Строительные машины и оборудование 9 страница

Рис. 13.4. Схема роликовой центрифуги

Валы двух крайних пролетов центрифуги через зубчатые муфты соединяются с приводным валом 2, несущим шкив. Центрифуга приводится в движение от двух двигателей через двухступенчатую ременную передачу.

Работа на центрифуге начинается с установки формы. Затем рычагом 8 поворачивают ролики предохрани­тельного устройства 9 и фиксируют его. Оператор на пульте 7 управления включает приводные двигатели. Одновременно включается программное реле времени, контролирующее время, необходимое для изготовления изделия. Переход работы центрифуги с частоты вращения, при которой происходит распределение бетонной смеси, на частоту вращения, при которой смесь уплотняется, производится при помощи задатчиков частоты вращения.

Когда форма прекращает вращаться, предохранительные ролики отводятся от нее, ограждение отодвигается и форма с изделием мостовым кра­ном передается на тепловую обработку.

Техническая характеристика центрифуги СМЖ-169Б

Производительность, шт./смену___________________ 16

Размеры изделий, мм:

длина (максимальная) ______________________ 15,5

диаметр _____________________________ 290…583

Частота вращения, об/с ______________________ 0…6,6

Установленная мощность, кВт __________________ 44

Габаритные размеры, мм:

длина __________________________________ 17 200

ширина _________________________________ 3 650

высота __________________________________ 1 900

Масса, кг __________________________________ 10 300

Порядок выполнения расчета

Чтобы рассчитать основные параметры роликовой центрифуги, необходимо определить:

– массу формы с изделием, кг,

; (13.4)

– угловую скорость при распределении бетонной смеси, рад/с,

; (13.5)

– угловая скорость при уплотнении бетонной смеси, рад/с,

; (13.6)

– усилия, действующие на опорные ролики, Н,

(13.7)

где – угол установки роликов;

– момент сопротивления вращению, Н×м,

(13.8)

где – диаметр опорных роликов; – радиус бандажа формы; – суммарная площадь продольных ребер формы и ребер фланцев, м²;

– мощность привода, кВт,

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1. Принцип работы роликовой центрифуги.

2. Схемы роликовой центрифуги.

3. Достоинства и недостатки роликовой центрифуги.

Лабораторная работа № 14. Изучение рабочего процесса вибропогружения свай

Цель работы. Установить характер изменения процесса погружения различных видов свай в зависимости от основных параметров вибропогружателя.

Общие теоретические сведения

Для погружения свай в грунт используют вибропогружатели и вибромолоты. Вибропогружатель представляет собой возбудитель колебаний, направленных вдоль оси сваи. Соединяясь со сваей посредством наголовника 4 (рис. 14.1), он сообщает ей возмущающее периодическое усилие, которым преодолеваются сопротивления погружению сваи в грунт. Погружение сваи будет обеспечено, если это усилие вместе со статической пригрузкой больше указанных сопротивлений. В противном случае энергия вибровозбудителя будет расходоваться на упругое деформирование сваи и прилегающей к ней зоны грунта без совершения полезной работы.

	б)
		а)

Рис. 14.1. Схемы низкочастотного (а) и высокочастотного (б) вибропогружателей

Возбудителями колебаний являются вращающиеся дебалансы 3 со смещенными относительно оси вращения центрами масс. Для генерирования направленных колебаний дебалансы спаривают, вращая их в противоположные стороны с одинаковой частотой
и в одной фазе. Возникающие при этом центробежные силы приводятся к вертикально направленной равнодействующей (возмущающей силе), изменяющейся по синусоидальному закону. Наибольшим значениям возмущающей силы, направленной вниз, будут соответствовать положения дебалансов, показанные на рис. 14.1, а. При повороте дебалансов на 180° возмущающая сила того же значения будет направлена вверх, а при повороте на 90 и 270° она будет равна нулю. В зависимости от положения дебалансов эта сила оказывает на сваю вдавливающее или выдергивающее воздействие. За счет дополнительной статической пригрузки от силы тяжести сваи и вибропогружателя вдавливающее воздействие будет увеличиваться, а выдергивающее – уменьшаться. Если статическая пригрузка будет равна или больше амплитуды возмущающей силы, то равнодействующая этих сил будет приводиться только к вдавливающему усилию. По мере погружения сваи и в связи с этим роста сил сопротивления на граничных с грунтом поверхностях интенсивность погружения сваи падает и при определенных условиях дальнейшее ее погружение невозможно, что означает полное исчерпание энергетических возможностей вибропогружателя. Для увеличения амплитуды возмущающей силы вибропогружатели изготовляют многодебалансными, состоящими из нескольких пар дебалансов. Обычно дебалансы выполняют заодно с зубчатыми колесами 2, являющимися последней парой в передаче движения дебалансам 3 от двигателя 1 и синхронно вращающимися в противоположные стороны. Двигатели соединяют корпусом с вибровозбудителем жестко (рис. 14.1, а) или через пружинные амортизаторы 5 (рис. 14.1, б). Последним решением снижаются вредные воздействия виб­рации на электродвигатели. Частота вибрации у вибропогружателей, выполненных по первой схеме, не превышает
10 Гц (низкочастотные вибропогружатели), а у вторых ее минимальное значение составляет 16,6 Гц (высокочастотные вибропогружатели). Как частоты, так и эксцентриситет у этих вибропогружателей можно изменить соответствующей настройкой, что позволяет выбирать оптимальные режимы их работы в зависимости от грунтовых и других условий.

