Лабораторная работа № 6. Определение экспериментальной характеристики вибраторов для уплотнения бетонных смесей

Цель работы:

1) изучить устройство и принцип работы поверхностного и глубинного вибраторов по промышленному образцу.

2) изучить правила эксплуатации и техники безопасности при работе с вибраторами.

3) рассчитать основные параметры вибратора в соответствии с заданным вариантом (таблица 6.1.).

 

Таблица 6.1 – Варианты заданий с исходными данными

 

Вариант	Поверхностный вибратор	Глубинный вибратор
Масса вибратора m, кг	Возмущающая сила P, кН	Площадь основания плиты F, м^2	Наружный диаметр корпуса dК, мм	Тип вибровозбудителя	Толщина вибрируемого слоя h, м
			0,4		Планетарный с внутренней обкаткой	0,30
			0,6		0,30
			0,8		0,30
			1,0		0,35
			1,1		0,35
			1,2		Планетарный с наружной обкаткой	0,35
			1,3		0,35
			1,4		0,40
			1,6		0,40
			1,8		0,40

Теоретическая часть

 

Режим вибрационного уплотнения характеризуется амплитудой колебаний, частотой колебаний, продолжительностью вибрирования и мощностью, необходимой для вибрирования бетонной смеси.

Оптимальная частота колебаний зависит от размера частиц и подвижности бетонной смеси. Для смесей с крупными фракциями заполнителей необходима более низкая частота колебаний с наибольшей амплитудой, а для смесей с мелкими фракциями – наиболее высокая частота с меньшей амплитудой. Вибратор состоит из вибровозбудителя (вибрационного механизма), рабочего органа и амортизаторов. Электромеханические вибровозбудители по конструктивному исполнению бывают дебалансные, планетарные и бегунковые. Дебалансный вибровозбудитель состоит из корпуса, в котором запрессован статор асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Вал электродвигателя установлен на шарикоподшипниках, последние смазываются консистентной смазкой, вытекание которой ограничивают лабиринтные уплотнения. На консольных частях вала размещены подвижные и неподвижные части дебалансов. Изменяя их расположение относительно друг друга, можно получить четыре различных статических момента массы дебалансов и соответственно четыре значения возмущающей силы.

Статический момент массы дебалансов определяется по формуле

 

, (6.1)

 

где – масса дебалансов, кг;

– радиус вращения центра масс дебалансов, м;

– возмущающая сила, H;

– угловая скорость вращения дебалансов, с.

Амплитуда колебаний вибратора:

 

, (6.2)

 

где – масса вибратора, кг (см. таблицу 6.1);

– масса плиты (принять = 0,5…1,1 т).

 

В дебалансных вибраторах ненаправленного действия вектор центробежной силы Р вращается с угловой скоростью W, а проекция этого вектора на ось х изменяется по гармоническому закону:

 

, (6.3)

 

где – возмущающая сила, H.

Амплитудное значение возмущающей силы равно центробежной силе:

 

, (6.4)

 

где – амплитудное значение возмущающей силы, H;

– масса дебаланcа, кг;

– радиус вращения центра тяжести дебаланса, м;

– угловая скорость вращения, c^–1.

Если вибровозбудитель закрепить в центре рабочей площадки, получают поверхностный вибратор (рисунок 6.1), техническая производительность которого определяется по формуле

 

, (6.5)

 

где – производительность уплотнения бетонной смеси, м³/ч;

– площадь контакта, м²;

– глубина проработки, м;

– продолжительность вибрирования на одном мосте, c;

– продолжительность перестановки вибратора, с.

 

Рисунок 6.1 – Поверхностный вибратор

 

Планетарный вибровозбудитель находит применение в бесподшипниковых вибростержневых глубинных вибраторах (рисунок 6.2).

а) б)

 

а – наружная обкатка; б – внутренняя обкатка; 1 – корпус; 2 – вал электродвигателя;

3 – гибкое соединение; 4 – вал бегунка; 5 – бегунок; 6 – стержень; 7 – кольцо

 

Рисунок 6.2 – Планетарный вибровозбудитель

 

Различают вибровозбудители с наружной и внутренней обкаткой. В первом случае дебаланс обкатывается своей наружной поверхностью внутри кольца; во втором случае пустотелый бегунок обкатывается своей внутренней поверхностью вокруг стержня.

Техническая производительность глубинного вибратора определяется по формуле

, (6.6)

 

где – радиус действия вибратора, м (принять равным 5…7 значениям наружного диаметра корпуса (см. таблицу 6.1.);

– толщина вибрируемого слоя бетона, м;

– коэффициент перекрытия зон действия вибратора (принять

= 0,65);

и – продолжительность вибрирования на одном месте и время

перестановки вибратора соответственно (принять = 30 c, = 1…5 c).

Число колебаний корпуса вибратора зависит от соотношения радиусов бегунка и беговой дорожки (см. рисунок 6.2) и определяется по следующим формулам:

– для вибровозбудителя с внутренней обкаткой

, (6.7)

 

– для вибровозбудителя с наружной обкаткой

 

, (6.8)

 

где – угловая скорость вращения гибкого вала.

Знак “–” в формуле показывает, что вращение бегунка и его обкладка происходят в различных направлениях.

Начертить график зависимости от , присваивая значения 1 ≤ ≤ 3.

При заданном числе оборотов вала электродвигателя число обкатываний бегунка с внешней обкаткой:

, (6.9)

 

а при обкатке бегунка вокруг центрального стержня:

 

, (6.10)

 

где , – частота колебаний, колебаний/мин;

– диаметр внешней обкатывающейся поверхности, м;

– частота вращения электродвигателя, мин^–1.

При малой разнице диаметров и частота колебаний достигает 300…350 Гц.

 

Порядок выполнения работы

 

1 После изучения теоретической части, конструкции вибровозбудителей и безопасных приемов работ с ручными вибраторами измерить при помощи ваттметра потребляемую мощность поверхностных и глубинных вибраторов.

Произвести замер частоты вынужденных колебаний с помощью тензометрического вибрографа при работе глубинного вибратора в уплотненной среде и на воздухе.

По результатам непосредственных замеров габаритных размеров рабочего оборудования и дебалансов вибровозбудителей в соответствии с теоретическими зависимостями определить расчетным путем возмущающую силу, частоту колебаний и производительность поверхностных и глубинных вибраторов.

2 Во избежание несчастных случаев запрещается:

– начинать работу, не убедившись в исправности вибратора, надежности крепления к нему токоподводящего кабеля и надежности заземления корпуса или источника питания;

– начинать работу при неисправном, натянутом или скрученном токоведущем кабеле;

– производить какой–либо вид ремонта, чистку, смазку и т.п. при включенном вибраторе;

– работать электрическими ручными вибраторами без резиновых сапог и перчаток.

3 Отчет оформляется индивидуально в следующей последовательности:

– схемы включения вибраторов в сеть;

– конструкции вибровозбудителей;

– теоретическая часть;

– методика измерений и результаты вычислений основных параметров;

– сопоставление полученных результатов с технической характеристикой серийных вибровозбудителей.

 

Контрольные вопросы

1 Как определяется и от каких параметров зависит производительность глубинных вибраторов?

2 Как определяется и от чего зависит величина возмущающей силы вибратора?

3 Чем отличаются между собой вибровозбудители направленного и ненаправленного действия?