6. ВИБРОФОРМОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
6.1. Основными классификационными признаками виброформовочного оборудования являются: способ формования, характер и направленность колебаний, соотношение вынуждающих и собственных частот колебаний, тип вибровозбудителя, число колеблющихся масс.
Рис. 2. Классификация вибрационных площадок
6.2. По способу вибрационного формования машины можно подразделить на виброплощадки, установки с горизонтальными колебаниями, виброштампы, скользящие вибропротяжные устройства, глубинные вибромашины, формовочные устройства комбинированных типов.
6.3. По характеру и направленности колебаний машины подразделяют на: гармонические с направлением колебаний в вертикальной или горизонтальной плоскостях, гармонические круговые, негармонические (ударно-вибрационные и ударные) с направлением уплотняющих воздействий в горизонтальной или вертикальной плоскостях, машины с многокомпонентными колебаниями.
6.4. По соотношению вынуждающих и собственных частот колебаний виброформовочные машины делят на резонансные и зарезонансные.
6.5. По типу вибровозбудителя формовочное оборудование подразделяют на машины с дебалансным, электромагнитным, кривошипно-шатунным вибровозбудителем колебаний.
6.6. По числу колеблющихся масс виброформовочное оборудование делят на машины одномассные, двухмассные и трехмассные.
6.7. Отличительным признаком виброплощадки является вовлечение в колебания формы с бетонной смесью, установленной на рабочем органе машины. Рабочий орган может быть выполнен в виде сплошной рамы или состоящей из нескольких секций.
6.8. Классификация виброплощадок по основным признакам приведена на рис. 2. Схемы основных видов виброплощадок показаны на рис. 3.
6.9. Площадка с круговыми колебаниями (рис. 3, а) представляет собой сплошную раму с прикрепленным к ней одним или несколькими вибровозбудителями. Такие площадки имеют ограниченное применение и используются для формования изделий небольших размеров и масс (h = 0,2 м, m = 1 т). Параметры их колебаний: амплитуда U0 = 0,3…0,5 мм, частота f = 45…50 Гц.
Рис. 3. Схемы основных видов виброплощадок
1 - рабочий орган; 2 - форма с бетонной смесью; 3 - вибровозбудитель колебаний
6.10. Виброплощадка с направленными колебаниями (рис. 3, б) состоит из ряда секций, на которых закреплены унифицированные виброблоки, синхронные и синфазные колебания которых обеспечиваются установкой синхронизаторов. Виброплощадки такого типа применяют для формования плоских изделий h = 0,3…0,4 м из малоподвижных и умеренно жестких бетонных смесей. Параметры колебаний: амплитуда U0 = 0,4…0,6 мм, частота f = 50 Гц.
6.11. Виброплощадка с многокомпонентными колебаниями (рис. 3, в) представляет собой раму с укрепленным на ней вибровозбудителем с вертикальным валом. Виброплощадку применяют для формования изделий из подвижных и литых бетонных смесей. Параметры колебаний: амплитуда горизонтальных колебаний UГ = 0,6…0,8 мм; амплитуда вертикальных колебаний UВ = 0,2…0,4 мм; частота колебаний f = 24…25 Гц.
6.12. Установка горизонтального действия (рис. 3, г) представляет собой двухмассную систему, состоящую из резонансной «активной» массы, к которой крепится вибровозбудитель, и «пассивной» массы, включающей раму и форму с бетонной смесью. Обе массы соединены между собой упругими связями, жесткость которых выбирается таким образом, чтобы установка работала в околорезонансном режиме колебаний. Опоры «активной» и «пассивной» масс представляют собой мягкие упругие элементы, обеспечивающие виброизоляцию фундамента.
Вибровозбудители могут создавать колебания формы как направленные (продольно-горизонтальные), так и эллиптические. Применяются виброустановки для формования длинномерных изделий. Параметры колебаний: амплитуда U0 = 0,4…0,8 мм, частота f = 45…50 Гц.
6.13. Ударно-вибрационная площадка (рис. 3, д) состоит из колеблющихся в вертикальном направлении рамы с формой и уравновешивающей рамы. Между ними расположены поддерживающие упругие связи и буфера, соударяющиеся только при встречном движении колеблющихся рам. Уравновешивающая рама установлена на упругие опоры. Колебания возбуждаются кривошипно-шатунным приводом с упругим шатуном. Площадка применяется для формования изделий из малоподвижных и жестких бетонных смесей. Параметры колебаний: амплитуда колебаний (полуразмах) U0 = 4…10 мм, частота f = 10...15 Гц.
