Новая вибрационная технология для заводов по производству

Новая вибрационная технология для заводов по производству
сборных бетонных конструкций. Уплотнение посредством
вибростола с новыми параметрами
http://www.cpi-web.ru/Archive/main.htm
Дипл. инж. Юрген Мартин, доц., д-р техн. наук Гельмут Кух, д-р-инж. Йорг-Генри Швабе, IFF, Веймар
Вибрационное уплотнение бетонных масс, несмотря на существование разнообразных альтернатив,
всё ещё остается самым основным способом изготовления бетонных продуктов и сборных бетонных
конструкций. При этом задача состоит в том, чтобы благодаря комплексному восприятию и взаимному
согласованию таких составных частей производственного процесса, как материал, технологический
процесс, техническое оборудование и характеристики продукта можно было выпускать продукты
соответствующего качества.
Возрастающие требования к качеству и разработка новых продуктов предъявляют новые требования
к функционированию производственного оборудования и ставят перед необходимостью разработки
Рис. 1: Примерное распределение
ускорения на упругом вибрационном решений, соответствующих уровню техники. В данной статье должна быть представлена разработка
технологии процесса уплотнения, новаторство которой состоит в том, чтобы реализовать высокую
столе
равномерность воздействия вибрации на уплотняемую бетонную массу, особенно в случаях больших
упругих вибростолов и неравномерной загрузки.
1. Исходная ситуация
Конструктивные параметры большеформатных установок для вибрационного
уплотнения могут быть рассчитаны для обычных темпов работы только при
условии упругости, что обусловлено технически. Это имеет следствием
неравномерный характер работы поверхности стола.
Рис. 2: Принцип конструкции вибрационного стола.
Необходимо разграничить участки стола с удовлетворительным характером движений (желтые и красные участки) и, следовательно, с
достаточным уплотняющим воздействием, а также участки стола с недостаточным характером вибрации (светло-синие и темно-синие
участки) и недостаточным уплотняющим воздействием.
С точки зрения высокого качества формообразования и уплотнения требуются кинематические характеристики по возможности с более
равномерным распределением ускорения.
Актуальный компромисс при разработке подобных вибрационных столов состоит в настоящее время в такой их конструкции, при которой
во время работы создавалось множество мелких и плотно расположенных друг к другу максимальных вибрационных движений, причем
колебания распространяются в бетонной смеси внахлестку и вследствие этого перекрываются узлы колебаний.
Рассматриваемый в данной работе волновой стол представляет собой новую разработку, которая лишена недостатков известных
упругих вибростолов с неравномерным распределением амплитуд ускорения благодаря новой системе возбуждения.
2. Идея технического решения
Рис. 3: Распределение ускорения в
момент t
Идея технического решения этой новой вибрационной системы состоит в том, что не происходит
возбуждения фиксированных форм движения, а вследствие фазового смещения сил возбуждения
создается волнообразное движение, которое на протяжении достаточного времени воздействия
вибрацией обеспечивает высокую равномерность интегрального вибрационного воздействия на
уплотняемую бетонную смесь. Таким образом достигается равномерный результат уплотнения по
всей площади стола. С помощью неуравновешенных грузов, установленных с угловым смещением,
создается волнообразное движение поверхности стола. Такое движение перемещает участки с
максимальным и минимальным количествами массы по поверхности стола. Рис. 2 показывает
принцип конструкции вибрационного стола.
Под нижней опокой с большой площадью поверхности и эластичным опорным узлом устанавливаются
две трансмиссии, синхронно вращающиеся в противоположных направлениях. Каждая трансмиссия состоит из последовательно
расположенных конструктивных узлов неуравновешенных грузов, которые соединены между собой муфтами. Каждый конструктивный
узел с неуравновешенными грузами образует вместе с участком опоки сегмент, способный совершать вибрационные движения.
Дисбалансные массы между узлами неурановешенных грузов ветви возбуждения изогнуты под углом друг относительно друга.
Вследствие этого векторы сил при вращении трансмиссии располагаются под углом друг относительно друга. При вращении
трансмиссии каждый сегмент, а значит, и каждый участок опоки возбуждается, при этом колебания приобретают гармоничный характер,
а пики колебаний формируются в соответствии с положением неуравновешенного груза в каждом сегменте в другой точке. При
правильном согласовании положений неуравновешенных грузов формируется продвигающееся волнообразное движение на опоке,
которое последовательно затрагивает все участки поверхности. При согласовании параметров движения по времени можно обнаружить,
что все участки вибрационного стола сохраняют одинаковое вибрационное воздействие. Таким образом достигается очень высокая
равномерность бетонной смеси, находящейся на столе.
