Спосіб ущільнення бетонної суміші та пристрій для його реалізації

1 Спосіб ущільнення бетонної суміші, що включає операції по виготовленню системи, скріплюючих з'єднань, формоутворення, застосування тиску, твердіння, розпалублення, який відрізняється тим, що формоутворення і ущільнення забезпечує резонансний режим синусно-синусоїдального навантаження суміші у двох взаємно перпендикулярних напрямках при еліптичних коливаннях форм на низьких частотах від 20 до 33 Гц 2 Пристрій для ущільнення бетонної суміші, у складі якого є фундамент, опори, шарніри, стержні, траверса, форма, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді двох коливаючих шарнірних гойдалок, з'єднаних верхніми кінцями з траверсою, нижніми - з повзунами, які забезпечують можливість зворотно-поступального переміщення по напрямних, скріплених з фундаментом, причому пружні ресори з'єднані з фундаментом і траверсою жорстко 3 Пристрій для ущільнення бетонної суміші за п 2, який відрізняється тим, що шатуни з повзунами з'єднані при допомозі шарнірів, а кривошипи на диску розміщені під кутом 90° /ті 121 Винахід відноситься до промисловості будівельних матеріалів, зокрема до виготовленню залізобетонних конструкцій Відомий спосіб ущільнення бетонних виробів, включаючий операції по підбору і перемішуванню компонентів суміші, укладки у форму, ущільнення з вібродовантаженням, вакуумуванню, твердінню, розпалубки виробу Недоліком способу є необхідність ущільнення при постійному розрядженні у вакуумному об'ємі, що значно ускладнює процес формування і вимагає дистанційного управління агрегатами установки Найбільш близьким до винаходу є спосіб ущільнення виробів, включаючий операції по виготовленню системи, скріплюючих сполучень, укладці, формоутворення, твердіння, розпалублення, вакуумування, ущільнення з застосуванням додаткового тиску, який збільшується від атмосферного до 6 - 8МПа при допомозі стиснутого повітря Спосіб ущільнення і формоутворення виробу виконується на системі, у якій є форма, бункер нагнітання суміші, загрузочний пристрій, реверсивний шнек та канал прямого і зворотнього ходу Суміш подають у бункер нагнітання, який підключають до форми Шнек переміщує і подає суміш у форму - прототип способу [1] Поступаюче по каналу під тиском повітря ущільнює бетонну суміш Недоліком способу є то, що у ньому не забезпечується ефективне ущільнення суміші При цьому способі не використовуються коливальні рухи форми, у системі відсутня операція по резонансному збудженню зусиль Віброзбуджувачі не утворюють направлених поздовжньо - горизонтальних і вертикальних коливань форми Спосіб не може бути впровадженим на поточних ЛІНІЯХ у зв'язку з неефективним ущільненням суміші В основу винаходу способа ущільнення бетонної суміші поставлена задача створення нових параметрів режиму коливання системи у двох взаємно перпендикулярних напрямках з ударом, що забезпечує пошарове ущільнення бетону і необхідне формоутворення виробу Поставлена задача вирішується тим, що у способі ущільнення бетонної суміші, включаючи операції по виготовленню системи, зв'язків кріплення, формоутворення, подачі тиску, твердінню, розпалубленню, згідно з винаходом, формоутворення і ущільнення забезпечує резонансний ре ю (О (О о> ю 59665 жим синусно-косинусоїдального навантаження суміші у двох взаємно перпендикулярних напрямках при еліптичних коливаннях форми на низьких частотах від 20 до 33Гц, причому диски обертаються по часовій стрілці із пульсуванням знакоперемінним моментом При цьому досягається висота ущільнюючого шару більше 33см Активна маса (із збуджувачем) з'єднується з пасивною (формою із сумішком) пружними зв'язками, які створюють резонансне зусилля коливань, що дає можливим виконання поставленої задачі ВІДОМІ пристрої, які складаються із ударних, ударно-вібраційних механізмів по вібропресуванню, вакуумуванню, віброштампуванню і т п Недоліком цих пристроїв є взаємне розміщення складних систем конструкцій, механізмів коливань, приводу, пригрузок Найбільш близьким і простим у виготовленні для ущільнення бетонної суміші є пристрій, у якому є фундамент, опори, шарніри, стержні, траверса у вигляді коромисла, на одному із КІНЦІВ ЯКОГО