Цей вираз характеризує зв'язок тиску на поверхні труби з її параметрами і ку­товою швидкістю центрифуги. Експери­ментально встановлено, що при розподілі бетонної суміші кутова швидкість форми

(7.10)

При ущільненні бетонної суміші пре­сувальний тиск відповідно до експеримен­тальних даних має становити F_o = F_BЦ = 0,1...0,15 МПа. З урахуванням значення F_ВЦ із (7.9) обчислюємо кутову швид­кість на ущільнення суміші

(7.11)

Залежно від установлення і закріплен­ня форм центрифуги поділяють на осьо­ві (шпиндельні), в яких торці форми кріпляться на передній привідній та задній опорній бабках; вільнороликові, в яких форма вільно спирається на опорні ро­лики; пасові, форма в яких підвішується на безкінцевих пасах, що перехрещують­ся і обгинають привідні та холості шківи. Через складність кріплення форм і не­можливість формування довговимірних виробів осьові центрифуги застосовують рідко.

Форма 1 (рис. 7.73) вільнороликової центрифуги спирається на привідні ро­лики 2, які зв'язані між собою валами із зубчастими муфтами. Ці ролики, а отже, і форма, що лежить на них, отримують обер­тання від електродвигуна через клинопасову передачу 3. Підтримувальні роли­ки 4 встановлені на гідроциліндрах 5. Таке розміщення підтримувальних ро­ликів дає змогу змінювати діаметр труб, що формуються. Щоб знизити рівень шуму під час роботи центрифуги, як опор­ні та підтримувальні ролики інколи вико­ристовують автомобільні балони.

У пасових центрифугах замість роликів використовують нескінченні паси, иаяких висить форма. Схему запасовування насів показано на рис. 7.74.

Центрифуги різних конструкцій засто­совують для формування залізобетонних труб, що мають довжину 5...20 м і діа­метр до 4...5 м. При формуванні виробів діаметром до 800 мм бетонну суміш укла­дають у форму до її встановлення на цен­трифугу. При формуванні труб великого діаметра форми заповнюють безпосередньо на центрифузі за допомогою спеціальних живильників, наприклад лож­кових.

Для формування труб застосовують пе­реважно пластичні бетонні суміші. В про­цесі їх виготовлення завдяки відцентро­вим силам із бетонної суміші відтискуєть­ся зайва вода, яка витікає з форми у вигля­ді шламу. Такий процес надає свіжо відформованому виробу достатньої міцності для його транспортування у формі до камер тепловологої обробки.

Важливим параметром при формуванні труб є кутова швидкість, яка має бути змінною: для розподілу суміші (7.10) і її ущільнення (7.11). Через це в системі приводів центрифуги встановлюють ко­робки передач, варіатори, багатошвидкісні асинхронні двигуни, що дають змо­гу змінювати швидкість обертання цент­рифуги в процесі формування виробу. Ефективними для забезпечення такого ре­жиму є електродвигуни постійного стру­му з транспортними регуляторами швид­кості.

Рис. 7.73. Схема вільноро­ликової центрифуги

Розрахунок основних параметрів цен­трифуг виконують при заданих розмірах труб R, R₁ і L у такій послідовності.

1. За виразом (7.10) визначають куто­ву швидкість _р розподілу бетонної су­міші, а за виразом (7.11) — кутову швид­кість ущільнення _у.

2. Обчислюють потужність, Вт, при­відного електродвигуна, яка потрібна для роботи центрифуги в режимі ущіль­нення:

де М_т — момент тертя в опорах, Н м;

М_п — момент тертя форми об повітря, Н м;  — ККД приводу.

Для роликових центрифуг

де D₆, D_p — діаметр відповідно бандажа і опорних роликів, м;  — кут між осями роликів; f = 7*10^-3 — зведений до вала коефіцієнт тертя ковзання підшип­ника кочення; d_B — діаметр вала під підшипниками кочення, м; f =5*10 коефіцієнт тертя кочення опорних ро­ликів по бандажах.

Рис. 7.74. Схема запасовування пасів у центри­фузі

Для осьових центрифуг

Для центрифуг усіх видів

де k = 0,06...0,1 — коефіцієнт опору по­вітря; S — сумарна площа поздовжніх ребер і фланців форми, м^2; R_p — радіус центра ваги площі ребер, м.