Вибропогружатели обоих типов оборудуют дистанционным пультом управления с пусковой, регулирующей и защитной аппаратурой. В пределах своего назначения – погружения свай и шпунта в песчаные и супесчаные водонасыщенные грунты – вибропогружатели в 2,5…3 раза производительнее свайных молотов, они удобны в управлении, не разрушают погружаемых ими строительных элементов. К недостаткам этих вибронагружателей относятся ограниченная область применения и сравнительно небольшой срок службы электродвигателей из-за вредного влияния вибрации. Вибромолоты отличаются от вибропогружателей видом соединения корпуса вибровозбудителя с наголовником 6 (рис. 14.2). Это соединение выполнено через пружинные амортизаторы 5, которые позволяют корпусу вибровозбудителя совершать большие размахи, отрываясь от наголовника и ударяя бойком 3 по наковальне 4 при обратном движении. Обычно вибромолоты изготовляют бестрансмиссионными, сажая дебалансы 2 непосредственно на валы двух синхронно работающих электродвигателей, статоры которых установлены в едином корпусе 1.

Рис. 14.2. Принципиальная схема устройства вибромолота

Оптимальный режим работы вибромолотов зависит как от соотношения параметров вибровозбудителя, так и от размера зазора между бойком и наковальней, который устанавливают на заводе-изготовителе на специальном стенде. Для сообщения свае большой энергии удара пружинные амортизаторы подбирают так, чтобы один удар бойка о наковальню приходился на два, три и т. д. оборота дебалансовых валов. Важной особенностью работы вибромолотов является их способность к самонастройке – повышению энергии удара с увеличением сопротивления погружению сваи. Это объясняется тем, что с ростом сопротивлений уменьшается податливость сваи (увеличивается ее жесткость), чем определяется более высокая скорость обратного хода (после удара) и последующего прямого движения (вниз). Выпускаемые отечественной промышленностью вибромолоты характеризуются энергией удара до 3,9 кДж при массе ударной части до 2850 кг.

Если наголовки перемонтировать, то вибромолот может быть повернут на 180° для нанесения ударов снизу вверх. В такой компоновке вибромолоты используют как виброударные выдергиватели свай и шпунта.

Вибропогружатель представляет собой механизм, передающий погружаемым элементам колебания определенной частоты, амплитуды и направления, в результате которых обеспечивается их погруже­ние в грунт. Работа вибропогружателя основана на резком сниже­нии коэффициента трения между грунтом и поверхностью погружае­мого элемента под действием возникающих колебаний.

По частоте колебаний вибропогружатели классифицируются на низкочастотные 300…500 кол./мин и высокочастотные 700…1500 кол./мин. Низкочастотные применяются для погружения элементов большой массы и габаритов, а высокочастотные – для погружения небольших свай.

По типу привода вибропогружатели классифицируются
на трансмиссионные, когда между двигателем и дебалансным валом имеет­ся какой-либо привод (ременный, зубчатый, цепной),
и бестрансмиссионные, когда валы электродвигателей являются дебалансами.

По виду передаваемых колебаний различают вибропогружатели с колебаниями, направленными вдоль оси погружаемого элемента, и вибропогружатели комбинированного действия. На установке (рис. 14.3) исполь­зуется вибропогружатель с направленными колебаниями вдоль оси погружаемого элемента, т. е. четное количество дебалансных валов (2), вращающихся в противоположные стороны, создавая при этом в точках совпадения направлений максимальное значение возмущающей силы, Н, равной

, (14.1)

где m_д– масса дебалансов, кг; e – эксцентриситет дебалансов, м (e = 0,04 м); – угловая скорость вращения дебалансных валов, с^–1.

Для увеличения долговечности лабораторной установки примене­но подрессоренное соединение электродвигателя с виброорганом. В качестве упругого элемента используются резиновые прокладки.

Амплитуду колебаний можно определить по формуле

, (14.2)

отсюда

, (14.3)

где Р – возмущающая сила, Н; М – масса вибрируемой части (свая, вибропогружатель), кг.

