ ′ ′= − = 0

o oY kYγ β′

′= =

Ecuaţiile scărilor 2

5 5 1 510(-1,99x - 4,44x -1,18x x )Y mα α′ ′= − = −

0 5 110 5( 1,8x x )Y Y nβ β β′ ′

′= + = + − 0 10oY Y sγ γ γ α′ ′= + = +

Abscisele scărilor 0xα′ = 5 0x m m Dβ ′ = = 2 50 100x kD mmγ ′ = = ⋅ =

174

Anexa 25. Planul Ha5 /k=5, N=27/ şi rezultatele determinării productivităţii malaxorului P, m3/oră

Nr. măsurăto-

rilor


barelor, x15


dintre bare pe axa

malaxorului, x6

Turaţia arborelui,

x2

Coeficientul de umplere

a jgheabului malaxorului,

x11

Dimensiunea particulelor amestecului,

x4

Productivitatea P, m3/oră

1 - - - - + 3,27 2 + - - - - 0,86 3 - + - - - 0,76 4 + + - - + 1,27 5 - - + - - 3,4 6 + - + - + 2,61 7 - + + - + 4,68 8 + + + - - 0,86 9 - - - + - 1,52

10 + - - + + 4,47 11 - + - + + 12,1 12 + + - + - 0,89 13 - - + + + 14,2 14 + - + + - 4,88 15 - + + + - 0,95 16 + + + + + 9,57 17 - 0 0 0 0 7,81 18 + 0 0 0 0 5,53 19 0 - 0 0 0 7,47 20 0 + 0 0 0 3,51 21 0 0 - 0 0 5,02 22 0 0 + 0 0 5,6 23 0 0 0 - 0 4,2 24 0 0 0 + 0 6,47 25 0 0 0 0 - 1,83 26 0 0 0 0 + 7,4 27 0 0 0 0 0 5,3

175

Anexa 26. Calcul pentru elaborarea nomogramei pentru determinarea productivităţii malaxorului

Tabelul A26.1. Borderoul de calcul pentru elaborarea nomogramei de tip α β γ+ =

Ecuaţia iniţială 15 2 11 4 4 15 2 6 4 11P = 4,68 - 0,99x + 0,92x + 1,84x + 2,42x - 1,07x x - 0,87x x 1,63x x+

Substituirea 15 11 4 4 15 4 11 = - 0,99x + 1,84x + 2,42x - 1,07x x 1,63x xα + 2 2 6 = 0,92x - 0,87x xβ = P - 4,68γ


4 11

15

x 1... 1 x 1... 1

x 1... 1

= − + = − +

= − +

2x 1... 1= − + 6x 1... 1= − + P=0,18...12,68


= -2,71...7,95α = -1,79...1,79β =-4,5...8,0 γ


=10,68α∆ =3,58β∆ =12,5γ∆

Modulele 106

1010,66

m mm= ≈ 179

503,58

n mm= =

5008,33

6010

0,1760

mnS mm

m n

mk mm

m n

= = =+

= = =+


0o

Y α = 10 (2,62) 50 (0) 26,2oY m n mmβ α β= − = ⋅ − ⋅ = 0,17(26, 2) 4,54o oY kY mmγ β= = =

Ecuaţiile scărilor

15 11 4 4 15 4 1110(- 0,99x + 1,84x + 2,42x - 1,07x x 1,63x x )Y mα α= = +

0 2 2 626,2 50(0,92x - 0,87x x )Y Y nβ β β= + = + 4,54 8,33( 4,68)oY Y s Pγ γ γ= + = + −

Abscisele scărilor

0xα = 100x mm Dβ = = 0,17 100 17x kD mmγ = = ⋅ =

176

Tabelul A26.2. Borderoul de calcul pentru construirea câmpului binar α

Ecuaţia iniţială 15 11 4 4 11 4 11 = - 0,99x + 1,84x + 2,42x - 1,07x x 1,63x xα +

