Методика выполнения работы. 1. Студенты учебной группы распределяется преподавателем по рабочим постам.

1. Студенты учебной группы распределяется преподавателем по рабочим постам.

2. После инструктажа по технике безопасности, ознакомления с конструкцией и работой стенда, вычерчивания в отчете его схемы производится перемещение грунта в канале в переднюю часть последнего, с тем, чтобы в задней части образовалось углубление (глубина до дна канала) для сбрасывания в него разработанного ковшом грунта

3. Затем с помощью вибрационной плиты производится уплотнение грунта и с этой целью выполняются два прохода.

4. Для обеспечения нулевого уровня, от которого ведется отсчет глубин копания, необходимо поставить траверсу на отметку 0 и снять верхний слой грунта, перемещая каретку посредством механизма перемещения и разгружая ковш с помощью скребка. При этом должен быть включен стопорный механизм 6 (рис. 1б). Для включения стопорного механизма необходимо поворотом рукоятки 7 вывести из зацепления малый крюк (на рисунке не показан) и переместив рукоятку вниз ввести большой крюк (на рисунке не показан) в зацепление с вертикальной плитой 8.

5. После создания нулевого уровня ковш устанавливается в правую часть канала (по ходу канала), выключается стопорный механизм 6, путем перемещения рукоятки 7 вверх и вводу в зацепление с осью малого крюка жестко соединенного с рукояткой, траверса ставится на отметку 30 мм, устанавливается видеокамера. Затем назначенный преподавателем оператор из числа студентов, включает видеокамеру, по команде «Мотор!» включает съемку, громко сообщает информацию о виде резания, глубине копания и номере опыта (в данном случае, это блокированное резание, глубина 30 мм, опыт первый) и немедленно уходит с рельсового пути. Затем включается насос, канал перемещается и камера записывает показания динамометра. После остановки канала насос выключается и оператор выключает съемку и саму камеру. Другой студент очищает ковш при помощи скребка.

6. Затем производится второй опыт на той же глубине и в том же режиме резания.

7. После этого траверса опускается на отметку 45 мм и производится копание аналогично двум предыдущим опытам, а затем осуществляется резание грунта на глубине 60 мм.

8. Завершив блокированное резание необходимо переместить ковш влево (по ходу канала) и с помощью скребка обеспечить вертикальное положение левой (по ходу канала) стенки канавки, образовавшейся в результате прохода.

9. Для осуществления полусвободного резания необходимо путем перемещения каретки поставить ковш в такое положение, чтобы его правая по ходу канала кромка не участвовала в процессе резания. Сам процесс полусвободного резания происходит аналогично блокированному резанию на трех глубинах копания, по возможности с двумя опытами на каждой из глубин.

10. Для свободного резания необходимо: во-первых, сделать правую стенку канавки вертикальной, аналогично предыдущему опыты, а во-вторых, отмерив при помощи линейки 200 мм (по длине нижней кромки ковша) влево от канавки, убрать лишний грунт с помощью скребка с тем, чтобы образовался вал (бруствер). Дальнейшее (свободное) резание производится на этом валу.

11. Следует иметь в виду, что во время работы может возникнуть необходимость в технологических проходах (без замеров). Для этого необходимо каждый раз включать стопорный механизм. Но перед каждым замером стопорный механизм необходимо выключать.

12. По окончании измерений снять видеокамеру и перевести все файлы на

компьютер, обозначив их следующим образом:

Блокированное резание БР;

Полусвободное резание ПСР;

Свободное резание СР.

Глубины копания и номера опытов в сочетании с видами резания обозначаются так: БР-30-1, БР-30-2, БР-45-1и так далее, вплоть до……СР-60-2.Для дальнейшей обработки результатов необходимо эту информацию записать на флэш-драйв.