Оборудование и инструмент

Лабораторная установка (рис. 14.3) состоит из вибропогружателя 1 направленного действия, трансмиссионного типа с подрессоренным электродвигателем, изготовленным из стального корпуса. В корпусе размещены соединенные между собой зубчатой передачей валы с дебалансами 4, которые приводятся во вращение от электродвигателя 5 мощностью 180 Вт через клиноременную передачу 7. Электродвигатель на раме опирается на корпус вибратора через резиновые прокладки 8. В нижней части корпуса размещен четырехкулачковый зажим 9 для закрепления погружаемого элемента 2. По мере погружения сваи в грунт, находящийся в контейнере 6, вибропогружатель свободно двигается по направляющей штанге 3. После полного заглубления сваи в грунт погружатель можно извлечь подъемным устройством за пет­лю 10.

Конструкция вибропогружателя позволяет регулировать режим вибрации – частоту и амплитуду колебаний. Частота колебаний, передаваемая на погружаемый элемент, зависит от числа оборотов вала с дебалансами и регулируется изменением передаточного числа клиноременной передачи.

Различные диаметры шкивов обеспечивают ступенчатое регулирование скорости вращения валов с дебалансами, равными n₁ = 1000 мин^–1 и n₂ = 1300 мин^–1. Амплитуда колебаний изменяется установкой сменных грузов на эксцентриковые крепления валов. Возможна установка следующих значений груза: 1 кг, 0,7 кг, 0,4 кг. Один груз на одном валу весит приблизительно 0,150 кг. Добавлять или снимать грузы следует одновременно на двух валах.

Перед началом работы студенты обязаны ознакомиться с электрической схемой стенда, схемой подвода электрического тока, местом нахождения главного рубильника, от которого запитан стенд, а также местом установки противопожарного инвентаря.

Включать установку разрешается по указанию преподавателя.

Рис. 14.3. Схема лабораторного вибропогружателя свай

В случае появления неисправностей или замыкания немедленно отключить стенд от сети.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с конструкцией и принципом работы лабораторной установки.

2. Установить на стенд вибровозбудитель и укрепить в кулачковом зажиме погружаемую сваю.

3. Подключить стенд к распределительному щиту.

4. Заглубить сваю вручную на 150…200 мм, а оставшуюся часть сваи разделить отметками на участки длиной по 200 мм.

5. Произвести погружение свай с различными формами поперечного сечения и замерить время погружения при постоянной возмущающей силе.

6. Обработать результаты измерений. Вычислить постоянную возмущающую силу. Результаты измерений занести в табл. 14.1
и построить график (рис. 14.4).

7. Определить возмущающую силу для разных масс дебалансов и различной угловой скорости вращения дебалансных валов. Результаты вычислений занести в табл. 14.2.

Таблица 14.1

Форма поперечного сечения свай	Глубина погружения h, мм	Время погружения tпог, c
	h1 = 400 мм	t1 =
h2 = 600 мм	t2 =
h3 = 800 мм	t3 =

h, мм

Рис. 14.4. Оси координат для построения зависимости глубины погружения свай от времени погружения и поперечного сечения свай при постоянной возмущающей силе

8. Произвести погружение свай с различными формами поперечного сечения за определенное время погружения. Результаты измерений занести в табл. 14.3 и построить график (рис. 14.5).

9. Вычислить амплитуды вибрирования, мм, по формулам

, (14.4)

где – максимальное значение возмущающей силы; – минимальная масса вибрирующих частей; – одна из угловых скоростей дебалансных валов;

, (14.5)

где – минимальное значение возмущающей силы; – максимальная масса вибрирующих частей; – вторая угловая скорость дебалансных валов;

,(14.6)

где – среднее значение возмущающей силы; – средняя масса вибрирующих частей; – одна из двух угловых скоростей дебалансных валов.

Произвести погружение свай с различными формами поперечно­го сечения на определенную глубину, при этом замеряя время по­гружения.

10. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 14.4
и по­строить график (рис. 14.6).

Таблица 14.2

Результаты измерений

Форма поперечного сечения свай	Угловая скорость дебалансных валов w, с–1	Масса дебалансных грузов m, кг
m1 = 0,4	m2 = 0,7	m3 = 1
	ω1 =	P1=	P2 =	P3=
ω2 =	P¢1=	P’2 =	P¢3 =
	ω1 =	P1=	P2 =	P3 =
ω2 =	P¢1=	P’2 =	P¢3 =
	ω1 =	P1=	P2 =	P3 =
ω2 =	P¢1=	P’2 =	P¢3 =

Таблица 14.3

Результаты измерений

Форма поперечного сечения свай	h, мм	Р, Н
Р1	Р¢1	Р2	Р¢2	Р3	Р¢3

Рис. 14.5. Оси координат для построения зависимости глубины погружения свай возмущающей силы поперечного сечения свай при постоянном времени погружения

Таблица 14.4

Результаты измерений и вычислений

Форма поперечного сечения свай
Амплитуда вибрирования А, мм	Amax	Aср	Аmin	Amax	Aср	Аmin	Amax	Aср	Аmin
Время погружения t, c

Рис. 14.6. Оси координат для построения зависимости времени погружения свай от амплитуды вибрирования и поперечного сечения свай при пос­тоянной глубине заглубления

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1. Как классифицируются вибропогружатели?

