3. Сравнительный анализ расчетов реологии и прочности с определением оптимального варианта геометрических размеров крышки и корпуса люка из впкм.

На основе полученных экспериментальных данных и рекомендованных составов смесевых композиций полимерных материалов с модифицирующими наполнителями изготовлена опытно-промышленная партия крышек и корпусов люка смотровых колодцев. Проведенные прочностные испытания продукции из ВПКМ независимой лабораторией «Испытатель» аккредитованной в системе УкрСЕПРО показали преимущество по сравнению с используемыми в настоящее время ПКМ для изготовления аналогичной продукции.

3.1. Подбор физико-механических параметров композиции.

В протоколе испытаний крышки канализационного люка базовой конфигурации (рис. 3.1, 3.2) 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 (табл. 3.1). 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. 3.2.), 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.

3.2. 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 канализа-ционного люка (максимальные перемещения от внешней нагрузки и макси-мальные напряжения по зонам) для всех вариантов представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 – Основные характеристики напряженного состояния крышки канализационного люка

Вариант крышки	Модуль упру-гости мате-риала Е, МПа	Нагрузка F, кгс	Макси-мальное сме-щение, мм	Напряжение, МПа
				на верхней поверх-ности крышки	на нижней поверхности крышки	во внут-реннем слое
Базовый (эксп.)	-	3000	54,28	-	-	-
	-	8085	159,82	-	-	-
Базовый (расчет)	178	3000	54,21	<21	<21	<4,5
	178	8085	146,1	<50	<55	<15
Улучшенный 2	178	3000	21,19	<9	<12	<2
	178	8085	57,13	<25	<35	<5
	178	15000	106	<40	<55	<10
Улучшенный 3	178	3000	19,5	<7,5	<10,5	<2
	178	8085	52,57	<20	<25	<5
	178	15000	97,52	<40	<50	<10
Улучшенный (без ребер)	178	3000	13,11	<4,5	<4,5	<1,5
	178	8085	35,39	<15	<12	<5
	178	15000	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 промыш-ленных 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 технологического регламента и ТУ выпускаемого вторичного сырья.