Substituirea 11 4 4 11=1,84 2, 42 1, 63x x x xα ′ + + 15 4 15=-0,99x - 1, 07 x xβ ′ =γ α′


4x 1... 1= − + ;

1 1x 1 ... 1= − + 4x 1... 1= − + ; 1 5x 1 ... 1= − + =-2,71...7,95α


= -2 ,6 3 .. .5 ,8 9α ′ = -2 ,0 6 ...2 ,0 6β ′ =-2,71...7,95γ ′


=8,52α ′∆ =4,12β ′∆ =10,66γ ′∆

Modulele 10m′ = 100

520

m sn

m s

′ ′− −′ = = =

′ ′− − −

10

101 1 2

10

S

sk

m

=

= − = − =− −


0o

Y α ′ = 0 5 (0 ) 0o

Y m nβ α β′ ′ ′= − = − = 2(0) 0o oY kYγ β′′= = =

Ecuaţiile scărilor 11 4 4 1110(1, 84 2, 42 1, 63 )Y m x x x xα α′ ′= − = − + +

0 15 4 155(-0,99x - 1, 07 )Y Y n x xβ β β′ ′ ′= + = 0 10oY Y sγ γ γ β′ ′= + = +

Abscisele scărilor

0xα ′ = 50x mm Dβ ′ = = 2 50 100x kD mmγ ′ = = ⋅ =

177

Anexa 27. Densităţii distribuţiei experimentale a şuvoiului iniţial în malaxor cu bare cu acţionare continuă pentru coeficientul de reîntoarcere a materialului kr= 0,25

Numărul de bare Nr. de treceri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

5 4,23 6,61 11,51 14,01 14,92 15,09 13,5611,56 7,01 1,22 0,28 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0,4 0,54 0,8 1,48 2,8 5,7 7,2 9,51 11,28 11,91 11,6 10,8 9,8 6,21 4 2,73 1,42 0,74 0,46 0,39 0,23 0 0 0 0 0 0 0 15 0,1 0,11 0,23 0,46 0,91 1,2 1,65 1,88 2,68 3,53 4,61 5,6 6,4 8,19 9 9,75 9,4 8,43 7,2 5,65 4,44 2,96 1,94 1,44 1,15 0,71 0,34 0,04 20 0,09 0,1 0,14 0,31 0,53 0,85 1,03 1,33 1,54 1,82 2,4 2,96 3,7 4,33 5,2 5,81 6,92 7,73 8,8 9,23 8,77 7,29 6 4,67 3,2 2,31 1,67 1,27 25 0,05 0,09 0,12 0,28 0,46 0,63 0,85 1,03 1,15 1,42 1,65 1,94 2,22 2,4 2,8 3,02 3,53 3,88 4,4 5,2 5,92 6,89 8,09 8,87 9,06 9,01 8,49 6,55

Anexa 28. Concentraţia particulelor amestecului în volumele elementare, %

Numărul barelor Culoarea particulelor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0 rotaţii Albastru 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Verde 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Bej 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Roz deschis 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Orange 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Galben 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Roşu 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Albăstriu 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Suriu 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Roz 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Indigo 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Violet 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Alb 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0 Sur închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 Galben închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 0,0 Violet închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0

