Машиностроение

Логвиненко Е.А., Силич-Балгабаева В.Б., Пилипенко Т.А.

Днепропетровский национальный университет

Конструкция и динамика крутильной виброударной площадки

В промышленности сборного железобетона важная роль принадлежит виброплощадкам, эффективно формующим плоские железобетонные элементы. Однако использование этих машин, генерирующих средние и высокие частоты колебаний малой амплитуды, не обеспечило изготовление крупногабаритных объемных конструкций, и, прежде всего, трубных изделий, из-за гашения вибрации в толще бетонной смеси. Отформованная продукция отличалась значительной неоднородностью уплотнения по высоте, недостаточной прочностью и наличием пор на поверхности, что недопустимо для таких изделий как элементы элеваторов, трубы, колодцы, сантехкабины и пр. В связи с этим весьма актуальным является создание специальных виброплощадок с иными, более эффективными динамическими параметрами колебаний.

В Днепропетровском национальном университете в течение последних лет проводятся теоретические и экспериментальные исследования по влиянию нелинейных асимметричных колебаний различной частоты и амплитуды на степень разжижения и уплотнения бетонных смесей, в том числе жестких, на основе результатов которых сконструирован и внедрен в промышленность ряд резонансных виброплощадок, отличающихся бóльшей универсальностью при изготовлении изделий различной толщины, высоты и конфигурации [1]. В настоящей статье приводится конструкция и некоторые динамические параметры резонансной асимметричной виброплощадки для формования круглых объемных изделий, реализующей вертикально-крутильные колебания.

Конструкция виброплощадки (рис. 1) выполнена в виде упруго опирающейся на фундамент с помощью виброизоляторов 1 уравновешивающей рамы 2, на которую установлен и закреплен посредством поддерживающих резиновых элементов 3 рабочий орган 4. Последний и уравновешивающая рама также связаны между собой торсионом 5, ось которого совпадает с вертикальной осью площадки, проходящей через ее центр тяжести.

	А-А
		А-А

8

Рисунок 1. – Конструкция виброплощадки

На верхней плоскости уравновешивающей рамы с небольшим отклонением от вертикали закреплены выдвигаемые с помощью винтовой пары резиновые буфера 6 значительной жесткости, образующие расчетный зазор «е» с нижней плоскостью рабочего органа. Внутри последнего, в центральной части, смонтирован бигармонический вибровозбудитель 7, генерирующий бóльшую вынуждающую силу при ходе рабочего органа вниз.

Торсион выполнен в виде верхнего и нижнего опорных кольцевых дисков, связанных друг с другом наклонными пластинами 8, каждая из которых в поперечном сечении изогнута по радиусу, причем касательная к ее выпуклой поверхности пересекает вертикальную ось торсиона [2].

Работает виброплощадка следующим образом. После закрепления круглой формы на рабочем органе и заполнения ее жестким бетоном включается вибровозбудитель, который сообщает колеблющимся массам противофазные вертикально-направленные колебания, причем величина вынуждающей силы при движении рабочего органа вниз больше, чем при его движении вверх. При сжатии торсиона в его наклонных пластинах возникают горизонтальные усилия, производящие поворот в разные стороны рабочего органа и уравновешивающей рамы относительно вертикальной оси, что свидетельствует о реализации крутильных колебаний. Таким образом, в системе одновременно возникают вертикальные и угловые горизонтальные амплитуды колебаний. Частицам бетона в круглой форме сообщаются направленные по винтовой линии вниз значительные по величине ускорения, возникающие от деформации жестких буферов, торсиона, поддерживающих упругих элементов и бóльшей вынуждающей силы. Они позволяют не только эффективно разжижать и уплотнять бетон, но и удалять пузырьки воздуха из мест соприкосновения смеси с боковой поверхностью формы.

Незначительные ускорения при ходе рабочего органа вверх, что связано, прежде всего, с отсутствием деформации буферов и меньшей жесткостью торсиона при его растяжении, исключают разуплотнение бетонной смеси.

Таким образом, реализация асимметричных вертикально-крутильных колебаний позволяет получать высокий коэффициент уплотнения бетона и улучшить качество поверхности изделий.

Принятый динамический режим виброплощадки характеризуется следующими параметрами:

- частота вынужденных колебаний – 69 рад/с;

- резонансная частота колебаний – 86 рад/с;

- амплитуда вертикальных колебаний рабочего органа – 7 мм;

- амплитуда горизонтальных угловых колебаний – 4 мм;

- ускорения рабочего органа при его ходе вниз – 60 м/с²;

- ускорения рабочего органа при его ходе вверх – 1,7 м/с²;

- угловые ускорения рабочего органа

в горизонтальном направлении – 19 м/с².

Одновременно на второй, третьей, четвертой гармониках с частотами, кратными основной, реализуются амплитуды, соответственно равные 0,6; 0,19; 0,09 мм, причем меньшим частотам соответствуют бóльшие значения амплитуд вибрации.

Присутствие в спектре высоких частот с малыми амплитудами колебаний благотворно влияет на скорость разжижения смеси. Наличие же низких частот с высокими амплитудами, а также четных гармоник, оказывает эффективное воздействие на уплотняемость бетона.

Литература:

1. Логвиненко, Е.А. Исследование и создание вибрационных машин строительного типа /Логвиненко Е.А. // Вибрации в технике и технологиях. – Винница, 2003. – №1(27).

2. А.с. 1542814 СССР, МКИ В 28 В 1/08. Виброударная крутильная площадка для уплотнения изделий из бетонных смесей/ Е.А. Логвиненко, А.А. Иванов, Ю.Е. Буряк и др. (СССР)// Открытия. Изобретения. – 1990. – Бюл. №6. – 1 с.