ГЛУБИННЫЕ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛИ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

В зависимости от того, находятся ли вибровозбудители вне об­рабатываемой среды, воздействуя на нее при помощи соприкасаю­щихся со средой или погруженных в нее рабочих органов, или же сами вибровозбудители погружаются в обрабатываемую среду, их принято подразделять на наружные (выносные, поверхностные, внешние, прикрепляемые) и глубинные (погружаемые, погружные, внутренние). Глубинные вибровозбудители широко применяются для уплотнения бетонных смесей при сооружении монолитных бе­тонных и железобетонных конструкций и при изготовлении крупных изделий сборного железобетона.

В настоящее время серийно выпускаются только центробежные глубинные вибровозбудители, генерирующие круговую вынуждаю­щую силу и обладающие круговым цилиндрическим корпусом, снабженным в отдельных случаях осесимметричным оперением. В связи с этим, а также благодаря квазиизотропии бетонной смеси в ус­тановившемся движении точки оси симметрии корпуса описывают круговые траектории, а любой диаметр корпуса движется парал­лельно одной из неподвижных вертикальных плоскостей, потому что вращение корпуса предотвращено.

Вибрирующий корпус возбудителя приводит в колебательное дви­жение прилегающую к нему бетонную смесь, и эти колебания рас­пространяются во все стороны в бетонной смеси, но преимуществен­но в радиальных направлениях. По мере удаления от поверхности корпуса амплитуда колебаний бетонной смеси снижается. Это сни­жение объясняется двумя причинами. Во-первых, с удалением от ис­точника колебаний поверхность фронта волны деформации возрас­тает и на единицу массы бетонной смеси, прилегающей к фронту волны, приходится все меньшая доля переносимой волной энергии. Во-вторых, при колебаниях бетонной смеси происходит необрати­мый переход части механической энергии в тепло, вследствие чего по мере удаления от источника колебаний общее количество энер­гии, переносимой волной деформации, уменьшается.

Естественно предположить, что доля этой энергии, которая рас­сеивается в тонком слое бетонной смеси, пропорциональна общему количеству подведенной энергии и толщине слоя. Тогда в однород­ной изотропной неограниченной среде амплитуда а гармонических колебаний на расстоянии г от источника колебаний определится следующими зависимостями:

для плоской волны (источником колебаний является неограни­ченная плоскость)

TOC o "1-5" h z а = а0е~^т, (1)

для цилиндрической волны (источником колебаний является пульсирующая круговая цилиндрическая поверхность неограничен­ной длины)

а = a0e~’r уг0/(гп -)- г), (2)

для сферической волны (источником колебаний является пуль­сирующая сфера)

а = a0e~vrr0l(r0 + г). (3)

Здесь До — амплитуда поверхности, являющейся источником коле­баний, г0 — радиус пульсирующего источника колебаний, р — коэф­фициент затухания.

Глубинный вибровозбудитель имеет ограниченную длину. По­этому вызываемые им волны деформаций имеют форму, промежу­точную между цилиндрической и сферической. Хотя колебания виб­ровозбудителя не пульсационного характера, формулы (2) и (3) могут служить некоторым ориентиром. Они ясно показывают, что при равных амплитудах колебаний вибровозбудителей радиус их действия тем больше, чем больше диаметр вибровозбудителя.

Действительная картина явления распространения волн в бе­тонной смеси более сложна. Амплитуда ускорения корпуса глубин­ного вибровозбудителя очень велика: она в десятки, а иногда даже более чем в сто раз превышает ускорение свободного падения. По­этому у поверхности вибровозбудителя располагается вытесненная из смеси жидкая фаза — цементное молоко. Поскольку диаметр корпуса во много раз меньше длины волн деформации, распростра­няющихся в смеси, а вибровозбудитель не пульсирует, а совершает круговое движение, то тонкий слой жидкости вокруг корпуса виб­ровозбудителя не только деформирует окружающую его смесь, но и циркулирует вокруг корпуса. Это вызывает более резкое паде­ние амплитуд колебаний смеси в непосредственной близости от кор­пуса, чем следовало бы по формулам (2) и (3). Однако закономер­ность падения амплитуд смеси вне тонкого слоя жидкой фазы в общем хорошо описывается указанными формулами.