Рис. 4. Принципиальные схемы поверхностных вибромашин полного воздействия
а - вибропресс одномассный; б - виброштамп двухмассный; в - вибропресс одномассный с пневмопригрузом; 1 - бетонная смесь; 2 - формуемое изделие; 3 - вибропригруз; 4 - двухмассный вибропригруз; 5 - пневмопригруз
6.14. Ударно-вибрационная площадка (рис. 3, е) состоит из отдельных блоков, на которых закреплены ограничители колебаний. При колебаниях форма отрывается от ограничителей и при встречном движении происходит соударение формы с блоками. Приводом являются вибровозбудители общего назначения, устанавливаемые по два на каждый блок. Площадку применяют для формования изделий из подвижных и малоподвижных смесей. Параметры колебаний: амплитуда (полуразмах) U0 = 0,8…1,0 мм, частота f = 25 Гц.
6.15. Ударная (кулачковая) площадка (рис. 3, ж) содержит раму для крепления формы, кулачковые валы с приводом и соударяющиеся устройства. Движение рамы с формой обеспечивается за счет ее подъема с помощью кулачков на заданную высоту и последующего падения на элементы, установленные на опорной раме. Применяется площадка для формования изделий из жестких бетонных смесей. Режимы колебаний: высота подъема рамы с формой 3…7 мм, частота ударов 2…4 Гц.
6.16. Поверхностные вибромашины для уплотнения бетона - это класс машин, у которых взаимодействие рабочего органа с бетонной смесью осуществляется через горизонтальную, наклонную или вертикальную открытую поверхность формуемого изделия.
Процесс формования поверхностными машинами осуществляется либо при взаимодействии рабочего органа по всей площади изделия - машины полного воздействия (вибропрессы, виброштампы), либо последовательным уплотнением при взаимном перемещении машины и изделия - машины последовательного воздействия (виброрейки, вибронасадки, скользящие виброштампы, вибропротяжные установки).
6.17. Машины одновременного воздействия включают вибропрессы и виброштампы (рис. 4). Уплотнение на этих машинах осуществляется следующим образом. Бетонную смесь засыпают в форму, после чего рабочий орган пресса или штампа, перемещаясь по вертикали и одновременно вибрируя, приводит смесь в состояние тиксотропного разжижения и из разжиженной смеси формует изделие.
Вибропрессы применяются для изделий простой конфигурации, а виброштампы для изделий усложненной конфигурации.
Рис. 5. Схема работы вибромашин
а - скользящий виброштамп: 1 - рабочий орган; 2 - вибровозбудитель; 3 - форма с бетонной смесью; б - формующий агрегат с вибропротяжным устройством: 1 - портал установки; 2 - рама рабочего органа; 3 - форма с бетонной смесью; 4 - заглаживающая плита; 5 - вибровозбудитель; 6 - рабочий орган; 7 - бетонная смесь; 8 - бункер-накопитель
Для реализации процессов вибропрессования и виброштампования необходима предварительная раскладка смеси при обеспечении точного ее дозирования с учетом конфигурации профиля изделия.
Особенностью этого класса поверхностных вибромашин является необходимость создания сравнительно высокого давления в процессе формования. Это обеспечивается с помощью инерционных или безынерционных устройств (пружинных, пневматических, гидравлических или комбинированных пригрузов).
6.18. К машинам последовательного воздействия относятся виброрейки, скользящие виброштампы, вибропротяжные устройства (ВПУ).
Принцип работы вибромашин последовательного действия заключается в том (рис. 5,д), что рабочий орган, последовательно перемещаясь вдоль открытой части изделия, производит работу по его уплотнению. Наиболее совершенные рабочие органы (ВПУ) содержат механизмы для распределения бетонной смеси, уплотнения ее, а также заглаживания лицевой поверхности.
Вибропротяжное устройство (рис. 5,б) состоит из бункера, в котором бетонная смесь, поступающая из бункера-накопителя формующей установки, частично или полностью уплотняется и выдается в форму распределяющего устройства для укладки и профилирования смеси, и скользящего виброштампа для доуплотнения и заглаживания поверхности изделия.
6.19. Выбор типа поверхностных вибромашин следует производить в соответствии с табл. 2.
