Post on 16-Jun-2015
description
transcript
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
2.4. Concluzii la capitolul 2................................................................................................ 60
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
3.4. Concluzii la capitolul 3................................................................................................ 76
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
4.8. Concluzii la capitolul 4................................................................................................ 105
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 37. Brevet de invenţie 547G2 MD............................................................................ 189
Anexa 38. Brevet de invenţie 479G2 MD............................................................................ 190
Anexa 39. Brevet de invenţie 482G2 MD............................................................................ 191
Anexa 40. Brevet de invenţie 480G2 MD............................................................................ 192
Anexa 41. Brevet de invenţie 657G2 MD............................................................................ 193
Anexa 42. Brevet de invenţie 655G2 MD............................................................................ 194
Anexa 43. Brevet de invenţie 2260C2 MD.......................................................................... 195
Anexa 44. Brevet de invenţie 2300C2 MD.......................................................................... 196
Anexa 45. Brevet de invenţie 2301C2 MD.......................................................................... 197
Anexa 46. Brevet de invenţie 2303C2 MD.......................................................................... 198
Anexa 47. Brevet de invenţie 2423C2 MD.......................................................................... 199
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.
2.4. Concluzii la capitolul 2
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.
3.4. Concluzii la capitolul 3
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)
Tabelul 4.5. Rezultatele analizei dispersionale
Variabilitatea Suma pătratelor Numărul de grade
de libertate Estimaţia dispersiei
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= =
−
În interiorul grupelor
(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.
4.8. Concluzii la capitolul 4
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).
Tabelul 5.3. Rezultatele analizei dispersionale
Variabilitatea Suma pătratelor Numărul de grade
de libertate Estimaţia dispersiei
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
= =
= =
În interiorul grupelor
(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
5.10. Concluzii la capitolul 5
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
Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 29.12.1995, BOPI nr. 10/1996.
7. Brevet de invenţie. 482 G2, MD, B 04 F 7/02. Malaxor cu acţiune continuă / Serghei
Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 29.12.1995, BOPI nr. 10/1996.
8. Brevet de invenţie. 547 G2, MD, B 01 F 5/02. Malaxor cu acţiune ciclică / Serghei
Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 27.06.1995, BOPI nr. 5/1996.
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
Lungu (MD). Cerere depusă 04.04.1996, BOPI nr. 1/1997.
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
Lungu (MD). Cerere depusă 22.11.2001, BOPI nr. 9/2003.
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
Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 19.11.2001, BOPI nr. 11/2003.
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
Andrievschi, Valeriu Lungu (MD). Cerere depusă 14.04.2006, BOPI nr. 04/2007.
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.,
Машиностроение, 1989. 536 с.
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.:
Машиностроение, 1968. 372 с.
75. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. М.:
Машиностроение, 1987. 432 с.
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.:
Машиностроение, 1981. 496 с.
132. Строительные машины: Справочник т.2. Под. общ. ред. М.Н. Горбовца. М.:
Машиностроение, 1991. 496 с.
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
X5 6 6 3 2,15 corespunde 7 8 1,3 corespunde
X4 5 6 4 1,55 corespunde 7 8 1,3 corespunde
X6 5 5 5 1,25 corespunde 9 6 1,7 corespunde
X11 6 5 4 1,55 corespunde 7 8 1,3 corespunde
X9 4 7 4 2,15 corespunde 7 8 1,3 corespunde
X3 5 3 7 2,45 corespunde 7 8 1,3 corespunde
X10 4 3 8 3,36 corespunde 6 9 1,7 corespunde
X2 4 2 9 5,16 corespunde 6 9 1,7 corespunde
X8 4 3 8 3,36 corespunde 4 11 3,7 corespunde
X12 1 7 7 4,85 corespunde 7 8 1,3 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
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Turaţia arborelui,
x2
Momentul rezistent M,
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
Unghiul dintre axele
barelor, x15
Proiecţia distanţei
dintre bare pe axa
malaxorului, x6
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Turaţia arborelui,
x2
Momentul rezistent M,
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
Turaţia arborelui, x2
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Momentul rezistent M,
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
Turaţia arborelui, x2
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Momentul rezistent M,
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
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Momentul rezistent M,
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
Turaţia arborelui, x2
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Momentul rezistent M,
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
Turaţia arborelui, x2
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Momentul rezistent M,
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
Momentul rezistent M,
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
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Momentul rezistent M,
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
Limitele variaţiei funcţiilor
=-9,41...1,38α ′ =-1,8...1,8β ′ =-9,41...1,8γ ′
Diferenţa valorilor limite
= 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
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
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
Limitele variaţiei argumentelor
4 11
15
x 1... 1 x 1... 1
x 1... 1
= − + = − +
= − +
2x 1... 1= − + 6x 1... 1= − + P=0,18...12,68
Limitele variaţiei funcţiilor
= -2,71...7,95α = -1,79...1,79β =-4,5...8,0 γ
Diferenţa valorilor limite
=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
= = =+
= = =+
Ordonatele punctelor zero
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′
Limitele variaţiei argumentelor
4x 1... 1= − + ;
1 1x 1 ... 1= − + 4x 1... 1= − + ; 1 5x 1 ... 1= − + =-2,71...7,95α
Limitele variaţiei funcţiilor
= -2 ,6 3 .. .5 ,8 9α ′ = -2 ,0 6 ...2 ,0 6β ′ =-2,71...7,95γ ′
Diferenţa valorilor limite
=8,52α ′∆ =4,12β ′∆ =10,66γ ′∆
Modulele 10m′ = 100
520
m sn
m s
′ ′− −′ = = =
′ ′− − −
10
101 1 2
10
S
sk
m
=
= − = − =− −
Ordonatele punctelor zero
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
Coeficientul de umplere a jgheabului
malaxorului, x11
Turaţia arborelui,
x2
Unghiul dintre axele
barelor, x15
Proiecţia distanţei
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: lunguval@mcc.md.