3. У центрифугах із попереднім заван­таженням форм бетонною сумішшю перевіряють пусковий момент привідного електродвигуна

М_пуск= М_т+М_ст ,

де М_ст — статичний момент маси бетон­ної суміші, Н м, при її підніманні на кут 45°;

М_ст = 0,47 ,

де  — центральний кут сегмента, в якому після завантаження у форму розміщуєть­ся бетонна суміш. Значення р визнача­ють за графіком (рис. 7.75). На цьому графіку по осі ординат

Отримане значення М_пуск має задоволь­няти нерівність М_пуск < М_дв, де М_дв пусковий момент електродвигуна. Для приводу від асинхронних електродви-

Рис. 7.75. Залежність кута р від AS

Рис. 7.76. Схема ус­тановки радіального пресування залізо­бетонних труб

гунів із короткозамкненими роторами М_дв =1,8М_н де М_н - номінальний момент електродвигуна.

Установка радіального пресування. Виготовлення залізобетонних труб мето­дом радіального пресування здійснюєть­ся у вертикальній формі, що встановлена співвісно з привідним валом формуваль­ної головки.

Установка для формування труб розтрубом униз (рис. 7.76) працює у такий спосіб. Зверху живильником 4 бе­тонна суміш подається у форму 1. Роз­трубна частина ущільнюється на почат­ковій стадії формування вібраційним спо­собом за допомогою вібромайданчика 8. Після ущільнення розтрубної частини вібромайданчик вимикається і починаєть­ся піднімання пресувальної головки, тоб­то відбувається радіальне пресування.

Формувальна головка, що встановлена на валу З, складається з верхнього розпо­дільного конуса або диска 5, обладнаного пластинами-метальниками 9, пресуваль­них роликів 6, які вільно обертаються на вертикальних осях, і гладильного коротко­го циліндра 7, що виконує функцію ковз­ної опалубки. Стінки труби формуються при обертанні головки з одночасним її підніманням угору. Пухка бетонна суміш, потрапляючи на обертальний розподіль­ний конус 5, відкидається метальниками 9 до стінок форми 1 під натискні ролики 6, які й ущільнюють її. Зверху форма за­кривається кільцем 2.

Розрахунок основних параметрів ус­тановки радіального пресування. Цю установку за зовнішнім R і внутрішнім R₁ , радіусами труби, що формується, роз­раховують у такій послідовності.

1. Із умов захоплення роликом при пер­шому проходженні потрібної кількості пухких компонентів для отримання суміші, ущільненої біля стінки труби, визначають радіус роликів формувальної головки:

де коефіцієнт ущільнення бетонної суміші);

— кут захвату, град.

Коефіцієнт ущільнення суміші

,

де Vо — об'єм одиничного кільця із зов­нішнім радіусом R пухкої суміші, потрібний для отримання гранично ущільненої суміші біля стінки труби; V_т — об'єм одиничного кільця суміші з радіусами R і R₁.

2. Визначають кількість роликів фор­мувальної головки:

Кількість роликів беруть такою, що дорівнює найближчому меншому цілому числу до отриманого значення.

4. Установлюють кутову швидкість формувальної головки:

де v_k — колова швидкість кочення роликів, м/с; при діаметрах труби D= 0,3...0,6 м v_k = 2,0...2,5, при D = 0,8... ...1,0м v_k =2.5…3.0 при D = 1,0...1,6 м v_k = 3,2...3,5.

5. Визначають швидкість підйому фор­мувальної головки:

де l_р = 0,18...0,3 — довжина ролика;

k_п = 40...60 — кількість проходів ролика. 5. Обчислюють продуктивність живильника, який подає бетонну суміш у форму:

де р_р =1500...1550 — об'ємна маса пух­кої бетонної суміші, кг/м^3.

6. Потужність привідного електродви­гуна формувальної головки розраховують за емпіричною формулою

,

де k_i — питома потужність, кВт/м; для армованих труб k_i = 15, для бетонних

труб k_i = 17.

Роликова установка. Дослідами дове­дено ефективність безвібраційної роли­кової технології формування будівельних виробів.