На некотором расстоянии от корпуса вибровозбудителя интен­сивность колебаний бетонной смеси становится -уже недостаточной для ее уплотнения. Предельное расстояние от вибровозбудителя, на котором еще происходит удовлетворительное уплотнение бетон­ной смеси, называют радиусом действия. Радиус действия зависит от кинематических параметров колебаний корпуса, его диаметра, состава и консистенции бетонной смеси, глубины погружения виб­ровозбудителя и т. д.

Вибрационное уплотнение бетонной смеси достигается за счет уда­ления части пузырьков воздуха и более компактной укладки зерен заполнителя. Уплотнение происходит вследствие вызываемого виб­рацией повышения подвижности (текучести) смеси, т. е. снижения сопротивления сдвиговым деформациям под действием имеющих постоянное направление сил. Поэтому сравнительно малая сила тя­жести оказывается достаточной для выталкивания пузырьков воз­духа и плотной укладки зерен заполнителя. Можно назвать четыре явления, вызывающие указанное повышение подвижности бетонной смеси:

1. Вибрационные проскальзывания зерен заполнителя относи­тельно соприкасающихся с ними других зерен приводят к снижению видимого коэффициента трения между зернами при действии сравни­тельно малых сил постоянного направления, причем диссипативное сопротивление действию этих малых сил принимает характер вязкого (строго говоря, нелинейного вязкого) сопротивления (см. раздел 4). Это значит, что чем меньше малая сила постоянного направления, тем меньше сопротивление проскальзыванию под ее действием, хо­тя, правда, меньше и скорость этого проскальзывания. Таким об­разом, даже малая сила может с течением времени вызвать доста­точные сдвижки зерен заполнителя для достижения удовлетвори­тельного уплотнения.

2. Значение действительной силы трения между зернами в от­дельные интервалы времени становится меньшим ее среднего зна­чения вследствие колебаний нормального давления зерен заполни­теля на прилегающие к ним другие зерна, что при достаточной ве­личине этого эффекта дает дополнительную возможность малой си­ле постоянного направления вызывать сдвижки зерен заполнителя.

3. Благодаря вызываемым вибрацией сдвиговым деформациям цементного теста снижается его структурная вязкость, а также, мо­жет быть, проявляются тиксотропные свойства.

4. Вибрация, вызывая проскальзывания и соударения твердых частиц бетонной смеси, приводит к освобождению некоторой долII воды, адсорбированной на поверхности частиц, в результате чего бетонная смесь обогащается свободной водой и происходит дейст­вительное снижение вязкости жидкой фазы и сил трения частиц при их проскальзываниях.

Глубинные вибровозбудители для уплотнения бетонных смесей по способу применения подразделяют на ручные и подвесные. Руч­ные вибровозбудители при работе удерживаются в руках. Подвес­ные вибровозбудители более тяжелы, и их подвешивают на каком — либо грузоподъемном устройстве поодиночно или пакетами до,15 шт. в каждом.

В качестве привода глубинных вибровозбудителей чаще всего используют электродвигатели (почти всегда трехфазные асинхрон­ные с короткозамкнутым ротором). Реже применяется пневматиче-

ский привод, еще реже — привод от двигателей внутреннего сгора­ния и гидравлический привод.

По расположению двигателя глубинные вибровозбудители с электрическим приводом разделяют на три вида: с внешним вы­несенным двигателем, передающим вращение через гибкий вал; с двигателем, пристроенным в верхней части корпуса вибровозбу­дителя; со встроенным в корпус двигателем. В последнем случае применяют электродвигатели, питаемые током повышенной час­тоты.