178

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 10 rotaţii Albastru 33,3 19,6 10,6 4,1 2,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Verde 59,3 54,9 34,0 16,3 11,8 6,5 3,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Bej 7,4 13,7 29,8 24,5 17,6 9,7 6,8 3,2 1,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Roz deschis 0,0 11,8 17,0 30,6 23,5 16,1 10,2 6,5 3,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Orange 0,0 0,0 8,5 18,4 25,5 19,4 13,6 8,1 6,9 3,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Galben 0,0 0,0 0,0 6,1 11,8 24,2 20,3 16,1 10,3 6,5 1,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Roşu 0,0 0,0 0,0 0,0 7,8 16,1 27,1 22,6 15,5 9,7 7,1 3,8 0,0 0,0 0,0 0,0 Albăstriu 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 8,1 13,6 24,2 19,0 14,5 12,5 11,5 7,1 0,0 0,0 0,0 Suriu 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 5,1 14,5 24,1 21,0 17,9 15,4 9,5 7,7 0,0 0,0 Roz 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,8 10,3 25,8 21,4 19,2 16,7 12,8 7,7 4,3 Indigo 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 8,6 17,7 26,8 23,1 21,4 20,5 15,4 10,9 Violet 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,6 12,5 26,9 23,8 20,5 15,4 10,9 Alb 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 16,7 28,2 38,5 34,8 Sur închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,8 10,3 15,4 17,4 Galben închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 7,7 15,2 Violet închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 6,5 20 rotaţii Albastru 50,0 31,3 21,6 13,7 9,4 6,5 3,1 1,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Verde 30,0 40,6 24,3 13,7 11,3 8,1 4,6 2,7 1,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Bej 10,0 15,6 32,4 27,5 20,8 12,9 9,2 5,3 2,6 1,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Roz deschis 10,0 12,5 13,5 25,5 22,6 16,1 10,8 6,7 3,8 2,3 1,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Orange 0,0 0,0 8,1 9,8 13,2 22,6 18,5 12,0 10,3 7,0 5,6 2,4 0,0 0,0 0,0 0,0 Galben 0,0 0,0 0,0 9,8 13,2 14,5 20,0 13,3 11,5 8,1 6,7 3,6 1,4 0,0 0,0 0,0 Roşu 0,0 0,0 0,0 0,0 5,7 9,7 12,3 22,7 19,2 14,0 11,1 6,0 2,8 1,5 0,0 0,0 Albăstriu 0,0 0,0 0,0 0,0 3,8 6,5 9,2 14,7 20,5 15,1 13,3 9,5 5,6 4,6 1,5 0,0 Suriu 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3,2 7,7 9,3 11,5 18,6 16,7 15,5 12,5 9,2 6,1 4,2 Roz 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,6 8,0 10,3 12,8 18,9 16,7 15,3 12,3 9,1 6,9 Indigo 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,0 6,4 9,3 11,1 19,0 18,1 15,4 13,6 11,1 Violet 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,6 7,0 8,9 13,1 20,8 20,0 18,2 18,1 Alb 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,7 5,6 9,5 13,9 23,1 21,2 20,8 Sur închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,1 4,8 9,7 13,8 24,2 23,6 Galben închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,5 11,1 Violet închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,5 4,2 30 rotaţii Albastru 22,7 12,5 9,1 5,7 4,2 2,6 2,3 1,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

