Лекция 10. Глубинные вибраторы

Глубинные вибраторы имеют рабочий орган в виде цилиндрического вибронаконечника, погружаемого в уплотняемую смесь. Такие вибраторы применяют для уплотнения бетонных смесей при укладке их в монолитные неармированные бетонные и железобетонные конструкции с различной степенью армирования (фундаменты, стены, колонны, сваи, балки и др.), а также при изготовлении крупных бетонных и железобе­тонных изделий для сборного строительства.

Наружный диаметр и длину вибронаконечника вибраторов подбирают такими, чтобы обеспечить ему беспрепятственное движение в зазорах между арматурой. Глубинные вибраторы выпускают с электрическим и пневматическим приводами. Они могут быть ручными (обслуживаются оператором) и навесными (подвешиваются на крюк гидроподъемного устройства).

Вибровозбудитель электрических глубинных вибраторов может приводиться в действие через гибкий вал от переносного и располагаемого на поверхности электропривода (вибраторы с гибким валом) или от встроенного в вибронаконечник электрического или пневматического двигателя (вибраторы со встроенным двигателем). Глубинные вибраторы имеют дебалансные и фрикционно-планетарные вибровозбудители.

Глубинные ручные дебалансные вибраторы со встроенным электроприводом (рис 46) имеют единую конструктивную схему. Дебалансный вибровозбудитель представляет собой герметически закрытый стальной цилиндрический корпус 6, в который встроены высокочастотный трехфазный асинхронный электродвигатель 4 с короткозамкнутым ротором 5 и полый дебалансный вал 1 с дебалансом 3, вращающийся в двух подшипниках качения 2. Подшипники смазыва­ются жидкой смазкой, поступающей через полый дебалансный вал из нижней полости наконечника. Вращающийся дебаланс создает непрерывно меняющую свое направление вынуж­дающую силу, благодаря чему вибронаконечник совершает круговые колебания, которые передаются уплотняемой смеси. Частота колебаний вибронаконечника равна частоте вращения электродвигателя. Вибронаконечник соединен с рукоятью 10 оператора виброизолирующим рези­нотканевым рукавом 8 (ИВ-102А) или металлической штангой (ИВ-103), внутри которых проходит питающий кабель электродвигателя. В рукоять вмонтирован пакетный выключатель 9 для включения и выключения электродвигателя вибратора. Электродвигатели вибраторов работа ют на токе повышенной частоты (200 Гц) при напряжении 36…42 В и подключаются к внешней электросети через преобразователь частоты.

Уплотнение бетонной смеси в крупных малоармированных конструкциях и при большом потоке бетона производят пакетами дебалансных навесных вибраторов, подвешенных на раме. Перестановку пакетов вибраторов производят монтажными кранами. Навесной дебалансный вибратор ИВ-95А навешивается на бетоно­укладчиках, входящих в комплект машин для скоростного строительства автодорог.

Рис. 46. Ручной глубинный электрический дебалансный вибратор

Рис. 47. Ручной глубинный электрический вибратор с гибким валом;

1-электродвигатель; 2-гибкий вал; 3-вибронаконечник

Глубинные ручные электрические вибраторы с гибким валом (рис 47) однотипны по конструкции и состоят из переносного электродви­гателя 1 с рукояткой для переноса и выключа­телем сменного аибронаконечника 3 с плане­тарным механизмом возбуждения колебаний и гибкого вала 2 для передачи крутящего момента от электродвигателя к шпинделю вибронако­нечника. Такие вибраторы характеризуются повышенной частотой колебаний (167…334 Гц), малыми размерами наконечника (диаметр 51…76мм, длина 420…430мм) и применяются для уплотнения бетонных смесей с мелким заполните­лем при изготовлении густо- и среднеармированных железобетонных конструкций и изделий. Вибронаконечники вибраторов с гибким валом могут работать в вертикальном или наклонном положении.

Вибронаконечник (рис. 48) состоит из корпуса 3, шпинделя 1, опирающегося на шарико­подшипники, дебаланса-бегунка 4 и упругой муфты 2, позволяющей бегунку-дебалансу 5 от­клоняться от оси вращения шпинделя на расчетный угол. Колебания корпуса вибронако­нечника создаются бегунком-дебалансом, планетарно обкатывающимся по конусной поверхности неподвижной втулки или сердечника 6, жестко соединенных с корпусом.

