Использование вибрационных устройств в строительстве

Размещено на http://allbest.ru

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

УДК 69.059.032

Использование вибрационных устройств в строительстве

Гарькин И.Н., Мельников И.Е.

Вибрация - вынужденные механические колебания тела. Несмотря на то, что зачастую вибрация оказывает негативное влияние на строительные конструкции зданий и сооружений, процесс вибрации нашёл своё широкое использование в различных отраслях народного хозяйства [1..4]. В промышленности используют вибрацию с относительно малой амплитудой колебаний и большой частотой. В качестве источника вибрации используют вибровозбудители (вибраторы). Они классифицируются: электромеханические, электромагнитные и пневматические.

Электромеханический вибровозбудитель представляет собой груз с центром тяжести не совпадающий с центром тяжести вращающегося вала, на котором он закреплен. Такой груз называется дебаланс.

При вращении вала с дебалансом создается центробежная сила, вызывающая колебания. Среди достоинств данного вида вибраторов можно отметить: сравнительная простота конструкции, небольшие габариты, большой диапазон частот вращения (750 - 2800 об/мин) и возмущающих сил (до 10000 кгс). Основной недостаток - сравнительно небольшой срок службы опорных подшипников.

Рисунок 1 Электромеханический вибровозбудитель в составе вибратора ИВ-91А для уплотнения бетона

1 - рабочая площадка; 2 - электродвигатель; 3 - токоподводящий кабель; 4 - подшипники; 5 - дебаланс; 6 - корпус; 7 - ручка

Электромагнитный вибровозбудитель состоит из электромагнита с обмотками, присоединенными к сети электрического тока, якоря, поперечины, пружин и кожуха.

Рисунок 2 Конструктивная схема электромагнитного вибратора.

1 - электромагнит; 2 - обмотка; 3 - якорь; 4 - поперечина; 5 - пружины

При подаче электрического тока магнит начинает периодически притягивать и отпускать якорь в соответствии с изменением силы тока. Возврат якоря в исходное положение осуществляется с помощью пружин, которые также обеспечивает настройку зазора между магнитом и якорем. К достоинствам электромагнитного вибровозбудителя относят: отсутствие трущихся деталей, сравнительная простота конструкции и эксплуатации, возможность плавной регулировки производительности путем изменения подаваемого напряжения электрического тока. К недостаткам: сравнительно малые амплитуды колебания (0.1 - 2 мм), резкое падение производительности при малом напряжении, большой вес.

Пневматические вибровозбудители делятся на шариковые, роликовые, турбинные (роторные) и поршневые (пневмомолотки). Шариковые и роликовые схожи по принципу работы. В них сжатый воздух, подаваемый в камеру вибратора, воздействует на рабочее тело (шарик, ролик), приводя его в движение. Вибрация возникает в процессе соударения рабочего тела со стенками камеры. В турбинном вибраторе воздух подается на турбину с эксцентриситетом по касательной, приводя ее в движение. Вибрация возникает в результате возникновения центробежной силы. В поршневых вибраторах воздух подается в камеру и, воздействуя на поршень, толкает его, затем удаляется через клапан. Сжатый воздух в другой камере в это время возвращает его в исходное положение. Цикл повторяется многократно с высокой частотой. Колебания поршня создают вибрационное воздействие.

Рисунок 3. Пневматические вибраторы: 1 - шариковый; 2 - поршневой; 3 - роликовый; 4 - турбинный (роторный)

К преимуществам таких вибровозбудителей относят малые габариты, возможность работы во взрывоопасных условиях, простоту конструкции, возможность менять амплитуду колебаний в процессе работы. К минусам - сложность расчета динамических характеристик.

В промышленности вибраторы наиболее часто используют в виброконвейерах, вибропитателях, вибропогружателях, вибрационных ситах, машин уплотнения бетонной смеси, машин для уплотнения и трамбовки грунта, формовочных машинах, вибромельницах, виброразгрузчиках.

Виброконвейер - это разновидность конвейера, принцип действия которого основан на колебательном движении грузонесущего рабочего органа. Конструктивно вибрационный конвейер состоит из неподвижной рамы, приводов, обеспечивающий колебательное движение, амортизационных пружин и грузонесущего органа. Рабочий орган бывает открытого лоткового или закрытого трубчато-коробчатого типа. В качестве привода используются электромеханические, электромагнитные и пневматические вибровозбудители.

Рисунок 4. Вибрационный конвейер с электромеханическим самобалансным вибратором.

Достоинствами вибрационного конвейера относительно других видов являются: отсутствие измельчения груза в процессе перемещения, безопасность эксплуатации, простота конструкции, высокая долговечность вследствие незначительного количества трущихся деталей, возрастание эффективности транспортировки под уклон. Виброконвейеры с герметичным лотком широко используются в предприятиях атомной, горной, химической, металлургической и других отраслей, где используются пылящие, ядовитые и газирующие материалы.

Вибропитатели по конструкции схожи с виброконвейерами. отличительной чертой являетя размер грузонесущего органа и его рабочая конфигурация. Используются вибрационные питатели для равномерной подачи материала в другие устройства или машины.

Рисунок 5. Вибрационный питатель с электромагнитным вибратором.

1 - электромагнитный вибратор; 2 - опорная рама; 3 - амортизирующие пружины; 4 - загрузочный бункер; 5 - шибер; 6 - рабочий орган

По сравнению с забивными молотами, вибропогружатели свай имеют следующие преимущества: низкие затраты на установку свай и меньший шум при работе. Однако, в отличие от молотов, вибропогружатели не используют при установке свай в скальные и полускальные грунты.

Уплотнители бетонной смеси используют с целью вытеснения содержащегося в смеси воздуха и более компактного расположения в ней составляющих, что приводит к увеличению прочности и долговечности бетонного изделия.