12. Студенты, получив информацию на флэш-драйв, переписывают ее на свой компьютер. При обработке информации необходимо открыть тот или иной файл, обозначающий определенный вид резания, глубину копания и номер опыта и в ручном режиме прокрутить файл с тем, чтобы определить максимальное отклонение стрелки динамометра. Затем показания в килограммах силы должны быть переведены в ньютоны.

13. По результатам измерений строятся графики зависимости удельного сопротивления резания К от толщины стружки h. Удельное сопротивление, Па определяется по формуле (табл. 2)

где – сила сопротивления резанию грунта, Н;

– площадь сечения стружки, м²;

– толщина стружки, м;

– ширина срезаемой стружки, м.

14. В отчете записываются выводы: по результатам работы: закономерности полученных зависимостей; возможность использования этих закономерностей при работе землеройных машин с целью снижения энергоемкости разработки грунта.

Отчет

1. Цель лабораторной работы.

2. Гидрокинематическая схема стенда (см. рис. 2).

5. Определение удельного сопротивления грунта резанию К при изменении толщины стружки h.

Таблица 2.

h	Сила сопротивления резанию грунта Р в килограммах силы (кгс)	Сила сопротивления в ньютонах (Н)	F, м2
		Среднее
1. Блокированное резание
2. Полусвободное резание
3. Свободное резание

5. График зависимости удельного сопротивления резанию от толщины стружки

7. Выводы по результатам работы.

Лабораторная работы №4

Бетоносмесители

Рис. 1. Общий вид смесительной установки

Цель – изучение процесса приготовления бетона в смесителях гравитационного и принудительного действия

Оборудование и инструмент:

1. Лабораторная смесительная установка.

2. Секундомер, тахометр.

3. Мерная емкость.

4. Линейка для замера уровня бетонной смеси в мерной емкости.

5. Мастерок, совок

6. Емкости для песка, цемента, гранитного щебня.

Устройство и принцип действия смесительной установки

Устройство бетоносмесителя показано на рис.2: смесительная установка состоит из рамы 1, на которой смонтированы механизм привода чаши 2, механизм привода лопастного вала 3 и барабан 4.

Механизм привода чаши содержит электродвигатель 5, червячный редуктор 6, и клиноременную передачу 7.

Механизм привода лопастного вала содержит электродвигатель 8, клиноременную передачу 9, червячный редуктор 10, коническую зубчатую передачу 11, лопастной вал с крестовиной 12, и лопастями 13.

Чаша позволяет определить эффективность перемешивания бетона в смесителях принудительного действия в зависимости от времени работы привода.

Рис. 2. Схема лабораторной смесительной установки

Барабан 4 приводится от электродвигателя 15 с возможностью бесступенчатого регулирования частоты вращения посредством частотного преобразователя 16. Этот барабан предназначен для изучения поведения материала в гравитационных смесителях. Он позволяет определить статический угол трения как отдельных частиц, так и их совокупности из однородного материала и смесей с другими заполнителями бетона. Степень наполнения барабана может также меняться. При помощи прозрачного диска можно фиксировать изменения угла подъема материала в зависимости от частоты вращения барабана и степени его наполнения.

Техническая характеристика установки

Механизм привода лопастного вала

мощность электродвигателя, кВт………………………….1,7

частота вращения лопастного вала, с^-1…………………….0,3

Механизм привода чаши:

мощность электродвигателя, кВт………………………….0,7

частота вращения чаши, с^-1…………………………………0,17

диаметр чаши, мм…………………………………………. 450

Механизм привода барабана

мощность электродвигателя, кВт………………………… 1,1

рекомендуемый диапазон скоростей вращения, с^-1……. 0,14 – 1,03

Габаритные размеры лабораторной установки, мм:

длина…………………………………………………….. 1500

ширина……………………………………………………..600

высота……………………………………………………..1600

Масса, кг………………………………………………………….300

Методика выполнения работы

1. Определение коэффициента трения материала о стенки барабана.

