СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO TRANSPORT CONCRETE MIX AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области строительного производства, а именно к способам транспортирования бетонной смеси и средствам, применяемым для этих целей на заводах и полигонах сборного железобетона, а также при производстве бетонных работ в условиях строительства, реконструкции и ремонта зданий и сооружений.
-1
-1
Известен способ транспортирования бетонной смеси по желобу, обеспечивающий возможность ее транспортирования непрерывным потоком, в том числе по горизонтали, а также вверх по уклону, и заключающийся в том, что бетонной смеси под углом 25-30° к направлению ее движения сообщают колебания с частотой 900-1500 мин (соответственно 15,0-25,0 с) и амплитудой, выбранной таким образом, чтобы значение коэффициента режима работы было не менее 2,5 для бетонных смесей с показателем жесткости не менее 100 с и не менее 3,5 при жесткости менее 100 с (авторское свидетельство СССР №184686, МПК B65G 53/32).
-1
-1
Известен также способ транспортирования бетонной смеси к месту укладки вниз по уклону желоба, которому с частотой 2800 мин (соответственно 46,7 с) сообщают круговые либо продольно направленные колебания (Белецкий Б.Ф., Булгакова И.Г. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие для производственников-механизаторов, инженерно-технических работников строительных организаций, а также студентов строительных вузов, факультетов и техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. - С.368-370).
Известно устройство для осуществления вышеуказанного способа транспортирования бетонной смеси, содержащее установленный на инвентарных стойках через подвески с пружинными амортизаторами желоб, а также вибратор круговых колебаний, от способа установки которого зависит характер сообщаемых желобу колебаний (см. там же).
-1
-1
-1
-1
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому в настоящем изобретении способу является способ транспортирования бетонной смеси по совершающему вынужденные механические (в том числе и асимметричные) колебания желобу, позволяющий так же, как и в первом описанном способе, осуществлять транспортирование бетонной смеси непрерывным потоком не только вниз по уклону желоба, но и по горизонтали, а также вверх по его уклону, при этом сообщаемые желобу с частотой 710-1500 мин и 2800 мин (соответственно 11,8-25,0 с и 46,7 с) и амплитудой 0,0003-0,007 м поличастотные (виброударные) колебания направлены в вертикальной плоскости под углом 33° к продольной оси желоба, колебательные движения которого при этом происходят по криволинейной траектории. (Лишанский Б.А., Михайлов Н.В., Ребиндер П.А. Физико-химическая механика бетона - научная основа вибрационного перемещения бетонных смесей. // Доклады Академии Наук СССР. - 1967. - т.175. - №5. - С.1101-1104)
Однако данный способ имеет следующие недостатки.
Применение в описанном способе колебаний желоба по криволинейной траектории, имеющих кроме продольных, еще и значительные поперечные составляющие, с одной стороны, существенно снижает производительность транспортирования по горизонтали, вверх по уклону желоба и вниз при малых углах его наклона подвижных бетонных смесей, а также жестких смесей с жесткостью менее 30 с и водоцементным отношением более 0,4, с другой стороны, способствует:
- ухудшению свойств бетонной смеси вследствие ее расслоения под действием вибрации при длительном транспортировании;
- уменьшению дальности транспортирования из-за неизбежного затухания колебаний желоба по мере удаления от места присоединения к нему источника колебаний и (или) увеличения толщины транспортируемого слоя бетонной смеси;
- сильному пылевыделению в случае транспортирования сухих бетонных смесей;
- увеличению себестоимости транспортирования, вследствие расходования части энергии на осуществление колебаний желоба и бетонной смеси не только в продольном, но и в поперечном направлении;
- отделению при вибрировании бетонной смеси воды затворения и ее последующему отеканию вместе с частью растворной составляющей вниз по поверхности желоба;
Кроме того, указанный в описании способа частотный диапазон:
- существенно ограничивает возможность повышения производительности транспортирования смеси, которое может быть достигнуто путем увеличения амплитуды колебаний желоба, значительно при этом затрудняя транспортирование бетонной смеси при его порционной загрузке;
- способствует нежелательному изменению реологических свойств бетонной смеси, приобретающей с ростом частоты динамического воздействия, особенно в условиях сильных виброударных воздействий, большую склонность к тиксотропному разжижению, препятствующему транспортированию смеси по горизонтали и вверх по уклону желоба.