6.20. Отличительная особенность глубинных вибромашин заключается в том, что их рабочий орган погружается непосредственно в массив бетонной смеси, осуществляя таким образом ее уплотнение. Конструктивно рабочие органы глубинных вибромашин выполняются цилиндрическими или плоскостными. Цилиндрический совершает круговые колебания, а плоскостной - направленные.
6.21. Наиболее целесообразно применять глубинные вибромашины при уплотнении бетонной смеси подвижностью 1…6 см. Зона уплотнения характеризуется радиусом R или дальностью действия D. Величина этих параметров зависит главным образом от диаметра рабочего органа d цилиндрической вибромашины и ширины рабочего органа b плоской вибромашины: R = (4…5) d; D = (1,5…2) b.
Рис. 6. Ручные глубинные вибромашины со встроенным и вынесенным двигателем
1 - корпус; 2 - дебаланс; 3 - электродвигатель
6.22. Подразделяются глубинные вибромашины на ручные и подвесные. Ручные массой 5…30 кг применяются при формовании крупногабаритных изделий сборного железобетона, преимущественно при стендовой схеме производства. Производительность ручных машин 3…5 м3/ч. Подвесные, массой 100…800 кг, наиболее широко применяются при возведении различных гидротехнических сооружений. Производительность этих машин 20…50 м3/ч.
6.23. Наиболее характерны два типа ручных вибромашин: с вынесенным и встроенным электродвигателем (рис. 6). В машинах с вынесенным электродвигателем используются преимущественно планетарный вибровозбудитель, а с встроенным - дебалансный.
6.24. Плоскостные вибромашины (рис. 7) выполняются с вынесенным и встроенным приводом. Для получения направленных колебаний используется эффект самосинхронизации двух вибровозбудителей, объединенных жесткой связью (плитой) на мягкой подвеске.
6.25. При выборе типа глубинного вибровозбудителя следует учитывать расстояние между стержнями арматуры, которое должно составлять не менее 1,5 диаметра вибронаконечника.
Рис. 7. Плоскостная глубинная вибромашина
1 - корпус; 2 - дебаланс; 3 - электродвигатель
6.26. Кассетные установки представляют собой категорию машин, в которых осуществляется формование и термообработка изделий одновременно в нескольких отсеках.
6.27. Кассетная установка содержит многоместную кассетную форму (от 2 до 12 отсеков) и устройство для сборки и разборки ее.
Конструкция установки зависит от количества и типа изготовляемых изделий, способа виброуплотнения и типа распалубочного устройства. В процессе распалубки и подготовки к формованию отдельные элементы кассетной формы (разделительные щиты) могут перемещаться параллельно друг другу, поворачиваться вокруг вертикальной или горизонтальной оси.
6.28. Кассетную форму выполняют из ряда тепловых стенок, между которыми установлены разделительные листы. Тепловые стенки и разделительные листы снабжены соответствующей бортоснасткой и проемообразователями. В отдельных случаях кассетная форма может быть выполнена только из тепловых стенок.
6.29. Уплотнение бетонной смеси в кассетных установках осуществляется с помощью:
навесных вибраторов, прикрепленных к торцам разделительных листов; глубинных вибраторов;
отдельных виброблоков или вибровалов, прикрепляемых на наружных стенках крайних щитов.
6.30. При использовании наружных вибраторов, прикрепляемых к торцам разделительных листов, рекомендуются вибраторы с частотой колебаний 25 и 50 Гц. При определении мощности вибраторов следует руководствоваться соображениями достижения интенсивных режимов вибрирования и конструктивными условиями.
6.31. Наиболее целесообразно на каждом из разделительных листов устанавливать два вибратора, по одному с каждой стороны. При этом вибраторы следует устанавливать в верхней трети листа на расстоянии не менее 500 мм от верхней кромки и ротор вибраторов располагать вертикально.
Рис. 8. Схема установки вибраторов на верхней части разделительных листов
1 - тепловая стенка; 2 - разделительный лист; 3 - кронштейн; 4 - вибратор
Рис. 9. Схема установки распорных конусов
1 - тепловая стенка; 2 - разделительный лист; 3 - бортоснастка; 4 - уплотнитель; 5 - конус; 6 - распорная штанга; 7 - уплотнительная втулка
6.32. В случае изготовления густоармированных изделий сложной конфигурации с проемами, затрудняющими укладку и уплотнение бетонной смеси, может быть рекомендована установка на каждом разделительном листе четырех вибраторов, по два на противоположных торцах. При этом один вибратор устанавливается в нижней трети листа, а другой - в верхней. В процессе укладки и уплотнения смеси не рекомендуется одновременное включение вибраторов, установленных в верхнем и нижнем уровнях.