Роликова формувальна уста­новка (рис. 7.77, а) складається з пор­талу 1, на якому змонтовані напрямні 2. По цих напрямних пересувається робо­чий орган, що охоплює бункер 5 і розмі­щені між його рукавами 3 ущільнювальні ролики 4. Зворотно-поступальний рух органа поперек форми забезпечує гідро­циліндр 7, який працює від силової гідро­станції 6. Бетонна суміш у роздавальний бункер надходить із основного бункера 10. Форма-піддон 8 установлюється так, щоб передній край роликів був на одній лінії із внутрішньою поверхнею переднього тор­цевого борта, і переміщувався за допомо­гою механізму 9.

Процес роликового формування харак­теризується такими етапами: витікання суміші, рівномірне її розподілення у по­рожні форми, контактна взаємодія роликів із шаром (етап безпосереднього ущільнен­ня) та загладжування поверхні виробу

Рис. 7.77. Роликова формувальна установка:

а - конструкція; б - схема процесу ущільнення

плитою. Етап ущільнення розпочинаєть­ся з моменту, коли суміш при витіканні з бункера заповнює форму на висоту її бортів. Форма заповнюється на відстань, що дорівнює довжині ролика, тобто на початку ущільнення суміш перебуває тільки перед роликом. Досягши висоти бортів, суміш вступає в контакт із роли­ком. Оскільки суміш продовжує надхо­дити, ролик вдавлює її, внаслідок чого щільність суміші підвищується. При до­сягненні сталої щільності суміш відтис­кується до вільної порожнини форми (рис. 7.77, б), утворюючи масив, що є своє­рідним підпором, який утримується до початку переміщення форми. Таким чи­ном суміш послідовно ущільнюється всій формі.

Ефективність роликового формування визначається швидкістю роликів v_p, швидкістю форми v_ф та кількістю про­ходжень робочого органа n_р.o. До конст­руктивних параметрів належать радіус формувальних роликів R_p , кількість ро­ликів n_p і їхня довжина l_p . Продуктивність і потужність визначаються за відомих або встановлених параметрів процесу. Роли­кова машина для виготовлення плоских залізобетонних виробів із гідравлічним приводом робочого візка має такі пара­метри: продуктивність П = 14 шт./год, швидкість переміщення робочого візка v_p.o =0,45 м/с, швидкість переміщення форми v_ф =0,017...0,025 м/с.

Перевагами цієї установки порівняно з іншими формувальними машинами є: створення кращих санітарпо-гігієнічних умов праці на посту формування, усунен­ня вібрації, зниження шуму до мінімаль­ного рівня, при цьому формування жорст­ких і наджорстких сумішей, які не фор­муються іншими машинами. Роликові машини передбачається застосовувати на технологічних лініях із виробництва не тільки плоских, а й пустотних плит, а та­кож інших виробів.

Машини безперервного формування будівельних виробів методом екструзії.

Методом екструзії виготовляють багато­пустотні залізобетонні вироби, а також цеглу.

Рис. 7.78. Схема бетоноформувальної машини з поршневим екструдером

Для формування виробів із бетон­ної суміші використовують кілька схем машин.

Бетоноформувальна машина з поршневим екструдером (рис. 7.78) працює у такий спосіб. Із бункера 3 пор­шень 1 екструдера під тиском подає у формувальну камеру бетонну суміш. Зво­ротно-поступальний рух поршня 1 забез­печується важільним механізмом і гідроци­ліндром 2. У формувальній камері здійс­нюється високочастотна вібраційна дія на бетонну суміш від поверхневого ущільню­вача 4 і жорстко зв'язаних із ним пустотоутворювачів 5.

Бетоноформувальна машина зі шнековим екструдером (рис. 7.79) складається з пустотоутворювачів 8, які виконують литими і розміщують між ос­новою 1 і стабілізувальною плитою 6. Час­тина пустотоутворювача, що міститься під бункером 4 з бетонною сумішшю, має ко­нічну форму і обладнана шнеком постій­ного кроку. Всі шнеки обертаються в од­ному напрямі. Два суміжні шнеки мають правий і лівий напрями гвинтової лінії. Шнеки обертаються через ланцюгові пе­редачі від приводу З. У внутрішній по­рожнистій частині шнеків 8 установлені відцентрові віброзбудники 10, які оберта­ються від високочастотних електродви­гунів 2 через порожнини шнеків. Безпо­середньо за бункером 4 встановлено ви­сокочастотний поверхневий вібраційний ущільнювач 5, а за ним — стабілізувальну плиту 6. З основною частиною шнеків 8 через пружні гумові втулки 9 з'єднані їхні стабілізувальні частини 7.

