|
Глубинные вибровозбудители (иногда
их называют внутренними, или погружными) предназначены главным образом для
уплотнения бетонных смесей при их укладке в монолитные бетонные и
железобетонные конструкции. Глубинный вибровозбудитель является одновременно
машиной-двигателем, создающим вибрацию, и машиной-орудием, осуществляющим
технологический процесс. Рабочим органом машины служит ее корпус, погружаемый
в уплотняемую среду и приводящий ее в колебательное движение.
С помощью глубинных вибровозбудителен можно уплотнять
пластичные и малоподвижные бетонные смеси с осадкой стандартного конуса не
менее 1 см. Радиус эффективного действия глубинных вибровозбудителей в
бетонной смеся увеличивается с ростом амплитуды виброперемещения в диапазоне
до 3,5 мм при постоянной частоте. Увеличение сначала происходит быстро, а с
дальнейшим возрастанием амплитуды замедляется. Кривые зависимости радиуса
эффективного действия от частоты вибрации в диапазоне 6000 ... 18000 мин-1
при постоянной амплитуде виброперемещения имеют максимум, наступающий при тем
более низкой частоте, чем выше амплитуда перемещения. Увеличение диаметра
корпуса вибровозбудителя приводит и возрастанию радиуса аффективного действия
[6, 7].
Глубинные вибровозбудители подразделяют иа ручные, которые
обслуживаются рабочими, н подвесные, висящие на крюках грузоподъемных
устройств или на самодвижущихся машинах. В нашей стране и за рубежом
выпускают дебалансные и фрикционно- планетарные глубинные вибровозбудители. К
достоинствам дебалансных относятся простота изготовления н удобство
эксплуатации. Отличаясь от наиболее распространенных вибровозбудителей общего
назначения повышенной частотой вибрации и гораздо большими ускорениями,
дебалансные глубинные вибровозбудители должны быть укомплектованы
подшипниками, обладающими очень высокой вибростойкостью.
Преимуществом планетарных внбро- возбудителей является
отсутствие сильнонагруженных подшипников. Если применять бегунки, разбаланси-
рованные относительно оси собственного вращения, вибровозбуднтель будет
создавать двухчастотную вибрацию — с частотой обкатки и частотой собственного
вращения. При вынесенном электродвигателе вращение шпинделю вибровозбудителя
передает гибкий вал, который присоединен к двигателю через муфту, допускающую
только правое вращение гибкого вала, соответствующее его навивке.
конструктивная схема планетарного внбровозбудителя с
внутренней обкаткой. Шпиндель 5 установлен в подшипниках 6. Через упругий
шарнир 4 шпиндель передает вращение бегуику 3, который своей внутренней
конической поверхностью обкатывается по конической боковой поверхности
(беговой дорожке) сердечника 1, запрессованного в дищце корпуса 2. Для
исключения проскальзывания при обкатке вершины обеих конических поверхностей
должны располагаться в центре шарнира. Шпиндель защищен крышкой, которую
снимают перед присоединением гибкого вала.
Конструктивная схема вибровозбудителя с наружной обкаткой
представлена на 7.4, б. Шпиндель 5 расположен в подшипниках 6. Он передает
вращение бегуику 3 через упругий шарнир 4. Бегунок своей наружной конической
поверхностью обкатывается по внутренней конической поверхности (беговой
дорожке) втулки, приваренной к корпусу 2.
конструкции вибровозбудителей, работающих в вертикальном
или крутонаклонном положении. В иных положениях оии могут работать только
короткое время.
В большинстве конструкций вибровозбудителей с малым
диаметром корпуса принята наружная обкатка, поскольку трудно обеспечить
необходимый статический момент массы бегунка с внутренней обкаткой. При
большем диаметре корпуса можно использовать как наружную, так и внутреннюю
обкатку. В таких случаях в отечественных конструкциях применяют внутреннюю
обкатку.
Вибровозбудитель с наружной обкаткой, отличаясь большей
технологической простотой и меньшей трудоемкостью изготовления, имеет
следующие недостатки: для возбуждения обкатки необходимо слегка ударить
нижней частью корпуса о какой-либо твердый предмет; при обкатке по коническим
поверхностям возникает значительное осевое растягивающее усилие,
дополнительно нагружающее упругий элемент шарнира.
Широко применяются дебалансные ручные глубинные
вибровозбудители со встроенным электродвигателем, дебаланс в которых
расположен по одну сторону двигателя (снизу), высокочастотное питание
осуществляется от преобразователя частоты.
Подвесные глубинные вибровозбудители значительной мощности
обычно имеют пристроенный электродвигатель, расположенный сверху.
Конструктивная схема такой машины приведена иа 7.5. Фланцы корпуса 5
электродвигателя и корпуса 6 вибровозбудителя скреплены резьбовым
соединением. Общий вал 2 ротора 4 электродвигателя и дебаланса 1 установлен в
подшипниках 3 и 7. Жидкая смазка при вращении вала подается к подшипникам по
центральному и радиальным отверстиям вала. При большой длине корпуса
вибровозбудителя валы дебаланса и двигателя делают раздельными и соединяют
шпинделем.
Фирма «Ингерсолл—Рэнд» (Канада) выпускает пять моделей
ручных пневматических глубинных внбровозбуди- телей (диаметры корпуса 25, 35,
44, 63, 76 мм, частоты колебаний соответственно 16500, 18000, 16000, 10000,
9000 мин"1).
Фирма «Баукема» предлагает четыре модели ручных глубинных
вибровозбудителей с гибким валом (диаметры корпуса 28, 38, 50, 72 мм, частоты колебаний соответственно 16800, 15000, 13500, 12100 мии"1) и комплектует их
электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания (кроме диаметра 28 мм).
Для уплотнения очень больших объемов бетонной смеси в
монолитных сооружениях при строительстве крупных гидроэлектростанций
выпускаются подвесные глубинные вибровозбудители повышенной мощности [5, 10].
На некоторых из этих вибровозбудителей в нижней части корпуса приваривают
лопасти, расположенные осесимметрично в продольно-радиальных сечениях
корпуса. Наличие лопастей приводит к повышению производительности
вибровозбудителей вследствие увеличения поверхности, передающей вибрацию
бетонной смеси.
Полнее этот принцип использован в плоскостном устройстве
для глубинного уплотнения бетонной смеси в больших массивах ( 7.6), состоящем
из двух подвесных вибровозбудителей 2, жестко связанных с вертикальной плитой
3, Большая дополнительная масса плиты приводит к необходимости увеличения
статического момента массы дебалансов. Корпусы пристроенных электродвигателей
1 соединены траверсой, навешиваемой на крюк грузоподъемного устройства.
Электродвигатели вращаются в противоположные стороны, и благодаря
самосинхронизации плита передает бетонной смеси плоские колебания. Эти
колебания медленней ослабляются по мере удаления от источника вибрации, чем
от вибровозбудителя с цилиндрическим корпусом, совершающим круговые
колебания.
Другим конструктивным решением является подвесной
горизонтальный глубинный вибровозбудитель повышенной мощности ( 7.7) с
удлиненным корпусом 3. С обеих сторон от электродвигателя расположены
дебалансы 4. Ротор электродвигателя объединен с дебалансами общим валом.
Вибровозбудитель подвешен к крюку подъемно-транспортного устройства с помощью
подвески 2, снабженной вибро- нзолятором !.
Оно отрицательно (направления собственного вращения и
обкатки противоположны) при наружной обкатке, поскольку Rt < Rt, и
положительно (направления совпадают) при внутренней обкатке, поскольку R2
> Rt. Когда стоящая в знаменателе разность радиусов мала, передаточное
отношение становится большим. Это используется для получения высокочастотных
колебаний при умеренной частоте собственного вращения бегунка.
Рассмотрим вибрируемый объект, который может быть
схематизирован в виде твердого тела, удерживаемого деформируемыми сзязями.
Пусть этот объект вместе с жестко прикрепленным к нему вибровозбудителем
является центрированной системой, характеризуемой Tev, что равнодействующая
приложенных к ней сил в любой момент времени проходит через центр ее массы. В
число приложенных сил входят вынуждающая снла и реакции связей и
обрабатываемой среды (например, бетонной смеси).
Вследствие осевой симметрии представленные расчетные
формулы сохраняют свою силу и в случаях нелинейных зависимостей диссипативной
реакции среды от скорости и инерционной реакции от ускорения при данном
фиксированном значении частоты.
Плоскопараллельное движение корпуса недопустимо для ручных
глубинных вибровозбудителей, поскольку из-за гигиенических норм вибрации,
воспринимаемой оператором, необходимо обеспечить почти полную неподвижность
рукояти, гибкого вала или шланга, которые оператор держит в руках. С этой
целью предусматривается при проектировании, чтобы во время работы
вибровозбудителя у верхнего конца корпуса в том месте, которое держит
оператор, на геометрической оси корпуса была неподвижная точка, называемая
нулевой.
7.5. Тенденции развития центробежных вибровозбудителей
Анализ прогресса в разработке за последнее десятилетие
зарубежными фирмами и отечественными организациями конструкций центробежных
вибровозбудителей, в повышении их технологичности, улучшении эксплуатационных
качеств позволяет выявить ряд существенных направлений развития и
совершенствования этих машин.
Расширяется номенклатура, возрастают диапазоны параметров,
суживается шаг размерных рядов, увеличивается число модификаций
вибровозбудителей, в том числе для работы в особых условиях
(пыленепроницаемые, взрывобезопасные, устойчивые к перегреву [14],
ударостойкие). Это позволяет выбирать оптимальную модель вибровозбудителя в
соответствии с конкретными условиями работы. Предлагаются различные варианты
комплектации, в том числе разные внешние двигатели (электрический,
бензиновый, дизельный), индивидуальные или групповые преобразователи частоты
и трансформаторы, различные аксессуары (зажимные устройства, маятниковые
подставки).
Возрастают ресурс и безотказность вибровозбудителей в
результате разработки новых проектных решений, изменения и совершенствования
конструкций и компоновки узлов и деталей, применения новых материалов,
повышения точности и тщательности изготовления и сборки и других мероприятий.
Увеличивается мощность электродвигателей, что повышает надежность
вибровозбудителей в тяжелых режимах и при длительной непрерывной работе.
Одновременно снижаются удельные (на 1 кВт) масса и размеры электродвигателей
в результате применения теплостойкой изоли- ции обмотки и более совершенной
электротехнической стали в статорах и роторах. Практикуется замоноли- чивание
статора в корпусе вибровозбудителя, что повышает вибростойкость обмотки,
исключает проворачивание статора и повышает технологичность конструкции, так
как позволяет отказаться от запрессовки статора в корпус.
Совершенствуются специальные вибро- и ударостойкие
подшипники качения, возрастают их несущая способность, допустимая частота
вращения, ресурс. Повышается износостойкость пар качения бегунок — беговаи дорожка
планетарных вибровозбудителей путем улучшения обработки поверхностей качения.
Для корпусов вибровозбудителей общего назначения применяют
легкие высокопрочные сплавы, что позволяет снизить их массу, а для корпусов
глубинных вибровозбудителей используют износостойкую сталь. С целью улучшения
конструкций и повышения технологичности ряд деталей изготовляют из
металлопорошков и пластмасс, в том числе армированных волокнами.
Значительно облегчает эксплуатацию применение тугоплавкой
пластичной смазки подшипников, рассчитанной на весь срок службы
вибровозбудителей. Для глубинных вибровозбудителей, работающих в вертикальном
положении, эта цель достигается применением жидкой смазки с принудительной
циркуляцией.
В самом вибровозбудителе или в электросхеме монтируют
предохранительные элементы (термореле или реле тока), защищающие
электродвигатель от перегрузок, вызванных любыми причинами. Глубинные
вибровозбудители, предназначенные для работы в вертикальном положении,
снабжают автоматическим выключателем, размыкающим цепь в горизонтальном
положении корпуса, что повышает удобство эксплуатации н надежность машин.
Наблюдаются тенденция снижения выпуска глубинных
вибровозбудителей с гибким валом и переход на конструкции со встроенными
высокочастотными двигателями для диаметров корпуса более 50 мм. Имеется тенденция выпуска вибровозбудителей общего назначения с осуществляемым на ходу плавным
ручным регулированием вынуждающей силы и возможностью подключения к системе
автоматического регулирования. Имеют перспективы гидравлические центробежные
вибровозбудители, обладающие рядом преимуществ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баумав В. А., Быховскнй И. И. Вибрационные
машины и процессы в строительстве, М.: Высшая школа, 1977. 255 с.
2. Быховский И. И. Основы теории вибрационной
техники. М.: Машиностроение, 1969. 363 с.
3. Быховский И. П., Гольд- штейи Б. Г. Основы
конструирования вибробезопасных ручных машнн. М.; Машиностроение, 1982. 223
с.
4. Быховскнй И. И., Гольд- штейи Б. Г. Современные
центробежные вибровозбудители. М.: ЦНИИТЭ- строймаш, 1985. 54 с.
5. Вибрации в технике. Т. 4. Вибрационные процессы
и машины, М.; Машиностроение, 1981. 509 с.
6. Вибрационные машины в строительстве и
производстве строительных материалов: Справочиик/Под ред. В. А. Баумана, И.
И. Быховского н Б. Г. Гольдштейиа. М.: Машиностроение, 1970. 548 с.
7. Гольдштейн Б. Г., Петрунь- кии Л. П. Глубинные
вибраторы для уплотнения бетона. М.: Машиностроение, 1966. 172 с.
8. Ильин Ю. А., Шубин А. Г. Повышение надежности
подшипниковых узлов электромеханических виб- раторов//Строительиые и дорожиые
машины. 1982. № 7. С. 9—10.
9. Механизированный инструмент, отделочные машины
и вибраторы: Отраслевой каталог. М.: ЦНИИТЭ- строймаш, 1986. 357 с.
10. Миклашевский Е. П. Глубинное вибрирование
бетонных смесей. М.: Стройиздат, 1981. 176 с.
11. Пуговишников С.В., Дубровин М. Г. Стандарты СЭВ
— основа повышения качества деталей подшипникового узла вибратора ИВ-98//По-
вышение эффективности производства, автоматизация технологических процессов,
вспомогательных и транспортных операций в машиностроении. Ярославль, 1981. С. 122—123.
12. Bykhovsky I. I. Fundamentals of
vibration engineering. — New York, Robert Krieger Publishing Co., 1980. 382
p.
13. Compact vibrator motor. —
Quarry Management and Products, 1981, v. 8, No. 5, p. 373.
14. Hltzebestandiger Vibrationsmo-
tor. — Maschinenmarkt, 1980, № 6, S. 102.
|