Применение при транспортировании бетонной смеси описанным способом исключительно виброударных колебаний желоба, предусматривающих к тому же наличие двух ударных пар:
- усиливает пылевыделение при транспортировании сухих бетонных смесей, значительно повышает зашумленность на месте производства работ и динамические воздействия на грунт или нижерасположенные строительные конструкции;
- ограничивает возможность повышения производительности транспортирования бетонной смеси, которое может быть достигнуто путем увеличения асимметрии ее сил инерции и вязкого трения вследствие увеличения различий соответственно динамик изменения ускорения и скорости при движении желоба по своей траектории в прямом и обратном направлениях;
- способствует ограничению производительности способа из-за повышения в случае транспортирования жесткой смеси неравномерности распределения по толщине слоя смеси ее относительной скорости смещения и, как следствие, занижения максимального значения толщины слоя транспортируемой бетонной смеси.
Также снижению производительности транспортирования смеси способствует то, что в описании способа не исключается отсутствие синхронизации фаз движения желоба и находящейся в нем смеси на этапе его поступательного движения в направлении транспортирования. При этом значительная часть энергии колебаний желоба либо теряется сразу, либо передается смеси, но не успевает рационально ею расходоваться на перемещение по желобу, особенно при транспортировании подвижных бетонных смесей.
В описании способа не содержатся, кроме того, конкретные сведения о значениях параметров, характеризующих асимметричность колебаний желоба и соответственно значениях возникающих при этом асимметричных скоростей и ускорений его движения, при которых бетонная смесь эффективно транспортируется по желобу непрерывным потоком.
Наиболее близким по своей технической сущности к устройству, предлагаемому в настоящем изобретении, является устройство, предназначенное для осуществления вышеописанного способа транспортирования бетонной смеси, содержащее раму, установленный параллельно ее плоскости на качалках с возможностью ограниченного перемещения при колебаниях горизонтально либо наклонно расположенный рабочий орган в виде желоба, источник колебаний, упругоподатливое соединение которого с желобом осуществлено с помощью упругого шатуна, а также два упругих буфера (верхний и нижний), установленные симметрично либо асимметрично относительно двух находящихся между ними закрепленных на желобе ударников, каждый из которых вместе с соответствующим ему буфером образует одну ударную пару. При этом желоб вследствие сообщения ему колебаний от источника способен совершать путем поворота качалок виброударные (в том числе и асимметричные при асимметричной схеме установки буферов) колебания, двигаясь при этом по криволинейной траектории (см. там же).
Однако описанное устройство имеет следующие недостатки.
Предусмотренный режим работы описанного устройства обуславливает повышенные требования к жесткости конструкции желоба, вызванные необходимостью восприятия составляющих динамических нагрузок, перпендикулярных его продольной оси, что, в свою очередь, способствует утяжелению и удорожанию устройства.
Значительные паразитные вибрации желоба, а также сотрясения находящейся в нем бетонной смеси, возникающие при каждом ударе желоба об упругий буфер, нарушают устойчивость транспортирования смеси непрерывным потоком. Указанные паразитные вибрации возникают вследствие, во-первых, относительно свободной подвески желоба на качалках, а во-вторых, - наличия ограничителей перемещения в виде упругих буферов, а также упругоподатливого соединения источника колебаний с желобом. При этом наличие двух упругих буферов, кроме того, способствует повышению шумовыделения при работе устройства, а также динамических нагрузок на его конструкцию.
Конструкция описанного устройства способствует ограничению возможности изменения в широком диапазоне величины амплитуды колебаний желоба, формы асимметрии синхрограмм его скоростей и ускорений, а также их соответствующих значений для получения максимальной производительности транспортирования смеси.
При значительном сужении желоба, а оно возможно, поскольку в описании устройства не содержатся сведения о том, является ли ширина поперечного сечения желоба постоянной по его длине, возникает опасность его закупорки бетонной смесью в процессе транспортирования под действием эффекта расклинивания содержащегося в ней крупного заполнителя.
Кроме того, схема устройства, приведенная в его описании, существенно ограничивает длину консольного участка желоба, вследствие чего сужается область эффективного применения данного устройства.
В конструкции описанного устройства не предусмотрена также возможность регулирования угла наклона желоба по отношению к уровню горизонта, что существенно повышает трудоемкость вспомогательных работ при транспортировании бетонной смеси при положении желоба, отличном от горизонтального.
