МАШИНА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВИБРОФОРМОВАНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов, в частности к установкам для формования методом непрерывного безопалубочного вибропрессования, преимущественно длинномерных бетонных и железобетонных изделий, таких как плиты пустотного настила, балки, ригели и другие.
Известна формовочная машина для поточного изготовления железобетонных изделий (пат. РФ на изобретение №2357858 МПК В23В 13/02, опубл. 10.06.2009 г., бюл. №16), которая содержит подвижное шасси, состоящее из передних и задних колес и регулируемое посредством электропривода; станину с размещенными над ней загрузочным и рабочим бункерами; виброформу с пуансонами; вибраторы, закрепленные на станине; направляющую форму, а также заглаживающее приспособление.
Однако известная формовочная машина не обеспечивает высокое качество формуемого изделия из-за недостаточного уплотнения бетонной смеси.
Известна также машина для изготовления бетонных блоков (патент ES на изобретение №2245522, МПК В28В 1/08, опубл. 01.01.2006 г), содержащая одну или несколько воронок, форму вибратор, форму шлифовки, ячейки с расширением, вибратор с центральным приводным запуском, с использованием рельсов для перемещения, снабженная двумя синхронными вибраторами, задний из которых получает трансмиссию от центра оси вращения.
Недостатком известного решения является недостаточное уплотнение заполнителя, приводящее к снижению качества изделия.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятым за прототип, является машина для непрерывного производства железобетонных изделий (патент ES на изобретение №538447, МПК В28В 23/02, опубл. 10.12.1984 г.), которая содержит перемещаемую раму (станину с возможностью перемещения); бункер с разгрузочным отверстием, расположенный в ее центральной части; пресс-форму с пластинами (пустотообразователями), противовес и виброформу с пластинами (пуансонами), которая прикреплена к раме через эластичные блоки (элементы), разделена поперечно и образует два отдела (части), передний и задний, расположенный со стороны пресс-формы, при этом на каждом из них размещены вибровозбудители, а бункер с разгрузочным отверстием, пресс-форма и противовес жестко закреплены к станине.
С существенными признаками заявленной полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: станина с возможностью перемещения, с жестко закрепленными на ней эластичными элементами; рабочим бункером с разгрузочным отверстием, пресс-формой; виброформа, жестко закрепленная на эластичных элементах и поперечно разделенная на две части; первая часть виброформы размещена под разгрузочным отверстием рабочего бункера, а вторая расположена за ней, со стороны пресс-формы, и оснащена вибровозбудителями.
Однако данное устройство характеризуется низкой степенью уплотнения сформованной бетонной смеси и выравнивания значений ее плотности в изделии. Это приводит к ухудшению качества изделия.
Полезная модель направлена на повышение качества изделия за счет повышения его прочности.
Это достигается тем, что машина для непрерывного виброформования бетонных и железобетонных изделий содержит с возможностью перемещения станину, с жестко закрепленными на ней эластичными элементами, рабочим бункером с разгрузочным отверстием, пресс-формой и виброформу, жестко закрепленную на эластичных элементах и поперечно разделенную на две части, первая из которых размещена под разгрузочным отверстием рабочего бункера, а вторая расположена за ней, со стороны пресс-формы, и оснащена вибровозбудителями. В предложенном решении вторая часть виброформы расположена за разгрузочным отверстием рабочего бункера и ограничена сверху жестко прикрепленной к ней плитой, а обе части виброформы соединены через шарнирно закрепленные к ним пружинные блоки.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлен общий вид машины с местным вырезом в области формующей части, на фиг. 2 - совмещенные разрезы А-А и Б-Б на фиг. 1, на фиг. 3 - выносной элемент В на фиг. 1, на фиг. 4 - вид сверху на шарнирно соединенные пружинными блоками первую и вторую части виброформы с местным вырезом в месте установки пружинного блока, на фиг. 5 - вид Г на фиг. 4, на фиг. 6 - вид Д на фиг. 4.
