Математична модель віброзаглиблювача паль

Abstract

В теперішній час набула широкого впровадження вібраційна техніка як на будівництві так і в сільському господарстві. Останнім часом все більше уваги приділяється процесу вібраційного заглиблення паль при будівництві фундаментів, мостів і других земляних сучасних споруд. Це вимагає досконалого вивчення вібраційного процесу і вибору більш раціональних способів його здійснення. Вібраційне заглиблення паль є важливою операцією при спорудженні фундаментів під будь-яку споруду. Від якості виконаної цієї операції залежать надійність, міцність, стійкість, , а також термін її служби. Віброзаглиблення паль є найбільш ефективним способом створення надійного фундаменту під споруди різного призначення. Віброзаглиблення, яке широко використовується на будівництві і в аграрному секторі, відноситься до безударної технології занурення паль. Для віброзаглиблення використовують низькочастотні (300…500 коливань за 1 хв.) і високочастотні (600…1500 коливань за 1 хв.) віброзаглиблювачі. Низькочастотними віброзаглиблювачами занурюють важкі палі, оболонки великого діаметра, а високочастотними – легкі палі у водонасищених пісчаних ґрунтах. При розрахунку вібраційних заглиблювачів на статичну й утомлену міцність коливальні процеси конструкцій та їх динамічні навантаження, в цей час, не враховуються. Однак їх несучу здатність можна значно підвищити, якщо у розрахунках при їх проектуванні враховувати їхні амплітудно-частотні характеристики. Відсутність ж уточненої методики розрахунку сучасних вібраційних машин, в тому числі і віброзаглиблювачів, для здійснення ефективного занурення різноманітних паль ускладнює їхнє проектування і експлуатацію. Для отримання більш точних розрахунків, механічні вібрації нами досліджувались у взаємозв’язку з електромагнітними процесами і в результаті була розроблена математична модель динамічних процесів, яка включала як нелінійні диференціальні рівняння руху привідної системи віброзаглиблювача так і лінійне диференціальне рівняння електромагнітних явищ в електричному двигуні. За результати теоретичних досліджень побудовані графіки які характеризували процес, що розглядався. В роботі теоретично досліджено, з використанням математичного програмного середовища MathCAD, динаміку механізму привода віброзаглиблювача і отримано результати які можуть бути використані при проектуванні, розрахунку та визначенні динамічних навантажень подібних вібраційних машин.

At the present time, the vibratory technique has become widely used both in construction and in agriculture. Recently, more and more attention is paid to the process of vibration dipping of piles in the construction of foundations, bridges and other earthly modern structures. This requires a thorough study of the vibration process and the choice of more rational ways of implementing it. Vibration dipping of piles is an important operation in the construction of foundations for any construction. The quality of this operation depends on the reliability, durability, and the duration of its operation. Vibration dipping of piles is the most effective way to create a reliable foundation for different purpose buildings. Vibration dipping of piles, which is widely used in construction and in the agrarian sector, refers to the impact-free technology of immersion of piles. For vibration dipping, low-frequency (300 ... 500 oscillations per minute) and high-frequency (600 ... 1500 oscillations per 1 minute) vibration dipping piles. Low-frequency vibration dipping of piles dipping heavy piles, large-diameter shells, and high-frequency dipping of piles in water-saturated sandy soils. In the calculation of vibration dipping piles for static and tired strength, oscillatory processes of structures and their dynamic load, at this time, are not taken into account. However, their bearing capacity can be significantly increased if the calculations in their design take into account their amplitude-frequency characteristics. The lack of a precise method for calculating modern vibration machines, including vibration dipping piles, complicates their design and operation for the effective immersion of a variety of piles. In order to obtain more accurate calculations, mechanical vibrations were investigated in connection with electromagnetic processes and as a result a mathematical model of dynamic processes was developed, which included both nonlinear differential equations of motion of the drive system of the vibration aggregator and a linear differential equation of electromagnetic phenomena in the electric motor. According to the results of theoretical studies, graphs were constructed that characterize the process that was considered. In the work theoretically, using mathematical software environment MathCAD, the dynamics of the mechanism of drive of a vibration dipping piles and obtained results that can be used in designing, calculating and determining the dynamic loads of similar vibration machines.