Необходимость частой замены быстроизнашиваемых вследствие высокой интенсивности ударных воздействий движущихся элементов описанного устройства способствует увеличению затрат на его обслуживание и ремонт.
Задачей изобретения является усовершенствование способа транспортирования бетонной смеси по совершающему вынужденные механические асимметричные колебания желобу и устройства для его осуществления, обеспечивающее улучшение условий труда, повышение дальности, производительности, энергоэффективности и экономичности такого транспортирования, а также срока эксплуатации используемого устройства и сохраняемости свойств транспортируемой смеси во времени, позволяющее, как при горизонтальном, так и при наклонном положении желоба эффективно транспортировать не только жесткие, но и подвижные бетонные смеси.
-1
2
2
Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый способ транспортирования бетонной смеси, включающий ее транспортирование по совершающему вынужденные асимметричные механические колебания желобу, при этом колебания желоба заключаются в совершении им непрерывных циклов продольно направленных возвратно-поступательных движений с частотой 0,8-7,5 с и амплитудой 0,025-0,20 м, причем при происходящем без жестких ударов поступательном движении желоба синфазно с находящейся в нем бетонной смесью в направлении ее транспортирования модуль максимального ускорения разгона желоба не больше модуля максимального ускорения торможения и составляет 1,0-20,0 м/с, а при противоположном по направлению безударном возвратном движении модуль максимального ускорения разгона желоба больше модуля максимального ускорения торможения при поступательном движении и составляет 3,5-70,0 м/с, модуль максимального ускорения торможения желоба при возвратном движении не больше, чем при поступательном, отношение указанных ускорений разгона для соответственно поступательного и возвратного движений составляет не более 0,3, причем функция скорости желоба от времени имеет по одному локальному экстремуму как при более продолжительном поступательном движении, так и при менее продолжительном возвратном, модуль максимальной скорости поступательного движения меньше, чем возвратного, совершающиеся циклы движений желоба при транспортировании жестких смесей следуют непосредственно друг за другом, а при транспортировании подвижных смесей разделяются состояниями покоя, наступающими непосредственно после окончания каждого возвратного движения желоба и обладающими длительностью 5-90% от длительности самих циклов.
Сущность изобретения заключается также в том, что устройство для осуществления предлагаемого способа транспортирования бетонной смеси, содержащее раму, установленный с возможностью ограниченного перемещения в пространстве горизонтально либо наклонно расположенный рабочий орган в виде желоба, а также источник колебаний, при этом желоб с отношением его ширины в месте загрузки бетонной смеси к ширине в месте ее выгрузки, равным 0,7-1,1, неподвижно закреплен на каретке, соединенной с основанием каретки посредством Катковых либо скользящих опор, позволяющих каретке с желобом под воздействием жестко соединенного с кареткой источника асимметричных колебаний, закрепленного на основании каретки, соединенном с рамой, совершать возвратно-поступательные движения исключительно вдоль прямолинейных направляющих, являющихся частью конструкции основания каретки.
Асимметричность возвратно-поступательных движений каретки с желобом обеспечена наличием в источнике асимметричных колебаний кулачкового механизма со сменным кулачком, имеющим асимметричный профиль.
Соединение основания каретки с рамой выполнено шарнирным, при этом возможность регулирования угла наклона каретки с желобом по отношению к уровню горизонта обеспечена наличием шарнирно соединенного с рамой и основанием каретки подъемного механизма, позволяющего осуществлять поворот основания каретки в вертикальной плоскости.
Технический результат заключается в следующем.
Применение в предлагаемом способе колебаний желоба, совершающихся исключительно в направлении его продольной оси обеспечивает отсутствие составляющих сил инерции бетонной смеси, направленных перпендикулярно продольной оси желоба, вследствие чего не происходит непроизводительных расходов энергии на уменьшение нормального давления бетонной смеси на поверхность желоба, которое, в свою очередь, не оказывает влияния на уменьшение зависящей, главным образом, от скорости относительного смещения контактирующих сред силы вязкого трения, значительно преобладающего над сухим для подвижных смесей, а также жестких смесей с жесткостью менее 30 с и водоцементным отношением более 0,4.
