Машины для приготовления бетонных и растворных смесей 4 страница

Частоту колебаний вибратора подбирают в зависимости от подвижности бетонной смеси и размера фракций ее заполнителей. Бетонные смеси с крупными фракциями заполнителей уплот­няют вибраторами с низкой частотой и большой амплитудой колебаний, с мелкими фракция­ми — вибраторами с высокой частотой и малой амплитудой колебаний. У большинства вибрато­ров частота колебаний соответствует средним фракциям заполнителей. Продолжительность работы вибратора на одной позиции должна быть такой, чтобы обеспечить достаточное уплотне­ние бетонной смеси; конец вибрирования опреде­ляют по внешним признакам уплотнения бетонной смеси — прекращение оседания смеси, появление цементного молока на ее поверхности и прекраще­ние выделения воздушных пузырьков

По способу воздействия на уплотняемую бетонную смесь разли­чают поверхностные, наружные и глубинные вибраторы.

Электрические поверхностные вибраторы пере­дают колебания уложенной массе бетона через корытообразную прямоугольную площадку (пло­щадочные вибраторы) или удлиненную балку-рейку (виброрейки). Такие вибраторы перемеща­ют по уплотняемой поверхности в процессе работы вручную с помощью гибких тяг. Их применяют при бетонировании неармированных или армиро­ванных одиночной арматурой перекрытий, полов, сводов, дорожных покрытий, откосов каналов и других конструкций толщиной не более 0, 25 м, выполняемых в монолите.

В качестве вибровозбудителей поверхностных вибраторов применяют одновальные электриче­ские дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями и встроенным электро­двигателем.

Рис. 40. Дебалансный мотор-вибратор

Поверхностные электрические вибраторы имеют одинаковые по конструкции одновальные вибра­ционные дебалансные механизмы со встроенным электродвигателем (мотор-вибраторы), возбуж­дающие круговые колебания. Составными эле­ментами мотор-вибратора (рис. 40) являются трехфазный асинхронный электродвигатель 2 с короткозамкнутым ротором, на консольных концах вала которого жестко закреплены два дебаланса 5, симметрично расположенные относительно электродвигателя, и литой алюминиевый корпус 1 с четырьмя кронштейнами 7 для крепления с помощью болтов к основанию, передающему колебания уплотняемой смеси. Статический мо­мент каждого дебаланса равен половине общего статического момента дебалансов вибратора. Дебалансы закрыты крышками 6. Вал рото­ра опирается на два ролико- или шарикопод­шипника 4, установленных в подшипниковых щитах 3.

Возникающая при вращении дебалансов вы­нуждающая сила (Н)

где М — статический момент дебаланса, кг·см; ω — угловая скорость дебаланса, рад/с;

где r — общее число дебалансов вибратора; m — масса дебаланса, кг, е — эксцентриситет деба­ланса, т. е. расстояние от центра тяжести дебаланса до оси его вращения, см.

Амплитуда колебаний поверхностного вибрато­ра (см)

где m_м — масса частей машины, приводимых в колебания и жестко связанных с вибратором, кг; m_в — масса вибратора, кг.

Для регулирования величины вынуждающей силы, создаваемой вибратором, каждый дебаланс выполнен из двух скрепляемых между собой ча­стей — поворотной и неподвижной относительно вала ротора, при изменении взаимного положения которых изменяется статический момент деба­ланса и соответствующая ему величина вынужда­ющей силы. При настройке вибратора на определенную величину вынуждающей силы подвижные части обоих дебалансов поворачива­ются относительно закрепленных на валу ротора неподвижных частей на одинаковый угол.

Частота вращения вала ротора электродвигате­ля равна частоте колебаний корпуса вибратора. По частоте возбуждаемых колебаний различают вибраторы нормальной частоты, оснащенные электродвигателями с синхронной частотой вращения вала ротора 50 с^-1, и вибраторы низкой и высокой частоты с синхронной частотой вращения меньше или больше 50 с^-1.

