Машиностроение

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

Днепропетровский национальный университет

Конструкция и динамика кассетной виброустановки

Изготовление железобетонных изделий в кассетах связано с использованием подвижных смесей и длительной термовлажностной обработкой. При переходе на более жесткие бетоны, отличающиеся пониженным содержанием цемента и воды, динамические режимы виброоборудования целесообразно интенсифицировать. Поиск новых научно-технических решений в этом направлении весьма актуален.

На рис. 1 представлена новая кассетная виброустановка, отличительной особенностью которой является генерирование высокоинтенсивных колебаний значительной амплитуды в околорезонансном режиме и передача воздействия на всю плоскость вертикальных листов кассет, что способствует быстрому разжижению смеси и удалению из нее пузырьков воздуха, особенно у стенок.

Виброустановка состоит из пакета кассет 1, установленных через опорные катки 2 на неподвижную раму 3. Каждая кассета представляет собой жесткую металлоконструкцию коробчатого сечения, внутрь которой подается пар для прогрева отформованных изделий 4. Стяжка кассет осуществляется штоками 5 и вóротами 6 винтового механизма сплачивания, который расположен ниже центра тяжести кассет. Для возбуждения горизонтальных колебаний на вертикальном кронштейне 7 рамы закреплен эксцентриково-шатунный вибровозбудитель, шатуны 8 которого соосно соединены через упругие элементы 9 со штоками механизма сплачивания. Упругие элементы выполнены в виде резиновых буферов, имеющих нелинейную характеристику восстанавливающей силы, внутрь которых вставлены линейные амортизаторы. Опорные катки обрезинены кольцами 10, характеристика восстанавливающей силы которых при опирании нелинейна за счет конфигурации сопрягаемых поверхностей, образующих полость Б. Количество штоков и шатунов, расположенных на эксцентриковом валу 11, зависит от длины и массы кассет, заполненных бетоном. Вращение вала вибровозбудителя осуществляется от двигателя 12 с помощью клиноременной передачи 13.

Рисунок 1. – Конструкция виброустановки

Работает виброустановка следующим образом. После сжатия всех кассет в пакет и заполнения их бетонной смесью включается вибровозбудитель, передающий через упругие элементы и штоки нелинейные горизонтальные колебания. Так как оси приложения сил находятся ниже центра тяжести подвижных частей, то дополнительно возникают и вертикальные колебания. Под действием последних происходит деформация резиновых колец в полостях Б. Резина, защемляясь, резко увеличивает жесткость, поэтому вертикальные колебания также приобретают нелинейный характер со спектром амплитудно-частотных гармоник, способствующим удалению пузырьков воздуха из бетона и улучшающим качество его поверхности. Так как передача вибрации осуществляется в нескольких местах, то исключаются изгибные колебания металлоконструкции и достигается высокая однородность уплотнения бетона.

Суть динамического процесса заключается в следующем. Суммарная жесткость упругих элементов и масса колеблющихся частей подобраны таким образом, чтобы при работе вхолостую обеспечивался околорезонансный режим работы виброустановки на частоте 13 Гц с амплитудой 4 мм. Учитывая высшие гармоники, возникающие от нелинейных буферов, величина ускорений при горизонтальных колебаниях составляет 43 м/с².

Расчеты показывают, что под нагрузкой амплитуда колебаний снижается до 3 мм (рис. 2), так как доминирующим фактором являются сопротивления в бетонной смеси, а не увеличение массы машины, приводящее в околорезонансном режиме к смещению влево амплитудно-частотной кривой и увеличению амплитуды. Уровень горизонтальных ускорений падает до 32 м/с².

Следует также отметить, что величина амплитуд вертикальных колебаний от обрезиненных катков составляет 1,1…1,3 мм. Это дополнительно способствует эффективному разжижению и уплотнению бетонных смесей с осадкой конуса 2-3 мм, что позволяет в сравнении с серийной кассетной технологией, в которой используются бетоны с осадкой конуса более 10 см, значительно сократить расход цемента и время термовлажностной обработки в пропарочных камерах

Литература

1. А.с. 1033326 СССР, МКИ В 28 В 1/08. Кассетная установка/ Е.А. Логвиненко, В.В. Бойко и др. (СССР)// Открытия. Изобретения. – 1983. – Бюл. №29. – 2 с.

2. Литвин Л. М. Исследование динамики резонансных вибромашин с нелинейным упругим приводом, возбуждаемым двигателем ограниченной мощности /Л. М. Литвин //Динамическая прочность и устойчивость элементов крупных машин. – 1973. – Вып. 1. – С. 85-97.