Строительные и дорожные машины. Основы автоматизации

336

Он представляет собой заключенный в корпус 1 трехфазный асинхронный электродвигатель 2 с короткозамкнутым ротором, на концах вала которого закреплены дебалансы 4. Вал опирается на два шариковых подшипника 3. Возмущающая сила, возникающая при вращении дебалансов, создает круговые колебания, передаваемые через площадку 5 бетонной смеси. Наружная часть дебалансов может закрепляться в соответствии с имеющейся градуировкой в несколько положений относительно неподвижной внутренней части. Таким образом можно осуществлять регулировку и получать различные значения момента дебаланса и возмущающей силы. Для различных технологических процессов возникает необходимость в применении вибровозбудителей с прямолинейно направленной возмущающей силой. Например, в ряде конструкций вибропогружателей и вибромолотов для забивки шпунта и труб, свай, виброплощадок для изготовления железобетонных изделий, вибротрамбовок для уплотнения грунта, виброгрохотов. Такие вибровозбудители изготовляются двухвальными с синхронным вращением параллельных валов в противоположные стороны. Общий вид и принципиальная схема вибровозбудителя с направленными колебаниями представлены на рис. 7.18, а, б. Так как дебалансы закреплены симметрично относительно продольной оси и вращаются с одинаковыми угловыми скоростями в противоположные стороны, горизонтальные составляющие центробежных сил уравновешены и на корпус вибровозбудителя действует направленная и переменная по величине возмущающая сила.

Равенство скоростей вращения дебалансов конструктивно обеспечивается путем закрепления на валах одинаковых зубчатых колес, находящихся между собой в зацеплении. Разработаны и применяются конструкции вибровозбудителей и с одним дебалансным валом (маятниковые), также обеспечивающие получение направленных колебаний. Общий вид и конструкция одного из них представлены на рис. 7.19, а, б. В корпусе 1 на два подшипника 2 опирается вал электродвигателя с закрепленными на нем подпружиненными дебалансами

3.

Рис. 7.18. Вибровозбудитель с направленными колебаниями

Корпус 1 соединяется с опорной плитой 6 осью 5 и резиновыми амортизаторами 4. Горизонтальная составляющая центробежной силы передается корпусу вибровозбудителя и вызывает его колебания относительно продольной оси благодаря шарнирному соединению с опорной плитой. Горизонтальные

337

составляющие вынуждающей силы гасятся за счет трения в шарнирах и резиновых амортизаторах. Таким образом, жестко соединенная с исполнительным органом опорная плита воспринимает действие только вертикальной составляющей вынуждающей силы. Подпружиненные дебалансы конструктивно выполнены в виде стержня и пружины, заключенных в обойму. При разгоне электродвигателя дебалансы пружинами смещены по направлению к валу. В этом случае радиус неуравновешенной массы наименьший, поэтому наименьшей будет и величина возмущающей силы.

Рис. 7.19. Маятниковый вибровозбудитель: а)- общий вид; б) – конструктивная схе ма; 1– корпус; 2– подшипники; 3– дебаланс; 4– резиновый амортизатор; 5–ось;

6– опорная плита

При достижении валом определенной частоты вращения центробежная сила, действующая на дебалансы, преодолевает силу сжатия пружин и дебалансы автоматически выдвигаются, увеличивая тем самым возмущающую силу до расчетной величины. Таким образом устраняются резонансные явления в периоды пуска и останова вибровозбудителя.

При использовании небольших мощностей рационально применять электромагнитные вибровозбудители (рис. 7.20). Они состоят из катушки 1 с сердечником 2 и якоря 3, упруго закрепленного на стойках пружинами 4. При подаче тока на катушку происходит прямое преобразование электромагнитной энергии в механическую с возвратно-поступательным движением.

Рис. 7.20. Электромагнитный вибровозбудитель: 1– катушка; 2– сердечник; 3– якорь; 4– пружина

338

Электромагнитные вибровозбудители отличаются простотой конструкций и высокой надежностью в работе. Они широко применяются для привода рабочих органов вибропитателей, виброгрохотов, вибронасосов, дозаторов.

