Вибросмеситель Для Бетона

В настоящее время в технологии изготовления разных цементобетонных консистенций используются два типа смесителей: гравитационного (свободного) и принудительного смешивания. Гравитационное смешивание осуществляется во вращающемся барабане, снабженном лопастями, методом неоднократного подъема и свободного падения компонент консистенции.

Смесители принудительного типа характеризуются более высочайшей интенсивностью воздействия на смешиваемый материал. Процесс смешивания в их осуществляется методом вращения лопастных валов, геометрическая форма и направление вращения которых обеспечивает конвективный перенос консистенции в камере смешивания. Применяются принудительные бетоносмесители при подготовке полусухих смесей для вибро и гиперпрессования используя станки для кирпича и плитки.

Качество строительного оборудования является одним из важных причин удачной конкуренции на рынке. В текущее время в мире заметно возросли требования, предъявляемые к качеству продукции. И сначала к таким показателям, как надежность, экологичность, эргономичность, условия работы операторов, экономия энергии и горючего.

В общем объеме экспорта отраслей народного хозяйства РФ продукция машиностроения составляет малозначительную величину. Одной из главных обстоятельств маленьких объемов экспорта машиностроительной продукции является ее неконкурентоспособность, обусловленная сначала ее низким качеством.

Каким же образом можно повысить качество российской техники, сделать ее более конкурентоспособной?

Один из действенных путей - сертификация. Сертификация - это действие, удостоверяющее средством документов (сертификата либо знака), что изделие соответствует определенным эталонам либо другим нормативным документам. Данное определение сформулировано и принято в интернациональных эталонах ISO 9000 (Управление качеством продукции) и положено в базу понятия сертификации соответствия ГОСТ Р в Русской Федерации.

В текущее время международные эталоны ISO 9000 находят все более обширное применение в мировой практике как средство совершенствования свойства продукции на уровне предприятия, также как средство преодоления барьеров в интернациональной торговле. В связи с этим распространяется практика сертификации продукции поставщика на соответствие эталонам ISO 9000.

В сегодняшних экономических критериях растет заинтересованность компаний в повышении свойства продукции, внедрении всего комплекса инструментов обеспечения свойства, отраженного в эталонах ISO 9000.

Таким образом, выбор строительной техники должен в значимой степени определяться наличием соответствующего сертификата. Естественно, далековато не на все, мягко говоря, российские строй машины имеется сертификат ISO 9000. Да это, видимо, в последнее время нам и не угрожает. Но в согласовании с постановлением правительства РФ в системе ГОСТ Р определен список продуктов, подлежащих обязательной сертификации. Эта система предполагает сертификацию российской и ввезенной техники по единым правилам. Эти единые правила предписывают, а именно, оценку свойства строй машин.

Оба главных типа имеющихся смесителей (гравитационный и принудительный) не гарантируют качество смешивания. Основной недочет - слабое протекание диффузионных процессов на уровне микрообъемов, в итоге чего при формировании изделий из консистенций, приготовленных в таких смесителях, возникают недостатки, концентраторы напряжений и другие причины, снижающие их механические характеристики.

Промышленный опыт эксплуатации бетоносмесительного оборудования указывает, что одним из обстоятельств снижения прочностных характеристик бетонных и железобетонных конструкций и, соответственно, срока их службы является неоднородный состав бетонной консистенции. А предпосылкой этого в значимой степени является конкретно низкое качество бетона, выдаваемого смесителем.

Таким образом, увеличение интенсивности процессов смешивания становится вероятным только при использовании новых эффектов воздействия.

Идея сочетания вибрации и перемешивания (плюс добавление других воздействий) оказалась плодотворной, находя свое воплощение и в других технологиях. Так, в 2000 году был выдан патент на «Способ обработки бетонной смеси для производства бетонных и железобетонных изделий и устройство для его осуществления» (заявитель и патентообладатель Опытный завод АООТ «Лентелефонстрой»). Согласно заявленной технологии бетонную смесь подают в двухкамерное устройство, в первой камере которого осуществляется ее электроразогрев с одновременным воздействием горизонтально направленными виброимпульсами, создаваемыми вибровозбудителем с осью вращения, перпендикулярной продольной оси камер устройства, и вертикальными круговыми виброимпульсами, создаваемыми вибровозбудителем, установленным таким образом, что его ось вращения параллельна продольной оси камер устройства. Под воздействием горизонтальных виброимпульсов бетонную смесь перемещают во вторую камеру устройства, в которой осуществляют дополнительное перемешивание под воздействием круговых вертикальных виброимпульсов, при этом сечение второй камеры на 20–25% больше сечения первой камеры. Устройство для осуществления обработки бетонной смеси включает корпус с расположенными внутри него электродами и установленными на нем вибровозбудителями горизонтальных виброимпульсов.

Применение дополнительного виброперемешивания позволяет значительно повысить однородность бетонной смеси. В процессе виброперемешивания разрушаются слипшиеся комки цемента и разрушаются оболочки из новообразований на поверхности цементных зерен, что интенсифицирует взаимодействие цемента с водой. Таким образом, при соблюдении необходимого темпа набора прочности бетона данный метод позволяет снизить температуру разогрева бетонной смеси, что приводит к снижению затрат электроэнергии.

Исследования, проведенные на кафедрах «Автоматизации технологических процессов» и «Технологии строительных изделий и конструкций» Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, наглядно показали, сколь существенное влияние на формирование структуры бетонной смеси при ее перемешивании оказывает вибрационное воздействие, сколь отличны структуры цементных растворов, сформировавшиеся при механическом и вибромеханическом воздействиях. Вибрационное воздействие, разрушая крупные цементно-водные агрегаты, способствует формированию более однородных структур с цементно-водными агрегатами существенно меньших размеров и, соответственно, с более высокой удельной поверхностью вяжущего. Оно, оказывая существенное влияние на микрогетерогенную составляющую, усиливает процессы усреднения в целом. (Снижение показателя изменчивости состава смеси при вибромеханическом перемешивании обеспечивается более однородным перераспределением микрогетерогенных частиц из разрушенных агрегатов). Разрушение агрегатов приводит к увеличению реакционной поверхности цемента и, соответственно, более быстрому набору прочности в ранние сроки твердения.

Реализация вибромеханического перемешивания позволяет повысить прочность в первые сутки более чем 2,5 раза по сравнению с механическим. Это особенно актуально, поскольку известно, что все существующие сейчас методы ускорения твердения бетона, основанные на внесении в него тепла в процессе выдерживания, ухудшают его качество (особенно это актуально для зимнего бетонирования). Компоненты бетонной смеси, находящиеся в твердой, жидкой и газообразной фазах, при нагревании имеют различные увеличения объемов, находящиеся в соотношении 1:100:1000. Неравномерность объемных увеличений компонентов бетонной смеси в твердеющем бетоне провоцирует деструктивные явления. Увеличивается пористость, имеющая преимущественно капиллярный характер, что приводит к уменьшению плотности бетона, снижению его прочности (примерно на 20% по отношению к прочности бетона нормального твердения), ухудшению морозостойкости, а также к повышению водопроницаемости.

Одним из эффектов способных увеличить эффективность бетоносмесителя является вибрация. При вибрации существенно снижается вязкость консистенций, что обусловливает интенсификацию диффузионных процессов смешивания.

Необходимость использования вибрации при смешивании строительных смесей доказана бессчетными исследовательскими работами. Но этот метод не нашел пока широкого внедрения в производстве из-за отсутствия надежных конструкций вибросмесителей. Хотя и есть способы проектирования уравновешенных эксцентриковых вибровозбудителей, применение которых позволяет создавать вибросмесители, отвечающие современным требованиям.

Так, на заводе строй машин в Тюмени сделан опытный эталон гравитационного вибрационного смесителя, который представляет собой модернизацию серийно выпускаемого бетоносмесителя СБ-91 (рис. 1).

