Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Короткий Олег Александрович. Совершенствование конструкции цилиндрических силосов, используемых в сельском хозяйстве : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Короткий Олег Александрович; [Место защиты: Всерос. науч.-исслед. тех. ин-т ремонта и экс. маш.-трак. парка].- Москва, 2009.- 199 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2114

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Основные условные обозначения 5

Введение 6

1 Особенности конструкции и методики проектирования стальных 10
цилиндрических силосов

  1. Определение и классификация силосов для хранения сыпучих грузов 10

  2. Назначение и область применения 13

  3. Основные положения расчета 16

  4. Методы определения давления сыпучего материала 21

  5. Цели и задачи исследования 32

2 Изготовление, техническая эксплуатация и ремонт стальных 34
цилиндрических силосов

  1. Особенности изготовления и монтажа 34

  2. Характерные дефекты и повреждения элементов силосов 35

  3. Анализ причин разрушения конструкций 41

  4. Оценка технического состояния силосов 45

  5. Защита поверхностей силосов от коррозии 47

  6. Ремонт цилиндрической оболочки силосов 51

  7. Методика расчета показателей надежности 52

  8. Выводы 55

3 Совершенствование методов проектирования, изготовления и ремонта 56
стальных цилиндрических силосов, применяемых в сельском хозяйстве

  1. Направления совершенствования конструкции 56

  2. Показатели совершенствования конструкции силоса 58

  3. Выводы 64

4 Разработка математической модели рациональных по массе 65
цилиндрических силосов

  1. Построение математической модели цилиндрической обечайки 67

  2. Выбор метода исследования математической модели цилиндрической оболочки 70

  1. Расчетная модель конической воронки 80

  2. Расчетная модель опорных колонн 82

  3. Расчетная модель кольца жесткости 83

  4. Расчетная модель кровли силоса 86

  5. Выводы 89

5 Описание и разработка программ для расчета геометрических 90
параметров стального цилиндрического силоса

  1. Этапы проектирования программного комплекса 90

  2. Разработка программного комплекса 101

  3. Выводы 110

6 Оценка точности вычислений на основе экспериментальных 111
исследований

  1. Анализ предложенного закона изменения давления на стенки силосов 111 на основе экспериментальных данных

  2. Оценка эффективности программной реализации алгоритма 113 проектирования рациональной по массе цилиндрической оболочки

  3. Изучение экспериментальных исследований НДС цилиндрических 119 оболочек, нагруженных внутренним давлением

  4. Выводы 122

7 Экономическое обоснование эффективности применения САПР 124
при изготовлении и ремонте стальных цилиндрических силосов

для хранения сыпучих грузов сельскохозяйственного назначения

  1. Сравнительная калькуляция себестоимости изготовления силоса 124 по вариантам

  2. Расчет частных технико-экономических показателей силоса новой 141 конструкции

  3. Сравнительная стоимость ремонта цилиндрической оболочки 144

  4. Обеспечение экономичности конструкции при эксплуатации 145

  5. Выводы 149 Общие выводы 150

Список использованных источников 153

Приложение А. Проверочный расчет конструкции силоса по методике 160 СНиП 2.10.05-85

Приложение Б. Комплект проектной документации силоса 188

для зерна емкостью 100 м

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

НДС - напряженно-деформированное состояние;

ПО - программное обеспечение;

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;

САПР - система автоматизированного проектирования.

Введение к работе:

б)

а)

Актуальность темы. В сельскохозяйственном производстве силосами называют глубокие бункерные хранилища сыпучих материалов цилиндрической или призматической формы с высотой, доминирующей по отношению к поперечному размеру (рисунок 1).

(1 – кровля; 2 – вентиляционный люк; 3 – корпус; 4 – кольцевой шпангоут; 5 – опорная колонна; 6 – выгрузная воронка; 7 – затвор; 8 – лестница шахтная; Н – высота цилиндрического корпуса)

Рисунок 1 - Силосные установки (а) и общий вид силоса (б).

Стальной цилиндрический силос состоит из тонкостенной цилиндрической обечайки постоянной толщины и пристыкованной к ней снизу конической воронки, опертых на колонны в месте пересечения оболочек. В настоящее время корпуса стальных цилиндрических силосов проектируют постоянной толщины по высоте, что приводит к необоснованному увеличению массы, и, как следствие, расхода металла на изготовление силосов и увеличению производственных затрат.

