К. т. н. Боровець В. М., к. т. н. Савчин Б. М., Шенбор В. С., Брусенцов В. Г.

Національний університет «Львівська політехніка», Україна

ВІБРАЦІЙНІ МАЙДАНЧИКИ ВИГОТОВЛЕННЯ БЕТОННИХ ВИРОБІВ

Формування бетонних виробів відноситься до числа основних технологічних процесів у виробництві будівельних матеріалів, де широко використовуються вібраційні технології й устаткування. В зв’язку з цим, питанням оптимізації параметрів динамічного навантаження бетонної суміші з метою підвищення якості, зниження енергоємності і створення надійного віброформовочного устаткування присвячена велика кількість робіт.

Бетонні суміші за своїми реологічними властивостях можуть бути, в основному, класифіковані як рухомі, малорухомі жорсткі та підвищеної жорсткості [1–4]. Рухомі суміші добре заповнюють форму, але вони мають великий вміст вологи, що в значній мірі погіршує якість готового виробу. Застосування твердих бетонних сумішей дає велику економію в’яжучих матеріалів (цементу), але вимагає значного механічного впливу – тиску навантаження.

У процесі вібрування малорухомих і твердих бетонних сумішей відбувається руйнування структури, яка сформувалася при готуванні в бетонозмішувальних машинах, зближення і перерозподіл часток наповнювача та заповнення простору між гранулами в’язким матеріалом. Під впливом вібрації бетонна суміш набуває рухливості і щільно укладається витісняючи можливі пухирці повітря.

Ступінь ущільнення залежить від вибраних оптимальних режимів вібрації – інтенсивності і її тривалості, а також відповідності прийнятих параметрів вібрації (амплітуди, частоти і характеру коливань) властивостям бетонної суміші, що підлягає ущільненню. Основним фактором ефективності вібрування є не амплітуда чи частота коливань, узяті окремо, а їх функції, що визначають швидкість чи прискорення бетонної суміші, величини яких повинні бути достатніми для зменшення сил внутрішнього тертя.

Із збільшенням твердості бетонної суміші і розмірів наповнювача оптимальна амплітуда повинна зростати. Для бетонних сумішей із середнім розміром наповнювача амплітуда коливань знаходиться в межах 0,3–0,65 мм, а під час використання дрібного наповнювача – у межах 0,15–0,4 мм, але одночасно з цим повинна підвищуватися частота коливань. Звідси варто зробити висновок, що ефективне віброущільнення бетоносуміші вимагає більш складного техпроцесу , оскільки великокускові фракції наповнювача потребують збільшення амплітуди коливань, а для дрібних часток наповнювача і часток цементу необхідно зменшувати амплітуду коливань з одночасним збільшенням частоти коливань .

У промисловості найбільше поширення одержали вібромеханізми з круговими коливаннями де бетонна суміш з формою отримує поступальні коливання з круговою траєкторією, що лежать у вертикальній площині. Для надійної роботи віброплощадок цього типу необхідно забезпечити, щоб вісь дебалансного вала співпадала з віссю, що проходить через центр ваги коливних мас. У випадку порушення цієї вимоги траєкторії кругових коливань окремих точок бетонної суміші, форми і віброплощадки перетворюються в еліпси з різним співвідношенням і нахилом їхніх осей. Очевидно, що точки, більш віддалені від осі дебалансного вала, будуть мати більший ексцентриситет еліптичної траєкторії. Такі коливання викликають значний зсув бетонної суміші убік напрямку обертання дебалансного вала і величина амплітуди змінюється у значних межах. Внаслідок цього явища горизонтальні складові коливань форми із сумішшю по висоті будуть неоднаковими, що спричиняють нерівномірне ущільнення.

У віброплощадках з вертикально спрямованими синусоїдальними коливаннями бетонної суміші утворюються рухи, перпендикулярні столу і дотичні до вертикальних стінок форми. Дані віброплощадки відрізняються рівномірним розподілом амплітуд коливання, що забезпечує достатньо якісне ущільнення суміші під час виготовлення плоских і широких виробів відносно невеликої висоти, забезпечуючи цим їх широке використання.

Для приводу вібростола використовують двовальний дебалансний вібратор з валами, що обертаються назустріч один одному і забезпечують вертикально направлені коливання. У віброплощадках з вертикально направленими синусоїдальними коливаннями з механічними приводом застосовують шестеренчасті синхронізатори, які забезпечують синфазність обертання обох валів вібраторів. Найбільше поширення одержали вібромеханізми з круговими, вертикально спрямованими і з горизонтально спрямованими коливаннями з частотами 25 і 50 гц, оскільки при таких частотах привод безпосередньо здійснюється від електродвигунів з частотами обертання n = 1500 об/ хв та n = 3000 об/хв.

Використання шестеренчастих синхронізаторів в значній мірі супроводжується підвищеним шумом під час роботи машин, а також має невисокий коефіцієнт надійності обладнання. Тому доцільно використовувати майданчики з самосинхронізацією валів приводу дебалансних віброзбудників у яких необхідно забезпечити відношення:

,                                                     (1)

де r – радіус від центра мас до осі кожного із симетрично обертового дебаланса , M – маса та I- центр обертання системи.

Схема дії сили двовального віброзбудника з синхронно-синфазним обертанням валів представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема дії сили двохвального віброзбудника

з синхронно-синфазним обертанням валів

На рис. 1:   – вимушуюча сила створювана першим віброзбудником ,   – вимушуюча сила створювана другим віброзбудником . При синхронно синфазному обертанні валів і однакових дебалансних валах m ₁ =m ₂ , r ₁ =r ₂ , w ₁ =- w ₂ . У цьому випадку загальна вимушуюча сила двовального віброзбудника буде їх векторною сумою, і її величина складе . При обертанні дебалансів у протилежні сторони вертикальні складові вимушуючої сили складатимуться одна з одною, а горизонтальні взаємокомпенсуються .

Рис. 2. Конструктивна схема двохвального віброзбудника :

1 – рама вібромашини ;   2 – дебалансні віброзбудники ; 3 – пружні муфти, 4 – електродвигуни

Висновки. Для ущільнення бетонних сумішей під час виготовлення тротуарної плитки доцільно використовувати високочастотні вібратори, що дозволяють в значній мірі покращити якість отриманого продукту та зменшити час віброущільнення.

Список використаних джерел:

1.             Ударно-вибрационная технология уплотнения бетонных смесей / [ Гусев Б. В., Деминов   А. Д., Крюков Б. И. и др.]. – М.: Стройиздат , 1982. – 152 с.

2.             Крюков В. И. Новые резонансные віброплощадки / В. И. Крюков, Л. М. Литвин, Е.   А.   Логвиненко // Бетон и железобетон . – 1975. – № 7 . – С. 15–18.

3.             Сорокер З. И. Жесткие бетонные смеси в производстве железобетона / З. И. Сорокер . – М.: Стройиздат , 1984. – 306 с.

4.             Силенок С. Г. Механическое оборудование предприятий строительной индустрии / С.   Г. Силенок . – М.: Стройиздат , 1973. – 374 с.