Машина для непрерывного виброформования бетонных и железобетонных изделий, согласно заявляемой полезной модели, содержит станину 1, с возможностью перемещения по рельсовой колее (на фиг. не показана) посредством двух пар передних 2 и задних 3 колес. На станине жестко закреплены электродвигатель 4 и наматывающий барабан 5, соединенный тросом 6 с якорем (на фиг. не показан). Питание всех основных потребителей электроэнергии машины осуществляется от электросети, например через электрокабель, наматываемый на барабан 7. На станине 1 жестко закреплены, например с помощью болтового соединения, загрузочный бункер 8, расположенный под рабочим бункером 9 с разгрузочными отверстиями.
Виброформа поперечно разделена на две части. Под разгрузочным отверстием рабочего бункера 9 располагается первая часть 10 виброформы, опирающаяся боковыми упорами 11 на эластичные элементы 12, жестко закрепленные на бортах станины 1. Первая часть 10 виброформы содержит параллельные относительно друг друга и колее рельсов боковые плиты 13 и 14, соединенные между собой плитами 15, 16. Соединение плит между собой осуществляется, например сваркой, таким образом, что ограниченное ими пространство остается открытым со стороны рабочего бункера 9, со стороны дна виброформы и расположенной за первой частью 10 второй части 17 виброформы. К первой части 10 виброформы шарнирно прикреплены, например, проушины 18 и 19 со сквозными отверстиями 20 и 21.
Вторая часть 17 виброформы расположена со стороны пресс-формы и включает боковые плиты 22 и 23, параллельные и соосные боковым плитам 13 и 14. Вторая часть виброформы ограничена сверху жестко связанной с ней, например сварным соединением, верхней плитой 24, на поверхности которой жестко закреплены вибровозбудители, например, вибраторы 25 большой частоты и малой амплитуды. Так как вторая часть виброформы ограничена сверху плитой, то она размещается за разгрузочным отверстием рабочего бункера. Вибраторы 25 связаны клиноременной передачей с закрепленным на станине 1 электродвигателем 26. Вторая часть 17 виброформы имеет, например, по бокам жестко закрепленные оси 27, через которые она шарнирно соединена с пружинными блоками 28 и 29. Количество пружинных блоков может быть другим. Каждый пружинный блок 28 и 29 включает, например, стержни 30 и 31; пружины сжатия 32, 33 и 34, 35; упоры 36, 37 и 38, 39, соответственно. Стержни 30 и 31 расположены соосно отверстиям 20 и 21 проушин и пружинам сжатия 32, 33 и 34, 35, соответственно. На одних концах стержней 30 и 31 жестко закреплены упоры 36 и 37, соответственно, а на других концах - упоры 38 и 39, соответственно. Стержни имеют, например резьбовые части, позволяющие изменять положение упоров для регулирования жесткости пружин сжатия. Стержни 30 и 31 шарнирно прикреплены к осям 27 второй части 17 виброформы. Пружины сжатия 32 и 33 ограничены упорами 36 и 38 и разделены проушиной 18. Пружины сжатия 34 и 35 ограничены упорами 37 и 39 и разделены проушиной 19.
В верхней части к боковым плитам 13 и 14, расположенным на первой части 10 виброформы, и к боковым плитам 22 и 23, расположенным на второй части 17 виброформы, жестко закреплены планки 40, с жестко закрепленными на них, например болтовыми соединениями, пуансонами 41 и 42, соответственно. Пуансоны 41 расположены с промежутками относительно друг друга и параллельны боковым плитам 13 и 14 первой части виброформы 10. Пуансоны 42 расположены с промежутками относительно друг друга, параллельны боковым плитам 22 и 23 второй части виброформы 17 и соосны соответственным пуансонам 41 первой части 10 виброформы. Пуансоны 41 и 42 имеют, например, при формовании пустотного изделия, овальное сечение с более узкими и менее закругленными краями в верхней части, по сравнению с краями нижней части. За второй частью 17 виброформы к станине 1 неподвижно прикреплена пресс-форма 43 с жестко закрепленными пустотообразователями 44, соосными соответственным пуансонам 42 второй части виброформы 17. Пустотообразователи 44 устанавливаются в случае необходимости наличия пустот в формуемом изделии, например, многопустотной плите. При формовании не полых изделий пустотообразователи не устанавливаются. За пресс-формой 43 к станине 1 жестко прикреплен противовес 45.
