ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКЛАДКИ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЖЕСТКИХ
VIBRATION DEVICE FOR DEPOSITING OF CONCRETE MIXES, MOSTLY RIGID ONES

Техническое решение относится к стройиндустрии, а именно к устройствам для укладки бетонных смесей, и может быть использовано для укладки и уплотнения жестких бетонных смесей, например, в производстве высоконасыщенных арматурой изделий.
Известно устройство для укладки и уплотнения дорожных покрытий по авт. свид. СССР №912812, кл. Е01С 19/48, опубл. в БИ №10, 1982, содержащее расходный бункер, смонтированный на шасси базовой машины, установленные на качающейся раме распределительные шнеки и рабочий орган в виде трамбующей плиты, шарнирно закрепленной одним из концов на стойках подпружиненной промежуточной рамы и соединенной посредством шатунов с упругими элементами с коленчатым валом вибровозбудителя колебаний. Устройство снабжено приводом изменения угла наклона рабочего органа в виде силовых цилиндров, а трамбующая плита, промежуточная рама и коленчатый вал выполнены составными из шарнирно соединенных и расположенных симметрично продольной оси секций. Свободные концы секций промежуточной рамы шарнирно связаны со штоками силовых цилиндров, которые установлены на качающейся раме базовой машины. Сложность конструкции, сравнительно большие габариты и необходимость наличия базовой машины делают затруднительным использование вышеуказанного устройства при формовании высоконасыщенных арматурой изделий.
Известно устройство для укладки бетонной смеси при возведении цементобетонного покрытия по авт. свид. СССР №327287, кл. Е01С 19/48, опубл. в БИ №5, 1972, включающее бункер, ходовое устройство, уплотняющий вибробрус и заглаживающий брус. К уплотняющему вибробрусу при помощи кронштейнов параллельно ему жестко прикреплен дополнительный уплотняющий элемент (например, труба), нижняя поверхность которого расположена на одном уровне с задней кромкой заглаживающего бруса.
В этом устройстве колебания от источника передаются в верхние слои бетонной смеси, находящейся в бункере, только через саму бетонную смесь. Из-за затухания амплитуда этих колебаний значительно меньше, чем в нижних слоях. Поскольку жесткие бетонные смеси имеют большой коэффициент сцепления, то при их выпуске рассматриваемым устройством возможны зависания бетонной смеси в верхней части бункера, где колебания малы, а эффективный коэффициент трения (коэффициент трения при вибрации) бетонной смеси о стенки бункера значительно выше по величине, чем в нижней части бункера.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является вибрационное устройство для укладки бетонных смесей, преимущественно жестких, по патенту на полезную модель №57293, кл. Е01С 19/48, опубл. в БИ №28, 2006, включающее бункер, уплотняющую и заглаживающую площадки и вибровозбудитель. Уплотняющая площадка с приемным окном, соединенная гибкой связью с заглаживающей площадкой, жестко связана с бункером, имеющим фартук для направления движения бетонной смеси под уплотняющую площадку.
Так как между уплотняющей площадкой и бункером имеется жесткая связь, то в процессе работы вибрация передается также и на бункер. При этом, с одной стороны, увеличиваются колебания бетонной смеси в верхней части бункера, что способствует улучшению условий выпуска, а с другой стороны - колебания бункера приводят к дополнительным существенным затратам энергии, снижая экономическую эффективность использования данного устройства. Кроме того, уплотняющая площадка, жестко прикрепленная к стенке бункера, представляет собой консольную конструкцию, что снижает надежность устройства.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение экономической эффективности использования устройства при изготовлении изделий, высоконасыщенных арматурой, за счет сообщения колебаний непосредственно выпускаемой жесткой бетонной смеси при повышении надежности конструкции за счет устранения концентрации изгибающих напряжений, возникающих при консольном прикреплении уплотняющей площадки к бункеру.
Поставленная задача решается следующим образом. Предлагается вибрационное устройство для укладки бетонных смесей, преимущественно жестких, включающее бункер, уплотняющую и заглаживающую площадки, жесткую раму и вибровозбудитель, установленный на уплотняющей площадке. Согласно техническому решению уплотняющая площадка закреплена на упругих подвесах, первый из которых прикреплен к жесткой раме, а второй выполнен и прикреплен к внутренней поверхности передней стенки бункера таким образом, что вибровоздействие вызывает в нем деформации растяжения-сжатия, обеспечивающие нарушение сцепления между бетонной смесью и вторым подвесом и продвижение бетонной смеси вдоль передней стенки бункера. При этом на второй подвес, прикрепленный к внутренней поверхности передней стенки бункера, передаются колебания от уплотняющей площадки, которые вызывают в нем деформации растяжения, а его сжатие осуществляется под действием упругой восстанавливающей силы. При периодическом растяжении и сжатии этого подвеса нарушается сцепление между ним и налипшей на нем " бетонной смесью, в результате - часть бетонной смеси "протаскивается" вместе с упругим подвесом при его растяжении, а другая часть продвигается по нему вдоль передней стенки бункера под действием подпора вышележащих слоев бетонной смеси. Таким образом обеспечивается продвижение бетонной смеси в сторону выпускного окна. Кроме того, деформации растяжения-сжатия второго упругого подвеса препятствуют образованию зависаний бетонной смеси на стенках бункера, обеспечивая ее стабильный выпуск, что повышает эффективность использования устройства. Эффект от деформаций растяжения-сжатия второго упругого подвеса может быть существенным только при его значительной протяженности по длине передней стенки бункера. Целесообразнее всего его прикрепить у верхней кромки внутренней поверхности передней стенки бункера и выполнить такой ширины, чтобы второй упругий подвес выстилал всю переднюю стенку бункера по ее длине и ширине, при этом бетонная смесь контактирует с ним по всей ее поверхности. Поскольку подвес, с помощью которого уплотняющая площадка прикреплена к жесткой раме, выполнен упругим, то колебания от уплотняющей площадки не передаются на раму, то есть величина колеблющейся массы уменьшается. Это позволяет при одинаковом с прототипом потреблении энергии увеличить амплитуду колебания уплотняющей площадки и, как следствие, увеличить экономическую эффективность использования устройства при изготовлении изделий, высоконасыщенных арматурой. Закрепление уплотняющей площадки на упругих подвесах вместо используемого в прототипе жесткого консольного закрепления позволяет повысить надежность устройства за счет устранения концентрации изгибающих напряжений, возникающих в месте закрепления.
