Механизированный инструмент
для строительства. Вибраторы.
Рис.1. Вибраторы в строительстве.
Вибратор ― устройство для получения механических колебаний, используется самостоятельно или в составе вибрационного оборудования.
Вибрация (лат. Vibratio - колебание, дрожание) - механические колебания.
Применение в строительстве. Широкое использование вибрационных машин объясняется тем, что создаваемая ими вибрация среды (бетонная смесь, грунт, транспортируемый материал) позволяет изменить её свойства.
При вибрации среда приобретает свойства текучести благодаря нарушению связей между её частицами.
Текучесть вибрируемой среды используется для:
• уплотнения смесей и грунта;
• перемещения материалов по лоткам;
• способствует лучшему прохождению смесей в бункерах;
• уменьшает сопротивление грунта при погружении свай.
Существуют:
● вибрационные машины для уплотнения грунта;
Рис.2. Самоходный виброкаток для уплотнения грунта:
1 – одноосный самоходный тягач; 2 – кабина; 3 – виброкаток; 4 – рама виброкатка;
5 – вибровозбудитель; 6 – шарнирное соединение полурамы тягача и виброкатка;
7 - гидроцилиндр управления поворотом катка; 8 – пневмоколесо тягача.
Вибрационные катки по сравнению с катками статического действия имеют меньшую материалоёмкость и вследствие возможности регулирования частоты и возмущающей силы лучше приспособлены к разным грунтовым условиям. Эффективность вибрационных катков по глубине и степенны уплотнения в несколько раз превышает показатели катков статичного действия.
● вибрационные конвейеры;
Рис.3. Вибропитатель с виброжёлобом:
1 – вибропитатель; 2 – вибраторы; 3 – виброжёлоб.
При вибрации значительно уменьшается трение между частицами сыпучих материалов и вязких смесей. Цемент и другие сыпучие материалы при вибрации частично приобретают свойства жидких тел, а растворы и бетонные смеси приобретают более жидкую консистенцию.
Оказывается, что достаточно жёлобу или трубе придать небольшой уклон и сообщить им колебания, чтобы находящийся в них материал начал перемещаться по уклону.
На рис показан виброжёлоб для подачи бетонной смеси или раствора, выгружаемых из автомобиля к месту укладки. В зависимости от жёсткости смеси угол наклона такого жёлоба делается от 5 до 15°. Обычно на таких устройствах устанавливают вибраторы с ненаправленными колебаниями.
● вибрационные машины для сортировки материалов;
Рис.4. Инерционный грохот для сортировки материалов.
Инерционный грохот имеет вибрирующий механизм. Силы инерции, возникающие при вращении неуравновешенных маховиков, вызывают колебательные движения всей системы. Направление действия этих сил инерции непрерывно меняется, и поэтому траектории движения точек сита, зависящие от жёсткости и расположения пружин, приобретают форму овалов, а сортируемый материал на сите подкидывается.
● для облегчения выгрузки бункеров и бадей;
Рис.5. Схема вибрационного электромагнитного питателя:
1 – подвижный лоток; 2 – подвески, соединяющие питатель с несущей
конструкцией бункера; 3 – неподвижный массивный корпус;
4 – набор плоских пружин (рессор); 5 – якорь электромагнита.
Вибрационный питатель характеризуется малой (обычно 1-3мм) амплитудой колебаний и большим (до 3000 в минуту) их числом.
● для вибросмешивания материалов;
Рис.6. Схема вибросмесителя:
1 – трубчатый вал; 2 – корпус; 3 – двухлопастная мешалка; 4 – пружинная
опора; 5 - дебалансный вал; 6 и 7 – подшипники.
При виброперемешивании значительно снижаются силы трения между частицами перемешиваемого материала, т.е. как бы снижается вязкость материала, что способствует лучшему перемешиванию.
На рис. показана одна из конструкций вибросмесителя. Внутри вала с лопастями помещён эксцентриковый вал. Валы установлены на подшипниках, жёстко связанных с корпусом, а сам корпус установлен на пружинах.
● вибрационные машины для погружения свай и извлечения из
грунта металлических или иных элементов различных конструк-
ций;
Погружение свай с помощью вибрации основано на сообщении свае и окружающему ему грунту продольных колебаний, в результате которых уменьшается коэффициент внутреннего трения грунта и силы сцепления его частиц со сваей. Благодаря этому свая легко погружается в грунт под действием собственного веса, , работы и веса установленного на ней вибрационного механизма.
а б в
Рис.7. Схема средств для вибрационного погружения свай:
а - низкочастотный вибропогружатель; б - высокочастотный вибропогружатель;
в - вибромолот; 1 – электродвигатель; 2 – возбудитель колебаний (вибратор);
3 – пригрузочные плиты; 4 – наголовник; 5 – дебаланс; 6 – валы; 7 – трансмиссия;
8 – пружины.
Погружение свай с помощью вибрации уменьшает опасность нарушения целости близлежащих сооружений, т.к. колебания, передаваемые при этом окружающему грунту, значительно меньше, чем при ударном погружении. Однако вибрационный способ погружения свай эффективен лишь в несвязных и малосвязных грунтах и, кроме того, требует, как правило, большого расхода эл. энергии.
Вибрационный способ погружения свай получил широкое распространение в капитальном строительстве. Он может найти применение и при строительстве мостов. Применение этого способа будет особенно целесообразным для устройства фундаментов из тонкостенных полых ж/б свай, которые при забивке молотами получают значительные повреждения.
Рис.8. Вибропогружатель.
С целью погружения и извлечения из грунта металлических или иных элементов различных конструкций (рельса, трубы, стального проката других профилей: уголок, швеллер, брус, шпунт и т.п.) разработан вибропогружатель для погружения или извлечения из грунта рельса типа Р50 или Р65.
В вибропогружателе применена оригинальная клиновая переналаживаемая, в зависимости от типа рельса, конструкция наголовника (механизма для жесткого крепления рельса). При необходимости погружения (извлечения) других профилей при незначительной доработке (силами заказчика или по конструктивной доработке изготовителя) расширяются возможности указанного вибропогружателя.
Таблица 1
Технические характеристики вибропогружателя
Номинальная мощность, кВт |
0,24 |
0,74 |
1,6 |
2,2 |
Максимальная вынуждающая сила, кН |
5 |
12 |
24 |
48 |
Частота, об./мин. |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
Максимальный стат. момент дебалансов, кг х см |
20 |
50 |
100 |
200 |
● Ещё большее распространение вибрационные распространены машины при выполнении бетонных работ и изготовлении железобетонных конструкций и изделий.
При изготовлении железобетонных изделий одной из основных операций является уплотнение бетонной смеси.
Смысл уплотнения заключается в:
▪ удалении из рыхлой бетонной смеси воздуха;
▪ удалении излишней воды;
▪ максимального сближения частиц заполнителя.
От степени уплотнения зависит качество изделия, т.е.:
• прочность,
• водонепроницаемость,
• морозостойкость
и др. свойства.
Способы уплотнения:
▬ Вибропресование.
▬ Вакуумирование - применяется при формировании тонкостенных изделий из пластичных бетонных смесей. При этом способе уплотнение смеси достигается путём отсоса вакуум-насосами воды и воздуха через щиты, оборудованные тонкими фильтрами.
▬ Ценрифугирование - применяется для уплотнения изделий, имеющих кольцевое сечение (ж/б трубы). Принцип этого метода заключается в том, что цилиндрическую форму, заполненную арматурой и бетонной смесью, вращают с большой скоростью. При этом бетонная смесь равномерно распределяется по кольцевому сечению формы и хорошо уплотняется, благодаря интенсивному воздействию центробежных сил.
▬ Вибрационный способ – наиболее распространённый для уплотнениея бетонных смесей, осуществляемый вибрационными машинами (вибратор – источник механических колебаний).
Для удобства укладки бетонная смесь должна быть достаточно подвижной. С другой стороны, чтобы получить плотный и прочный бетон, необходимо применять жёсткую бетонную смесь (с малым содержанием воды).
С помощью вибратора можно легко и хорошо уложить и уплотнить жёсткие бетонные смеси, которые при обыкновенной работе вручную (штыкование и трамбование) уложить чрезвычайно трудно. Вибрирорванный бетон по сравнению с бетоном ручной укладки (при одинаковом расходе цемента на 1м3 бетона и прочих равных условиях) обладает:
- большей прочностью;
- при твердении у вибрированного бетона прочность растёт быстрее
по сравнению с бетоном ручной укладки, что позволяет значи-
тельно сократить сроки распалубки;
- переход на жёсткие бетонные смеси благодаря применению вибра-
торов даёт экономию цемента в пределах 10-25%;
- меньшей осадкой;
- более стоек против воздействия вредных (для бетона) примесей в
атмосфере и в воде;
- применение вибраторов значительно повышает производительность труда и облегчает труд рабочего.
Главными параметрами такого способа являются амплитуда и частота колебаний. Они должны быть определёнными для различных бетонных смесей и различных условий формования.
и т.п.
Задача эффективной работы вибромашин заключается в обеспечении необходимых режимов колебаний при формировании различных железобетонных изделий.
Рис.9. Амплитудно-частотная характеристика вибромашины.
Вибрация - колебание твердых тел. О вибрации также говорят в более узком смысле, подразумевая механические колебания, оказывающее ощутимое влияние на человека. В этом случае подразумевается частотный диапазон 1,6—1000 Гц. Понятие вибрация тесно связано с понятиями шум, инфразвук, звук.
Колебательный процесс, который передается от одного вибрирующего предмета к другому, один из вариантов физического загрязнения среды. Как и шумовое загрязнение, вибрация измеряется в децибелах. При длительном воздействии вибрация могут разрушаться сооружения, техника. У человека вибрация вызывает вибрационную болезнь.
По способу передачи различают следующие виды вибрации:
○ общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на
тело сидящего или стоящего человека;
○ локальную вибрацию, передающуюся через руки или ноги челове-
ка, а также через предплечья, контактирующие с вибрирующими
поверхностями.
Для исключения вредного воздействия вибрации на персонал существуют санитарные нормы, ограничивающие вибрацию.
Нормами предусматриваются два случая передачи вибрации работающему с вибромашинами:
1. Возможность передачи вибрации на руки работающего с ручны-
ми вибромашинами - локальная вибрация, передающаяся через
руки или ноги человека, а также через предплечья, контактиру-
ющие с вибрирующими поверхностями.
2. Возможность передачи вибрации на рабочее место (пол, сиденье
машиниста, рабочая площадка и т.п.) - общая вибрация, передаю-
щаяся через опорные поверхности на тело сидящего или стояще-
го человека.
В обоих случаях устанавливаются предельно допустимые величины среднеквадратичных значений виброскорости в октановых ролосах частот от 11 до 2800 Гц.
Таблица 2