на пружному підвіску закріплено віброщит, а на другому - урівноважуюча противага Зварена рама закріплена до фундаменту Через шарніри траверса закріплюється до рами Віброщит від форми із сумішшю відривається при допомозі гідросистеми До віброщиту прикріплені вібратори У вертикальній плоскості траверса переміщується при допомозі пневмо або гідроциліндру При натисненні на кнопку "пуск" рідина поступає в одну із порожнин циліндра і траверса з віброщитом займає над формою горизонтальне положення Включають вібратори і бетонна суміш ущільнюється Після закінчення ущільнення вібратор піднімають уверх, де він займає первісне положення [2] Недоліком пристрою є відсутність у ньому коливального механізму, деталей та вузлів до нього Він не спроможний збуджувати горизонтальні і вертикальні коливання на низьких частотах Пристрій не має резонансних ресор, кривошипів з повзунами, маховика для створення ударних деформацій В основу винаходу поставлена задача - створення пристрою для реалізації способа ущільнення бетонної суміші шляхом використання приспособ, механізмів, введенню у конструкцію нової системи коливальних стержневих ресор, шарнірних стержнів-гойдалок, кривошипно-шатунного механізму, їх взаємного розміщення та взаємозв'язку між ними Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для реалізації способа ущільнення бетонної суміші, у якому є фундамент, опори, шарніри, стержні, траверса, форма, згідно винаходу, він виконаний у виді двох коливаючих шарнірних стержнівгойдалок, з'єднаних верхніми кінцями з траверсою, нижніми - з повзунами, які мають можливість поступально-зворотного переміщення по направляючим, с кріплених з фундаментом, причому пружні ресори з'єднані з фундаментом і траверсою жорстко Шатуни з повзунами з'єднані при допомозі шарнірів, а кривошипи на диску розміщені під кутом 180°, а диски розміщені симетрично відносно найбільших величин амплітуд коливань форми Пропонуючий пристрій дозволяє значно спростити систему формування, створити віброудари для ущільнення бетонної суміші, зменшити металоємкість та масу механізмів приводу і формоутворення, знизити витрати по виготовленню оснастки та виробництву залізобетонних виробів, спростити вирішення поставленої задачі Описуючий пристрій показано на фіг 1 - план по січенню 1-1 фіг 2, на фіг 2 - розріз по січенню 22 ф і г 1 , на фіг 3 - розріз по січенню 3-3 фіг 2, на фіг 4 - схема переміщення шарнірних стержнів та траверси з формою на фіг 5 - схема синусо і косинусоїдального навантаження суміші, на фіг 6 розрахункові схеми стержнів 8, 9, і 10 На фіг не показані деталі, вузли кріплення, стержнів, ресор, траверси з формою Пристрій споряджений фундаментом 1 (стаціонарним або не стаціонарним) Закріплений на фундаменті (бальці) електродвигун 2, який крутить з ексцентриком диск - маховик 3 з кривошипом 4 і шатуном 5 (фіг 1, 2, 3) На диску кривошипи розміщені по діагоналі і крутяться по часовій стрілці По кулісам направляючим 6, шатуни зворотно-поступально переміщують повзуни 7 При такій швидкості нижні КІНЦІ шарнірних стержнівгойдалок 8 переміщуються по синусоїді (фіг 4, 5) Зусилля розкачування передаються на жорсткі ресори 9, траверсу 10 Форма 11 закріплена до траверси при допомозі замків При формоутворенні та ущільненні виробу пристрій працює слідуючим чином Розглянемо роботу стержнів 8, 9, 10 Гойдалки 8 і траверсу 10 можна представити у вигляді двох мас іти і гиг, зв'язаних пружно жорсткістю С (найдених величин ЕІ Х , Ely) Переміщення центрів мас стержнів ВІДПОВІДНО рівні (фіг 5, 6) Уі=І_фі, У 2 = 2І_ф-і + І_ф2 ІЛІ ї і/ Рівняння переміщення верхнього і нижнього стержнів мають вигляд у = Р 1 Х=Р ф 2 +гп 2 У, 121 =О І2Ф" +т 2 У 2 І _ +С(ф2 /2*/ Сф, +Іфі - С ( ф 2 /З/ Виражаючи момент інерції b.h, через маси ітіг, іти і виключаючи У і , У 2, X, У, отримуємо два дифес > р е н ц і а л ь н и х р і в н я н н я В І Д П О В І Д Н О к у т і в Рі 1,ЗЗт2І_2ф2 +2т2І_2ф., + С ( ф 2 - ф 1 ) = О, І ЛІ ( 4 m 2 l 2 +1,33171/ )ф-] + 2 т 2 | 2 ф 2 + ( 2 С - 2 Р І ) ф , + + (2РІ-С)ф2=О П /5/ ри закладанні стержня 9 з обох КІНЦІВ, рівняння пружної лінії (і ВІДПОВІДНО У переміщення) при твердості матеріалу Р , маємо вид ЕІ дкч дх* + PF