Целесообразно уплотняющую площадку установить под углом к горизонтальной плоскости с возможностью изменения этого угла, в этом случае уплотняемая бетонная смесь направляется непосредственно под арматуру и наилучшим образом проникает во все свободные полости, что приводит к повышению качества уплотнения. Возможность изменения угла установки уплотняющей площадки относительно горизонтальной плоскости позволяет изменять направление колебаний, передаваемых в бетонную смесь от уплотняющей площадки, и подобрать рациональную величину этого угла, которая зависит от характеристик укладываемой бетонной смеси.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемого устройства в продольном разрезе (стрелкой показано направление движения устройства).
Вибрационное устройство для укладки бетонных смесей, преимущественно жестких (далее - устройство), включает бункер 1, установленный на жесткой раме, образованной из поперечных 2 и продольных 3 блоков, соединенных между собой. Жесткая рама с механизмом 4 регулирования толщины покрытия оперта на ходовую раму 5 с колесами для перемещения по направляющим (не показаны). Уплотняющая площадка 6 закреплена на упругих подвесах 7 и 8, первый 7 из которых прикреплен к жесткой раме, а второй 8 - к верхней кромке внутренней поверхности передней стенки бункера 1 таким образом, что вибровоздействие вызывает в нем деформации растяжения-сжатия, обеспечивающие нарушение сцепления между бетонной смесью и вторым подвесом и продвижение бетонной смеси вдоль передней стенки бункера, что позволяет при помощи одного вибровозбудителя 9, установленного на уплотняющей площадке 6, выпускать бетонную смесь (далее - смесь) из бункера 1 и осуществлять ее уплотнение и заполнение пространства под арматурой 10. Уплотняющая площадка 6, представляющая собой стальной лист, установлена под углом к горизонтальной плоскости с возможностью изменения величины этого угла. К задней стенке бункера 1 при помощи шарнирного соединения 11 прикреплена заглаживающая площадка 12. Арматуру 10 укладывают в форму 13 в соответствии с требованиями технологического процесса.
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой устройства в рабочее положение в заполняемую смесью форму 13 укладывается арматура 10. После этого ходовая рама 5 устанавливается на направляющие, и при помощи механизма 4 регулирования толщины покрытия задается требуемая по технологии толщина формуемого изделия. После заполнения бункера 1 смесью включается вибровозбудитель 9, который возбуждает колебания уплотняющей площадки 6, в результате осуществляется выпуск смеси из бункера 1. Как следствие, возникают также деформации упругих подвесов 7 и 8, на которых закреплена уплотняющая площадка 6, при этом смесь выпускается без зависаний, так как периодические деформации растяжения и сжатия упругого подвеса 8 нарушают сцепление между ним и смесью, что способствует ее продвижению вдоль передней стенки бункера 1 и препятствует образованию зависаний. Благодаря упругому подвесу 7 колебания уплотняющей площадки 6 не передаются на жесткую раму. Для лучшего заполнения смесью пространства под арматурой 10 уплотняющая площадка 6 установлена под углом к горизонтальной плоскости. Угол наклона уплотняющей площадки 6 можно изменять. Это осуществляется изменением места прикрепления упругого подвеса 8 к внутренней поверхности передней стенки бункера 1. При изменении угла установки уплотняющей площадки 6 изменяется направление колебаний, передаваемых от уплотняющей площадки 6 в укладываемую смесь, что позволяет подобрать рациональную величину этого угла, которая зависит от характеристик смеси.
Уплотняющая площадка 6 оказывает динамическое воздействие на выпускаемую из бункера 1 смесь, направляя ее в труднодоступные полости - под арматуру 10. При этом смесь заполняет весь объем формы 13 с уложенной в нее арматурой 10.
Одновременно с началом выпуска и уплотнения смеси включается электродвигатель привода механизма поступательного движения устройства (на чертеже не показан), оно перемещается по направляющим вдоль формуемого изделия. При этом заглаживающая площадка 12 перемещается в горизонтальной плоскости вдоль направления движения устройства, формируя гладкую поверхность изделия.
При работе заявленного устройства зона разжижения бетонной смеси формируется не только в устье бункера 1. Она распространяется вдоль уплотняющей площадки 6 в слои бетонной смеси, уложенной в арматуре. Затем она воздействует на нижележащие слои бетонной смеси, вытесняя из нее воздух. Эти слои после вытеснения воздуха становятся также частью единой зоны разжижения, продолжающей воздействовать на нижележащие слои, вытесняя воздух из пространства, насыщенного арматурой. Так как уплотняющая площадка 6 с помощью упругого подвеса 8 прикреплена к внутренней поверхности передней стенки бункера 1, то удаление воздуха происходит в направлении от передней стенки через рыхлую (неуплотненную) бетонную смесь в сторону движения устройства. Это положительно сказывается на качестве формуемых изделий.