Ручные глубинные вибровозбудители со встроенным двигателем выпускают обычно дебалансного типа. Схематический чертеж та­кой машины приведен на’рис. 64, а. В корпус 1 вибровозбудителя запрессована втулка, несущая подшипники 2 вала 4, который при помощи шпонки вращает дебаланс 3. Вал имеет наклонный канал 5, по которому поднимается жидкая смазка, подаваемая в подшипни­ки через радиальное отверстие 6. Ротор 8 электродвигателя распо­ложен на консольной части дебалансного вала, а статор 7 запрес­сован в корпусе. При переноске вибровозбудителя пользуются ниж­ней рукояткой 9, а при работе — верхней рукояткой 13, штанга 11 которой соединена с нижней рукояткой при помощи виброизолято­ра 10. В верхней рукояти расположен выключатель 12. Консоль­ное расположение ротора дает возможность вынести электродви­гатель из зоны действия жидкой смазки, но такая конструкция не­целесообразна для вибровозбудителей малого диаметра, где вал слишком тонок, чтобы надежно удерживать ротор на своей кон­соли.

Известен ручной вибровозбудитель поводково-планетарного типа со встроенным двигателем. Принцип действия поводково-планетар­ного вибровозбудителя был показан в разделе 5. В данном случае применяют пальцевый поводок 3 (рис. 64, б), входящий в централь-

ное отверстие бегунка 1, который обкатывается по беговой дорожке корпуса 2.

Ручные глубинные вибровозбудители со встроенным электро­двигателем выпускают в диапазоне диаметров корпуса от 35 до 140 мм, массой удерживаемых в руках частей от 2 до 30 кг, со ско­ростью вращения двигателей (равной частоте вибрации) от 12 ООО до 6000 об/мин и мощностью двигателей от 0,25 до 2,5 кВт. Амплитуда ускорения корпуса в воздухе (на уровне центра тяжести корпуса) составляет от 80 до 25 ускорений свободного падения.

G целью повышения эффективности вибровозбудителей без уве­личения их веса созданы конструкции с вынесенным двигателем и гибким валом. Как правило, применяют электрические двигатели, но иногда используют автономные двигатели внутреннего сгорания. Вибровозбудители чаще выполняют фрикционно-планетарного ти — : па, но встречаются также конструкции с вибровозбудителями де — балансного типа. Схематический общий вид ручного глубинного вибровозбудителя 3 с гибким валом 2 и выносным электродвигате­лем 1 представлен на рис. 65.

Рис. 66

Вибровозбудитель фрикционно-планетарного типа изображен на рис. 66. Здесь бегунок 2 своей наружной поверхностью обка­тывается по конической поверхности втулки 1, приваренной к гильзе корпуса 3. Штанга бегунка соединена с приводным шпинделем 5 при помощи резиновой муфты-шарнира 4. Конструк­ция глубинных планетарных вибровозбудителей большего диаметра предусматривает внутреннюю, обкатку.

Ручные глубинные вибровозбудители с гибким валом и выне­сенным двигателем выпускают в диапазоне диаметров корпуса от

25 до 95 мм, массой от 1,2 до 16 кг, с частотой от 24000 до 8500 кол/мин, скоростью вращения двигателей от 9000 до 1400 об/мин, мощностью двигателей от 0,8 до 4 кВт. Амплитуда ус­корения корпуса в воздухе составляет от 120 до 50 ускорений сво­бодного падения.

Почти все пневматические глубинные вибровозбудители отно­сятся к пневмопланетарному ротационному типу. Принцип их дей­ствия был объяснен в разделе 5 (см. рис. 42,ж). Достоинствами пневматических вибровоэбудителей являются их меньший вес,

Рис. 67

простота конструкции, более высокая долговечность, возможность достижения высокой частоты колебаний и регулирования частоты в довольно широких пределах. К их недостаткам следует отнести трудность использования при отрицательных температурах вслед­ствие замерзания конденсирующейся из воздуха воды, повышенный шум при работе и сравнительно высокую стоимость сжатого воз­духа.

Ручные пневматические глубинные вибровозбудители выпуска­ются в диапазоне диаметров корпуса от 25 до 140 мм, массой от 2,5 до 45 кг, с номинальной частотой при работе в воздухе от 20 000 до 7000 кол/мин и номинальным расходом воздуха от 0,4 до 3 м3/мин.

Номинальное давление воздуха 5-т-6 атм. Амплитуда ускорения корпуса в воздухе составляет от 140 до 20 ускорений свободного падения.

Рабочая длина корпуса различных ручных глубинных вибровоз­будителей колеблется в пределах от 300 до 500 мм. Поэтому при их использовании бетонирование необходимо производить слоями соот­ветствующей толщины. Радиусы действия ручных вибровозбудите­лей обычно лежат в пределах от 0,15 до 0,4 м. Поэтому при бетони­ровании больших массивов значительные преимущества по произво­дительности имеют подвесные глубинные вибровозбудители, у ко­торых длина рабочей части корпуса составляет от 0,75 до 2,3 м.

Подвесные глубинные вибровозбудители относятся к фрикцион­но-планетарному типу и имеют пристроенный сверху электродвига­тель 7 (рис. 67, а), корпус которого при помощи виброизолятора 6 связан с корпусом 3 вибровозбудителя. Между штангой бегунка 2Г обкатывающегося по сердечнику 1, и приводным шпинделем 5 рас­положена резиновая упругая муфта-шарнир 4.

Диаметр корпуса подвесных глубинных вибровозбудителей ле­жит в пределах от 120 до 195 мм, масса — от 70 до 350 кг, частота— от 10 500 до 5500 кол/мин, скорость вращения электродвигателей — от 2880 до 1440 об/щт, мощность двигателей — от 3 до, 6 кВт.

Как отмечено выше, подвес­ные вибровозбудители могут при­меняться группами (пакетами).

На рис. 67,6 показан такой па­кет, состоящий из ряда вибровоз­будителей 1, котрые соединены с рамой 2 при помощи резиновых виброизоляторов. Рама при помо­щи подвески 3 присоединяется к крюку крана или иного подъемно­го устройства. Включение и вы­ключение осуществляется пуска­телем 4.

Для рассмотрения динамики глубинных вибровозбудителей об­ратимся к расчетной схеме на рис. 68, а, где гибкий вал 1 соединен с валом 2, опириющимся на подшипники 3, установленные в ци­линдрическом корпусе 4. Вал 2 приводит во вращение дебаланс 5. Корпус вибровозбудителя удерживается таким образом, что он не может поворачиваться относительно своей оси. Благодаря изотро­пии окружающей среды, концентричности дебалансного вала и на­ружной поверхности корпуса вибровозбудителя и осевой симметрии масс корпуса, включая жестко связанные с ним элементы, точки,

10-2876 …

расположенные на оси корпуса, описывают круговые траектории (при постоянной угловой скорости вращения дебаланса).

Возьмем сначала случай, когда векторы всех сил, приложенных к корпусу, а именно сил инерции дебаланса и соколеблющейся бе­тонной смеси и диссипативного сопротивления смеси (силой упру­гости смеси пренебрегаем), лежат в одном поперечном сечении с центром тяжести корпуса и линии их действия проходят через этот центр, расположенный на оси корпуса. В этом случае корпус будет совершать плоскопараллельное поступательное круговое дви­жение, при котором все его образующие будут описывать круговые цилиндрические поверхности одинакового радиуса. Следовательно, движение можно рассматривать в плоскости действия сил. Таким образом, мы пришли к схеме, представленной на рис. 36, а при ус­ловии отсутствия пружин и равенства коэффициентов сопротивле­ния демпферов. В этом случае амплитуда колебаний определяется любым из выражений (13), а сдвиг фазы колебаний корпуса от фа­зы дебаланса — любым из выражений (14) раздела 5.