В конструкциях поверхностных вибраторов используются мотор вибраторы с электродвигателями напряжением 36…42 В, мощностью 0, 26…0, 6 кВт. Они развивают вынуждающую силу 2…9 кН при частоте колебаний 50 Гц. Вибраторы подключают к электрической сети переменного тока напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц через понижающий трансформатор

Рис. 41. Площадочный вибратор ИВ-91А:

1-тяга; 2-площадка; 3- вибратор ИВ-91А

Площадочный вибратор ИВ-91А (рис 41) передает колебания уложенной массе бетона через корытообразную прямоугольную в плане металлическую площадку 2, к которой болтами жестко прикреплен мотор вибратор ИВ 92А. При работе площадочный вибратор уплотняет отдельные участки заранее распределенного слоя бетонной смеси. Вибратор перемещают в процессе работы вручную с помощью тяг 1 с рукоятками или с помощью легких грузоподъемных средств. Электродвигатель вибратора мощностью 0, 6 кВт подключают к питающему кабелю через штепсельное соединение. Вибратор развивает вынуждающую силу 4, 5…9, 0 кН. Размеры опорной площадки вибратора (ширина× длина) составляют 600× 1100 мм, масса 60кг, амплитуда колебаний 0, 2…0, 3 мм.

Виброрейки СО-219, СО-220 и СО-221 применяют для разравнивания, уплотнения и предварительного заглаживания цементно-песчаных и бетонных стяжек, а также бетонных, мозаичных, полимерцементных и полимербетонных полов.

Продолжительность вибрирования с одной позиции для поверхностных вибраторов составляет 20…50 с.

Эксплуатационная производительность поверхностных вибраторов по объему уплотненной смеси (м³/ч)

где А — рабочая площадь основания вибратора, м², h — толщина слоя прорабатываемого вибратором, м, t₁ — продолжительность вибрирования с одной позиции, с, t₂ — продолжительность перестановки вибратора с одной позиции на другую, с, К_в — коэффициент использования вибратора по времени (К_в = 0, 75…0, 85).

Наружные вибраторы передают колебания уплотняемой смеси через опалубку или форму, к которым прикрепляются снаружи с помощью специальных крепежных устройств. Такие вибраторы применяют при бетонировании тонких густоармированных и высоких монолитных сооружений, изготовлении различных элементов сборных железобетонных конструкций — колонн, балок и т п. Их используют также для побуждения выгрузки сыпучих и вязких материалов из воронок, бункеров, бадей и лотков. В качестве наружных вибраторов используют электрические дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями, электрические маятниковые вибраторы с направленными колебаниями и пневматические прикреп­ляемые вибраторы с планетарно-фрикционными вибровозбудителями.

Маятниковый вибратор (рис. 42), создающий прямолинейно направленную вынуждающую си­лу, представляет собой вибратор 1 с круговыми колебаниями, установленный на маятниковой подставке. Корпус 2 вибратора соединен с опор­ной плитой 4 подставки шарниром 3, относительно продольной оси которого работающий вибратор совершает колебания подобно маятнику. Опроки­дыванию корпуса вокруг шарнира препятствуют амортизаторы. Благодаря шарнирному соедине­нию вибратора с маятниковой подставкой круговая вынуждающая сила, создаваемая виб­ратором, реализуется в прямолинейно направлен­ную вынуждающую силу, действующую по линии, соединяющей центры осей шарнира и дебалансного вала. Горизонтальные составляющие вынужда­ющей силы гасятся за счет трения в шарнире и амортизаторах.