В бетоноуплотнителях большое распространение получили электромеханические вибраторы, реже используются пневматические. По способу воздействия на бетонную смесь различают поверхностные, наружные и глубинные вибраторы.

Рисунок 6. Бетоноуплотнительные машины. 1 - поверхностный вибратор, 2 - наружный вибратор, 3 - глубинный вибратор.

Поверхностный вибратор передает вибрацию бетонной смеси через прямоугольную корытообразную рабочую площадку или балку-рейку. Такие вибраторы перемещают по поверхности бетонной смеси в процессе работы с помощью гибких тяг. Наружные вибраторы крепятся к опалубке или форме и передают вибрацию через нее. Глубинные вибраторы имеют рабочий орган в виде цилиндрического наконечника с дебалансом. Он погружается непосредственно в уплотняемую бетонную смесь.

Виброплита - это машина для трамбовки и уплотнения грунта, рабочим органом которой является прямоугольная плита, соединенная с одним или двумя направленными дебалансными вибраторами. Она используется при небольших объемах работы или в стесненных условиях для трамбовки щебня, песка, несвязных грунтов, а также для укладки бордюров и дорожек. При работе за счет вибрации осуществляется не только утрамбование грунта, но и перемещение виброплиты в горизонтальном направлении.

виброконвейер электромагнитный строительный

Рисунок 7. Конструктивная схема виброплиты. 1 - рабочий орган (плита), 2 - вибратор, 3 - рама, 4 - пневмоколесо, 5 - рукоятка, 6 - пульт управления.

Виброкаток - самоходная или прицепная машина для уплотнения грунта, один или оба вальца которой совершают колебательные движения. Вальцы при этом могут быть гладкие или кулачковые (используются при уплотнении комковатых грунтов небольшой влажности). По сравнению со статическим катком, виброкаток при меньшей массе лучше уплотняет грунт из-за вибрационного воздействия на него.

Конструктивно виброкаток состоит из жесткой рамы, на которую смонтированы вальцы, двигатель, трансмиссии привода вальцов и вибровозбудителей, амортизирующий элемент вибровальцов, рулевое управление, тормоз, устройство для очистки и смачивания вальцов.

При формовке железобетонных изделий большое распространение получили формовочные виброплощадки и виброустановки. Виброплощадки являются универсальным инструментом формовки. При помощи определенных форм, жестко закрепленных к виброплощадке, можно добиться любой формы железобетонного изделия. Виброустановки предназначены для изготовления только одного типа изделий. К ним относятся: блоки, бордюры, дорожные ограждения и другие.

Рисунок 8. Конструктивная схема виброкатка ДУ-10А. 1 - рама, 2 - направляющий ведомый валец, 3 - вибровалец, 4 - рычаг управления, 5 - смачивающее устройство.

Рисунок 9. Конструктивная схема вибростола. 1 - верхняя рама, 2 - нижняя рама,3 - амортизаторы, 4 - вибратор, 5 - фундамент, 6 - форма с изделием, 7 - крепления формы к раме.

Среди способов механизации разгрузки вибрационный имеет ряд преимуществ: дешевизна, простота использования, отсутствие вреда разгружаемому кузову. Простейший вибрационный разгрузчик содержит двухвальный дебалансный вибровозбудитель со встроенными асинхронными электродвигателями, который жестко соединен с плитой, снабженной рыхлящими штырями.

С помощью виброизолирующей подвески машину навешивают на крюк крана, который ставит ее на поверхность подлежащего разгрузке материала. При разгрузке включают вибровозбудитель, штыри погружаются в смерзшийся материал, вызывая его растрескивание, дробление, рыхление и обрушение. После разгрузки одного участка машину переставляют на следующий участок.

Рисунок 10. Схема виброразгрузчика. 1 - плита со штырями; 2 - амортизирующие пружины; 3 - стропы; 4 -вибровозбудитель; 5 - пригруз-подвеска.

В настоящее время вибрационные машины нашли широкое применение в горнодобывающей, строительной, химической, металлургической, атомной, бумажной и ряде других отраслей промышленности. Они обеспечивают выполнение широкого ряда технологических процессов, как в виде основного инструмента, так и в виде вспомогательного.

Список литературы

1. Данилов А.М., Гарькина И.А., Гарькин И.Н. Защита от удара и сопровождающей вибрации: экспоненциально-тригонометрическая аппроксимация функции // Региональная архитектура и строительство . - 2012. - №3. - С 85-88

2. Нежданов К.К., Гарькин И.Н. Испытание неразрезных подкрановых балок на

выносливость // Региональная архитектура и строительство. - 2016. -№2(27). - С.81-86

3. Нежданов К.К., Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н. Применение двухстенчатых подкрановых балок с амортизирующим эффектом// Региональная архитектура и строительство.- 2013- №3 (17).- С.91-95

4. Гарькин И.Н. Перспективные разработки в области повышения выносливости подкрановых балок // Успехи современной науки и образования. - 2016 - №8. Том 3. - С.83-87

Аннотация

УДК 69.059.032

Использование вибрационных устройств в строительстве. Гарькин И.Н., Мельников И.Е. Пензенский государственный университет архитектуры и строительства E-mail: igor_garkin@mail.ru

Статья посвящена обзору различных машин и механизмов, использующихся в строительстве основанных на использовании вибрационных устройств. Показываются современные разработки в данной сфере.

Ключевые слова: строительство, вибрация, строительные конструкции, строительные машины,

Annotation

Use of vibrating devices in building. Garkin I.N., Melnikov I.E.

Article provides an overview of the various machinery used in the construction based on the use of vibrating devices. Shows the latest developments in this field.

Keywords: special structures, building construction, counter battering ram device construction.

Размещено на Allbest.ru