В протоколе испытаний крышки канализационного люка базовой конфигурации (рис. 1, 2) приведены данные, согласно которым крышка люка под действием нагрузки 3000 кгс имела максимальный прогиб 54,28 мм. По этим данным методом подбора был определен модуль упругости материала, равный Е = 178 МПа, который на сеточной модели варианта 1 при нагрузке 3000 кгс дал максимальный прогиб 54,21 мм (таб. 1). Расчет с нагрузкой 8085 кгс с тем же модулем упругости дал прогиб равный 146,1 мм, при этом в эксперименте с такой нагрузкой прогиб составил 159,82 и крышка разрушилась. Параметры нагруженного состояния (напряжения и перемещения) в этом расчете были приняты как критические, соответствующие разрушающей нагрузке. Сравнивая результаты расчета базового варианта при нагрузке 8085 кгс со структурой разрушения в эксперименте (рис. 2), можно предположить, что разрушение крышки люка из рассматриваемой композиции полимеров происходит при следующих условиях: локальные напряжения (на концентраторах) на поверхности крышки (сверху и снизу) вблизи центра достигают 50 МПа, напряжения во внутреннем слое в области разрыва материала достигают значения 15 МПа.
 |
Рисунок 1 – деформация базового варианта одной крышки люка
при нагрузке 3000 кгс
 |
Рисунок 2 – Сопоставление расчетных напряжений базового варианта одной крышки люка при нагрузке 8085 кгс с результатом натурного эксперимента
Аппроксимирование вариантов крышки люка
для сравнительного анализа вариантов крышки канализационного люка были проведены расчеты напряженного состояния всех вариантов при нагрузках 3000, 8085 и 15000 кгс. Расчет базового варианта крышки при нагрузке 15000 кгс не выполнялся, так как в натурном эксперименте произошло его разрушение при нагрузке 8085 кгс и, соответственно, рассмотрение этого варианта при более высоких нагрузках не имеет смысла.
Основные характеристики напряженного состояния крышки канализационного люка (максимальные перемещения от внешней нагрузки и максимальные напряжения по зонам) для всех вариантов представлены в табл. 1.
Таблица 1 – Основные характеристики напряженного состояния крышки канализационного люка
| Вариант крышки | Модуль упругости материала Е, МПа | Нагрузка F, кгс | Макси- мальное смещение, мм | Напряжение, МПа | ||
| на верхней поверхности крышки | на нижней поверхности крышки | во внут- реннем слое | ||||
| Базовый (эксп) | — | 54,28 | — | — | — | |
| — | 159,82 | — | — | — | ||
| Базовый (расчет) | 54,21 | <21 | <21 | <4,5 | ||
| 146,1 | <50 | <55 | <15 | |||
| Улуч-шенный 2 | 21,19 | <9 | <12 | <2 | ||
| 57,13 | <25 | <35 | <5 | |||
| <40 | <55 | <10 | ||||
| Улуч-шенный 3 | 19,5 | <7,5 | <10,5 | <2 | ||
| 52,57 | <20 | <25 | <5 | |||
| 97,52 | <40 | <50 | <10 | |||
| Улуч- шенный (без ребер) | 13,11 | <4,5 | <4,5 | <1,5 | ||
| 35,39 | <15 | <12 | <5 | |||
| 65,66 | <25 | <20 | <6 |
Выводы
При разработке методических вопросов определение эффективности применения вторичного полимерного сырья и изделий на их основе нужно рассматривать как систему отраслей, связанных между собой взаимными поставками элементов основных и оборотных фондов, передачу которых из одного звена в другое следует оценивать по единой методологии, например по приведенным затратам. С этой целью весь процесс производства и применения полимерного вторичного сырья можно условно разделить на 4 стадии:
- производство исходного сырья и полупродуктов;
- производство полимерных гранул;
- производство и использование изделий из полимерных гранул в промышленных изделиях, оборудовании и другой продукции;
- применение продукции из полимерного вторичного сырья в отраслях- потребителях, в том числе и в коммунальном хозяйстве.
Во всех случаях расчетам технико-экономической эффективности производства и применения вторичного полимерного сырья должен предшествовать технико-экономический анализ, который служит средством для решения важных производственных задач, а именно: определение целесообразных направлений развития отрасли по производству гранулята вторичных полимеров; экономическое обоснование технических мероприятий и определение очередности их внедрения; выбор наиболее экономического варианта при разработке выпускаемых изделий из полимерного сырья; оценка возможностей улучшения технико-экономических показателей изделий, полученных с применением сырья из вторичных полимеров; определение технического уровня вторичного полимерного гранулята в соответствии с технологическим регламентом и ТУ выпускаемого вторичного сырья.
литература
1. державна програма поводження з твердими побутовими відходами в Україні (Утверждена Постановлением КМУ Украины от 04.03.2004 г. № 263).
2. Гриценко А.В., Горох Н.П., Внукова Н.В., Коринько И.В., Шубов Л.Я. Технологические основы промышленной переработки отходов мегаполиса: уч. пособие. – Харьков: ХНАдУ, 2005.
3. Горох Н.П., Саратов И.Е., Юрченко В.А. Полимерные отходы в коммуналь-ном хозяйстве города: уч. пособие. – Харьков: ХНАГХ, 2005.
4. Межотраслевое совещание. Использование отходов производства и потребления полимерных материалов в народном хозяйстве: тезисы докладов. – М.: ЦНИИТЭИМС, 1988.
5. Робин Мюррей. Цель – Zero west / пер. с англ. Горницкий В. – Москва, 2004.
6. Горох Н.П. Экологически безопасные технологии переработки полимерных отходов (на примере Харьковского региона). диссертация. – Харьков: УкрНИИЭП, 2008. – 343 с.