6.33. С целью повышения интенсивности вибрирования, возможности использования более жестких бетонных смесей и повышения однородности их уплотнения рекомендуется установка дополнительного вибратора на верхней кромке каждого из разделительных листов и выполнение конструктивных мероприятий, обеспечивающих ликвидацию защемления разделительных листов в процессе обжатия пакета.
6.34. Дополнительный вибратор следует располагать в центральной части разделительного листа на специальной площадке таким образом, чтобы ротор вибратора находился в горизонтальном положении, а опорная площадка находилась в плоскости разделительного листа (рис. 8).
6.35. Частичное освобождение разделительных листов от защемления может быть достигнуто использованием распорных конусов специальной конструкции (полный конус с распорной штангой), обеспечивающих передачу распорных усилий только на тепловые стенки (рис. 9). Элементы бортоснастки выполняются при этом с минусовым допуском в 2…3 мм, а образующийся зазор перекрывается уплотнительными втулками.
Рис 10. Кассетная установка на упругом основании
1 - рама; 2 - вибробалка; 3 - виброблок; 4 - пакет термощитов; 5 - механизм распалубки; 6 - упругие опоры
6.36. С целью повышения эффективности виброуплотнения и надежности работы оборудования непрерывное время работы прикрепляемых вибраторов не должно превышать 2…3 мин, с последующими перерывами в течение 6…8 мин. В соответствии с указанным подачу бетонной смеси следует планировать таким образом, чтобы в течение 2…3 мин смесь подавалась в первые два отсека, затем в последующие с возвращением к первым отсекам до тех пор, пока форма не будет заполнена полностью.
6.37. При использовании дополнительных вибраторов, установленных на верхней кромке разделительных листов, включение их должно осуществляться поочередно с боковыми, установленными по торцам.
6.38. Использование глубинных вибраторов может быть рекомендовано в случаях, когда наружные прикрепляемые вибраторы малоэффективны (например, в случаях выполнения кассетной формы из тепловых стенок без разделительных листов), а также в случае повышения требований к качеству поверхности изделий.
6.39. Выбор типа вибраторов должен осуществляться с учетом требований, изложенных в прил. 3, а также с учетом конструкции арматурных каркасов. Предпочтительно использование вибраторов с частотой колебаний 8000…12000 кол/мин.
6.40. С целью повышения качества уплотнения и снижения трудоемкости работ рекомендуется использование траверс с гирляндой глубинных вибраторов. Подъем и погружение вибраторов в этом случае производится с помощью специального механизма или крана.
Таблица 2
Способ виброуплотнения
|
Амплитуда смещений в плоскости, перпендикулярной поверхности щитов, мм
|
Подвижность бетонной смеси ОК, см
|
пустой отсек
|
полный отсек
|
Прикрепляемые вибраторы на разделительных листах, в том числе:
|
|
|
|
вибраторы по торцам
|
0,3…0,5
|
0,05…0,1
|
10…12
|
то же, на верхней части листа
|
0,4…0,6
|
0,15…0,2
|
6…8
|
Прикрепляемые вибраторы на разделительных листах при освобождении от защемления
|
0,5…0,6
|
0,2…0,25
|
5…6
|
Глубинные вибраторы
|
-
|
-
|
10…14
|
Виброблоки на наружных стенках крайних щитов при упругом опирают пакета
|
0,6…0,8
|
0,3…0,35
|
3…4
|
6.41. В случае использования централизованного вибропривода в виде виброблоков (рис. 10), устанавливаемых на наружных стенках крайних щитов, кассетную установку рекомендуется устанавливать на упругое основание (резино-металлические опоры).
6.42. Рекомендуется использование виброблоков с вертикальным валом, устанавливаемых на жесткой распорной раме. С целью создания горизонтальных колебаний, перпендикулярных плоскости формуемых изделий, на раме устанавливают два блока со встречным вращением роторов.
6.43. Расчет вибропривода и упругих опор производится в соответствии с рекомендациями, изложенными в прил. 2.
6.44. Подвижность бетонных смесей, используемых при изготовлении изделий в кассетных установках, назначается в зависимости от достигнутых параметров вибрирования и конструкции изделий и может быть принята в соответствии с табл. 2.
6.45. Технические характеристики основного виброформовочного оборудования даны в прил. 4 - 9.
|