Учитывая значительную долю основных материалов (до 50-55%) в себестоимости, вопрос снижения материалоемкости конструкции весьма актуален. Для сравнения, материалоемкость аналогичного оборудования производства стран Европы и США ниже отечественного на 10-20% при прочих равных показателях.

В результате анализа способов снижения массы изделия предлагается введение цилиндрической обечайки ступенчато-переменной толщины по высоте и построение системы автоматизированного проектирования (САПР) силоса на основе разработанной математической модели конструкции.

Научная гипотеза. Аппроксимация внутреннего давления от засыпки на стенки корпуса линейным законом и введение ступенчато-переменной толщины цилиндрической обечайки силоса по высоте позволяют снизить материалоемкость и себестоимость стальных цилиндрических силосов для хранения сельскохозяйственных сыпучих грузов.

Цель работы. Минимизация материалоемкости и снижение стоимости проектирования, изготовления и ремонта сельскохозяйственных стальных цилиндрических силосов.

Объект исследования. Конструкция стальных цилиндрических силосов для хранения сельскохозяйственных сыпучих грузов.

Предмет исследования. Основные положения теории расчета и действующих методик проектирования стальных цилиндрических силосов для хранения сельскохозяйственных сыпучих грузов; технология изготовления и ремонта стальных цилиндрических силосов и их технико-экономические показатели; методы расчета листовых металлоконструкций с целью адаптации их к процессу создания рациональных по массе силосов.

Методы исследования. Комплексный анализ: опубликованных научно-исследовательских работ; опубликованных результатов экспериментов, проведенных методами электротензометрирования для опытных образцов оболо-чечных металлоконструкций типа силосов и их моделей. Математическое модели-рование с применением ПЭВМ, дифференциальное и вариационное исчисление, численные методы. Апробация в производственных условиях и технико-экономическая оценка эффективности разработанной методологии проектирования.

Научная новизна заключается в выполнении следующих работ:

Усовершенствованная методология проектирования конструкций цилиндрических силосов сельскохозяйственного назначения, позволяющая значительно снизить затраты на их производство;

Математическая модель, описывающая напряженное состояние оболочек рациональных по массе силосов;

Конструкция стальных цилиндрических силосов, предназначенных для хранения сельскохозяйственных сыпучих грузов, обладающая преимуществом по показателям материалоемкости, трудоемкости и стоимости проектирования, изготовления, монтажа и ремонта.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обуславливается: подтверждением теоретических расчетов опубликованными результатами экспериментов; использованием положений математической статистики и теории прочности, фундаментальных уравнений строительной механики, дифференциального и вариационного исчислений; применением современных методов математического моделирования.

Практическая значимость работы. Предлагаемая система проектирования и технологической подготовки производства и ремонта цилиндрических силосов позволяет снизить материалоемкость конструкции, затраты на изготовление, монтаж и ремонт изделия. Для повышения качества и интенсификации проектировочного расчета разработана программная система расчета геометрических параметров силоса. Применение ПЭВМ при проектировании цилиндрических силосов повышает качество проектных решений по выбору структуры изделия, расчету и оптимизации характеристик конструкции, построенной из стандартных элементов.

Реализация результатов исследований. Предложенная методика проектирования цилиндрических оболочек силосов на основе конечно-разностной реализации метода малого параметра применена в программном комплексе системы их автоматизированного проектирования.

Новая методология автоматизированного проектирования внедрена на ООО «Промтехник», г.Воронеж, где использовалась при проектировании оболочечных металлоконструкций аппаратов теплообменных кожухотрубчатых ТКТ-325, ТКТ-400, однопоточных теплообменников АТК 24.202.07-90.

Личное участие автора выражается в совершенствовании теории расчета цилиндрической оболочки силоса, разработке математической модели рациональной по массе конструкции стального цилиндрического силоса, создании системы автоматизированного проектирования силоса.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на шести Всероссийских и шести региональных научно-технических конференциях в 2002…2008гг. По результатам рассмотрения результатов работы на Всероссийском открытом Конкурсе осуществлена 6-месячная стажировка в качестве стипендиата Президента РФ в Техническом Университете г.Мюнхена (ФРГ) по тематике работы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано пятнадцать работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся перечисленные выше результаты, имеющие научную новизну и практическую ценность.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных результатов и выводов, библиографического списка и двух приложений. Объем работы: 199 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 18 таблиц. Библиографический список содержит 83 наименования, в том числе 7 - иностранных авторов.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net