В секцию с гладкой поверхностью барабана поочередно укладывается металлический шарик отдельный камень, сухой песок или сухая бетонная смесь при различных степенях наполнения . Вручную производится медленный поворот барабана с каждым материалом в отдельности до момента сползания его по стенке. Угол начала момента сползания фиксируется стрелкой на прозрачном диске с учетом центра масс материала в барабане. На основании полученного угла подъема материала приближенно определяется коэффициент трения . Полученные результаты записываются в таблицу 1.

2. Определение угла подъема материала в зависимости от частоты вращения и степени наполнения барабана.

Угол подъема материала определяется при различных частоте вращения и степени заполнения барабана. Рекомендуемые значения изменяемых величин приведены в таблице 2.

В барабан загружается сначала минимальная по количеству навеска материала, устанавливается на пульте управления заданная частота вращения включается в работу электродвигатель привода барабана и измеряется угол подъема материала. Изменяя частоту вращения, каждый раз фиксируют угол подъема . После этого степень заполнения барабана увеличивается и эксперимент повторяется. Все результаты измерений записываются в таблицу. 2.

3. Определение оптимального времени перемешивания бетонной смеси.

Оптимальное время перемешивания бетонной смеси можно определить по коэффициенту выхода бетонной смеси.

,

где – объем готовой смеси; – объем исходного материала.

Объем готовой смеси будет уменьшаться в течение первоначального периода перемешивания. Смесь считается готовой с момента прекращения изменения ее объема. Это значит, что «упаковка» заполнителей в объеме бетона достигла своего предела – плотность смеси максимальна.

Для проведения эксперимента берутся компоненты в следующих объемах:

Щебень гранитный, фракции 2 ¸ 10 мм – 4,5 литра

Песок – 4 литра

Цемент – 3 литра

Вода – 1,5 литра

Три перечисленных выше компонента (за исключением воды) засыпаются в чашу, включается привод чаши и лопастного вала и производится перемешивание сухих компонентов в течение 30 секунд. После этого добавляется вода и производится перемешивание в течение 60 секунд.

Затем смесь перегружается в мерную емкость и с помощью линейки измеряется ее объем. Определяется коэффициент выхода.

Эта же операция повторяется через 180 секунд и 360 секунд. Все полученные результаты записываются в таблицу 3, по ним строится график , где – время перемешивания.

О т ч е т

1. Цель лабораторной работы.

2. Схема бетоносмесительной установки.

3. Состав и порядок приготовления бетонной смеси.

Таблица 1

Материал	Степень наполнения барабана	Угол подъема центра масс материала	Коэффициент трения
Металлический шарик	–
Отдельный камень	–
Сухой песок	0,1
0,15
0,25
Сухая бетонная смесь	0,1
0,15
0,25

Таблица 2

Материал	Частота вращения барабана с-1	Степень напол-нения барабана	Угол подъема материала
Песок	0,14	0,1 0,15 0,25
0,27	0,1 0,15 0,25
0,4	0,1 0,15 0,25
Сухая бетонная смесь	0,14	0,1 0,15 0,25
0,27	0,1 0,15 0,25
0,4	0,1 0,15 0,25

Определение оптимального времени перемешивания

Таблица 3

Материал	Время перемешивания	Объем материала, м3	Квых.
Сухая бетонная смесь
Бетонная смесь

4. Выводы по результатам работы.

Лабораторная работа №5.

ВИБРОПЛОЩАДКА

Цель – изучение рабочего процесса виброплощадки с вертикально

направленными колебаниями, влияние изменения частоты и амплитуды колебаний на продолжительность уплотнения бетонной смеси.

Рис. 1. Общий вид стенда.

Оборудование, приборы и инструменты:

1. Лабораторный стенд.

2. Тахометр.

3. Секундомер.

4. Миллиамперметр М-2001.

5. Выпрямитель ВСА-5А

6. Весы СЦГ-10

7. Комплект виброизмерительной аппаратуры ВИ6-6ТН.

Устройство и принцип действия лабораторного стенда

Схема стенда и включения датчика контроля степени уплотнения бетонной смеси показана на рис. 2. Частота колебаний виброплощадки изменяется перестановкой клинового ремня и шкивах привода. Изменение амплитуды колебаний производится поворотом раздвижных дебалансов. Вибратор содержит два дебалансных вала, вращающихся синхронно от шестерен с постоянным зацеплением. Раздвижные дебалансы устанавливаются под определенными углами и фиксируются в этих положениях подпружиненными штифтами.

Датчик для пропуска электрического тока через бетонную смесь содержит два электрода и два изолятора.

Рис. 2. Схема лабораторного стенда и включения электродов:

1 – рама; 2 – пружина; 3 – подвижная рама; 4 – форма с бетонной смесью; 5 – датчик с электродами; 6 – вибратор; 7 – клиноременная передача; 8 – электродвигатель; 9 – трансформатор; 10 – выпрямитель; 11 – вольтметр; 12 – миллиамперметр

Техническая характеристика виброплощадки

Мощность электродвигателя, кВт………………………..1,0

Частота вращения электродвигателя, с^-1………………….24,7

Передаточные числа клиноременной передачи…………. 1,3; 1,8

Вибратор: количество пластин дебалансов, шт. …………..8 (4 на каждом валу)

размеры пластин R₁xR₂xSх10^-2,м........................2,3х4,7x0,8

величины фиксированных углов

между пластинами, град.……………………….151, 120, 0.

Масса колеблющихся частей виброплощадки без

бетонной смеси, кг…..………………………………………..60,6

Габаритные размеры стенда, мм………………………… 1000х700х1500

Масса стенда, кг………………………………………………120

Методика выполнения работы

Данную работу рекомендуется проводить после окончания предыдущей лабораторной работы №4 «Бетоносмесители» с целью использования полученной там бетонной смеси (после последнего перемешивания). Форма стенда заполняется бетонной смесью с укладкой датчика и включением его в сеть. Устанавливается пониженная частота вращения привода вибратора и запускается электродвигатель. При этом определяется время уплотнения по показаниям миллиамперметра. С этой целью через каждые 5 секунд работы фиксируется значение электропроводности бетонной смеси. Прекращение изменения величины тока в цепи датчика соответствует времени окончания уплотнения бетонной смеси. Полученные величины электропроводности записываются в таблицу 1. По результатам строится график зависимости величины тока от времени (рис. 3). Аналогичные графики строятся после проведения экспериментов с другой частотой вращения, а также с другими амплитудами (различные углы между дебалансами).

Фактическая величина амплитуды определяется посредством комплекта виброизмерительной аппаратуры ВИ6-6ТН.

Теоретически амплитуда может быть рассчитана по следующим формулам:

, м,

где М – статический момент системы дебалансов, Н·м; G₁ – сила тяжести вибрируемых частей, Н.

где G₂ – сила тяжести системы дебалансов, Н; r – расстояние от центра масс одного отдельно взятого дебаланса до оси вращения, м; – угол поворота пластин дебалансов, град.

где – масса колеблющихся частей, ; – масса бетонной смеси в форме, кг; величины и даны в технической характеристике виброплощадки; – коэффициент, учитывающий уменьшение силы тяжести бетонной смеси в процессе вибрирования, часть которой находится во взвешенном состоянии, ,

Для дополнительного изучения рабочего процесса виброплощадки рекомендуется приведенную методику использовать для построения графиков зависимости оптимального времени вибрации от амплитуды А: .

О т ч е т

1. Цель лабораторной работы

2. Схема виброплощадки и включения датчика

3. Состав бетонной смеси (берется из предыдущей работы №4 «Бетоносмесители»)

4. Экспериментальные значения проводимости бетонной смеси (табл. 1)

Таблица 1.

№ экспе-римен- та.	Величина тока, мА	Время уплотнения смеси, t, c.

Рис. 3.

5. Выводы.