179

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Verde 27,3 28,1 19,7 12,9 9,9 7,7 6,9 3,8 2,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Bej 22,7 23,4 24,2 18,6 15,5 11,5 9,2 6,3 5,3 3,7 1,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Roz deschis 13,6 17,2 18,2 21,4 16,9 12,8 10,3 7,6 7,9 6,1 3,8 2,5 0,0 0,0 0,0 0,0 Orange 10,6 12,5 16,7 18,6 18,3 14,1 11,5 8,9 7,9 7,3 5,1 3,7 2,4 0,0 0,0 0,0 Galben 3,0 6,3 7,6 11,4 15,5 17,9 14,9 11,4 9,2 8,5 6,3 4,9 2,4 1,4 0,0 0,0 Roşu 0,0 0,0 3,0 5,7 9,9 14,1 17,2 17,7 15,8 12,2 8,9 7,4 4,8 4,2 2,9 0,0 Albăstriu 0,0 0,0 1,5 4,3 7,0 11,5 13,8 19,0 18,4 14,6 12,7 11,1 8,3 6,9 2,9 0,0 Suriu 0,0 0,0 0,0 1,4 2,8 5,1 8,0 13,9 15,8 19,5 17,7 13,6 9,5 4,2 2,9 3,3 Roz 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,6 4,6 6,3 9,2 13,4 19,0 16,0 14,3 15,3 11,6 6,6 Indigo 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,1 3,8 5,3 8,5 12,7 17,3 17,9 16,7 14,5 14,8 Violet 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,6 4,9 7,6 12,3 17,9 18,1 20,3 21,3 Alb 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,2 5,1 8,6 13,1 19,4 21,7 23,0 Sur închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,5 9,5 13,9 17,4 18,0 Galben închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,9 9,8 Violet închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,9 3,3 40 rotaţii Albastru 23,7 16,9 15,5 13,3 3,4 1,9 1,9 1,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Verde 23,7 25,4 22,4 20,0 10,2 7,5 7,4 6,8 4,8 5,0 4,3 2,6 2,6 2,6 1,4 1,7 Bej 16,9 18,6 20,7 18,3 15,3 11,3 9,3 6,8 6,3 5,0 4,3 3,9 2,6 2,6 1,4 1,7 Roz deschis 10,2 10,2 12,1 15,0 23,7 20,8 14,8 11,9 9,5 10,0 7,2 5,2 3,9 2,6 2,8 1,7 Orange 6,8 6,8 6,9 10,0 10,2 18,9 16,7 13,6 11,1 10,0 8,7 6,5 6,6 5,3 4,2 3,3 Galben 6,8 6,8 6,9 6,7 10,2 11,3 13,0 20,3 15,9 11,7 8,7 6,5 6,6 5,3 4,2 3,3 Roşu 6,8 6,8 6,9 6,7 10,2 9,4 11,1 11,9 20,6 13,3 10,1 7,8 6,6 6,6 5,6 5,0 Albăstriu 3,4 5,1 5,2 5,0 6,8 7,5 9,3 10,2 12,7 20,0 15,9 11,7 10,5 6,6 5,6 5,0 Suriu 1,7 3,4 3,4 3,3 5,1 5,7 7,4 8,5 9,5 13,3 20,3 15,6 14,5 10,5 8,3 6,7 Roz 0,0 0,0 0,0 1,7 3,4 3,8 3,7 3,4 4,8 6,7 10,1 16,9 13,2 11,8 11,1 11,7 Indigo 0,0 0,0 0,0 0,0 1,7 1,9 3,7 3,4 3,2 3,3 4,3 10,4 18,4 15,8 15,3 16,7 Violet 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,9 1,7 1,6 1,7 4,3 7,8 9,2 21,1 18,1 18,3 Alb 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,4 2,6 2,6 5,3 9,7 15,0 Sur închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,6 2,6 3,9 5,6 5,0 Galben închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,2 3,3 Violet închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,8 1,7 50 rotaţii Albastru 23,5 23,8 19,7 15,5 8,6 7,6 6,1 5,5 4,0 2,6 1,3 1,1 0,0 0,0 0,0 0,0 Verde 23,5 23,8 16,4 15,5 12,1 10,6 9,1 6,8 6,7 5,2 3,8 3,3 3,7 2,6 2,7 0,0 Bej 13,7 14,3 18,0 17,2 13,8 12,1 10,6 9,6 8,0 6,5 5,0 4,4 4,9 3,9 2,7 0,0

