Расчет виброплощадок

Механические колебания с частотой более 1 колебания в секунду называются вибрациоными.

Для вибрационного уплотнения бетонных смесей используют машины поверхностного, глубинного и объемного уплотнения. Наилучшее уплотнение достигается при объемном уплотнении бетонной смеси, которое осуществляется на вибрационных машинах (виброплощадках), обеспечивающих колебания в целом всей формы со смесью.

Вибрационные площадки являются наиболее распространенными машинами для уплотнения бетонной смеси при изготовлении железобетонных изделий.

Их классифицируют по характеру колебаний, типу применяемых вибраторов и грузоподъемности. По характеру колебаний различают виброплощадки с круговыми колебаниями (рис.4, а), с вертикально направленными колебаниями (рис.4, б) с горизонтально направленными колебаниями (рис.4, в) и ударно-резонансные (рис.4, г).

Расчет виброплощадок с круговыми и направленными колебаниями состоит в следующем [1, 2, 3, 6].

1. Определение массы колеблющихся частей виброплощадки

, кг,

где m_ПР – приведенная масса формуемого изделия, кг,

, кг,

m_Б – масса бетонной смеси, кг; k₁ – коэффициент присоединения бетонной смеси, k₁= 0,15…0,25 – для малоармированных изделий, k₁=0,25…0,3 – для среднеармированных изделий, k₁=0,3…0,4 – для густоармированных изделий, (для расчетов примем за малоармированные изделия бетонные изделия плотностью 1800…1900 кг/м³, за среднеармированные изделия бетонные изделия плотностью 2000…2200 кг/м³, за густоармированные изделия бетонные изделия плотностью 2300…2500 кг/м³ ); m_Ф – масса формы, кг, (для расчетов примем m_Ф=m_ПР); m_СОБ – масса колеблющихся частей виброплощадки, кг,

– для виброплощадок с направленными колебаниями

, кг,

– для виброплощадок с круговыми колебаниями

, кг,

Q – грузоподъемность виброплощадки, кг.

2. Определение суммарного статического момента дебалансов вибраторов

, кг·м,

где А – амплитуда колебаний, м.

Рис.4. Схемы основных типов виброплощадок:

а) с круговыми колебаниями; б) с вертикально направленными колебаниями; в) с горизонтально направленными колебаниями;

г) ударно-резонансная виброплощадка.

3.Опреление усилия необходимого для закрепления на виброплощадке формы с бетонной смеси

, Н,

где Р – инерционная сила, Н; Q₁ – сила тяжести, Н; х_а – амплитуда вибросмещений формы с бетонной смесью, х_а=7·10^–3 м; ω – частота колебаний, с^–1; g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с².

4. Определение мощности привода виброплощадки

– для виброплощадок с направленными колебаниями

, кВт;

– для виброплощадок с круговыми колебаниями

, кВт,

где d – диаметр шейки вала под подшипником, м, d=7 см; μ – условный коэффициент трения в подшипниках качения, μ=0,003…0,005 – для шариковых подшипников, μ=0,005…0,008 – для роликовых подшипников; η_Т – КПД трансмиссии, η_Т=0,94…0,98; η_С – КПД синхронизатора, η_С=0,9.

Исходные данные к расчету виброплощадки приведены в приложении 11.

Расчет роликовых центрифуг

Центрифуги предназначены для формования полых железобетонных изделий, представляющих собой тела вращения в виде цилиндра или усеченного конуса. Процесс формования осуществляется в горизонтально расположенных формах за счет центробежных сил, возникающих при вращении относительно собственной оси.

В зависимости от установки и закрепления форм центрифуги подразделяются: на осевые (шпиндельные), в котором торцы формы крепятся на передней приводной и задней опорной бабках; свободнороликовые, в которых форма свободно опирается на опорные ролики; ременные, в которых форма подвешивается на бесконечных пересекающихся ремнях, огибающих приводные и холостые шкивы. Из-за сложности крепления форм и невозможности формования длинномерных изделий осевые центрифуги применяются редко.

Наиболее широко при изготовлении железобетонных изделий применяют свободнороликовые центрифуги, расчет которых приведен ниже [1, 2, 6, 8].

1. Определение критической угловой скорости

, рад/с,

где D – внутренний диаметр трубы или изделия круглой формы, изготавливаемого методом центрифугирования, м.

2. Определение угловой скорости вращения формы, необходимой для распределения бетонной смеси

, рад/с,

где k₁ – коэффициент, учитывающий повышение скорости вращения центрифуги для обеспечения равномерного распределения бетонной смеси по поверхности формы без ее расслаивания, k₁=1,4…1,9.

3. Определение угловой скорости центрифуги

, рад/с,

где q – давление от действия центробежных сил, которые приходятся на единицу наружной поверхности трубы, Па, q=1,0·10⁵ Па; R – внутренний радиус формы или наружный радиус трубы, м

, м;

b – толщина стенок трубы, м; r – внутренний радиус трубы, м

, м;

ρ – плотность бетонной смеси, кг/м³, ρ=2400 кг/м³.

Если значение ω_У больше значения ω_КР, тогда в формулу расчета мощности двигателя центрифуги необходимо подставить значение ω_КР, т.к. угловая скорость центрифуги не должна превышать критическую.

4. Определение мощности двигателя центрифуги

, кВт,

где η – КПД привода центрифуги, η=0,9; М – суммарный момент сопротивления вращению формы, приведенный к валу двигателя, Н·м,

, Н·м;

М₁ – момент трения опорных роликов по бандажу, Н·м,

, Н·м;

R_Б – радиус бандажа формы, м; W₀ – сила сопротивления опорных роликов, Н,

, Н;

G – вес формы с бетоном, Н; β – центральный угол между линиями, соединяющими оси вращения бандажа и роликов, β=120⁰; f₂ – коэффициент трения качения роликов по бандажу, f₂=0,0008; D_Р – диаметр опорных роликов, м; μ – коэффициент трения в цапфах роликов, μ=0,005; d_Ц – диаметр цапф роликов, м; М₂ – момент трения формы о воздух, Н·м,

, Н·м;

k – коэффициент обтекания для воздуха, k=0,07…0,1; F – суммарная площадь продольных ребер формы и ребер фланцев, м², F=3…5 м²; R_Р – радиус центра тяжести поверхности ребер, м, R_Р≈0,9R_Б; υ – окружная скорость вращения центра тяжести ребер, м/с,

, м/с;

ρ_В – плотность воздуха, кг/м³, ρ_В=1 кг/м³.

Исходные данные к расчету роликовой центрифуги приведены в приложении 12.