Поскольку задача осесимметрична, ее более наглядно можно представить в полярной системе координат (рис. 68, б). Пусть в точ­ке А расположена ось корпуса, совпадающая с его центром массы, а в точке В — центр массы дебаланса, который вращается против часовой стрелки с угловой скоростью и. Поместим полюс в точке О и направим неподвижную полярную ось Ор параллельно линии АВ в начальный момент времени. Отсчет полярного угла б будем про­изводить в направлении вращения дебаланса. Тогда дифференци­альные уравнения движения корпуса примут следующий вид:

{тх + тс т0)(р ‘— рб3) + Ьр = /и0гш2 cos (<»/ —’ 6),

(mx + тс + т0) (р0 + 2р 0) — j — bpb = m0noa sin (u>f — б),

где т — масса корпуса вместе с жестко связанными с ним элемен­тами, тс — приведенная масса соколеблющейся части бетонной сме­си, то — масса дебаланса, b — коэффициент диссипативного сопро­тивления движению корпуса, г=АВ — эксцентриситет массы деба­ланса, р — радиус-вектор оси корпуса, t — время.

Нетрудно видеть, что первыми интегралами нелинейной системы дифференциальных уравнений (4), соответствующими установив­шемуся движению, будут

р = 0, 0 = «в. (5)

Отсюда получаем вторые интегралы:

Р=Ра, Ь = Ы — ф, (6)

где ро= ОА— амплитуда круговой вибрации корпуса, <р — угол сдвига фазы корпуса относительно фазы дебаланса.

Подставив значения (5) и (6) в дифференциальные уравне­ния (4), получаем систему уравнений

(mx-(-тс + т0) ра = — m0r cos <р,

Ьра = т0т sin ф,

решая которую находим:

tg ф = — Ы (щ + тс + т0) ш, (8)

ра — — m0rc os ф /(mi — f тс + ш0) =

= m0rco sin ф/Ь = т0т/ Y(>% + тс + т0) 2о>2 + Ь2. (9)

Как показывают уравнения (7), этф>0, соэф<0. Следователь­но, угол ф лежит в пределах л/2<ф<я, причем правый предел со­ответствует Ь — 0, а левый соответствует Ь = оо.

Обычно коэффициент диссипативного сопротивления 6 и приве­денная масса соколеблющейся бетонной смеси т0 неизвестны. Про­водя эксперименты, можно измерить амплитуду круговых колеба­ний корпуса ра и угол сдвига фаз ф. Зная эти величины, находим из второго уравнения (7)

Ь = тйт sin ф/ра (10)

и из первого равенства (9)

тс = — (тйг cos ц>1ра + тг—т0). (И)

Мощность, необходимая для поддержания колебаний корпуса,

= — Bv,

где В — диссипативная сила, с которой среда действует на корпус, v — модуль скорости движения корпуса.

В соответствии с выражениями (5) и (6)

= Раш, — В = Ьрат,

следовательно,

TOC o "1-5" h z Ni = ЬРУ. (12)

Подставив в выражение (12) значение b из равенства (10) и ра из первого равенства (9), получим

N-l — — (m0r)2u>3 sin2ф/2 {тх —тс— т0). (13)

Максимум этого выражения достигается при э1п2ф =—1, т. е. при ф = 0,75я. Максимальная мощность

шах Nt — (m0r)2со3/2 (тх + тс + т0); (14)

она в два раза превышает мощность, определяемую по форму­ле (23) раздела 15, что вполне естественно, поскольку последняя формула получена для системы с одной степенью свободы, а в дан­ном случае реализуются две степени свободы.