Глубинные вибровозбудители. Их применяют для уплотнения бетонных смесей при их укладке в монолитные и массивные строительные конструкции с различной степенью армирования (блоки, фундаменты, пазухи), а также при изготовлении железобетонных изделий (ферм, колонн, балок). Уплотнение осуществляется путем погружения их в массу бетонной смеси. Эти вибровозбудители подразделяются на ручные и подвесные, подвешиваемые на крюке грузоподъемного устройства. По типу центробежного механизма они делятся на дебалансные и фрикционно-планетарные. Для привода вибровозбудителей применяют электрические, пневматические, гидравлические двигатели и двигатели внутреннего сгорания.

Электрические ручные глубинные вибровозбудители конструктивно выполняются с вынесенным и встроенным двигателем. В конструкциях с вынесенным двигателем вращение от двигателя передается через гибкий вал посредством кулачковой муфты правого вращения на вибронаконечник —вибрационный механизм, заключенный в цилиндрический корпус. Они комплектуются вибронаконечниками различных размеров. Вибровозбудители со встроенным двигателем состоят из вибронаконечника и рукоятки с выключателем, соединенных резинотканевым рукавом.

Основной сборочной единицей глубинных вибровозбудителей является вибронаконечник, выполненный в виде закрытого цилиндрического корпуса с расположенным в нем вибрационным механизмом, а в некоторых конструкциях и двигателем. Вал глубинного дебалансного вибровозбудителя приводится во вращение от вынесенного двигателя и опирается на подшипники, установленные в его корпусе. При вращении вала с дебалансом возникают круговые колебания при параллельном движении оси вибровозбудителя, которые через подшипники передаются корпусу и через него бетонной смеси. Достоинствами таких возбудителей являются простота изготовления и эксплуатации и низкая их стоимость.

Вибровозбудители фрикционно-планетарного типа с наружной и внутренней обкаткой представлены на рис. 7.21. а, б. Вращение от шпинделя 1 через шарнир 2 передается на вал 3 с дебалансом 5, взаимодействующим с поверхностью детали 6, вмонтированной в корпус 4. Каждая обкатка дебаланса 5 вызывает одно круговое колебание вибровозбудителя. Связь между частотой вращения вала п. и частотой колебаний вибровозбудителя nк выражается зависимостями: для наружной обкатки nк =п/(D/d-1); для внутренней nк = п/(1-D/d), где D и d — диаметры поверхностей обкатки, мм.

Это дает возможность при определенных соотношениях D/d, используя электродвигатели нормальной частоты, получать высокую частоту колебаний вибровозбудителя (nк = 10...20 тыс. кол/мин). Наиболее эффективно применять вибровозбудители для уплотнения бетонных смесей с мелким заполнителем.

339

Высокая частота обкатки достигается при умеренной собственной частоте вращения дебаланса, а вынуждающая сила воспринимается непосредственно корпусом без участия подшипников. Такие вибровозбудители наиболее эффективно применять при уплотнении бетонных смесей с мелким заполнителем. Для некоторых случаев использования имеет значение другое преимущество фрикционно-планетарных вибровозбудителей: возможность получения двухчастотной вибрации с применением дебалансов, неуравновешенных относительно собственной оси вращения. Тогда будут порождаться две основные компоненты радиальной силы: высокочастотная, соответствующая обкатке, и низкочастотная, соответствующая собственному вращению бегунка. Применение таких вибровозбудителей способствует увеличению радиуса их действия и производительности вследствие нахождения в заполнителе бетонной смеси частиц разных размеров.

Выбор размера вибронаконечника зависит от конкретных условий работы. Например, для уплотнения бетонной смеси в густоармированных и стесненных местах применяются вибронаконечники малого диаметра. При выборе принято считать, что расстояние в свету между стержнями арматуры составляет: для густоармированных конструкций—40...100 мм, среднеармированных— 100...300 мм, малоармированных — более 300 мм. С помощью глубинных вибровозбудителей можно уплотнять пластичные и малоподвижные бетонные смеси с осадкой стандартного конуса не менее 1 см.