При этом создаются условия для направления основной сообщаемой смеси энергии непосредственно на совершение работы по безотрывному скольжению смеси вдоль желоба, что с учетом предусмотренной предлагаемым способом возможности увеличения асимметрии сил инерции и вязкого трения смеси вследствие высокой асимметричности соответственно синхрограмм скоростей и ускорений при движении желоба в прямом и обратном направлениях, позволяет значительно увеличить полезную работу основных движущих сил (сил инерции бетонной смеси) и тем самым существенно повысить производительность, энергоэффективность и экономичность транспортирования, в том числе подвижных бетонных смесей, а также жестких смесей с жесткостью менее 30 с и водоцементным отношением более 0,4 даже в тех условиях, когда сила тяжести перемещаемой смеси не способствует ее перемещению в направлении транспортирования, а именно при транспортировании по горизонтали и вверх по уклону желоба.
Кроме того, вследствие исключительно продольной направленности колебаний желоба в процессе транспортирования бетонной смеси значительно снижается отделение от смеси воды затворения, свойства бетонной смеси не ухудшаются: смесь не расслаивается, сохраняя тем самым свою однородность даже при длительном транспортировании. Исключается также эффект затухания колебаний желоба по мере удаления от места присоединения к нему источника колебаний и (или) увеличения толщины транспортируемого слоя бетонной смеси. Тем самым повышается дальность транспортирования бетонной смеси и сохраняемость при этом ее свойств во времени. Снижается также и пылевыделение при транспортировании сухих бетонных смесей.
Отсутствие составляющих динамических нагрузок, перпендикулярных продольной оси желоба, значительно снижает требования к жесткости его конструкции, способствует уменьшению ее массы и снижению стоимости используемого для транспортирования бетонной смеси устройства.
При совершении желобом возвратно-поступательных движений с такими низкими частотами, которые предусмотрены в предлагаемом способе, в условиях отсутствия при этом жестких ударов значительно снижается эффект тиксотропного разжижения перемещаемой по желобу бетонной смеси, вследствие чего ее реологические свойства практически не изменяются. Выбранный частотный диапазон также исключает возможность возникновения высоких динамических нагрузок на конструкцию транспортирующего устройства при повышении производительности способа путем использования больших амплитуд колебаний желоба - вплоть до 200 мм. Последнее обстоятельство способствует существенному увеличению эффективности транспортирования бетонной смеси при порционной загрузке желоба.
Безударный режим движения желоба при его поступательном движении и отсутствие жестких ударов при его возвратном движении приводят к значительному снижению зашумленности на месте производства работ, а также динамических воздействий на конструкцию используемого для транспортирования смеси устройства, грунт или нижерасположенные строительные конструкции. Одновременно с этим увеличивается срок эксплуатации движущихся элементов устройства и соответственно повышается экономичность его обслуживания. Дополнительно снижается пылевыделение при транспортировании сухих бетонных смесей, а также возрастает производительность транспортирования жестких смесей вследствие повышения равномерности распределения по толщине транспортируемого слоя смеси ее относительной скорости смещения по желобу и, как следствие, увеличения максимального значения этой толщины. Кроме того, именно отсутствие ударов при возвратном движении желоба позволяет существенно увеличить генерируемую устройством асимметрию сил инерции смеси и ее вязкого трения.
Отсутствие в конструкции предлагаемого устройства каких-либо жестко соударяющихся элементов, а также использование для создания асимметричности движений каретки с желобом жестко соединенного с кареткой источника асимметричных колебаний, содержащего кулачковый механизм со сменным кулачком, обладающим асимметричным профилем, приводит к значительному снижению паразитных вибраций желоба и возникающих вследствие этого сотрясений находящейся в нем бетонной смеси и тем самым повышает устойчивость ее транспортирования непрерывным потоком.
Синфазный характер движения бетонной смеси и желоба при его поступательном движении, с одной стороны, а также наличие кратковременных состояний покоя между циклами возвратно-поступательных движений желоба в случае транспортирования подвижных смесей, с другой стороны, способствуют дополнительному повышению эффективности расходования энергии асимметрии возникающих сил инерции, поскольку в этом случае значительно снижаются энергопотери при транспортировании и основная часть сообщаемой бетонной смеси энергии полностью успевает реализовать свой потенциал полезной работы по продвижению смеси вдоль желоба.