Машина для непрерывного виброформования бетонных и железобетонных изделий работает следующим образом. Установка машины осуществляется на рельсовую колею парами колес 2 и 3. Между рельсовой колеей располагается подогреваемый металлический стенд (на фиг. не показан). Вращение, создаваемое электродвигателем 4, посредством клиноременной передачи передается наматывающему барабану 5, который в свою очередь жестко связан с одним концом троса 6, расположенного параллельно рельсам. Противоположный конец троса 6 жестко, например, с помощью якоря, крепится в конце стенда. Таким образом, соединенный со станиной 1 разъемным соединением наматывающий барабан 5 обеспечивает движение машины вдоль стенда.
При движении машины вдоль стенда бетонная смесь из загрузочного бункера 8, выполняющего роль загрузочной воронки, подается в рабочий бункер 9, назначение которого заключается в непрерывном и равномерном питании, или дозировании, бетонной смесью первой части 10 виброформы. Вибраторы 25, закрепленные на верхней плите 24 второй части 17 виброформы и приводимые в действие электродвигателем 26, совершают вибрационные колебания (например, круговые) большой частоты и малой амплитуды. Питание электроэнергией вибраторов и электродвигателя осуществляется через электрокабель, наматываемый на барабан 7. Вибрационные колебания от вибраторов 25 через верхнюю плиту 24 передаются на все конструктивные элементы второй части 17 виброформы: боковые плиты 22 и 23, оси 27, планки 40, пуансоны 42. Вибрационные колебания второй части 17 виброформы через пружинные блоки 28 и 29 передаются на проушины 18 и 19 первой части 10 виброформы и вынуждают ее колебаться с меньшей, чем вторая часть 17 виброформы частотой, но большей амплитудой. Передача колебаний осуществляется следующим образом. При возникновении возмущающей силы, сообщенной вибраторами 25 второй части 17 виброформы, стержни 30 и 31, перемещаясь в сквозных отверстиях 20 и 21 проушин 18 и 19, через упоры 36 и 37, 38 и 39 воздействуют на пары пружин сжатия 32, 33 и 34, 35. В этих пружинах возникают колебания, которые через проушины 18 и 19 передаются на боковые плиты 13 и 14, соединенные плитами 15 и 16, первой части 10 виброформы. Частота этих колебаний меньше частоты колебаний второй части 17 виброформы, а амплитуда - больше, их величины зависят от жесткости пружин и могут регулироваться как заменой пружин, так и изменением положений упоров 36, 37, 38, 39. Шарнирное соединение стержней 30 и 31 с осями 27 второй части 17 виброформы обеспечивает передачу ее колебаний первой части 10 виброформы без искажения их формы. Жесткое закрепление первой части 10 и второй части 17 виброформы боковыми упорами 11 к эластичным элементам 12, жестко закрепленным к станине 1, не позволяет изменять при работе машины положение частей виброформы относительно станины, друг друга и устраняет препятствие их колебаниям со стороны станины и распространение колебаний на станину.
Поступившая в первую часть 10 виброформы бетонная смесь подвергается вибрационными колебаниями со стороны боковых плит 13 и 14, пуансонов 41 объемному воздействию. Более низкая частота их колебаний (например, 50 Гц), по сравнению с колебаниями второй части 17 виброформы (например, 75 Гц) и более высокая амплитуда (например, 0,7 мм), по сравнению с амплитудой колебаний второй части 17 виброформы (например, 0,3 мм), обеспечивают на первой стадии виброформования придание бетонной  смеси начальной формы изделия, достижение компактной упаковки зерен заполнителя и частичное удаление воздуха. Форму изделию придают боковые плиты 13 и 14, а в случае изготовления пустотного изделия - и пуансоны 41. При движении машины далее по рельсовой колее вторая часть 17 виброформы наезжает на предварительно сформованную и уплотненную в первой части 10 виброформы бетонную смесь, охватывая ее боковыми плитами 22, 23, ограничивая сверху верхней плитой 24 и заполняя пуансонами 42 пустоты, образованные пуансонами 41.