Рис. 42. Принципиальная схема маятникового вибратора

Рис. 43. Маятниковый вибратор ИВ-101А

Маятниковый вибратор ИВ-101А (рис. 43) выполнен на базе вибратора 1 модели ИВ-99А с раздвижными регулируемыми дебаланса­ми, который жестко соединен болтами с промежу­точным кронштейном 6, установленным на оси маятниковой подставки. Маятниковая ось 3 кре­пится к плите подставки с помощью стяжных болтов 2. На оси установлены подшипники 5 и закреплена внутренняя втулка амортизатора 4. Наружная втулка амортизатора болтами прикреплена к кронштейну. Для изменения направления действия вынуждающей силы по отношению к опорной поверхности маятниковая часть вибратора может быть наклонена относи­тельно опорной плиты 7 на угол до ±45° путем поворота маятниковой оси при ослабленных стяжных болтах. После поворота корпуса вибратора на нужный угол стяжные болты затягивают.

Пневматические прикрепляемые вибраторы общего назначения ВП-7, ВП-8, ВП-9, ВП-5А и ВП-5Б выполнены по единой конструктивной схеме и состоят (рис. 44) из планетарного возбудителя и гибкого резинового шланга с пусковым краном, подсоединяемого к источнику сжатого воздуха — компрессору или внешней воздухопроводной линии. Основными элементами планетарно-фрикционного вибровозбудителя (рис. 45) являются статор 4 с одной текстолитовой лопаткой 5, закрепленный непо­движно в боковых щитах корпуса 1, и полый неуравновешенный относительно собственной оси ротор 3. Ротор выполняет роль бегунка-дебаланса и планетарно обкатывается вокруг статора. Лопатка, помещенная в продольном пазу статора, разделяет пространство между статором и ротором на две полости — рабочую А и выхлопную Б. Сжатый воздух, поступающий в рабочую полость через отверстие в статоре, приводит во вращение ротор, который планетарно обкатывается по цилиндрической поверхности статора, прижимаясь к ней под действием центробежной силы. Отработанный воздух из выхлопной полости выбрасывается в ат­мосферу через выпускные отверстия 2 в щитах корпуса.

Рис. 44. Пневматические прикрепляемые вибраторы:

1-ПВ-8; 2-ПВ-9; 3-ПВ-5А

Лопатка постоянно прижата к бегунку-дебалансу под давлением воздуха во внутренней полости статора. За счет планетарной обкатки вибратор возбуждает колебания высокой частоты 133...200 Гц. Пневматические прикрепляемые вибраторы могут работать при любом положении оси. Их можно применять во взрывоопасных условиях.

Рис. 45. Вибровозбудитель пневматического прикрепляемого вибратора

Лекция 10. Глубинные вибраторы

Глубинные вибраторы имеют рабочий орган в виде цилиндрического вибронаконечника, погружаемого в уплотняемую смесь. Такие вибраторы применяют для уплотнения бетонных смесей при укладке их в монолитные неармированные бетонные и железобетонные конструкции с различной степенью армирования (фундаменты, стены, колонны, сваи, балки и др.), а также при изготовлении крупных бетонных и железобе­тонных изделий для сборного строительства.

Наружный диаметр и длину вибронаконечника вибраторов подбирают такими, чтобы обеспечить ему беспрепятственное движение в зазорах между арматурой. Глубинные вибраторы выпускают с электрическим и пневматическим приводами. Они могут быть ручными (обслуживаются оператором) и навесными (подвешиваются на крюк гидроподъемного устройства).

Вибровозбудитель электрических глубинных вибраторов может приводиться в действие через гибкий вал от переносного и располагаемого на поверхности электропривода (вибраторы с гибким валом) или от встроенного в вибронаконечник электрического или пневматического двигателя (вибраторы со встроенным двигателем). Глубинные вибраторы имеют дебалансные и фрикционно-планетарные вибровозбудители.