Рис. 48. Вибронаконечник с обкаткой бегунка-дебаланса ИВ-114:

а-с внешней обкаткой; б-с внутренней

Различают вибронаконечники с внутренней (рис. 48, б) и внешней (рис. 48, а) обкаткой дебаланса. У первых бегунок своей внутренней конической поверхностью обкатывается по кони­ческой поверхности пальца, запрессованного в днище корпуса, у вторых бегунок своей наружной конической поверхностью обкатывается по внутренней конической поверхности втулки, приваренной к корпусу.

При пуске вибратора бегунок-дебаланс сначала вращается в воздухе, а затем под действием центробежной силы начинает отклоняться от геометрической оси вибронаконечника на угол до 5° и наносить удары по втулке или пальцу, возбуждая колебания корпуса наконечника. Соответствующим подбором соотношения диамет­ров втулки и бегунка-дебаланса можно получать высокую частоту колебаний корпуса вибратора при сравнительно небольшой частоте вращения вала электродвигателя.

Частота колебаний вибронаконечника n_в (Гц) зависит от угловой скорости планетарного движения бегунка-дебаланса.

При внутренней обкатке бегунка-дебаланса

при внешней обкатке

где n_ш — частота вращения шпинделя (вала), с^-1; D — диаметр втулки или пальца, мм, d— диаметр бегунка-дебаланса, мм.

Вынуждающая сила, развиваемая бегунком-дебалансом при его вращении (Н),

где m — масса бегунка-дебаланса, кг; ω — угловая скорость центра масс бегунка-дебаланса, рад/с; R — расстояние от центра тяжести бегунка-дебаланса до оси втулки или пальца, м.

Статический момент массы бегунка-дебаланса (кг·м)

Вращение шпинделю с дебалансом сообщается от переносного электродвигателя через гибкий вал правого вращения (во избежание его раскручи­вания) диаметром 8...12 мм, заключенный в защитный резино-металлический шланг-броню. За гибкий вал вибратор удерживается при работе. На обоих концах гибкого вала имеются наконечники для присоединения к валу электро­двигателя и шпинделю вибронаконечника. В каче­стве привода планетарных вибраторов используют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, работающие на токе нормальной частоты (50 Гц) при напряжении 36…42В и под­ключаемые к внешней электросети через понижа­ющий трансформатор. Электродвигатели монти­руют на корытообразной подставке, позволяющей устанавливать привод на свежеуложенную смесь.

Навесной глубинный электрический вибратор ИВ-114 с вибровозбудителем планетарного типа (рис. 49) предназначен для уплотнения бе­тонных смесей слоями до 1,25 м при укладке их в неармированные конструкции в гидротехниче­ском и промышленном строительстве. Вибро­возбудитель с внутренней обкаткой дебаланса, шпиндель и электродвигатель заключены в от­дельные корпуса, соединенные между собой. Вибратор работает в вертикальном положении и навешивается на малогабаритные тракторы, подвешивается на крюках кран-балок и стреловых самоходных кранов.

Рис. 49. Навесной глубинный электрический вибратор:

1-бегунок-дебаланс; 2-упругая муфта; 3-подшипник; 4-корпус шпинделя;

5-электродвигатель; 6-кабель; 7-крышка; 8-кулачковая муфта; 9-шпиндель;

10-корпус вибронаконечника; 11-сердечник

Глубинные пневматические вибраторы имеют встроенный в цилиндрический корпус плане тарный вибровозбудитель (такой же, как у пневматических наружных вибраторов), сжатый воздух к которому подается по гибкому шлангу с краном частота колебании таких вибраторов 134...200 Гц.

Эксплуатационная производительность глубинных вибраторов (м³/ч)

где r = (5…6) d_к — радиус действия вибратора, м; d_к и l_к — диаметр и длина рабочей части корпуса вибратора, м; К_п – коэффициент перекрытия (К_п = 0,7).