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

Днепропетровский национальный университет

Виброплощадка для формования объемных железобетонных изделий

В последние годы происходят существенные изменения в технологии формования объемных железобетонных конструкций (труб, колец, смотровых колодцев и т.п.). Связано это с использованием новых динамических параметров вертикального вибрирования бетонных смесей, в частности, высоких амплитуд и низких частот колебаний; реализацией несимметричных ускорений и определенных траекторий движения частиц смеси в металлических формах. Однако следует отметить, что из-за низкой надежности крепления к рабочему органу форм зачастую происходит отскок последних и нарушение рабочего режима вибрации. Генерирование же горизонтальных колебаний хотя и не требует крепления форм, но снижает эффективность уплотнения бетона, что приводит к необходимости использования пластичных смесей с высоким содержанием воды, цемента и увеличению времени на пропарку изделий.

Для устранения указанных недостатков в Днепропетровском национальном университете выполнены теоретические и экспериментальные исследования динамики нелинейных систем, реализующих несимметричные колебания, на основе которых создан ряд асимметричных виброплощадок для вертикального формования железобетонных изделий из жестких смесей, отличающихся пониженным водоцементным отношением. Наряду с этим результаты лабораторных исследований по формованию высоких изделий типа «труба», «стакан», «колпак» показали, что одновременное использование круговых горизонтальных и значительных вертикальных колебаний приводит к винтовому движению смеси, улучшающему прочность изделия и качество его поверхности. С учетом изложенного предлагается виброплощадка, в которой реализуются вертикальные и горизонтальные колебания, при этом с помощью последних решается задача автоматического прижима форм к рабочему органу.

Виброплощадка (рис. 1) состоит из рабочего органа 1 и уравновешивающей рамы 2, соединенных между собой линейными упругими связями 3 и нелинейными буферами 4 значительной жесткости, имеющими нулевой или небольшой расчетный зазор с нижней плоскостью рабочего органа. На уравновешивающей раме, опирающейся на мягкие виброизоляторы 5, закреплен кривошипно-шатунный вибровозбудитель 6, сообщающий системе вертикально-возвратные колебания через приводные упругие связи 7. Так как соударение буферов происходит только при встречном движении масс, то реализуется асимметричный цикл колебаний, обеспечивающий уплотнение бетона при ходе рабочего органа с формой вниз и исключающий разуплотнение при движении вверх. Отличительной особенностью конструкции машины является то, что внутри рабочего органа смонтирован вибровозбудитель круговых горизонтальных колебаний, состоящий из вертикального вала 8, дебаланса 9 и неподвижных подшипниковых корпусов 10.

Рисунок 1 – Виброплощадка

Устройство для крепления формы 11 включает поворотные крюки 12, контактирующие с упорами 13, и шарнирно закрепленные на горизонтальных рычагах 14, удерживающихся пружинами 15. Основными деталями устройства являются шарнирные двухзвенники 16, которые связаны как с нижним корпусом подшипника, так и с подвижной втулкой 17, имеющей возможность перемещаться вдоль вала. Шарнирные двухзвенники снабжены грузами 18, расположенными симметрично оси вала, причем на них с помощью винтов могут дополнительно крепиться пригрузы, обеспечивающие увеличение силы прижатия формы крюками. Для шарнирного соединения подвижной втулки с крюковыми рычагами предусмотрены также наклонные подвижные стойки 19. При вращении вала дебалансного вибровозбудителя возникают центробежные силы Р, которые сжимают шарнирные двухзвенники, смещая их в радиально-противоположном направлении, что приводит к перемещению подвижной втулки вниз. Так как последняя увлекает за собой стойки и рычаги, то крюки, упираясь в опоры, поворачиваются и прижимают швеллера формы к рабочему органу. Усилие прижатия зависит от частоты колебаний вибровозбудителя, массы грузов, угла , размеров двухзвенников, стоек и плеч рычагов.

Динамический режим движения виброплощадки в горизонтальном направлении характеризуется частотой колебаний 250 рад/с и амплитудой 1 мм. в вертикальном направлении на частоте = 75 рад/с реализуются несимметричные ускорения: при ходе рабочего органа вниз они составляют 55 м/с², а вверх - 15 м/с². Сочетание круговых горизонтальных и значительных вертикальных ускорений образует винтовое движение бетона вниз с интенсивным удалением из него пузырьков воздуха, что приводит к увеличению прочности изделия и улучшает его лицевую поверхность. При ходе рабочего органа вверх с незначительными ускорениями обеспечивается не только надежное крепление формы, но и, учитывая вязкость бетона, исключается его разуплотнение.