Мощность, необходимая для преодоления трения в подшипни — рожке^аЛаНСНОГ° вала (или тРения качения бегунка по беговой до-

Мг = f0r0m0ri»3 ]/" 1—р(2— р) соэ2ф, (15)

где /о условный коэффициент трения в подшипниках (или на бе­говой дорожке), го — радуис условной цапфы подшипников (или ра­диус обкатывающейся поверхности бегунка),

Р = т0/ {ini — f — тс + т0).

10* 147

Плоскопараллельное движение корпуса глубинного вибровозбу­дителя обычно бывает неприемлемым, поскольку рукоять вибровоз­будителя или место крепления его к опорной раме должны иметь достаточно малую (в идеальном случае — нулевую) амплитуду виб­рации. Точку на оси корпуса, амплитуда которой равна нулю, назы­вают центром колебаний или нулевой точкой. С целью получения нулевой точки центр массы дебаланса располагают на определен­ном расстоянии ниже центра массы корпуса. В этом случае при дви­жении корпуса вибровозбудителя реализуются четыре степени сво­боды, если корпус удерживается таким образом, что исключается его вращение вокруг своей геометрической оси и перемещение

вдоль этой оси.

Движение корпуса вибровоз­будителя при такой схематизации будет осесимметричным. Все точ­ки, расположенные на его геоме­трической оси,’ будут описывать окружности вокруг какой-то об­щей неподвижной оси. Вокруг той же оси будет описывать ок­ружность центр массы дебаланса. Возьмем неподвижную декартову систему координат, совместив ось г с указанной неподвижной осью. Оси х и у могут быть вы­браны произвольно. На рис. 69 показаны три проекции на плос­кости xz, yz и ху геометрической оси uu корпуса вибровозбудителя, которая является также осью соб­ственного вращения дебаланса. В точке А располагается центр массы дебаланса. Точка А’ — это проекция точки А на ось и. По­лагаем малым угол между осями гни.

Равнодействующая сил диссипативного сопротивления бетонной смеси приложена в точке D. Центр массы корпуса вместе с приве­денной массой соколеблющейся бетонной смеси находится в точ­ке G. Проекция на ось и центра всего вибровозбудителя вместе; с приведенной массой соколеблющейся бетонной смеси расположе-; на в точке Е. Обозначим п = ЕА’ — расстояние от проекции центра,; массы всего вибровозбудителя до проекции центра массы дебаланса} ti’ = ED — расстояние от проекции центра массы всего вибровозбу* дителя до точки приложения диссипативной силы; n"=EG — рас­стояние от проекции центра массы всего вибровозбудителя до цент’ ра массы корпуса. Если для упрощения предположить, что точ ка Е — центр масс всего вибровозбудителя, то дифференциальны’ уравнения движения корпуса могут быть записаны в следующе-;,
виде:

TOC o "1-5" h z (гпг + тс + т^х + b {х + п’ф) — m0no2 cos a>t, (16)

Л ф + Ьп’ (х + я’ф) = пт0гшг cos <s>t, (17)

(mj + тс -4- т0) у + b (у + п’є) = тйгu>2 sin чй, (18)

є + bn’ {у.+ п’є) = пт0гш2 sin оЛ, (19)

где /і — центральный момент инерции всего вибровозбудителя от­носительно оси, перпендикулярной оси и; х, у — абсцисса и ордина­та точки Е; ip, е — угол между осью г и проекциями оси и соответст­венно на плоскости zx и zy.

Эти уравнения распадаются на две не связанные между собой подсистемы: (16), (17) и (18), (19). Левые части уравнений (16) и (18) аналогичны, так же как левые части уравнений (17) и (19). Соответствующие правые части различаются только по фазе на угол л/2, равный углу между осями х и у. Все это закономерно, учи­тывая осевую симметрию задачи. Поэтому достаточно рассмотреть первую подсистему.