df = 0 /6/ Покладаючи, що y = Ye' n t , Q = a ± b i , маємо Y» Ye(tb+ia) = Ye+bt(cosat+ismat) 111 При безрозмірних параметрах р 2 = P L 2 / E I , co = Q L 2 7 p F / E I , переміщення можна виразити 5=- , рівняння 59665 /8/ Розв'язування рівняння /8/ має вид /9/ у= 2 де , a , =-0,5р 4 2 2 /0,25р + со Розклад цих рівнянь, можна знайти у теорії СТІЙКОСТІ стержнів Остаточне переміщення маси 10 одержується шляхом алгебраїчного підсумовування переміщень стержнів 8 і 9 При довжині виробу 12м і шагу на - 4,5м найбільше значення у пристрої виявляється робота шатуна При ПОСТІЙНІЙ кутовій швидкості с і доцео нтровому прискоренні со2г кривошипа радіусом г, найбільша інтенсивність інерційної нагрузки q, в положенні, коли осі кривошипів і шатунів розміщені під прямим кутом рівна q = yFco2r/i; /10/ Найбільший момент гнучкості у січенні на відстані І / від лівого шарніру r / 9V3J;), /11/ де У - питома вага матеріалу, F - площа, % прискорюючі сили ваги Найбільше динамічне напруження від вигину /при ПОСТІЙНІЙ епюрі нагрузки/ рівно °9max=M m a x /W = ( y F l V r / 9 W . ; ; / v 5 ) /12/ Крім гнучкості шатун /подібно спарнику двох колес паровоза/ зазнає стиснуто-згинаючі деформації, від відцентрової сили Р Бетоноукладач заповнює форму бетоном Загладжування виробу виконується механізмами При натисненні на кнопку "пуск" електродвигун 2 створює крутильний момент і диск-маховик З приводить до руху кривошип 4, шатун 5 і повзун 7 Шарнірні стержні-гойдалки 8 одночасно в одну сторону переміщують ряд гнучких пластинчатих ресор 9 Верхні КІНЦІ гойдалок переміщуються по еліпсам (при ЗМІНІ частоти по еліпсоїдам) Траверса 10 разом з формою 11 переміщується одночасно по горизонталі з амплітудою Аі і вертикалі - з амплітудою Аг Амплітуди зміщення А см, швидкість V см/с і прискорення W см/с2 Коливання визначаються по виразу A = a/smcot, V = А-со, W = A-co2 /13/ При цьому віброзбуджувачі-ресори створюють резонансне посилення коливань Пружні зв'язки забезпечують резонансний режим настройки усієї системи у двох взаємно перпендикулярних напрямках, створюючи режим синусо і косинусоїдальне навантаження (ущільнення) суміші на низьких частотах від 20 до 33Гц Нижні КІНЦІ шарнірних стержнів-гойдалок 8 та повзунів 7 переміщуються по кривій виду, рівної близько до логарифмічної 2 2 X n =r-cosa + L ^ 1 - ( r / L ) s i n a /14/ При цьому швидкість змінюється по синусоїді 2 V = -г co[smcot + (r -sin cot/2L)], /15/ де І - довжина шатуна, г - довжина кривошипа При накладанні кривих п - синусоїди, Un швидкості, m - синусоїди Q = 2Р sin cot, пульсуючої сили Р (ексцентрика) у періодах 0,5 л , 1,5 л , 2,5 л , відбувається накладання вимушених коливань з ударними імпульсами (фіг 5), проходить завершення (до витікання води) ущільнення суміші Частота таких коливань знаходиться у діапазоні від 8 до 25Гц Після ущільнення і виготовлення, форма з виробом переноситься у пропарочні камери Використання пропонуючого способу та пристрою по порівнянню із базовими та іншими (наприклад, з установкою СМЖ-280) технічними рішеннями, дозволяє (приблизно у 3 разів) скоротити металоємкість конструкцій пристрою, зменшити в цілому на 50% коштовність робіт по виготовленим системи формоутворення і ущільнення Знизити загальну енергоємкість та трудоємкість до виготовленню виробів на 30% за рахунок безупинності робіт, скоротити час виготовлення, за рахунок використання типових механізмів, їх взаємодії на поточних ЛІНІЯХ ПІДВИЩИТИ коефіцієнт корисної дії пристрою до 15% за рахунок резонансного режиму завантаження суміші у двох напрямках, при еліптичних коливаннях форми, за рахунок використання спрощених механізмів, за рахунок малої КІЛЬКОСТІ типорозмірів, за рахунок амортизаційних витрат при транспортуванні і використанні внутрішньо цехового промтранспорту Пропонуючий спосіб і пристрій може бути без особливих проблем виготовленим на малопотужних підприємствах та фірмах, які займаються виробництвом залізобетонних виробів Пристрій може бути виготовленим по індивідуальному проекту на любій фірмі 59665 59665 10 11 Комп'ютерна верстка А Крулевський 59665 Підписано до друку 06 10 2003 12 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна