Содержание к диссертации
Введение
1. Машины для строительства цементобетонных покрытий ирригационных каналов и анализ конструкций их рабочих органов 3
1.1. Рабочие органы бетоноукладочных машин 9
1.2.Вибровозбудители рабочих органов
1.3. Взаимодействие рабочего органа с уплотняемой смесью
1.4.Энергетические характеристики процесса уплотнения .42
1.5.Основные задачи исследования №
2. Сопротивления, возникающие при работе глубинного виброуплотнящего рабочего органа
2.1.Определение параметров колебательной системы по её амплитудно-частотной характеристике 50
2.2.Определение величины присоединенной массы .
2.3. Экспериментальное определение параметров силового взаимодействия глубинного виброизлучателя с уплотняемой средой
2.4.Энергетические характеристики процесса взаимодействия .
2.5.Жесткость сборного резинового виброизолятора .91
3. Вибровозбудитель рабочего органа
3.1. Возможность использования уравновешенного вала с сосредоточенными массами в качестве вибровозбудителя
3.2.Допускаемые прогибы вала
3.3.Влияние параметров вибровозбудителя на величину вынувдающей силы
3.4.Методика выбора параметров вибровозбудителя
4. Общая динамическая модель рабочего органа
4.1.Выбор модели
4.2.Анализ динамической модели
4.3.Экспериментальная проверка теоретических положений .
5. Практическое использование результатов исследований .
5.1. Методика выбора параметров вибротрубного уплотнителя . с вибровозбудителем типа "гибкий вал"
5.2.Результаты испытаний рабочего органа в полигонных условиях
5.3.Практическая реализация результатов исследований .
5.4.Технико-экономическая эффективность использования результатов исследований
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Приложения
- Взаимодействие рабочего органа с уплотняемой смесью
- Экспериментальное определение параметров силового взаимодействия глубинного виброизлучателя с уплотняемой средой
- Возможность использования уравновешенного вала с сосредоточенными массами в качестве вибровозбудителя
- Методика выбора параметров вибротрубного уплотнителя . с вибровозбудителем типа "гибкий вал"
Введение к работе
Основными направлениями экономического и социального разви -тия СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусматривается дальнейшее развитие мелиорации земель, расширение сети оросительных каналов. Известно, что по пути транспортирования от реки до поля из-за фильтрации теряется до 50 км3 воды в год. Около bQffo потерь приходится на внутрихозяйственные каналы, которые облицованы менее чем на 45%, и на крупные магистральные каналы , как правило, не имеющие облицовки / I / ..
Избыток почвенной влаги, который может образоваться из-за фильтрации и глубокого просачивания воды, приводит к заболачиванию и засолению обширных участков сельскохозяйственных угодий. Для повторного введения таких участков в аграрное производство требуются значительные капиталовложения. Наличие противофильтрационных облицовок существенно уменьшает потери воды, однако строительство их - процесс трудоемкий, дорогостоящий, связанный со значительны -ми затратами тяжелого ручного труда, особенно при строительстве крупных магистральных каналов. Резкое увеличение объемов ирригационного строительства выдвигает в ряд особо актуальных задачу комплексной механизации технологических операций процесса сооружения противофильтрационных облицовок магистральных каналов.
В связи с изложенным Госкомитетом по науке и технике и Госпланом СССР выдвинута проблема 0.52.03 "Разработать и внедрить высо -коэффективные технологические процессы и технические средства для водохозяйственного строительства, содержания и ремонта мелиоративных систем" , утвержденная Постановлением ГКНТ и Госплана СССР за № 526/260 от 22.12.1980 г. и переутвержденная за № 491/244 от 08.12.1981 года.
В силу ряда преимуществ - высокое качество, сравнительно низ-
кая себестоимость, возможность комплексной механизации наиболее трудоемких строительных операций - наибольшее распространение получили облицовки каналов из монолитного цементобетона.
Уровень механизации бетонных работ непрерывно возрастает, чему в значительной мере способствуют разрабатываемые в НПО ВНИИЗем-маш комплексы машин для строительства цементобетонних покрытий ирригационных каналов. Машины расчитаны на создание облицовок кана -лов глубиной от 0,6 до 5,0 м с возможностью изменения ширины дна канала. Комплексы разбиты на группы в зависимости от параметров поперечных сечений каналов / 58, 65 /. Каждый из комплексов произ -водит все технологические операции по строительству цементобетон -ных облицовок.
Производительность комплекса определяется главным образом эффективностью уплотняющего оборудования бетоноукладочных машин.Дальнейшее совершенствование уплотняющих рабочих органов нельзя рас -сматривать в отрыве от прогресса в области технологии приготовления бетонных смесей.А здесь в последнее время наметилась тенденция к широкому использованию различных химических добавок, влияющих , кроме прочего, на увеличение подвижности смеси. Высокоподвижные су-перпластифицированные смеси требуют меньше энергии для уплотнения, что позволяет улучшить энергетические и эргономические характеристики уплотняющего оборудования /34, 52 /.
Работами ученых ВНИИСтройдормаша, ВНИИЗеммаша и других организаций показана перспективность применения глубинного метода уплотнения при строительстве цементобетонних покрытий / 61,-86 / , причем эффективность виброизлучателя возрастает с уменьшением угла наклона его продольной оси к горизонту.
В НПО ВНИИЗеммаш в рамках выполнения целевой комплексной программы "Автоматизация и строительная робототехника " была предложена конструкция глубинного вибротрубного уплотнителя с вынесен-
ной вибролинией / 47 /. Несмотря на простоту конструкции, уплотнитель имеет сложную динамическую систему. Правильный выбор параметров рабочего органа, основанный на существующих методах расчета вибрационных уплотнителей, до настоящего времени не представлялся возможным.
Цель настоящей работы - разработка основ теории и методики расчета глубинного вибротрубного уплотнителя с вынесенной вибролинией. Эта цель может быть достигнута путем решения ряда частных задач. Необходимо :
определить параметры силового взаимодействия рабочего органа с уплотняемой смесью ;
найти параметры конструктивных элементов рабочего органа-виб-роизоляторов, вибровозбудителя ;
разработать и подвергнуть анализу динамическую и математическую модель рабочего органа.
Для решения этих задач использовался экспериментально-теоретический метод, основанный на элементах теоретической механики, теории упругости и прикладной математики . Эксперименталь -ные исследования проведены на установках и машинах, оснащенных современной контрольно-измерительной аппаратурой .
Научную новизну проведенных исследований составляют следующие результаты :
разработана динамическая модель глубинного вибротрубного уплотняющего рабочего органа бетоноукладочных машин ;
проведен анализ рабочего процесса нового типа вибровозбудителя и разработаны элементы его теории и метод расчета ;
предложена методика определения величины присоединенной мае -сы ;
предложен метод определения параметров одномассовой колебательной системы по её амплитудно-частотной характеристике ;
- выявлено влияние параметров колебательной системы рабочего органа и скорости поступательного движения машины на энергетические показатели процесса уплотнения.
На защиту выносятся изложенные выше результаты исследований , а также методика расчета глубинного вибротрубного уплотняющего рабочего органа.
Диссертация выполнена на кафедре "Дорожные и строительные машины " Ленинградского ордена Ленина политехнического института имени М.И.Калинина. Результаты работы использованы в проектных разработках НПО ВНИИЗеммаш, направленных на создание бетоноукладочных машин для бетонирования каналов глубиной до 3 м и до 5 м.
Работа выполнялась при консультациях кандидата технических наук, доцента М.И.Капустина.
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных результатов и приложений. Работа содержит /^3 стр. машинописного текста, 5# стр. иллюстраций и таблиц, список литературы из наименований на стр., стр. приложений .
Взаимодействие рабочего органа с уплотняемой смесью
Основной, ведущей машиной комплекса является бетоноукладчик , осуществляющий операции распределения и уплотнения бетонной смеси. От качества и эффективности уплотнения непосредственным образом зависит производительность всего комплекса, а также важнейшие эксплуатационные характеристики покрытия - плотность, ровность , долговечность
Уплотнение производится вибрационным способом . В настоящее время нет. работ, в которых было бы приведено полное систематическое описание конструкций виброуплотнителей, применяемых на машинах для строительства противофильтрационных облицовок.
Анализ патентной и литературной информации позволил разработать наиболее общую классификацию вибрационных уплотняющих рабочих органов, рис.1.1. В работе / 57 / указывается, что в основу классификации может быть положен метод вибрационного воздействия на смесь. Отмечается, что история "развития вибрационных рабо -чих органов ... представляет собой совершенствование основных методов вибрационного уплотнения : объемного, глубинного и поверхностного" . В дополнение к названным введено понятие комбини -рованного метода, представляющего собой сочетания известных ра -нее / 53, 57, 124 /.
Для глубинных виброуплотнителей типа вибротрубы важным классификационным признаком является расположение вибровозбудителя , который может быть встроен в вибротрубу или вынесен за её пре -делы /57 /.
При уплотнении рабочим органом объемного типа бетонная смесь находится в бункере, устанавливаемом на бетоноукладочной машине с помощью различных виброизолирующих подвесок. Колебания бункеру сообщаются за счет вибровозбудителей, определенным образом установленных на внешних частях бункера. При работе уплотнителей такого типа бетонная смесь разжижается во всем объеме бункера и через разгрузочную щель подается на подготовленное основание.
Типичным рабочим органом объемного действия является виброуплотнитель фирмы ДИНГЛЕР, патент ІРГ $ 862616, рис. 1.2. Он состоит из вибровозбудителей I, бункера 2, заглаживающего бруса 3. Вибровозбудитель представляет собой несколько инерционных вибраторов, равномерно расставленных по ширине бункера и соединенных между собой синхронизирующим валом. Толщина укладываемой бетонной облицовки соответствует высоте разгрузочной щели. Заглаживающий брус при движении бетоноукладчика выравнивает уложенное покрытие .
Для приведения массивного бункера с бетонной смесью в колебательное движение необходимо использовать мощный вибропривод в сочетании с соответствующими виброизоляторами, что повышает энергоемкость процесса уплотнения и снижает надежность машины. Непрерывное вытекание бетонной смеси из бункера приводит к измене -нию его массы, поэтому изменяется величина деформации виброизоляторов и, следовательно, нарушается толщина бетонной облицовки.
Попытки избавиться от этих недостатков привели к созданию рабочих органов объемного действия с резонансным виброприводом . Один из вариантов такого органа, представленный на рис.1.3, создан в НПО ВНИИЗеммаш / 57 /. Он состоит из одной- двух секций по ширине покрытия. Секции разделены на отсеки перегородками.Непосредственно позади бункера 4 установлен заглаживающий брус 7 для выравнивания покрытия. Секции заполняются бетонной смесью при помощи специальных устройств. Бункер устанавливается в подшипниковых V -образных опорах, допускающих его перемещение только в продольном направлении. Резонансный вибропривод размещен с торца каждой секции и состоит из мощного вибратора направлен -ного действия, жесткой плиты-резонатора и пружин.
Эффективность резонансной вибромашины высока при больших значениях коэффициента резонансного усиления колебаний. Этот коэффициент можно увеличить, максимально снижая диссипацию энер -гии в элементах машины и предельно приближая режим работы к резонансному. Но при этом резко возрастает чувствительность привода к внешним воздействиям и, следовательно, рабочий режим становится нестабильным. Радикальным решением указанного противоречия явилась бы автоматизация поддержания резонансного режима . Работы в этом направлении ведутся, но пока не удалось создать конструкцию с высокими технико-экономическими показателями.
Рабочие органы объемного типа позволяют уплотнять бетонные смеси в диапазоне подвижности, соответствующем осадке стандартного конуса 0,5 - 6,0 см при высокой - до 8 м/мин - скорости передвижения бетоноукладчика. Однако некоторые общие недостатки, отмеченные выше, ограничивают область их применения.
Поверхностный метод уплотнения широко применяется в отечественном и зарубежном строительстве и осуществляется с помощью вибробрусьев самых разных конструкций. Вибробрус, рис.1.4, представляет собой коробчатую балку I с установленными на ней вибровозбудителями 2. Для обеспечения равномерности распределения амплитуд колебаний по ширине бруса обычно устанавливают несколько вибровозбудителей, соединенных синхронизирующим валом. Вибробрус подвешивается к раме машины с помощью пакетов резино-металлических виброизоляторов 3. При работе брус перемещается по поверхности предварительно уложенного слоя цементобетонной смеси и осуществляет её уплотнение. Поверхностный метод уплотнения позволяет использовать в ирригационном строительстве жесткие бетонные смеси. К недостаткам вибробруса следует отнести его большую массу и необходимость использования мощного вибропривода. Исследования работы бетоноукладочных машин, оснащенных поверхностными виброупло-тнителями, показали, что неровности основания не позволяют обеспечить одинаковое уплотнение по длине и ширине покрытия и сни -жагот ровность покрытия / 86 /.
Экспериментальное определение параметров силового взаимодействия глубинного виброизлучателя с уплотняемой средой
Цементобетонная смесь является трехфазной дисперсной системой, состоящей из твердой фазы - щебня и песка, жидкой - связанной и свободной воды, и газообразной - пузырьков воздуха и водяных паров. Уплотнение такой среды протекает как процесс вытеснения газообразной фазы и переукладки частиц твердого заполнителя. В современном дорожном и ирригационном строительстве уплотнение производится способом вибрирования. Под влиянием вибрации полнее протекают процессы гидратации и коагуляции, имеющие важное значение при формировании структуры цементобетона.
В свежеприготовленной цементобетонной смеси частицы находятся в положении неустойчивого равновесия под воздействием сил тяжести, трения и сцепления. Из всех этих сил только сила тяжести действует в определенном направлении, стремясь переместить частицы вниз и тем самым уменьшить запас потенциальной энергии системы. Силы трения и сцепления, в общем случае противодействующие силе тяжести, под действием вибрации уменьшаются /10, 14, 17, 41, 44, 88 /. Виброизлучатель сообщает бетонной смеси энергию колебаний, которая затем распространяется в пределах зоны уплотнения и нарушает равновесие частиц. В процессе колебаний отдельные частицы отрываются от массива и под действием силы тяжести перемещаются вниз, более плотно располагаясь относительно друг друга. При достаточной интенсивности вибрирования оказывается, что значительное количество частиц находится в состоянии относительных перемещений. Поэтому, как считает большинство исследователей /38, 41, 82, НО / "смесь переходит как бы в состояние тяжелой жидкости и самоуплотняется " / 38 /. При этом пузырьки воздуха всплывают на поверхность и происходит перекомпоновка частиц твердой Фазы. В работе М.П.Зубанова / 66 / указывается, что всплывают на поверхность не все пузырьки, а только имеющие объем не менее некоторого предельного для конкретных условий.
При вибрационном воздействии цементобетонная смесь резко меняет свои свойства. Такое изменение происходит вследствие тиксотропного разжижения цементного геля. Проявление тиксотропных свойств зависит главным образом от водоцементного отношения. Они могут наблюдаться лишь в том случае, если количество воды достаточно для перехода частиц цемента в состояние неупорядоченного движения /31/. Тиксотропия цементного геля может быть вызвана высокочастотными колебаниями любой направленности, однако для более плотной пространственной упаковки частиц заполнителя возникающие при вибрации инерционные силы должны совпадать по направлению с силой тяжести, как указывается в работе / 9 /.
Для облегчения тиксотропных превращений цементного геля и повышения удобоукладываемости в состав цементобетонной смеси вводят до 605 воды от массы цемента. Для гидратации же цемента необходимо около 20$ воды от массы цемента / 41, 130 /. Таким образом, доля воды в бетонной смеси значительно больше необходимой для осуществления химических реакций. Увеличение содержания воды в цементном тесте приводит, с одной стороны, к улучшению удобоукладываемости, а с другой стороны - к увеличению разрыхленное структуры бетона и главное - к снижению его прочности. При испарении избыточной воды образуется густая сеть открытых пор, что вызывает еще большее снижение прочностных и деформативных свойств бетона / 19, 25 /.Например, по данным Ю.М.Бутта / 19 /, увеличение водоцементного от -ношения на AQffo вызывает увеличение суммарной пористости бетона в 2-3 раза, что ухудшает механические показатели как свежеуложенной смеси, так и бетона за все время твердения.
Уменьшить содержание воды в бетонной смеси без снижения удо-боукладываемости позволило применение химических добавок /34,133/. Некоторые добавки и полифункциональный характер их действия существенно изменяют свойства бетонной смеси. В настоящее время во всем мире ведется интенсивный поиск новых химических средств, улучшающих как технологию строительства с применением монолитных бетонных смесей, так и качество последних.Достигнуты значительные успехи в этой области. Так, австрийская фирма Interstate 7iemtCQi Coy.(Afo/J Pty LTD разработала добавку дорсиге $ обеспечивающую повышение прочности бетона и создающую на поверхности покрытия бесцветную герметизирующую пленку, предотвращающую испарение воды. Ширма HoGCnSt разработала суперпластификатор Me/ment--10, предотвращающий расслоение смеси и резко увеличивающий её подвижность, что позволяет производить формование изделий без дополнительного уплотнения. Названная добавка обеспечивает ускорение сроков твердения и улучшает сцепление бетона с арматурой. В нашей стране разработана эффективная суперпластифицирующая добавка С-3. Следует отметить, что применение химических добавок позволяет снизить требования к динамическим параметрам уплотняющего оборудова -ния.Так например, на строительстве объектов Каховской оросительной системы для уплотнения высокоподвижной цементобетонной смеси применяются виброуплотнители с амплитудой колебания 0,15...0,20 мм при частоте 80 Гц, что позволяет улучшить эргономические показа -тели машин и снизить энергозатраты.
Вибрационное воздействие на бетонную смесь характеризуется многими параметрами - амплитудой, частотой колебания и производными от них величинами, а также временем уплотнения. Комбинация этих параметров называется режимом вибрирования. В настоящее время существует несколько точек зрения по вопросу назначения режимов вибрирования. В работе /82/ параметры вибрации рекомендуется назначать так, чтобы добиться плотной укладки мелких частиц. В трудах А.Е.Десова /40, 41/ указывается, что в основном нужно создать условия для перемещения более крупных зерен заполнителя, которые становятся вторичными источниками колебаний и способствуют уплотнению мелких зерен. По результатам исследований /99/ сделан вы -вод, что сначала нужно уплотнить зерна крупного заполнителя, а затем, изменяя частоту и амплитуду колебаний укладывать зерна мелких фракций в пустотах образовавшейся структуры. Авторы утверждают, что данным способом можно добиться максимальной степени уплотнения. Известны предложения использовать поличастотные режимы вибрирования, получающиеся в результате наложения двух и более частот .
Возможность использования уравновешенного вала с сосредоточенными массами в качестве вибровозбудителя
В работе /II/ динамические и энергетические параметры глубинного вибратора определяются на основе гипотезы о пропорциональности сил сопротивления ускорению и скорости колебаний .
Автор работы /123/ предлагает использовать обобщающую оценку инерционного, диссипативного и упругого сопротивления бетонной смеси вибрационному воздействию в форме одной из комплексных величин-динамической жесткости, импеданса либо присоединенной массы. Метод прост, но не дает возможности проанализировать влияние параметров уплотняющего оборудования на эффективность процесса .
Е.П.Миклашевский /88/ провел подробный анализ процессов, происходящих при взаимодействии вибратора с уплотняемой средой. На основе законов гидродинамики и механики сплошных сред автор выделил четыре основных вида сопротивлений, действующих на виброизлучатель со стороны бетонной смеси: лобовое, вязкое, инерционное и акустическое. Существует еще сопротивление от сил трения, возникающих при проскальзывании корпуса по поверхности контакта с бетонной смесью. Но при вибрировании бетонной смеси силы трения резко снижаются и поэтому, как считает автор, сопротивлением от них можно пренебречь.
Лобовое сопротивление зависит от формы поперечного сечения обтекаемого тела и возникает вследствие разности давлений на разных участках поверхности. Равнодействующая сопротивления формы направлена против скорости движения. Для цилиндрических виброизлучателей это сопротивление имеет второстепенное значение по сравнению с вязким .
Вязкое сопротивление, или сопротивление внутреннего трения , характеризуется силами, которые необходимы для преодоления сопротивления сдвигу. Вязкое сопротивление зависит от площади сдвига, вязкости среды и градиента скорости сдвига. При определении градиента скорости за расстояние, на которое распространяется сдвиг,автор принимает то расстояние, на котором амплитуда поперечных волн уменьшается в Є раз. Вязкое сопротивление направлено против скорости движения и непосредственно влияет на величину потребляемой мощности.
Инерционное сопротивление возникает при переменной относительной скорости среды и тела и характеризуется величиной присоединенной массы бетонной смеси. Методы определения величины присоединенной массы рассмотрены выше. Инерционное сопротивление непосредственно не влияет на величину потребляемой мощности, но вызывает уменьшение амплитуды колебаний при работе в бетонной смеси и, следова-, тельно, приводит к некотому снижению потребляемой мощности.
Акустическое сопротивление связано с упругостью бетонной смеси. Упругая сжимаемая среда реагирует на перемещение в ней тела не только обтеканием, но и деформацией. Чередующиеся процессы сжатия и расширения приводят к образованию продольных волн, уносящих энергию от виброизлучателя и вызывающих уплотнение бетонной смеси.Для того, чтобы излучение происходило наиболее интенсивно, следует обращать особое внимание на выбор размеров рабочего органа и параметров его колебаний. Е.П.Миклашевский рекомендует ширину излучателя назначать равной длине излучаемой волны. При таком соотношении удается до минимума уменьшить отрицательное влияние обтекания на процесс передачи энергии и уменьшить перепад амплитуд в зоне контакта излучателя со смесью.
В рассматриваемой работе Е.П.Миклашевского наиболее полно раскрыта физическая сущность и проведен количественный анализ процесса взаимодействия глубинного виброизлучателя с уплотняемой средой. Дальнейшее развитие теоретических основ взаимодействия рабочего органа с бетонной смесью позволит сформулировать обоснованные требования к параметрам уплотняющего оборудования, добиться повышения его эффективности.
В заключение обзора следует отметить, что представленный в литературе обширный фактический материал, накопленный при изучении взаимодействия рабочих органов с уплотняемой смесью, не всегда поддается обобщению ввиду различного методологического подхода авторов к проведению исследований. Большая часть исследований посвящена глубинным вибраторам общестроительного назначения, работающим пот зиционно, тогда как глубинные виброизлучатели машин для строительства цементобетонных покрытий работают при непрерывном поступательном перемещении относительно уплотняемой смеси. Вопросы, связанные с определением сил сопротивления, возникающих при работе глубин -ного вибратора, нуждаются в дальнейшей разработке. На данном этапе можно утверждать, что величина сил сопротивления является функцией физических свойств уплотняемой среды и рабочих параметров вибромашины.
Анализ литературных данных показывает, что определяющую роль в вибрационной технологии играют особенности взаимодействия рабочего органа с уплотняемой средой, поскольку характер этого взаимодействия влияет и на передачу энергии среде, и на сопротивления, возникающие при работе, и, в конечном счете, на эффективность всего процесса уплотнения.
Несомненно, при расчетах глубинных виброуплотнителей следует учитывать инерционные, диссипативные и упругие сопротивления бетонной смеси; однако в настоящее время не существует единых рекомендаций по определению величин указанных сопротивлений. Отсюда вытекает одна из задач предстоящих исследований: - изучить взаимодействие глубинного горизонтального виброуплотнителя с бетонной смесью с целью определения сопротивлений, возникающих при работе бетоноукладочной машины.
Методика выбора параметров вибротрубного уплотнителя . с вибровозбудителем типа "гибкий вал"
Как отмечалось выше, при создании вибрационных машин большое значение имеют вопросы, касающиеся поведения уплотняемой смеси под воздействием вибрации и определения параметров силового взаимодействия виброуплотнителя с уплотняемой средой. Исследованиям поведения уплотняемой среды под действием вибрации посвящены работы И.Н. Ахвердова, И.И.Быховского, А.Е.Десова, М.П.Зубанова, М.И.Капустина, Г.Я.Кунноса, Р.Лермита, А.Н.Лялинова, Е.П.Миклашевского, О.А. Савинова, Н.Я.Хархуты, В.Н.Шмигальского и ряда других авторов.Тем не менее, сегодняшнее состояние вопроса не позволяет довести функциональную зависимость отдельных сторон процесса виброуплотнения до математического описания. Поэтому самым надежным методом исследования процесса уплотнения и определения параметров силового взаимодействия уплотнителя со средой остается экспериментальный метод,
Для определения параметров силового взаимодействия виброуплотнителя с уплотняемой смесью необходимо иметь амплитудно-частот -ные характеристики (АЧХ)колебательной системы при работе в воздухе и в среде. Применив изложенный в п.2.1 метод к АЧХ системы в воздухе, мы можем найти инерционные, упругие и диссипативные сопротивления, возникающие внутри системы. Обработка АЧХ, полученной при работе в уплотняемой среде, позволяет определить суммарные сопротивления, состоящие из сопротивлений уплотняемой среды и внутренних сопротивлений системы. Далее простым вычитанием можно найти инерционные, диссипативные и упругие сопротивления, действующие на рабочий орган со стороны уплотняемой смеси. Для практических расчетов целесообразно использовать удельные коэффициенты сопротивлений, т.е. сопротивления, действующие на единицу поверхности виброизлучателя.
Анализ литературных данных позволяет утверждать, что свойст-материала ва уплотняемого в значительной мере зависят от частоты вибрационного воздействия. Для изучения этой зависимости исследуемый частотный диапазон разбивается на ряд участков, в каждом из которых определяются составляющие реакции уплотняемого материала.
Работа глубинного виброуплотняющего рабочего органа бетоно-укладочной машины характеризуется некоторыми особенностями, оказывающими определенное влияние на процесс взаимодействия. К их числу следует отнести расположение вибротрубы в непосредственной близости к передней стенке калибрующего бруса, наличие грунтового основания под уплотняемым материалом, поступательное движение бетоноукладчика с возможностью изменения скорости и конечную толщину слоя смеси над вибротрубой.
Отсюда вытекают требования, которым должна удовлетворять экспериментальная установка. Она должна обеспечить получение амплитудно-частотных характеристик горизонтального глубинного виброизлучателя при работе в уплотняемом материале и в воздухе. Условия работы виброизлучателя должны отражать все основные особенности работы виброуплотнителя на реальной бетоноукладочной машине. Дина -мическая модель должна быть как можно ближе к одномассовой. Комплекс контрольно-измерительной аппаратуры должен обеспечить измерение амплитуды и частоты колебаний виброуплотнителя, скорости поступательного движения, мощности, потребляемой приводом виброуплотнителя.
Лабораторный экспериментальный стенд, отвечающий изложенным требованиям, был разработан и изготовлен на кафедре "Дорожные и строительные машины" ЛПИ им.Калинина. На рис.2.5 представлена фотография стенда с комплектом измерительной аппаратуры, на рис.2.6 изображен чертеж общего вида с частичными разрезами для лучшего представления конструкции. Форма, состоящая из торцовых I и боковых 2 стенок, установлена на массивном основании 3 так, что между основанием и днищем 4 формы имеется зазор для прохода нижней ветви ленточного транспортера 5. В передней торцовой стенке имеется паз для входа ленты, в задней - окно для выхода ленты и уплотняемого материала. Верхняя ветвь ленты скользит по предварительно уплотненному грунтовому основанию 6. Лента приводится в движение через ведущий барабан 7 от привода 8 с блоком тиристорного регулирования скорости вращения. Ведомый барабан 9 снабжен устройством для натяжения ленты 10. Виброуплотнитель II с помощью резиновых виброизоляторов 12 установлен в боковых стенках формы. Привод виброуп -лотнителя осуществляется от электродвигателя 13 с регулируемой скоростью вращения через упругую муфту 14, изолирующую двигатель от вибрации. Виброуплотнитель оснащен дебалансным валом со сменными дебалансами для получения колебаний с разными амплитудами переме -щений. Между боковыми стенками формы за виброуплотнителем установлена профилирующая заслонка 15.
Стенд работает следующим образом. Уплотняемая бетонная смесь или её аналог загружается в форму слоем необходимой для исследований высоты. Включается привод виброуплотнителя II и транспортера 5. Лента транспортера начинает двигаться с заданной скоростью и увлекает за собой уплотняемый материал. Под действием вибрации материал уплотняется, профилирующая заслонка формует слой заданной толщины, который выносится лентой из формы через разгрузочное окно.
В состав измерительного комплекса входит комплект виброизмерительной аппаратуры типа ВА - 2, осциллографы светолучевой H04I У4.2 и электроннолучевой CI - 62, тахогенератор, схема для измерения мощности, потребляемой электродвигателем виброуплот -нителя .
При проведении экспериментальных исследований ставилась задача получить амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) горизон -тального глубинного виброуплотнителя при работе в воздухе и в уплотняемом материале. Предварительно тарированный датчик уско -рения аппаратуры ВА - 2 устанавливается на виброуплотнителе, вырабатывая сигнал, пропорциональный ускорению колебаний рабочего органа. Сигнал усиливается, проходит двойное интегрирующее -С-звено и с выхода аппаратуры через согласующее устройство подается на гальванометр M00I.3A осциллографа Н04І У4.2. Изменение частоты осуществляется изменением напряжения питания приводного электродвигателя постоянного тока. Контроль частоты колебаний осуществлялся по индикатору тахогенератора. Для построения АЧХ записывались осциллограммы процесса на 10 - 12 частотах в диапазоне 10...120 Гп. На каждой частоте опыт повторялся не менее 5 раз.