Вследствие наличия в конструкции устройства Катковых либо скользящих опор, перемещающихся вдоль являющихся частью конструкции основания каретки прямолинейных направляющих, а также входящего в состав конструкции источника асимметричных колебаний кулачкового механизма со сменным кулачком, обладающим асимметричным профилем, существенно повышается возможность изменения в широком диапазоне величины амплитуды колебаний желоба, формы асимметрии синхрограмм его скоростей и ускорений, а также их соответствующих значений для достижения максимальной производительности транспортирования смеси.
Применение желоба с отношением его ширины в месте загрузки бетонной смеси к ширине в месте ее выгрузки в пределах указанного в настоящем изобретении диапазона исключает возможность возникновения неравномерности продвижения бетонной смеси по желобу на различных участках его длины, вследствие чего исключается в том числе и опасность закупорки желоба смесью при ее транспортировании под действием эффекта расклинивания находящегося в ней крупного заполнителя.
Конструкция предлагаемого устройства позволяет значительно увеличить длину консольных участков желоба вплоть до обеспечения возможности его исключительно консольного выполнения, вследствие чего расширяется область эффективного применения данного устройства.
За счет наличия шарнирного соединения основания каретки с рамой, а также подъемного механизма обеспечивается возможность регулирования угла наклона желоба по отношению к уровню горизонта, вследствие чего существенно снижается трудоемкость вспомогательных работ при транспортировании бетонной смеси вниз и вверх по уклону желоба. Кроме того, значительно расширяются возможности использования предлагаемого устройства при комбинированном транспортировании смеси по сложной ломаной траектории с использованием двух и более аналогичных устройств и (или) иных транспортирующих устройств.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен принципиальный характер синхрограмм перемещения S, скорости S' и ускорения S'' желоба в течение одного периода его механических колебаний, на фиг.2 - функциональная схема предлагаемого устройства с Катковыми опорами каретки при наличии подъемного механизма для регулирования угла наклона желоба к горизонту, на фиг.3 - то же, со скользящими опорами каретки при отсутствии подъемного механизма, на фиг.4 - пример возможного технического решения предлагаемого устройства.
Транспортирование по желобу загружаемой в него бетонной смеси осуществляют путем сообщения ему вынужденных асимметричных механических колебаний, причем колебания желоба заключаются в совершении им непрерывных циклов продольно направленных возвратно-поступательных движений с амплитудой 0,025-0,20 м. При этом совокупность движений желоба в прямом и в обратном направлениях составляет один общий цикл его возвратно-поступательных движений, в течение которого желоб движется с непрерывно меняющимися скоростью и ускорением.
-1
Следующие друг за другом с одинаковой частотой, находящейся в интервале от 0,8 до 7,5 с, циклы возвратно-поступательных движений желоба в случае транспортирования жестких смесей следуют непосредственно друг за другом, а в случае же транспортирования подвижных смесей разграничиваются промежутками времени, в течение которых желоб находится в состоянии покоя. Соответственно длительность одного периода колебаний желоба при транспортирования жестких смесей равна длительности одного цикла возвратно-поступательных движений желоба (участок OH на фиг.1), а при транспортирования подвижных смесей - сумме длительностей одного цикла (участок OH) и последующего состояния покоя (участок НК). Указанные состояния покоя желоба наступают непосредственно после окончания каждого соответствующего возвратного движения желоба, при этом их длительность составляет от 5 до 90% от длительности одного цикла.
2
2
2
2
В течение первой половины цикла, на участке OD, когда желоб при отсутствии жестких ударов движется в направлении транспортирования смеси, максимальное значение ускорения его разгона составляет не менее 1,0 м/с и не более 20,0 м/с; в течение же второй половины цикла, когда желоб в безударном режиме движется в направлении, противоположном направлению транспортирования (участок DH), максимальное значение ускорения его разгона составляет не менее 3,5 м/с и не более 70,0 м/с. Длительность прохождения желобом пути, соответствующего участку OD, превышает при этом соответствующее значение для участка DH; соответствующее отношение указанных ускорений составляет не более 0,3. Кроме того, модуль максимальной скорости желоба на участке DH больше, чем на участке OD, модуль максимального ускорения на участке торможения BD меньше, чем на участке разгона DF, но не меньше, чем на участке разгона 0 В. Модуль максимального ускорения на участке торможения FH не меньше, чем участке разгона OB и не больше, чем на участке торможения BD.
Под воздействием указанных колебаний желоба бетонная смесь, без отрыва от его внутренней поверхности, непрерывным потоком (либо неразрывной упруго-вязкопластичной массой в случае порционной загрузки желоба) движется в сторону выгрузки, с заданной периодичностью проскальзывая в вязкой среде зоны контакта с поверхностью желоба в направлении действия наибольших по величине инерционных сил с постоянной по длине желоба средней относительной скоростью своего движения.
Устройство, предназначенное для осуществления предлагаемого способа транспортирования бетонной смеси, содержит: раму 1, основание (с направляющими) каретки 2, каретку 3, рабочий орган в виде желоба 4, источник асимметричных колебаний 5; кроме того, предусмотрена возможность наличия подъемного механизма 6.
При этом в соответствии с представленным на фиг.4 примером возможного технического решения предлагаемого устройства источник асимметричных колебаний 5 содержит: регулируемый электропривод 5а, электродвигатель 5б, промежуточный шкив 5в, сменный кулачок 5г с асимметричным профилем, натяжные ролики 5д, роликовый толкатель 5е, направляющую толкателя 5ж и прижимные пружины 5з; подъемный механизм 6, в свою очередь, содержит: гидронасос 6а, емкость для рабочей жидкости 6б, шланг 6в и гидроцилиндр 6г; подвижные (катковые) опоры каретки 3 включают соответственно опорные 7 и прижимные 8 ролики; для крепления к каретке 3 желоба 4 предусмотрены кронштейны 9; устройство также содержит направляющую насадку 10 и гравитационный угломер 11.
Обоснованием выбранных пределов является нижеследующее.
При значении амплитуды возвратно-поступательных движений желоба менее 0,025 м значительно снижаются скорость, производительность транспортирования бетонной смеси, а также предельный угол наклона желоба к уровню горизонта, обеспечивающий устойчивое перемещение смеси непрерывным потоком вверх по уклону. При значении амплитуды более 0,20 м, во-первых, возникают высокие динамические нагрузки, способные вызвать механические повреждения элементов конструкции используемого устройства и привести его в неработоспособное состояние, а во-вторых, значительно увеличивается требуемая мощность источника колебаний и соответственно удельные энергозатраты на транспортирование бетонной смеси.
2
2
2
2
При модуле максимального ускорения разгона желоба в направлении транспортирования менее 1,0 м/с, как и при соответствующем значении на участке движения желоба в обратном направлении менее 3,5 м/с, а также при значении соответствующего отношения указанных ускорений более 0,3 величина создаваемых движущих сил даже в условиях асимметричности скоростей движения желоба является недостаточной для преодоления сил трения бетонной смеси (и сил ее тяжести при транспортировании смеси вверх по уклону) и совершения работы по ее перемещению вдоль желоба по горизонтали (а также вверх по уклону) в режиме скольжения. При этом при модуле максимального ускорения разгона желоба на участке его движения в направлении транспортирования более 20,0 м/с уже на данном участке пути возникает нежелательный эффект проскальзывания бетонной смеси по поверхности желоба в обратном направлении; соответствующее же значение ускорения желоба при его движении в обратном направлении в целях исключения высоких динамических нагрузок, способных вызвать пластические деформации элементов конструкции используемого устройства, а также их частичное разрушение, не должно быть более 70,0 м/с.
-1
-1
При частоте возвратно-поступательных движений желоба менее 0,8 с вследствие принципиально малых величин модулей его ускорений не происходит генерация движущих сил инерции смеси, достаточных для обеспечения ее устойчивого транспортирования. При частоте более 7,5 с вследствие увеличения эффекта тиксотропного разжижения значительно изменяются реологические свойства транспортируемой бетонной смеси, что существенно ухудшает ее транспортабельность предлагаемым способом; при этом в условиях повышенных амплитуд движений желоба в конструкции устройства могут возникать высокие динамические нагрузки.
При длительности состояний покоя между циклами возвратно-поступательных движений желоба в случае транспортирования подвижных смесей менее 5% от длительности самих циклов не происходит существенного для практических целей увеличения эффективности расходования сообщаемой смеси энергии асимметрии движущих сил. При длительности же состояний покоя между циклами более 90% от длительности самих циклов происходит снижение производительности транспортирования смеси, при этом снижается эффективность ее перемещения вверх по уклону желоба.
При отношении ширины желоба в месте его загрузки бетонной смесью к ширине в месте ее выгрузки менее 0,7 и соответственно более 1,1 в условиях исключительно продольных колебаний рабочего органа нарушается равномерность продвижения бетонной смеси по желобу на различных участках его длины, значительно повышаются удельные энергозатраты на транспортирование смеси и снижается его производительность. При этом в первом случае это происходит за счет значительного увеличения по длине рабочего органа в направлении транспортирования смеси сил ее вязкого трения о поверхность желоба, а также значительного одновременного уменьшения динамического давления смеси и обуславливающих ее движение инерционных сил. Во втором случае снижение эффективности транспортирования происходит за счет того, что на участке длины желоба вблизи места выгрузки смеси сильно возрастает ее внутреннее давление, а также давление на стенки желоба и соответственно влияние элементов внешнего и внутреннего сухого трения бетонной смеси на ее сопротивление транспортированию вплоть до возникновения опасности закупорки желоба смесью под действием эффекта расклинивания содержащегося в ней крупного заполнителя.
Предлагаемое в изобретении устройство осуществляется следующим образом.
Рама 1, представляющая собой сваренную из равнобоких уголков стальную стержневую конструкцию, в верхней части шарнирно соединена с основанием каретки 2. При этом обеспечена возможность поворота последнего в вертикальной плоскости вокруг оси указанного шарнирного соединения. Основание каретки 2 также представляет собой сварную стальную стержневую конструкцию, основой которой являются направляющие (основные), выполненные из труб квадратного поперечного сечения.
Сверху с основанием каретки 2 с помощью опорных 7 и прижимных 8 роликов с двухсторонними ребордами соединена непосредственно сама каретка 3, выполненная в виде стальной стержневой конструкции, сваренной из труб квадратного поперечного сечения, и имеющая одну степень свободы, обеспечивающую ей возможность совершения возвратно-поступательных движений на роликах 7 и 8 по направляющим. Для крепления роликов 7 и 8 к каретке 3 приварены стальные кронштейны. Кроме основных направляющих, по которым перемещаются опорные ролики 7, в конструкции основания каретки 2 предусмотрены также вспомогательные направляющие, к которым прижимаются с возможностью регулирования усилия прижатия уже непосредственно прижимные ролики 8, исключающие вероятность соскакивания каретки 3 в процессе работы устройства с основных направляющих. Все направляющие на участках возможного контакта с роликами 7 и 8 имеют ровную поверхность, что исключает возможность возникновения микроударов роликов 7 и 8 о направляющие. С учетом этого конструкция роликов 7 и 8 выполнена на шарикоподшипниках с рабочей поверхностью из полимерного материала.
Каретка 3 оснащена тремя стальными кронштейнами 9, необходимыми для крепления к каретке 3 рабочего органа в виде желоба 4, выполненного из оцинкованной стали толщиной 2,0 мм и имеющего полукруглую форму поперечного сечения. При этом загрузочная часть желоба 4, ограничена вертикальной стенкой. На другом конце желоба 4, где происходит непосредственная выгрузка смеси, установлена направляющая насадка 10, использование которой уменьшает потери бетонной смеси при транспортировании, а также облегчает ее направленную выгрузку. Отношение ширины желоба 4 в месте, где производится его загрузка бетонной смесью, к соответствующей ширине в месте выгрузки смеси составляет 1,0.
Возможность регулирования угла наклона каретки 3 с желобом 4 по отношению к уровню горизонта, обеспечена наличием гидравлического подъемного механизма 6, осуществляющего подъем и опускание основания каретки 2 с фиксацией его в необходимом положении. Для этого на нижней части рамы 1 закреплен гидронасос 6а, оснащенный емкостью для рабочей жидкости 6б, закрепленной на верхней части рамы 1; при этом гидронасос 6а с помощью шланга 6в соединен с гидроцилиндром 6г, шарнирно соединенным, в свою очередь, с рамой 1 и основанием каретки 2. Кроме того, гидроцилиндр 6г выполняет одновременно и роль дополнительной поддерживающей опоры, воспринимая остаточную нагрузку от веса основания каретки 2 с установленными на нем прочими элементами устройства и соответственно находящейся в желобе 4 бетонной смесью. Соответствующее значение угла наклона желоба 4 контролируется с помощью закрепленного на основании каретки 2 гравитационного угломера 11.
Снизу на основании каретки 2 закреплены элементы источника асимметричных колебаний 5. К числу таких элементов относятся регулируемый электропривод 5а с питанием от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц, двигатель постоянного тока 5б мощностью 1,0 кВт и кулачковый механизм, с помощью которого обеспечивается асимметричность сообщаемых каретке 3 с желобом 4 возвратно-поступательных движений. При этом вал двигателя 5б посредством ременной передачи через промежуточный шкив 5в соединен с установленным в двух корпусных подшипниковых опорах валом, на котором с помощью гайки и установочного штифта закреплен сменный кулачок 5г с асимметричным профилем. Для регулирования силы натяжения приводных ремней предусмотрены натяжные ролики 5д. Подшипниковые опоры, фиксирующие вал кулачка 5г, установлены на приваренном к основанию каретки 2 стальном кронштейне.
При этом форма и типоразмеры асимметричного профиля кулачка 5г, построенного в соответствии с фиг.1 и приведенными в описании предлагаемого способа указаниями касательно значений ускорений и скоростей движения желоба, полностью определяют асимметричный характер возвратно-поступательных движений каретки 3 с желобом 4; наличие же при транспортировании подвижных смесей состояний покоя между циклами совершаемых желобом возвратно-поступательных движений обеспечивается путем построении профиля кулачка 5г с учетом наличия при его вращении соответствующей фазы ближнего выстоя.
Непосредственно к кулачку 5г прижат выполненный на основе шарикоподшипника роликовый толкатель 5е, установленный с возможностью возвратно-поступательного скольжения в неподвижной, закрепленной на основании каретки 2 направляющей толкателя 5ж. При этом толкатель 5е посредством жесткого болтового соединения связан с системой являющихся частью конструкции каретки 3 стальных упорных раскосов. При этом кинематическая жесткость сопряжения кулачка 5г с толкателем 5е обеспечена с помощью системы прижимных пружин 5з, натяжение которых регулируется с помощью регулировочных контрящихся винтов.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом.
Непосредственно перед началом осуществления с помощью предлагаемого устройства транспортирования бетонной смеси устанавливают сменный кулачок 5г с асимметричным профилем, задавая тем самым амплитуду в пределах 0,025-0,20 м, а также асимметричный характер движений каретки 3 с желобом 4. Затем с помощью гидронасоса 6а устанавливают необходимый угол наклона желоба 4 по отношению к уровню горизонта, значение которого при этом контролируют с помощью гравитационного угломера 11.
2
2
-1
Затем устройство подключают к электрической сети, включают выключатель электропривода 5а, вследствие чего каретка 3 с закрепленным на ней желобом 4 начинает совершать непрерывные циклы продольно направленных возвратно-поступательных движений. Происходящее без жестких ударов поступательное движение желоба в направлении транспортирования смеси осуществляется при модуле максимального ускорения разгона желоба, равном 1,0-20,0 м/с, противоположное по направлению безударное возвратное движение - при соответствующем значении, равном 3,5-70,0 м/с; отношение указанных ускорений при этом составляет соответственно не более 0,3. Вследствие возвратно-поступательных движения желоба 4 загружаемая в него бетонная смесь без отрыва от его внутренней поверхности начинает свое движение по желобу 4 в сторону выгрузки. С помощью ручки регулятора оборотов двигателя 5б, находящейся на лицевой панели электропривода 5а, задают необходимую частоту движений желоба 4 в пределах 0,8-7,5 с, добиваясь при этом максимальной скорости транспортирования смеси.
Соответственно при необходимости транспортирования жестких бетонных смесей перед началом работы устройства устанавливают кулачок 5г с формой профиля, соответствующей наличию состояний покоя, наступающих после каждого возвратного движения желоба 4 и обладающих длительностью 5-90% от длительности совершаемых им циклов движений; при необходимости транспортирования подвижных бетонных смесей предварительно устанавливают кулачок 5г с формой профиля, соответствующей отсутствию указанных состояний покоя.
При необходимости изменения амплитуды, а также формы асимметрии и значений скоростей и ускорений возвратно-поступательных движений каретки 3 с желобом 4 необходимо выключить выключатель электропривода 5а, отключить устройство от электрической сети, а затем, отвернув гайку крепления сменного кулачка 5г к валу, произвести его замену на кулачок с такими формой и типоразмерами асимметричного профиля, которые соответствуют необходимым параметрам возвратно-поступательных движений каретки 3 с желобом 4.