2. Достоинства свайных фундаментов.

3. Что такое отказ сваи?

4. Классификация свай.

5. Назначение и устройство вибропогружателей и вибромолотов.

6. Методы расчета возмущающих сил, амплитуды колебаний
и мощности привода вибропогружателей и вибромолотов.

7. Режимы работы вибромолота.

8. Расчет энергии удара и жесткости пружин вибромолотов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В промышленном и гражданском строительстве при сооружении дорог, аэродромов, мостов и тоннелей, производстве строительных материалов и изделий используются тысячи наименований машин, механизмов и оборудования. Объем предлагаемого учебного пособия не позволяет представить все разнообразие используемой в строительстве техники. Для глубокого изучения предмета наряду с данным лабораторным практикумом необходимо пользоваться учебниками по строительным, дорожным машинам и оборудованию предприятий стройиндустрии, приведенными в библиографическом списке.

Список литературы

1. Cергеев В.С. Строительные машины и оборудование. – М. : Высшая школа, 1987. – 375 с.

2. Бауман В.А. Механическое оборудование строительных материалов, изделий и конструкций. – М. : Машиностроение, 1981. – 351 с.

3. Хархута Н.Я., Капустин М.И. Дорожные машины. – Л. : Машиностроение, 1976. – 472 с.

4. Строительные машины : справочник / под общ. ред.
В.А. Баумана, Ф.А. Лапира. – М. : Машиностроение. – Т. I (для 1 части курса). 1976. – 480 c. – Т II (для II части курса). 1977. – 496 с.

5. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. – М. : Высшая школа, 1971. – 382 с.

6. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов : атлас конструкций. – М. : Машиностроение, 1978. – 112 с.

7. Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины
и процессы в строительстве. – М. : Высшая школа, 1977. – 254 с.

8. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов : справочник / под ред. В.А. Баумана, И.И. Быховского, Б.Г. Гольштейна. – М. : Машиностроение, 1970. – 528 с.

9. Константопуло Г.С. Механическое оборудование заводов железобетонных изделий и термоизоляционных материалов. – М. : Высшая школа, 1969. – 356 с.

10. Константопуло Г.С. Примеры и задачи по механическому оборудованию заводов. – М. : Высшая школа, 1975. – 240 с.

11. Мамаев Л.А., Кобзов Д.Ю. Строительные машины и оборудование : метод. указания по выполнению курсового проекта. – Братск : БрИИ, 1989.

12. Мамаев Л.А., Баторшин В.П. Асфальтосмесительное оборудование : метод. указания по курсовому и дипломному проектированию. – Братск : БрИИ, 1987. – 43 с.

13. Мамаев Л.А. Строительные машины и монтажное оборудование : метод. указания. – Братск : БрИИ, 1991. – 30 с.

14. Мамаев Л.А., Ефремов И.М. Исследование рабочего процесса щековой дробилки : метод. указания для выполнения лабораторной работы. – Братск : БрИИ, 1992. – 10 с.

15. Мамаев Л.А., Ефремов И.М. Исследование рабочего процесса смесителя принудительного перемешивания : метод. указания для выполнения лабораторной работы. – Братск : БрИИ, 1992. – 10 с.

16. Мамаев Л.А., Ефремов И.М. Исследование рабочего процесса вибрационного грохота : метод. указания по выполнению лабораторной работы. – Братск : БрИИ, 1992. – 8 с.

17. Мамаев Л.А., Ефремов И.М. Исследование рабочего процесса барабанной мельницы. – Братск : БрИИ, 1992. – 8 с.

18. Мамаев Л.А., Ефремов И.М. Исследование рабочего процесса смесителя гравитационного перемешивания : метод. указания по выполнению лабораторной работы. – Братск : БрИИ, 1992. – 7 с.

19. Мамаев Л.А., Кобзов Д.Ю. Применение ПЭВМ, совместимых с IBM, в расчетах строительных машин : метод. указания для выполнения лабораторной работы. – Братск : БрИИ, 1993. – 41 с.

20. Мамаев Л.А., Сидорович В.А., Ефремов И.М., Зеньков С.А. Щековые дробильные машины : метод. указания по курсовому проектированию. – Братск : БрИИ, 1993. – 37 с.

Леонид Алексеевич Мамаев

Сергей Николаевич Герасимов

Григорий Николаевич Плеханов

Вячеслав Сергеевич Федоров