3. Розробка вібропреса

з двучастотним приводом матриці

з урахуванням результатів досліджень

3.1. Розробка й опис нового конструктивного рішення

Для детального розгляду була обрана конструкція вібропреса ВИП – 6ПБ (мал. 3.1. ). Дане встаткування не повною мірою дозволяє забезпечити необхідні високі вимоги по якості виробів через невідповідність необхідних режимів формування дійсним їхнім значенням. Вже відомо, що найбільш ефективне є застосування полічастотного режиму вібрації.

Мал. 3.1. Вібропрес ВИП - 6ПБ.

Прагнення до вибірного частотного впливу на дрібні й великі фракції багатокомпонентного матеріалу - бетонної суміші - простежується й у деяких конструкціях, зокрема німецьких, вібропресів. Це виражається, як правило, у використанні в якості двочастотних віброприводів матриці преса двох віброзбуджувачів, що приводять через пасові передачі від винесеного двигуна. У цьому випадку маємо недолік: додаток зусиль, що обурюють, окремих віброзбуджувачів явно виключає проходження їхніх ліній дії через центр коливної маси системи, у результаті чого - нерівномірна віброобробка бетонної суміші.

Розвиваємо ідею М.Г. Ємельяненко, проектування нового вібропривода з нульовим статичним моментом (по авторському свідоцтву [1]), генеруючі, у рабочому режимі пресування, двочастотні вертикально спрямовані коливання нижньої рухомої плити матриці та бетонної суміші з пуансонами.

Вібраційне пресування бетонної суміші є одним із сучасних способів виготовлення тротуарної плитки. Ефективність процесу залежить не тільки від якісних компонентів суміші, але й від технічного рівня застосовуваних пресів, удосконалювання яких іде в напрямку автоматизації, застосування регульованих режимів збудження, полічастотної вібрації і т.д. Нами в конструкцію преса

(мал. 3.1.) замість вібратора А с круговими коливаннями вводиться новий вибропривод (мал. 2) із двома щаблями збудження вібрації.

Мал.3.2. - Вібропривод із двома щаблями збудження вібрації

1 - Електродвигун; 2 - додаткові зубчасті колеса; 3 - основні зубчасті колеса; 4 - провідний шків; 5 - ведений шків; 6 - корпус (рама); 7 - додаткові дебалансы; 8 - основні дебалансы.

Вібропривод включає основні й додаткові дебаланси (мал.3.3.) нульові статичні моменти, що генерують, у робочому режимі пресування, двочастотні вертикально спрямовані коливання нижньої рухливої плити матриці й бетонної суміші з пуансонами (див. динамічну схему - мал.3.4.).

Рис.3.3. - Принципова й розрахункова схеми

дебалансів з регульованим частотним Рис.3.4. - Динамічна схема

порогом збудження вібрації вібросистеми преса

1 - Приводний вал; 2 - дебалансна камера; 3,4 - кулі; 5 - демпфер; 6 - пружний елемент; 7 - обмежник; 8 - пружина.

3.2. Методика розрахунку основних параметрів

1. Розрахунок продуктивності. Виходячи з того, що вібропрес є циклічно діючою машиною, його продуктивність розраховуємо по формулі:

де Т_ц – час одного циклу вібропреса:

Т_ц=Т1+Т2+Т3+Т4+Т5+Т6+Т7=3,25+1+3+3,25+1,25+12+1,25=25 з

де Т1 – час руху мірних ящиків уперед, Т1=3,25 з;

Т2 – час руху виштовхувача вниз, Т2=1з;

Т3 – час вібродозування, Т3=3з;

Т4 – час руху мірних ящиків назад, Т4=3,25з;

Т5 – час опускання пуасонів, Т5=1,25з;

Т6 – час вібропресування, Т6=12з;

Т7 – час підйому пуансона у верхнє положення, Т7=1,25з;

S_ц – кількість продукції, що виготовляє за один цикл,

S_ц=2·0,38·0,19=0,1444 м²

2.Вибір діапазону частот. Для формування виробів з мелкодисперсних бетонних сумішей висотою 40...200 мм рекомендується діапазон частот 100...50 Гц відповідно.

3.Вибір тиску й сили статичного пригруза. Раціональне значення тиску статичного пригруза для бетонної суміші твердості в діапазоні 70...100зі становлять:

Р_ст = 0,05...0…0,1МПа

Необхідна величина статичного пригруза

З урахуванням можливого збільшення твердості бетонної суміші приймаємо

Р_ст = 0,07МПа,

Q_ст = 0,07 * 10⁶ * 0,1444 = 10108 Н

4.Необхідна гранична амплітуда вібруючих елементів:

5.Необхідна сумарна сила, що обурює, вібраторів:

6. Знаходимо орієнтовно коефіцієнт твердості бетонної суміші:

Для h_б = 0,04м й S_k = 0.1444м2; С_б = 11*10⁶ Н/м;

7. У запобіганні резонансних явищ и превышения норм амплитуды А_пр<1мм определяем диапазоны приемлемых вибрируемых масс:

де ω₂ = 2πt₂ ≈ 157 с^-1 – круговая частота вибраторов пуансонов.

8. Знаходимо необхідну масу вібруючих частот блоку:

9.Необхідний сумарний статичний момент маси дебалансів вібраторів

Вибираємо 2 вібратори ВЕРБ-107 по знайденому статичному моменті маси системи, з умови ДО_Σ ≤ К_виб, (для створення спрямованих коливань).

10. Необхідне зусилля на штоку гідроциліндра:

11. Необхідний діаметр поршня при тиску в гідромагістралі р_гидр=0,5МП_а

Приймаємо 2 гідроциліндри d = 80мм = 0,08м.

12. Потужність, споживана бетонною сумішшю від віброблока:

13.Частоти віброзбуджувачів

с^-1

Для частот у діапазоні 80...100 Гц при ущільненні бетонних сумішей досить мати амплітуду результуючих коливань порядку 0,3...0,1 мм або 0,0003...0,0001м.

14.Визначаємо розміри пружних опор для матриці:

Сумарна маса вібруючих частот блоку матриці повинна перевищувати сумарну масу небажаного діапазону m₁>m₂. Вибираємо конструктивно m_матр ≈ 300 кг.

При числі гумових опор n_м = 4 коефіцієнти твердості однієї опори:

Вибираємо циліндричні гумові пружні опори з параметрами

Д_опм = 80мм = 0,08м (R = 0.04м).

Матеріал – гума 2959. З модулем G_g = 1.6 МПа.

Твердість при стиску С_м1 ≈ 3π*Gg*

Необхідна висота гумового елемента при С_м1 = 0,37*10⁶ Н/м

Раціональні розміри пружних елементів Д = 80 мм; h = 80 мм.