РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ВИБРАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Основной целью настоящих теоретических исследований является разработка научных предпосылок для создания бетоносмесителя принудительного действия с устройством для обработки цементобетонных смесей.
В настоящее время для приготовления цементобетонных смесей широко используются бетоносмесители со свободным (гравитационным) и принудительным перемешиванием [33, 115]. Бетоносмесители со свободным перемешиванием служат для приготовления пластичных цементобетонных смесей [33]. Они просты по конструкции, обладают малой энергоемкостью, а также имеют и недостатки: некоторую неоднородность смеси и повышенное время перемешивания [33, 115]. Бетоносмесители с принудительным перемешиванием используются для приготовления пластичных, умеренно жестких и жестких бетонных смесей. Они имеют более сложную конструкцию и требуют большую удельную мощность привода [115]. После приготовления в смесителях, как со свободным так и принудительным перемешиванием, бетонные смеси, особенно жесткие и умеренно жесткие, имеют в своем составе значительное количество агрегатов, образованных: из слипшихся частиц цемента, покрытых водной пленкой только по поверхности агрегатов; из капелек воды и покрывающих их оболочек из частиц цемента [52]. Разрушению образовавшихся агрегатов препятствуют капиллярные силы. Эти агрегаты уменьшают подвижность бетонных смесей и прочность изделия [52].
Для разрушения образовавшихся агрегатов в смеси и, как следствие, для увеличения ее подвижности, повышения прочности изделия и снижения энергоемкости уплотнения было, предложено бетонную смесь подвергать переменному амплитудно-частотному вибрационному воздействию на заключительной стадии приготовления в лопастных бетоносмесителях принудительного действия [52, 56].
Наиболее эффективным для вибрационной обработки цементобетонных смесей является использование вибрационного устройства в виде вибролотка, который в процессе работы совершает крутильные (угловые) колебания и оказывает на цементобетонную смесь переменное амплитудно-частотное вибрационное воздействие в момент выпуска ее из смесительной емкости. Предлагаемый бетоносмеситель (рис.2.1) включает станину 1, на которой закреплены привод 2 и корпус в виде барабана 3 с лопастным валом 4, смонтированным в подшипниковых опорах 5, установленных на наружных сторонах торцевых стенок корпуса. Вибролоток 6, выполненный в виде желоба с радиусом, равным 1,05-1,07 радиуса внутренней поверхности корпуса, при помощи упругого элемента 7, выполненного в виде полукольца, смонтирован на обечайке корпуса смесителя под его выгрузочным отверстием. На вибролотке 6 закреплен вибровозбудитель колебаний 8 с дебалансами 9, установленными на концах вала 10 и развернутыми один относительно другого на угол 90-180О. При этом вибролоток 6 закреплен относительно горизонтальной оси под углом в 4-6О и имеет длину, равную 1,95 - 2,0 радиуса внутренней поверхности корпуса. Выгрузочное отверстие выполнено в торцевой стенке и закрыто шарнирной заслонкой 11.
Бетоносмеситель работает следующим образом.
В корпус 3 подают отдозированные компоненты минерального материала и воды и включают привод 2. При этом вращающийся лопастной вал обеспечивает механическое перемешивание смеси, перемещая ее двумя противоположными потоками: по периферии барабана смесь перемещается в зону выгрузки, а в центральной части - в противоположном направлении. После окончания механического перемешивания открывают шарнирную заслонку 11, смесь из корпуса 3 подается на вибролоток 6, который под действием
Рис.2.1. Бетоносмеситель принудительного действия с вибрационным устройством для обработки цементобетонной смеси.
вибровозбудителя колебаний 8 с развернутыми на концах вала 10 под углом =90-180О дебалансами 9 совершает сложные колебания. При =180О вибролоток совершает крутильные (угловые) колебания одновременно относительно двух осей, проходящих через центр тяжести, - продольной и вертикальной. При < 180О вибролоток совершает круговые и крутильные (угловые) колебания одновременно вокруг продольной и вертикальной осей. В результате, цементобетонная смесь под действием крутильных колебаний, совершаемых вибролотком вдоль продольной оси, испытывает периодические сдвиговые деформации, обеспечивающие завихрения и интенсивное перемешивание смеси, и в тоже время под действием крутильных и круговых колебаний с малой амплитудой движется по вибролотку, не отрываясь от его поверхности, в зону разгрузки. Чем меньше угол , тем больше амплитуда круговых колебаний и с большей скоростью цементобетонная смесь перемещается по вибролотку.
Вибрационное воздействие в виде одновременно прикладываемых крутильных и круговых колебаний обеспечивает эффективную проработку цементобетонной смеси. При этом цементобетонная смесь активно перемешивается, переходит в тиксотропное состояние, из нее удаляется воздух, разрушаются агрегаты частиц из цемента и улучшается обмазка заполнителя цементным тестом. Смесь становится более подвижной и в таком состоянии выходит из обрабатывающего вибролотка.
Диапазон соотношения основных параметров бетоносмесителя является рациональным. При радиусе вибролотка, равном 1,05-1, 07 радиуса внутренней поверхности корпуса, обеспечивается наиболее компактная компоновка бетоносмесителя и необходимая производительность вибрационной обработки.
При угле смещения дебалансов = 90 - 135О обеспечивается необходимое соотношение между амплитудами крутильных и круговых колебаний, т.е. достигается эффективная проработка бетонной смеси и ее безотрывное движение по вибролотку.
Угол наклона вибролотка в 4 - 6О обеспечивает необходимую скорость движения цементобетонной смеси по вибролотку при вибрационной обработке крутильными и круговыми колебаниями.
При длине вибролотка, равной 1 - 1,2 диаметра внутренней поверхности корпуса, достигается эффективная обработка цементобетон
- Київ+380960830922