Условием наличия нулев’ой точки на оси и является синфазность колебаний х и ф, т. е. их пропорциональность, в соответствии с чем

х = а’Ь, (20)

где коэффициент пропорциональности а представляет собой рас­стояние от центра масс всего вибровозбудителя Е до нулевой точ­ки. Подставив в дифференциальные уравнения (16) и (17) значе­ние ф из равенства (20) и разделив второе уравнение на п, будем иметь

(rrt1 + тс + т0)х — f 6^1 + j х = т0т2 cos юг1,

(2І)

х + b — ( 1 + -2-‘) л: = m0/-(o2 cos <ot. па п а )

Правые части этих уравнений равны между собой. Для равенства интегралов обоих уравнений необходимо и достаточно, чтобы были соответственно равны коэффициенты при х и при х в левых частях уравнений. Приравнивая эти коэффициенты, получаем:

п’ = п, (22)

а — JJ (пгх -f — тс + т0) п. (23)

Равенство (22) показывает, что для получения нулевой точки

равнодействующая сил диссипативного сопротивления должна быть

приложена к корпусу в том же его поперечном сечении, в котором

расположен центр массы дебаланса. Зависимость (23) показывает

расположение нулевой точки. Эта зависимость легко приводится к виду Ґ

I = Л {тг + тс + т0)а, (24)

где 1=п+а расстояние от поперечного сечения вибровозбудителя, в котором расположен центр массы дебаланса, до нулевой точки,

/ = /і+ (ті+тс+то)а2 — момент инерции всего вибровозбудителя | относительно оси, проходящей через нулевую точку и перпендику — і лярной оси и. I

Выражение (24) аналогично равенству (2) раздела 7 для маят — 1 никового вибровозбудителя. Действительно, если в нулевой точке I расположить идеальный шаровой шарнир, то он не будет испыты-1 вать усилий в направлениях, перпендикулярных оси глубинного | вибровозбудителя. I

tg ф] = — 1Ыа (ШХ + тс + т0) со, ха = — m0r cos (p1/(tn1 + тс — f — т0) = атйт sin qjlb =

Имея в виду, что расстояние от нулевой точки до сечения, в ко — тором приложена диссипативная сила, & = а+н/, и учтя, что при на — | личии нулевой точки k = l, перепишем первое дифференциальное! уравнение (21): |

(25)’:

(26)

(27)

(28)

= am0miyа? (т1 + тс + т0)2ш2 + /2Ь2.

Эти выражения несколько отличаются от равенств (8) и (9), полу-1 ченных для плоскопараллельного движения. 1

При наличии нулевой точки ось корпуса вибровозбудителя опи-| сывает поверхность кругового конуса с вершиной в нулевой точке. 1 Если же нулевой точки нет, то ось корпуса описывает иную линей-! чатую поверхность — однополостный гиперболоид вращения. В этом і случае фазы х и ф будут различны. На столько же будут разли-| чаться фазы у и є. I

Приведенными зависимостями можно пользоваться при расче-| те параметров глубинных вибровозбудителей. Перед тем как при-1 ступить к расчету, необходимо задать наружный диаметр корпуса | вибровозбудителя, частоту и амплитуду колебаний. Диаметр кор — 1 пуса задают в зависимости от назначения машины, а также от тре-1 буемого радиуса действия. Частоту колебаний в герцах в зависимое-! ти от диаметра корпуса глубинного вибровозбудителя в миллимет-1 рах можно ориентировочно задавать по эмпирической формуле 1

(29>

/ = 80 (1 + 100/rfH),

откуда частота (кол/мин)

(30]

п = 4800 (1 + 100AQ,

где dH — наружный диаметр корпуса вибровозбудителя, мм. 1

Амплитуду колебаний рекомендуют принимать не менее| 0,5-ь0,7 мм при частоте 200 Гц и ниже и не менее 0,3-1-0,5 мм прш| частоте 200-^250 Гц. Во избежание расслоения бетонной смеси ам~| плитуду колебаний не рекомендуют выбирать выше 1,2-г-1,3 мм_