3. Расчет конструктивных параметров
С помощью вычислений с применением АЭМ были рассчитаны конструктивные параметры
металлоконструкций и эластичного опорного узла вибрационного стола. К тому же были вычислены
параметры частоты собственных колебаний и характеристики при вынужденных колебаниях
металлических конструкций и опорного узла.
Рисунок 3 и рисунок 4 показывают результаты расчетов распределения ускорения при соотнесении на
различные временные моменты. Динамические характеристики системы привода изучались с
помощью MKD-программы обработки динамики многих тел (MKD = Mehrkorperdynamik). Волновой
стол приводится в действие двумя трансмиссиями для создания волнообразных движений, несущими Рис. 4: Распределение ускорения в
неуравновешенные грузы, размещенные с угловым смещением. Способность изгибаться
момент t + 0,05 с
обеспечивается эластичными муфтами между неуравновешенными грузами. В том, что касается
длины трансмиссии, потребовалось её изучение на предмет торсионных колебаний - в данном случае это было нежелательным.
4. Конструкция и создание опытного образца
Был разработан, создан и испытан опытный образец волнового стола (см. рисунок 6).
При выборе размеров ориентировались на размеры, принятые на практике, и были назначены
следующие размеры: длина 4 120, ширина 2 500 и высота 400 миллиметров.
5. Из опыта промышленного применения
Опытный образец применяется с января 2003 года на бетонном
заводе по производству пластинчатых сборных бетонных
элементов для сбыта потребителям. Произведенные продукты
показывают хорошее качество. На рисунке 7 можно увидеть
балконную площадку, изготовленную на волновом столе. Рисунок 8 иллюстрирует очень хорошее
качество балконной площадки с её нижней стороны.
Рис. 5: MKD-модель волнового стола
с двумя дисбалансными
трансмиссиями.
6. Измерения, проеденные на опытном образце
Рис.6: Вид опытного образца на одном
из бетонных заводов.
Измерения, проведенные на опытном образце волнового стола, подтвердили результаты,
полученные при моделировании. Рисунок 9 показывает результаты измерения распределения
ускорения, осуществленного на опытном образце волнового стола. Результаты измерений
показывают хорошую равномерность амплитуд ускорения. При измерении не было выявлено участков
с узлами колебаний и недостаточным возбуждением колебаний.
7. Применение волнового стола
Волновой стол можно применять, как и традиционные
формы вибрационного стола с плоской поверхностью, и
заменять им столы с улучшенными характеристиками. На
поверхности стола можно использовать известные системы для опалубки, например, с
Рис. 8: Результаты измерения ускорения на
захватными магнитами. Размер стола можно привести в соответствие с требованиями
волновом столе
пользователя в рамках определенного диапазона. Более длинные вибрационные столы могут
быть выполнены в результате удлинения трансмиссий или путем размещения в ряд нескольких вибрационных столов.
Рис. 7: Балконная площадка,
изготовленная на волновом столе
8. Краткое содержание
Преимущества волнового стола заключаются в равномерном распределении ускорения по всей
поверхности стола. Подобная равномерность в отличие от упругих классических вибрационных
столов относительно независима от частоты возбуждения и от типа изготавливаемого сборного
бетонного элемента. Благодаря этому данная конструкция стола показывает характерные
преимущества при гибком изготовлении сборных бетонных элементов. Эксперименты с применением
измерительной техники выявили хорошее соответствие расчетным параметрам распределения
ускорения по всей площади стола. Наряду с улучшением уплотнения было достигнуто снижение
уровня шума.
Рис. 9: Вид балконной площадки
снизу
Список использованной литературы:
[1] Kuch, H., Bombien, F.: Wellentisch, Abschlussbericht zum Forschungsprojekt, Fertigteiltechnik und Fertigbau CONSULT gmbh, 10.10.2003
[2] Kuch, H., Schwabe, J.-H., Bombien, F.: Optimale Verdichtungstechnik: Der Wellentisch im Fertigteilwerk., Betonwerk International Heft Nr. 3
Juni/2003
[3] Kuch, H., Schwabe, J.-H., Martin, J.: Auslegung neuer Vibrationserreger in Baustoffmaschinen, Tagungsband zum Dresdener
Maschinenelemente-Kolloquium 2003
[4] Schwabe, J.-H.: Neuartige Systeme zur Formgebung und Verdichtung – Wellentisch, Tagungsband zur 10. Fachtagung des IFF Weimar e. V.
2003