Рис.7.79. Схема бетоноформувальної машини зі шнековим екструдером

Бетонна суміш під дією своєї ваги по­трапляє на витки шнеків 5, які нагніта­ють її у формувальну камеру. У цій ка­мері під дією вібрації шнеків і поверхне­вого ущільнювача бетонна суміш ущіль­нюється. Невібрувальні стабілізувальні частини пустотоутворювачів і стабілізувальна плита 6 загладжують поверхні ви­робу.

Спосіб безперервного формування дає змогу механізувати і автоматизувати всі основні технологічні операції і звести мінімуму ручну працю. Питома мета­ломісткість обладнання за такого спосо­бу виробництва в 1,2... 1,7 раза нижча порівняно з традиційними методами фор­мування. Недоліком методу є великі ви­робничі площі та обмеженість типів фор­мувальних виробів.

Роторні метальники. Однороторний метальник (рис. 7.80, а) має ви­гляд ротора 1, на кінцях якого закріпле­но лопатки 2, а в кожуху 3 є спеціальний напрямний канал з перерізом, який за фор­мою відповідає ширині лопатки. У верхній частині кожуха розміщений завантажу­вальний отвір 4. Крізь цей отвір суміш захоплюється лопатками і напрям­ним каналом переміщується до ви­хідного отвору 6, звідки вилітає з ве­ликою швидкістю (v = 30...40 м/с) і ущільнюється у формі 7. Застосо­вують також інші конструкції ро­торних метальників, наприклад із розподіленою подачею розчинної складової і крупного заповнюва­ча. Така конструкція метальника (рис. 7.80, б) складається з лопат­кового ротора 1, який при обертанні з отвору 3 захоплює крупний за­повнювач, а з отвору 5 — розчинну складову. Між отворами на дузі в межах кута р = 120° розміщений відбивний екран 4, внутрішня по­верхня якого футерована змінни­ми плитами із високоманганової сталі. Розміри кута Р вибирають із умов, що забезпечують ефект подрібнення в процесі транспортування частинок круп­ного заповнювача до місця взаємодії з розчинною складовою, що відбувається в межах кута  = 30°. Вихідна стінка 7 без­донного кожуха 2 і відбивного екрана спи­рається на амортизуючі пружини 6, що дає змогу використовувати метальник для роботи на заповнювачі, який має крупність 30...40 мм, а то й більше. У процесі тран­спортування крупний заповнювач частко­во подрібнюється в просторі між отвора­ми 3 і 5, унаслідок чого створюються свіжі поверхні відколу, які забезпечують висо­кий ступінь зчеплення з розчинною скла­довою. Лопатки ротора надають частин­кам свіжо приготовленої суміші потрібний запас кінетичної енергії, виштовхуючи суміш із лопаткового ротора зі швидкіс­тю 30...40 м/с.

Крім однобічних застосовують також конструкції двобічних метальників із го­ризонтальним і вертикальним розміщен­ням роторів. Розроблено раціональні кон­струкції роторних метальників і запро­поновано методику їх розрахунку. Вони успішно пройшли випробування при нанесенні суміші на горизонтальну і верти­кальну поверхні.

Роторний бетоноукладач (рис. 7.81) з одночасним розподіленням і ущіль­ним розподіленням і ущільненням бетонної суміші створений на базі метальника з двома роторами, розміще­ними один над одним. Агрегат для бе­тонування встановлений на візку 2, який переміщується по рейках порталу 1. Бункер 3 місткістю 2,1 м³ нижнім отвором приєднаний до кожуха ротора-живильника 4, нижче від якого розміщений ротор-метальник 5. Бетоноукладач обладнаний приво­дами переміщення порталу ( v = 0,25 м/с) візка (v = 0,117 м/с), приводами руху живильника і метальника. Особливістю всіх приводів є можливість широкого регулювання робочими швидкостями. Таке вирішення привідної частини окре­мих механізмів бетоноукладача і наяв­ність бічної рухомої стінки у завантажу­вального бункера значно розширюють можливості машини — дають змогу вико­ристовувати її для формування плоских виробів різної ширини і довжини, з різни­ми фізико-механічними властивостями Бетоноукладач може працювати як в автоматичному, так і в напівавтоматичному режимах. За допомогою ходових гвинтів рухома стінка нагромаджувального бун­кера встановлюється в положенні, що відповідає заданій ширині полоси фор­мування. Потім за допомогою приводу візка бетонувальний агрегат установлюється точно над формами, а портал механізмом переміщення виводиться у ви­хідне положення. Вмикається механізм керування шибером, який перекриває ви­хідний отвір бункера.