Нередко рекомендуют применение двухчастотной и многочас­тотной вибрации как более эффективной, чем одночастотная. Двух­частотную вибрццию планетарных вибровозбудителей можно полу­чить путем разбалансировки бегунка, т. е. смещения центра массы бегунка от оси его поверхности обкатки. Такая разбалансировка может быть произведена посредством присоединения к бегунку до­полнительных эксцентрично расположенных элементов (рис. 70,а), или за счет односторонних срезов (рис. 70,6), или путем высвер-

Рис. 70

ливания в теле бегунка эксцентрично расположенных отверстий (р«с. 70,в), или посредством эксцентричного расположения наруж­ной и внутренней боковых поверхностей бегунка (рис. 70,г), или заполнив сверления, выполненные по рис. 70, в, более тяжелым ме­таллом. Разбалансированный бегунок одновременно с вибрацией с частотой обкатки порождает более медленную вибрацию с часто­той его собственного вращения.

За последние годы в гидротехническом строительстве, где при­ходится возводить очень крупные бетонные сооружения, был при­менен ряд новых методов глубинного уплотнения бетонных смесей. ‘Дцин из них горизонтальное расположение глубинных вибровоз­будителей с одним дебалансным узлом (рис. 71, а) и с двумя де- нлансными узлами (рис. 71,6). В последнем случае два симмет­рично расположенных асинхронных электродвигателя 2, статоры которых запрессованы в корпус 3 вибровозбудителя, вращают деба- лансы 1. Вибровозбудитель удерживается трубой 4 с приваренными ребрами жесткости 6. Наверху расположены резиновые виброизо­ляторы 5.

Вибровозбудитель навешивают на какую-либо транспортирую­щую машину, протягивающую его в слое смеси на заданной глуби-* не. Для этой цели хорошо подходят малогабаритные электриче­ские тракторы, имеющие замедлитель хода. Если не обеспечено принудительное синфазирование дебалансов 1, то они синхронизу-1 ются антифазно и в плоскости симметрии вибровозбудителя, пер-; пендикулярной оси вращения дебалансов, амплитуды колебаний; становятся минимальными.

При частоте 5700 кол/мин, диаметре корпуса 133 мм, длинах корпуса 880 и 1000 мм, массе 47 и 60 кг, статическом моменте мас­сы дебалансов 0,022 и 0,044 кг-м достигалось уплотнение слоя бетон­ной смеси 0,5 и 0,75 м.

Применялось также (рис, 72) протягивание в бетонной смеси,, навешенного на раму 1 электрического трактора пакета наклонно’ расположенных глубинных вибровозбудителей 2 с приваренными ребрами 3. Необходимый наклон вибровозбудителей обеспечивают, хомуты 4 и резиновые элементы 5. ;

Третьим направлением было применение так называемых плос­костных уплотнителей (рис. 73), состоящих из плиты 10 с прива * ренными к ней корпусами двух глубинных вибровозбудителей U Привод осуществлен от двух асинхронных электродвигателей Т — с короткозамкнутыми роторами, связанными расположенным в кор*: пусе 8 зубчатым синхронизатором 5, через упругую муфту 4 и сое,, динительный вал 2, которые помещены в кожухе 3. К корпуса" вибровозбудителей приварены ребра 9. Сверху расположена под; веска 6.

Плита вибрирует в направлении своей толщины, вызывая в бе­тонной смеси плоские волны, затухание которых с удалением от источника колебаний меньше, чем при цилиндрических и тем более при сферических волнах. Об этом свидетельствуют зависимости

(1) — (3). При разработке таких машин следует стремиться к об­легчению плиты с сохранением достаточной жесткости, поскольку добавочная масса плиты и добавочная приведенная масса соколеб — лющейся бетонной смеси снижают амплитуду вибрации. Интерес­но отметить, что еще на заре применения вибрационных машин для уплотнения бетонных смесей была разработана так называемая вибролопата, движение которой подобно движению рассмотренного уплотнителя.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *