3.2 Расчет ударно-вибрационной площадки с вертикальными колебаниями

Исходные данные грузоподъемность ударно-вибрационной площадки – 15 т, размер изделия 6,6 x 3 м,

ω=150 с^-1,

х=0,5,

ν= (3.1)

1. Определяем вибрационную массу рабочего органа

m_г = m_ф + m_б.см. = (3.2)

4500 + 8400 = 12900 кг,

2. Определяем жесткость постоянных упругих связей

(3.3)

3. Находим жесткость упругих ограничителей:

с₂ = с₁*( ν² – 1) = 31592*10³*(49 - 1) =1516*10⁶ Н/м (3.4)

4. Определяем деформацию упругих ограничителей

Х = х_2max*m_г/(с₁ + с₂) = (3.5)

147*12900 / (31592*10³ + 1516*10⁶) = 1,23*10^-3 м

5. Находим статический момент массы дебаланса

(3.6)

h – коэффициент затухания h=0,8* ω=0,8*150=120

S_Д0 = 6,41 кг*м

6. Определяем мощность необходимую для поддержки колебаний в системе

(3.7)

= 24,2 +4,2=28,4 кВт

Подбираем два электродвигателя АИР160S4 с мощностью двигателя N₁ = 15 кВт. Общая мощность двигателей составляет N=2N₁=30 кВт>28,4 кВт

7. Определяем суммарную жесткость опорных упругих элементов

С = ω₀² * m_в (3.8)

где ω₀ = ω/10 = 150/10 = 15 с^-1

m_в = m_к + m_ф + к₁* m_б.см. + к₂* m_п (3.9)

m_к = к*(m_ф + m_б.см) = 0,3 (4500 + 8400) = 3870 кг к=0,3 (3.10)

m_в = 3870 + 4500 + 0,3*8400 + 0 =10890 кг

с = 15² * 10890 = 2450250 Н/м

8. Находим массу фундамента, при котором выдерживаются санитарные нормы вибрации

m_фун = с*Х_а/(ω² * Х_сан) =2450250 * 0,3*10^-3 /(150²*9*10^-6) = 3630 кг (3.11)

4. Тепловые установки

Тепловые процессы и соответствующие устройства, предназначенные для осуществления ускоренного твердения бетонных и железобетонных изделий и конструкций, занимают важнейшее, наряду с армированием, место в комплексе задач, решаемых в технологии сборного железобетона.

Тепловая обработка бетонных изделий позволяет не менее чем в 20 раз сократить цикл их производства в сравнении с твердением при обычной температуре. В этом ее важнейшее техническое и экономическое преимущество. Вместе с тем она для своего осуществления требует значительных производственных площадей и капиталовложений на сооружение тепловых установок и относительно высоких энергетических и других эксплуатационных затрат.

На тепловую обработку затрачивается около 30% стоимости всего производства строительных материалов и изделий. Кроме того, тепловая обработка потребляет около 80% от расходуемых на весь производственный цикл топливно-энергетических ресурсов и занимает до 80…90% времени всего технологического ресурса. Таким образом, создание тепловых процессов, позволяющих получать изделия отличного качества с минимальными затратами топлива и электроэнергии дает возможность существенно уменьшать капиталовложения в сферу строительства.

В настоящее время 90% бетонных и железобетонных изделий и конструкций твердеет с помощью тепловой обработки.

4.1 Описание процессов, протекающих при тепловой обработке бетона и железобетона

ТВО бетона в большинстве случаев ведут после предварительной выдержки свежеотформованного бетона, в течение которой он набирает начальную прочность, необходимую для восприятия теплового воздействия без сильного нарушения его структуры. Свежеотформованный или предварительно выдержанный бетон состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз. Каждая из этих фаз имеет совершенно разные степени температурного расширения. Если принять расширение твердой фазы за единицу, то расширение воды будет в 10…20 раз больше, чем твердой фазы. Причем содержание воды в бетоне колеблется около 20%, а газа от 2 до 4%. При нагревании вода и воздух начинают расширяться во много раз сильнее, чем цементный камень, заполнитель, что приводит к разрыхлению структуры бетона, к цементному порообразованию, нарушается сцепление только что образовавшихся кристаллов гидросиликатов кальция.

По сравнению с твердением бетона в нормально-влажностных условиях, при пропаривании на 20% увеличивается как общая пористость, так и сами размеры пор. Все описанные выше факторы отрицательно влияют на такие важные свойства готового изделия как прочность, деформативность, долговечность, водостойкость, морозостойкость и др. Однако, несмотря на это тепловлажностная обработка является самым эффективным способом твердения сборного бетона и железобетона.

Для пропаривания бетон в закрытой или открытой форме, а иногда на поддоне загружают в установку, куда подают пар. Пар, как более нагретое тело, отдает теплоту парообразования менее нагретым телам- материалу и установке, нагревает их, а сам в виде конденсата удаляется из установки. За счет нагрева скорость гидратации цемента резко возрастает и ускоряет структурообразование бетона. Постепенно материал в установке нагревается до температуры паровоздушной смеси. С ростом температуры ускоряются реакции гидратации и структурообразования. Время, которое проходит с начала нагрева до достижения бетоном температуры паровоздушной смеси называется первым периодом ТВО.

Во второй период подача пара в установку продолжается. В материале, по его сечению, постепенно выравнивается поле температур, ибо температура в установке в этот период не изменяется. Это период изотермической выдержки. Длительность его определяется скоростью выравнивания температурного поля в материале и кинетикой химических реакций.

Далее наступает третий период – охлаждение. В это время пар в установку не подается. Если не открывать установку, то за счет потерь теплоты в окружающую среду и утечку через неплотности, установка и материал будут медленно охлаждаться. Для более быстрого охлаждения установку вентилируют воздухом. В этом случае с поверхности материала, формы, установки быстро испаряется влага, бетон также начинает терять ее. В процессе нагрева бетона пар, отдавая свою теплоту, конденсируется на поверхности бетона. В этом случае изменяется как температура, так и влагосодержание поверхности бетона и среды. Эти процессы являются внешними по отношению к материалу, и поэтому их называют внешними тепло - и массообменом. Передвижение влаги и воздуха, а также изменением температурного поля внутри материала называют внутренним тепло- и массообменом.

Передвижение влаги и воздушной массы по материалу, а также изменение температурного поля воздействует на изменяющуюся структуру бетона. Если образующаяся структура не в состоянии противостоять силе, с которой передвигается масса, слагающаяся с силой возникающих температурных напряжений, то эта структура в большей или меньшей степени может разрушаться. Поскольку с увеличением скорости нагрева сила передвижения массы нарастает, то нагрев изделий следует вести с какой-то определенной, безопасной для нарушения структуры скоростью.

Наибольшая скорость формования структуры бетона наблюдается во второй период ТВО, во время изотермической выдержки. Разности температур и влагосодержание по сечению материала в этот период начинают уменьшаться и постепенно выравниваются, что значительно улучшает условие структурообразования. Кроме того в это время идет дальнейшая гидратация цемента. Влага из образовавшегося на поверхности геля отсасывается внутренними слоями цементного зерна вследствие снижения влагосодержания геля, начинается кристаллизация новообразований что обуславливает нарастание процессов структурообразования и упрочнения всей системы.

В третий период – охлаждение, из материала интенсивно удаляется влага, процессы кристаллизации новообразований и структурообразований резко усиливаются, материал цементируется. Однако в это время опять начинают возрастать перепады температур и влагосодержания между поверхностью и центральными слоями материала. Эти процессы опять начинают воздействовать на структуру материала и могут снова привести к ее частичному разрушению.