У нагромаджувальний бункер бетонна суміш подається до повного його запов­нення. Вмикається привід ротора-метальника і при досягненні ним певної ро­бочої частоти обертання одночасно вми­каються механізм керування шибером (відкривається вихідний отвір бункера), привід обертання ротора-живильника і механізм переміщення порталу. При цьо­му частинки суміші захоплюються лопат­ками ротора-живильника і подаються у робочий простір ротора-метальника, звід­ки, отримавши задану швидкість метання, вилітають крізь вивантажувальний отвір у форму. Бетоноукладач переміщується над касетами форм і укладає з одночас­ним ущільненням бетонну суміш шаром певної товщини. Водночас у вихідне по­ложення на борти форми встановлюєть­ся ролик б (див. рис. 7.81), який пере­міщується разом із бетонувальним агре­гатом і загладжує свіжоукладений шар суміші.

Ротор-метальник приводиться в рух крановим електродвигуном із фазовим ротором, а ротор-живильник — тиристор­ним приводом, що дає можливість регу­лювати частоту його обертання. Ці рото­ри мають різну частоту обертання: ротор-метальник

Рис. 7.80. Схема однороторних метальників

Рис. 7.81. Роторний бетоноукладач

обертається з вищою швидкіс­тю, ніж ротор-живильник. Ступенева змі­на частоти обертання ротора-метальника дає змогу отримати три швидкості метан­ня — 25, 35 і 43 м/с. Темп подачі регу­люється плавною зміною частоти обертан­ня ротора-живильника.

Розрахунок основних параметрів ро­торних метальників. Такими параметра­ми є продуктивність П, потужність Р, діаметр ротора d_p, його ширина b_р, кількість лопаток n_л, кутова швидкість рото­ра-метальника . Технічна продуктивність лопаткових метальників із горизонтальним розміщен­ням роторів, м³/год:

де V_T - теоретичний об'єм будівельної суміші, що переміщується кожною лопаткою при обертанні ротора за один його оберт; , b - робоча ширина ротора, м_; R, r — радіус ротора відповідно максимальний і мінімальний, м; ю — куто­ва швидкість ротора-метальника, рад/с; n_л — кількість лопаток ротора-металь­ника; К₁ — коефіцієнт заповнення об'є­му; К₁= m_ф/m_т, m_ф;m_т — відповід­но фактична і теоретична маса бетонної суміші, що надходить у робочий простір метальника за один повний оберт рото­ра, кг.

Фактичну масу бетонної суміші визна­чають за оптимальним значенням темпу подавання суміші у робочий простір ме­тальника. За критерій оцінювання опти-мальності темпу подавання суміші взято максимальну міцність набризк-бетону при стиску на цій швидкості метання.

Оптимальний темп подавання суміші, кг/с:

де К₂ = 4,9 — коефіцієнт, що враховує конструктивні особливості метальника

для двох горизонтально розміщених рото­рів; v_мет - швидкість метання, м/с; В — ширина смуги розсіювання частинок бе­тонної суміші на поверхні, що бетонуєть­ся, м; b — робоча ширина ротора, м.

Потужність двигуна визначають за формулою, кВт,

,

де К₃ — коефіцієнт, що враховує попе­редній розгін суміші перед надходжен­ням у робочий простір метальника, який залежить від швидкості метання (К₃ = 0,88...0,91 при v = 25м/с; К₃ =0.92…0,94 при v = 35м/с; К₃ = 0,95...0,97 при v = 45 м/с); n — частота обертання ротора-метальника, об/хв; _мех — механічний ККД.

Оптимальна кількість лопаток стано­вить 4 — 8, а довжина ротора l_р = 2...3 м. Радіус роторів вибирають залежно від швидкості метання v (R= 0,17...0,2 м при v = 45 м/с; R= 0,15...0,8 м при v = 35 м/с; R= 0,15 м при v = 25 м/с).