Глубинные ручные дебалансные вибраторы со встроенным электроприводом (рис 46) имеют единую конструктивную схему. Дебалансный вибровозбудитель представляет собой герметически закрытый стальной цилиндрический корпус 6, в который встроены высокочастотный трехфазный асинхронный электродвигатель 4 с короткозамкнутым ротором 5 и полый дебалансный вал 1 с дебалансом 3, вращающийся в двух подшипниках качения 2. Подшипники смазыва­ются жидкой смазкой, поступающей через полый дебалансный вал из нижней полости наконечника. Вращающийся дебаланс создает непрерывно меняющую свое направление вынуж­дающую силу, благодаря чему вибронаконечник совершает круговые колебания, которые передаются уплотняемой смеси. Частота колебаний вибронаконечника равна частоте вращения электродвигателя. Вибронаконечник соединен с рукоятью 10 оператора виброизолирующим рези­нотканевым рукавом 8 (ИВ-102А) или металлической штангой (ИВ-103), внутри которых проходит питающий кабель электродвигателя. В рукоять вмонтирован пакетный выключатель 9 для включения и выключения электродвигателя вибратора. Электродвигатели вибраторов работа ют на токе повышенной частоты (200 Гц) при напряжении 36…42 В и подключаются к внешней электросети через преобразователь частоты.

Уплотнение бетонной смеси в крупных малоармированных конструкциях и при большом потоке бетона производят пакетами дебалансных навесных вибраторов, подвешенных на раме. Перестановку пакетов вибраторов производят монтажными кранами. Навесной дебалансный вибратор ИВ-95А навешивается на бетоно­укладчиках, входящих в комплект машин для скоростного строительства автодорог.

Рис. 46. Ручной глубинный электрический дебалансный вибратор

Рис. 47. Ручной глубинный электрический вибратор с гибким валом;

1-электродвигатель; 2-гибкий вал; 3-вибронаконечник

Глубинные ручные электрические вибраторы с гибким валом (рис 47) однотипны по конструкции и состоят из переносного электродви­гателя 1 с рукояткой для переноса и выключа­телем сменного аибронаконечника 3 с плане­тарным механизмом возбуждения колебаний и гибкого вала 2 для передачи крутящего момента от электродвигателя к шпинделю вибронако­нечника. Такие вибраторы характеризуются повышенной частотой колебаний (167…334 Гц), малыми размерами наконечника (диаметр 51…76мм, длина 420…430мм) и применяются для уплотнения бетонных смесей с мелким заполните­лем при изготовлении густо- и среднеармированных железобетонных конструкций и изделий. Вибронаконечники вибраторов с гибким валом могут работать в вертикальном или наклонном положении.

Вибронаконечник (рис. 48) состоит из корпуса 3, шпинделя 1, опирающегося на шарико­подшипники, дебаланса-бегунка 4 и упругой муфты 2, позволяющей бегунку-дебалансу 5 от­клоняться от оси вращения шпинделя на расчетный угол. Колебания корпуса вибронако­нечника создаются бегунком-дебалансом, планетарно обкатывающимся по конусной поверхности неподвижной втулки или сердечника 6, жестко соединенных с корпусом.

Рис. 48. Вибронаконечник с обкаткой бегунка-дебаланса ИВ-114:

а-с внешней обкаткой; б-с внутренней

Различают вибронаконечники с внутренней (рис. 48, б) и внешней (рис. 48, а) обкаткой дебаланса. У первых бегунок своей внутренней конической поверхностью обкатывается по кони­ческой поверхности пальца, запрессованного в днище корпуса, у вторых бегунок своей наружной конической поверхностью обкатывается по внутренней конической поверхности втулки, приваренной к корпусу.

При пуске вибратора бегунок-дебаланс сначала вращается в воздухе, а затем под действием центробежной силы начинает отклоняться от геометрической оси вибронаконечника на угол до 5° и наносить удары по втулке или пальцу, возбуждая колебания корпуса наконечника. Соответствующим подбором соотношения диамет­ров втулки и бегунка-дебаланса можно получать высокую частоту колебаний корпуса вибратора при сравнительно небольшой частоте вращения вала электродвигателя.

Частота колебаний вибронаконечника n_в (Гц) зависит от угловой скорости планетарного движения бегунка-дебаланса.

При внутренней обкатке бегунка-дебаланса

при внешней обкатке

где n_ш — частота вращения шпинделя (вала), с^-1; D — диаметр втулки или пальца, мм, d— диаметр бегунка-дебаланса, мм.

Вынуждающая сила, развиваемая бегунком-дебалансом при его вращении (Н),

где m — масса бегунка-дебаланса, кг; ω — угловая скорость центра масс бегунка-дебаланса, рад/с; R — расстояние от центра тяжести бегунка-дебаланса до оси втулки или пальца, м.

Статический момент массы бегунка-дебаланса (кг·м)

Вращение шпинделю с дебалансом сообщается от переносного электродвигателя через гибкий вал правого вращения (во избежание его раскручи­вания) диаметром 8...12 мм, заключенный в защитный резино-металлический шланг-броню. За гибкий вал вибратор удерживается при работе. На обоих концах гибкого вала имеются наконечники для присоединения к валу электро­двигателя и шпинделю вибронаконечника. В каче­стве привода планетарных вибраторов используют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, работающие на токе нормальной частоты (50 Гц) при напряжении 36…42В и под­ключаемые к внешней электросети через понижа­ющий трансформатор. Электродвигатели монти­руют на корытообразной подставке, позволяющей устанавливать привод на свежеуложенную смесь.

Навесной глубинный электрический вибратор ИВ-114 с вибровозбудителем планетарного типа (рис. 49) предназначен для уплотнения бе­тонных смесей слоями до 1, 25 м при укладке их в неармированные конструкции в гидротехниче­ском и промышленном строительстве. Вибро­возбудитель с внутренней обкаткой дебаланса, шпиндель и электродвигатель заключены в от­дельные корпуса, соединенные между собой. Вибратор работает в вертикальном положении и навешивается на малогабаритные тракторы, подвешивается на крюках кран-балок и стреловых самоходных кранов.

Рис. 49. Навесной глубинный электрический вибратор:

1-бегунок-дебаланс; 2-упругая муфта; 3-подшипник; 4-корпус шпинделя;

5-электродвигатель; 6-кабель; 7-крышка; 8-кулачковая муфта; 9-шпиндель;

10-корпус вибронаконечника; 11-сердечник

Глубинные пневматические вибраторы имеют встроенный в цилиндрический корпус плане тарный вибровозбудитель (такой же, как у пневматических наружных вибраторов), сжатый воздух к которому подается по гибкому шлангу с краном частота колебании таких вибраторов 134...200 Гц.

Эксплуатационная производительность глубинных вибраторов (м³/ч)

где r = (5…6) d_к — радиус действия вибратора, м; d_к и l_к — диаметр и длина рабочей части корпуса вибратора, м; К_п – коэффициент перекрытия (К_п = 0, 7).

Лекция 11. Оборудование для свайных работ

При устройстве свайных фундаментов зданий и сооружений различного назначения применяют два вида свай – забивные (готовые) железобетонные и металлические заводской готовности и буронабивные железобетонные сваи, устройство которых осуществляется в вертикальных и крутонаклонных скважинах непосредственно на месте производства работ. При возведении водозащитных ограждений котлованов, колодцев и траншей используют металлический и железобетонный шпунт. Для погружения готовых свай и шпунта применяют сваепогружающие агрегаты, копры и копровое оборудование со свайными погружателями ударного, вибрационного, виброударного, вдавливающего и вибровдавливающего действия и для завинчивания свай. Некоторые виды оборудования используют также для извлечения из грунта ранее погруженных элементов (сваевыдергиватели).

Технологический цикл погружения готовых свай включает операции захват и установка свай в проектное положение, погружения свай сваепогружателем в грунт до проектной отметки, перемещение сваебойной установки к погружения очередной сваи. Сваепогружатели разнообразны по конструкции, виду потребляемой энергии и принципу работы. Классификация свайных погружателей приведена на рис. 50. В промышленном и гражданском строительстве наибольшее распространение получили сваепогружатели ударного действия, к которым относятся свайные молоты.

Рис. 50. Классификация свайных погружателей