Радиус эффективного действия глубинных вибровозбудителей в бетонной смеси увеличивается с ростом амплитуды в диапазоне от 0 до 3,5 мм при постоянной частоте вибрирования. Увеличение диаметра корпуса виоровозбудителя приводит к увеличению радиуса эффективного действия. Бетонная смесь на мелком заполнителе лучше уплотняется на более высоких частотах и меньших амплитудах колебаний. При увеличении крупности заполнителя целесообразно увеличение амплитуды колебаний.

Рис.7.21. Общий вид глубинного вибровозбудители: а) – наружной обкаткой; б – внут ренней обкаткой; 1– шпиндель; 2– шарнир; 3– вал с дебалансом; 4– корпус;

5– дебаланс; 6– втулка;

На рис. 7.22 показан дебалансный вибровозбудитель со встроенным двигателем.

340

Рис. 7.22. Вибровозбудитель со встроенным электродвигателем: 1– наконечник; 2– насадка; 3– корпус; 4– двигатель; 5– кабель; 6– пускатель

При включении пускателя 6 ток по кабелю 5 подается на двигатель 4 с насадкой 2, вращающейся на двух шарикоподшипниках, установленных в корпусе 3 с приваренным к нему наконечником 1. Колебания создаются дебалансом, расположенным между опорными подшипниками с жидкой циркулирующей смазкой. Благодаря отсутствию гибкого вала повышается их надежность в эксплуатации. Глубинные вибровозбудители со встроенным электродвигателем выпускаются также и для работы при подвешивании к грузоподъемному устройству. При диаметре корпуса 180 мм и мощности электродвигателя 3,0 кВт их масса составляет 250 кг. Они применяются преимущественно для уплотнения тяжелых бетонных смесей с осадкой стандартного конуса 1...3 см, укладываемых в неармированные и малоармированные монолитные конструкции.

На рис. 7.23 представлена схема пневматического двухчастотного вибровозбудителя, работа которого основана на принципе планетарного обкатывания эксцентрично расположенного дебаланса 2 вокруг оси корпуса 4 и вращения его вокруг своей продольной оси. Вибровозбудитель приводится в действие сжатым воздухом, действующим на лопатку 3. Камера, образованная бегунком

иосью, делится лопаткой на две полости. Сжатый воздух поступает по шлангу

вправую полость камеры через отверстия в оси, что обеспечивает вращение бегунка. Выхлоп отработан -

1–ось; 2–дебаланс; 3– лапатка; Для уплотнения очень больших объемов бетонной 4– корпус смеси в монолитных сооружениях при строительстве крупных гидроэлектростанций применяются подвесные глубинные вибровозбудители повышенной мощности и производительности. Они состоят из фрик- ционно-планетарного механизма и пристроенного асинхронного электродвига-

341

теля. На некоторых из них к нижней части корпуса приваривают лопасти, расположенные асимметрично в продольно-радиальных сечениях корпуса, что приводит к повышению производительности вследствие увеличения поверхности, передающей вибрацию бетонной смеси. Такие вибровозбудители подвешиваются на кран, кран-балку или трактор. Их применение исключает непосредственный контакт оператора с вибровозбудителями, избавляет бетонщиков от тяжелого ручного труда.

При изготовлении бетонных и железо-бетонных изделий в заводских условиях широко применяются вибрационные площадки и формовочные установки, в которых одной из основных сборочных единиц является вибровозбудитель. Конструктивно вибрационная площадка имеет один или несколько столов, на которых устанавливается заполненная бетонной смесью форма для последующего вибрирования.

Контрольные вопросы по седьмой главе. 1. Как производится дозирование компонентов в смесительных машинах ? 2. Классификация смесительных машин по условиям эксплуатации режиму работы и способу смешивания. 3. Привести кинематическую схему бетоносмесителя. 4. Классификация бетонных заводов и схемы компоновки основного оборудования. 5. Принцип работы бетонного завода-автомата. 6. Устройство автобетоносмесителей, автобетоновозов. 7. Назначение, принципиальные схемы и основные параметры растворонасосов. 8. Принцип работы турбулентного растворосмесителя. 9. Производительность смесительных машин периодического действия. 10. Производительность смесительных машин непрерывного действия. 11. Принцип работы, условия применения и основные параметры пневматических растворонагнетателей. 12. Назначение вибровозбудителей и их классификация.

13. Принципиальные схемы поверхностных вибраторов. 14. Принцип работы вибровозбудителя с направленными колебаниями. 15. Принцип работы маятникового вибровозбудителя. 16. Устройство вибровозбудителя фрикционно-планетарного типа. 17. Устройство электромагнитного вибровозбудителя. 18. Принцип работы пневматического двухчастотного вибровозбудителя.

342

8.РУЧНЫЕ МАШИНЫ

8.1.Классификация ручных машин и их индексация

Ручные машины получили широкое применение в строительстве и в других отраслях народного хозяйства. В строительстве наиболее широкое применение ручные машины получили при выполнении монтажных и отделочных работ.

Ручными машинами называют машины, у которых главное движение (движение рабочего органа) производится двигателем, а вспомогательное (подача) и управление выполняются непосредственным воздействием оператора вручную. Эти машины, как правило, имеют встроенный в корпус двигатель, их масса частично или полностью воспринимается оператором. Для ручных машин характерен непосредственный контакт оператора с машиной, при котором каждое его движение оказывается на управлении машиной и влияет на ход выполнения операции.

Поскольку конструктивное разнообразие ручных машин чрезвычайно велико, их классификация по назначению весьма затруднительна. Основными признаками классификации являются: принцип действия, характер движения рабочего органа

ирежим работы, дополнительными – область применения и назначение, вид привода и метод защиты оператора от поражения электрическим током (для ручных машин с электроприводом).

По принципу действия ручные машины делятся на непрерывно-силовые и им- пульсно-силовые. К первым относятся машины с непрерывно вращающимся рабочим органом (сверлильные, шлифовальные машины, дисковые пилы и т. п.). Такие машины характеризуются тем, что развиваемый ими момент равен произведению вращающего момента двигателя на передаточное число редуктора или ременной передачи. При работе ими возникает реактивный момент, который должен восприниматься руками оператора. Это является их существенным недостатком и накладывает определенные ограничения по мощности на ряд машин. Ко вторым относятся машины, у которых передача энергии привода на обрабатываемый объект осуществляется в прерывисто-импульсном режиме – ударном (молотки, перфораторы, вырубные ножницы) и безударном – ножевые ножницы. Машины ударного действия могут работать в чисто ударном (молотки, бетоноломы, трамбовки), ударно-поворотном (перфораторы) или ударно-вращательном (гайковерты) режимах.

По характеру движения рабочего органа различают ручные машины с вращательным, возвратным и сложным движением рабочего органа. К ручным машинам с вращательным движением рабочего органа относят машины с круговым (дисковые пилы, сверлильные машины, бороздоделы и т. д.) движением рабочего органа

идвижением по замкнутому контуру (цепные и ленточные пилы, долбежники, ленточные шлифовальные машины и т. д.). К ручным машинам с возвратным

343

движением рабочего органа относят машины с возвратно-поступательным (ножницы, напильники, лобзики и т. д.), колебательным (возбудители) движением рабочего органа, а также машины ударного действия (трамбовки, молотки, пневмопробойники и т. д.). К ручным машинам со сложным движением рабочего органа относятся машины ударно-поворотного и ударно-вращательного действия и машины со специальным движением рабочего органа, которое не соответствует приведенным ранее характеристикам (специальные типы шлифовальных и полировальных машин).

По режиму работы ручные машины делятся на машины легкого, среднего, тяжелого и сверхтяжелого режимов. В легком режиме работают сверлильные машины, в сверхтяжелом – все типы ручных машин ударного действия (молотки, ломы, перфораторы). Ручные машины могут быть реверсивными и нереверсивными, одно- и многоскоростными со ступенчатым регулированием скорости движения рабочего органа. В группу многорежимных машин входят многоскоростные ударновращательные сверлильные машины, имеющие ступенчатое и бесступенчатое регулирование частоты вращения, а также перфораторы, работающие в ударном, ударно-поворотном и вращательном режимах.

По назначению и области применения ручные машины подразделяются на машины общего применения, предназначенные для обработки различных материалов, машины для обработки металлов, дерева, пластмасс, камня и бетона, машины для работ по грунту и машины для сборочных работ. Особую группу составляют универсальные машины с комплектом насадок. Такие машины при выполнении определенных работ заменяют несколько ручных машин. По виду привода ручные машины подразделяются на машины с электрическим, пневматическим, гидравлическим приводом и с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Отдельную группу составляют пиротехнические устройства, не имеющие двигателя и работающие на энергии сгорания пороховых газов. По классам защиты от поражения

током электрические ручные машины делятся на машины I , II , III классов: класс I – машины на номинальное напряжение более 42 В, у которых хотя бы одна металлическая деталь, доступная для прикосновения, отделена от частей, находящихся под напряжением, только рабочей изоляцией; класс II – машины на номинальное напряжение более 42 В, у которых все металлические детали, доступные для прикосновения, отделены от частей, находящихся под напряжением, двойной или усиленной изоляцией; класс III – машины на номинальное напряжение до 42 В, питающиеся от автономных источников либо от преобразователя или трансформатора с разделенными обмотками. Отличительной особенностью ручных электрических машин с двойной изоляцией (класса II) является наличие в их конструкции двух независимых друг от друга изоляционных слоев, включающих рабочую и дополнительную изоляции. Рабочая изоляция этих машин принципи-

345

машинах между двигателем и рабочим органом имеется промежуточный преобразовательный механизм. В фугальных машинах этого механизма нет.

На каждой ручной машине имеется табличка, на которой указывают: наименование завода-изготовителя или его товарный знак; индекс машины; основные параметры; месяц и год выпуска; номер машины по системе нумерации заводаизготовителя. Основными параметрами для ручных машин с электрическим двигателем являются: напряжение, В; условное обозначение рода тока; частота, Гц; потребляемая мощность, Вт; ток, А; режим работы. Кроме того, машины класса II должны иметь знак, указывающий на наличие двойной изоляции (см. рис.8.1, г). Для машин с пневматическим двигателем указывается величина рабочего давления сжатого воздуха (Па).

Индекс ручной машины состоит из буквенной и цифровой частей. По индексу определяют вид привода, группу машины по назначению и ее конструктивные особенности. Все машины разбиты на десять групп по назначению, каждая из которых делится на девять подгрупп в зависимости от конструктивных особенностей каждого типа машин. Буквенная часть индекса характеризует вид привода: ИЭ – электрический, ИП – пневматический; ИГ – гидравлический; ИД – двигатель внутреннего сгорания. Для насадок вспомогательного оборудования, инструментальных головок, независимо от вида привода введено обозначение ИК. Первая цифра индекса обозначает номер группы, характеризующей тип машины. Всего 10 групп: 1– сверлильные; 2 – шлифовальные; 3 – резьбозавертывающие; 4 – ударные; 5 – фрезерные; 6 – специальные и универсальные; 7– многошпин-

дельные; 8– насадки и головки инструментальные; 9 – вспомогательное оборудование; 10 – резервная. Вторая цифра индекса обозначает номер подгруппы, характеризующей исполнение машины: 0 – прямая; 1– угловая; 2 – многоскоростная; 3

– реверсивная. Последние две цифры характеризуют регистрационный номер модели. Каждой вновь выпускаемой модели присваивается более высокий номер.

8.2. Основные требования к ручным машинам

Ручные машины должны обеспечивать высокопроизводительное и качественное выполнение операций. При работе оператор держит машину в руках и непосредственно контактирует с нею. В связи с этим наряду с общими требованиями, предъявляемыми к строительным машинам (надежность, долговечность, ремонтопригодность, приспособленность к техническому обслуживанию и т. д.), к ручным машинам в большей степени предъявляются требования безопасности их эксплуатации. Взаимодействие рабочих органов ручных машин с обрабатываемым материалом носит резко выраженный динамический характер. Приходящаяся на еди-