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Roz deschis 11,8 11,1 11,5 12,1 15,5 19,7 15,2 12,3 12,0 9,1 7,5 4,4 4,9 3,9 2,7 0,0 Orange 7,8 7,9 9,8 12,1 13,8 13,6 18,2 15,1 13,3 10,4 10,0 7,8 6,1 5,2 4,1 1,4 Galben 7,8 7,9 8,2 8,6 10,3 10,6 10,6 16,4 13,3 11,7 10,0 7,8 7,3 5,2 5,4 2,8 Roşu 3,9 3,2 4,9 5,2 6,9 7,6 9,1 9,6 14,7 18,2 15,0 12,2 11,0 7,8 5,4 5,6 Albăstriu 3,9 3,2 4,9 5,2 5,2 4,5 6,1 6,8 8,0 9,1 15,0 12,2 11,0 10,4 5,4 7,0 Suriu 2,0 3,2 3,3 3,4 3,4 4,5 6,1 6,8 8,0 9,1 8,8 14,4 12,2 9,1 8,1 8,5 Roz 2,0 1,6 3,3 3,4 5,2 4,5 4,5 5,5 6,7 7,8 10,0 13,3 14,6 11,7 9,5 9,9 Indigo 0,0 0,0 0,0 1,7 3,4 3,0 3,0 4,1 4,0 5,2 5,0 6,7 7,3 15,6 13,5 11,3 Violet 0,0 0,0 0,0 0,0 1,7 1,5 1,5 1,4 1,3 3,9 3,8 5,6 6,1 11,7 13,5 21,1 Alb 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,3 3,8 3,3 4,9 5,2 16,2 15,5 Sur închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,3 3,3 4,9 6,5 5,4 5,6 Galben închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,2 1,3 2,7 5,6 Violet închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,7 5,6 100 rotaţii Albastru 9,2 7,5 5,8 5,6 7,6 11,1 7,6 5,0 3,9 7,9 5,7 5,3 2,6 2,8 2,7 2,7 Verde 16,9 17,5 18,8 13,9 10,6 11,1 6,3 5,0 6,5 5,3 5,7 5,3 3,9 4,2 2,7 2,7 Bej 13,8 11,3 11,6 8,3 7,6 11,1 5,1 2,5 3,9 2,6 2,9 2,6 2,6 2,8 6,7 2,7 Roz deschis 9,2 11,3 11,6 8,3 4,5 3,7 10,1 15,0 10,4 7,9 5,7 2,6 2,6 4,2 2,7 6,8 Orange 9,2 7,5 5,8 8,3 12,1 7,4 5,1 5,0 6,5 2,6 5,7 5,3 2,6 2,8 2,7 2,7 Galben 4,6 7,5 5,8 13,9 7,6 7,4 12,7 10,0 3,9 5,3 5,7 2,6 6,6 4,2 4,0 2,7 Roşu 18,5 11,3 8,7 8,3 7,6 14,8 7,6 5,0 6,5 5,3 5,7 2,6 6,6 6,9 6,7 2,7 Albăstriu 13,8 15,0 14,5 13,9 22,7 7,4 15,2 10,0 6,5 13,2 11,4 13,2 7,9 4,2 4,0 4,1 Suriu 4,6 7,5 2,9 5,6 7,6 7,4 2,5 7,5 3,9 5,3 5,7 10,5 3,9 6,9 4,0 4,1 Roz 0,0 3,8 8,7 8,3 7,6 7,4 10,1 12,5 15,6 15,8 8,6 7,9 13,2 13,9 13,3 6,8 Indigo 0,0 0,0 5,8 5,6 4,5 7,4 5,1 7,5 6,5 5,3 8,6 13,2 13,2 18,1 13,3 11,0 Violet 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3,7 7,6 5,0 6,5 10,5 11,4 13,2 13,2 6,9 14,7 11,0 Alb 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,5 5,0 13,0 7,9 8,6 5,3 6,6 8,3 8,0 20,5 Sur închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,5 5,0 6,5 5,3 5,7 7,9 7,9 8,3 6,7 8,2 Galben închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,9 2,6 3,9 2,8 4,0 6,8 Violet închis 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,6 2,8 4,0 4,1

181

Anexa 29. Planul Ha5 /k=5, N=27/ şi rezultatele determinării coeficientului de omogenitate al amestecului, Co

Nr. măsurăto-

rilor


malaxorului, x11

Turaţia arborelui,

x2


barelor, x15


dintre bare pe axa

malaxorului, x6

Lungimea de lucru a

malaxorului raportată la diametrul

jgheabului, x18

Coeficientul de omogenitate al amestecului, Co

1 - - - - + 0,99 2 + - - - - 1,09 3 - + - - - 1,04 4 + + - - + 1,48 5 - - + - - 0,46 6 + - + - + 1,43 7 - + + - + 1,22 8 + + + - - 1,45 9 - - - + - 1

10 + - - + + 0,37 11 - + - + + 0,72 12 + + - + - 1,2 13 - - + + + 0,63 14 + - + + - 1,36 15 - + + + - 0,73 16 + + + + + 1 17 - 0 0 0 0 0,73 18 + 0 0 0 0 0,65 19 0 - 0 0 0 1,05 20 0 + 0 0 0 1,22 21 0 0 - 0 0 0,65 22 0 0 + 0 0 0,9 23 0 0 0 - 0 0,61 24 0 0 0 + 0 0,45 25 0 0 0 0 - 1,34 26 0 0 0 0 + 0,65 27 0 0 0 0 0 0,37

182

Anexa 30

Fig. A.30. Schema-bloc a algoritmului de calculare a parametrilor optimali ai malaxorului

183

Anexa 31

184

Anexa 32

185

Anexa 33

186

Anexa 34

187

Anexa 35

188

Anexa 36

189

Anexa 37

190

Anexa 38

191

Anexa 39

192

Anexa 40

193

Anexa 41

194

Anexa 42

195

Anexa 43

196

Anexa 44

197

Anexa 45

198

Anexa 46

199

Anexa 47

200

Anexa 48

201

Anexa 49

202

DECLARAŢIA PRIVIND ASUMAREA RĂSPUNDERII

Subsemnatul, declar pe proprie răspundere că materialele prezentate în teza de doctorat, se referă

la propriile activităţi şi realizări, în caz contrar urmând să suport consecinţele, în conformitate cu

legislaţia în vigoare.

Lungu Valeriu

02 noiembrie 2009

203

CURRICULUM VITAE

Date personale: LUNGU Valeriu Data naşterii 1960.10.14 Locul naşterii s. Lipnic, raionul Ocniţa, R. Moldova

Studii: 1987 – 1991 Doctorantura, Institutul Politehnic Chişinău; 1977 – 1982 Facultatea de Mecanică, Institutul Politehnic Chişinău; 1967 – 1977 Şcoala medie nr.3, orăşelul Ocniţa.

Stagieri: 2007 – S.A INCOMAŞ, Moldova; 2002 – Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, România; 1997 – S.A. Duna Gaz, Ungaria.

Activitate profesională: 1994 – prezent Prodecan, Facultatea Urbanism şi Arhitectură, Universitatea Tehnică a Moldovei; 1992 – prezent Lector superior, Catedra Căi Ferate, Drumuri şi Poduri, Universitatea Tehnică a Moldovei; 1986 – 1992 Asistent, Catedra Maşini şi Mecanisme de Construcţii, Institutul Politehnic Chişinău; 1982 – 1986 Şef de laborator, Catedra Maşini şi Mecanisme de Construcţii, Institutul Politehnic Chişinău.

Participări la conferinţe şi simpozioane naţionale şi internaţionale din Bulgaria, Croaţia, Maroc, Moldova, România, Rusia, S.U.A., Ungaria.

Publicaţii: 71 de lucrări publicate, din care 22 brevete de invenţii.

Participări în proiecte: Proiecte naţionale 03.014T; 173C; 0104MD02522 etc.

Premii şi menţiuni: Diploma de Merit al Consiliului Suprem pentru Ştiinţă şi Dezvoltare Tehnologică al R.M. pentru rezultate remarcabile obţinute în cercetare - dezvoltare, 2004; Diploma Ministerului Industriei al R.M. pentru invenţia implementată în producere, 2002; Premiul Senatului U.T.M., 1997, 2002, 2004, 2007, 2008; Medalie de argint, Maroc, 1997; Medalie de bronz, INPEX-XIII, S.U.A., 1997; Medalii de argint şi bronz, INFOINVENT-2002, 2003, 2004, Chişinău; Medalii de argint şi bronz INVENTICA-2002, 2008, România.

Date de contact: adresa: bd. Dacia, 39, mun. Chişinău, MD-2060; tel. serv. 77-45-18, 77-38-03, fax. 77-44-11, e-mail: [email protected].

masini pentru constructia drumurilor

Documents

Transcript of masini pentru constructia drumurilor