Расположение второй части 17 виброформы за разгрузочным отверстием рабочего бункера исключает попадание из него бетонной смеси на верхнюю плиту 24, растекание по ее поверхности на станину, рабочую колею, что приведет к аварийной остановке машины для непрерывного виброформования бетонных и железобетонных изделий.
Во второй части 17 виброформы предварительно сформованная и уплотненная бетонную смесь подвергается объемному воздействию со стороны боковых плит 22 и 23, пуансонов 42 и верхней плиты 24, вибрационными колебаниями уже высокой частоты (например, 75 Гц) и малой амплитуды (например, 0,3 мм).
Ограничение второй части 17 виброформы плитой 24 и ее жесткое крепление увеличивают интенсивность вибрационного воздействия на формуемую бетонную смесь, обеспечивает ее вибротрамбование плитой 24. Жесткое крепление плиты 24 ко второй части 17 виброформы обеспечивает вибрационное воздействие всеми частями виброформы на бетонную смесь с одинаковой частотой и амплитудой. Все это обеспечивает увеличение плотности изделия. Высокая частота и малая амплитуда колебаний, передаваемых на бетонную смесь, обеспечивают на второй стадии виброформования корректировку формы бетонной смеси, эффективное удаление воздуха, значительное увеличение разжижения цементного теста между компактно упакованными зернами заполнителя. Частицы цемента сближаются и в результате их взаимодействия, удельная поверхность цемента значительно возрастает, что приводит к увеличению степени гидратации цемента и плотности цементного теста. Все это приводит к увеличению степени гидратации цемента и плотности цементного теста, прочности изделия, а следовательно - к увеличению его качества.
Наличие верхней плиты 24 на виброформе обеспечивает выравнивание значений степени уплотнения формуемой бетонной смеси в изделии, приводящее к увеличению качества изделия, выражающееся в повышении его прочности. Вся бетонная смесь последовательно поступает в первую часть 10, а затем во вторую часть 17 виброформы, что оказывает на нее однотипное и одинаковое по времени вибрационное воздействие. В прототипе бетонная смесь подается единовременно в первую и вторую части виброформы, так как обе ее части 10 и 17 располагаются под разгрузочным отверстием рабочего бункера. Это обеспечивает для бетонной смеси, поступающей в первую часть виброформы, вибровоздействие в обеих частях виброформы. При этом бетонная смесь, поступающая сразу во вторую часть виброформы, будет подвергнута вибровоздействию только в ней. Это приведет к различной плотности бетона в изделии и снижению его качества.
Во второй части 17 виброформы завершается виброуплотнение бетонной смеси.
Так как предложенная машина непрерывно перемещается вдоль металлического стенда, на котором формуется изделие, то предварительно сформованная, уплотненная бетонная смесь оказывается в пресс-форме 43 с пустотообразователями 44, где ей придается форма и размеры сечения конечного изделия. Противовес 45, жестко закрепленный в конце станины 1, обеспечивает нужное расположение центра тяжести машины, препятствующее отрыву пары задних колес 3 от рельсовой колеи во время работы машины. Перемещаясь по рельсовой колее, машина оставляет за собой на металлическом стенде окончательно сформованное из бетонной смеси изделие. При необходимости оно может формоваться с предварительной укладкой арматуры.
Таким образом, конструкция машины для непрерывного виброформования бетонных и железобетонных изделий позволяет повысить прочность, а следовательно и качество изделия, за счет увеличения степени уплотнения сформованной бетонной смеси и выравнивания ее значений в изделии, обеспечиваемых поэтапным, разночастотным вибрационным воздействием на виброформуемую бетонную смесь; начальным уплотнением бетонной смеси вибрационным воздействием с пониженной частотой и повышенной амплитудой; повышением интенсивности последующего воздействия на бетонную смесь с повышенной частотой и пониженной амплитудой; вибротрамбованием бетонной смеси на стадии вибрационного воздействия с повышенной частотой и пониженной амплитудой.