Рис. 1. Устройство вибросмесителя для бетона: 1 - барабан; 2 - лопасти; 3 - вибровозбудитель; 4 - привод барабана; 5 - привод вибровозбудителя

Модернизация заключалась в том, что вдоль оси барабана был установлен уравновешенный эксцентриковый вибровозбудитель конической формы, соответственный по геометрическим размерам неподвижному конусу смесителя СБ-91.

Первичный и вторичный валы редуктора привода вращения барабана были выполнены пустотелыми. Привод вибровозбудителя осуществлялся от электродвигателя средством торсионного вала, установленного в пустотелых валах редуктора. Амплитуда колебаний вибровозбудителя составляет 0,004 мм, частота - 2200 колебаний за минуту.

Процесс смешивания протекает следующим образом. При включении электродвигателя барабан и вибровозбудитель получают рабочие движения. Смесь под действием вибрации разжижается и перемешивается лопастями при вращающемся барабане.

Проведенные исследования позволили установить:

• при применении уравновешенного эксцентрикового вибровозбудителя передача вибрации на окружающую среду (привод, барабан, раму) фактически отсутствовала;
• повысилась универсальность смесителя по составам перемешиваемых консистенций, в смесителе обеспечивалось высококачественное изготовление среднезернистой цементобетонной консистенции с жесткостью 90-120 с;
• установка вибровозбудителя не требовала дополнительной мощности, барабан и вибровозбудитель приводятся движком смесителя СБ-91, энергоемкость процесса смешивания бетонных консистенций по сопоставлению со смесителями принудительного деяния уменьшилась в 3-4 раза.

Роторно-вибрационный смеситель с магнитострикционным преобразователем пластинчатого типа создан в Братском государственном университете. Благодаря своей конструкции он позволяет повысить производительность и снизить затраты энергии на процесс смешивания особенно жестких бетонных смесей. При колебательном движении вибратора с амплитудным значением ускорения вибрации 180…250 м/с2 происходит более однородное тиксотропное разрушение структуры материала во всем пространстве камеры смешивания, проявляющееся в уменьшении вязкости в 50…60 раз и более по сравнению с вязкостью известного неразрушенного материала. В связи с этим уменьшаются сопротивление перемещению лопастей и, соответственно, потребляемая мощность привода вращения ротора. Вместе с тем достигается эффект «виброкипения» смеси под действием колебательного движения диска вибратора, большая турбулизация и более интенсивная циркуляция частиц смеси, в результате чего сокращается время смешивания, повышается производительность вибросмесителя.

Хотя целесообразность использования вибрации при смешивании строительных смесей подтверждена многочисленными исследованиями и существуют методы проектирования уравновешенных эксцентриковых вибровозбудителей, применение которых позволяет создавать вибросмесители, отвечающие современным требованиям, этот способ не нашел пока широкого применения в производстве из-за отсутствия надежных конструкций вибросмесителей. Хотя работа в этом направлении ведется.

Челябинским политехническим институтом разработан вибросмеситель на базе тарельчатого смесителя СБ-80. Смеситель состоит из корпуса, лопастного механизма, ведомого колеса, центрального колеса, сателлитов, водила, пружин, шпинделя и моторредуктора. Ведомое зубчатое колесо, свободно расположенное на шпинделе, получает вращение от мотор-редуктора. Лопастной механизм, жестко связанный со шпинделем и водилом, получает переносное вращательное движение от ведомого колеса через пружины. Колебательные движения лопастному механизму сообщаются от двигателя через центральное колесо. Оси сателлитов жестко смонтированы на водиле. Симметрично расположенные на сателлитах дебалансы при вращении создают возмущающие колебательные силы, которые взаимно уравновешиваются в радиальном направлении и суммируются в тангенциальном направлении, передавая на водило знакопеременный момент.

Таким образом, на лопастной механизм воздействуют постоянный и знакопеременный моменты. Результирующая этих моментов представляет собой пульсирующий крутящий момент. Положение геометрической оси шпинделя относительно корпуса остается неизменным, так как система разгружена от круговых колебаний (равнодействующая возмущающая сила в радиальном направлении равна 0). Подбором соответствующих масс дебалансов можно изменить характеристику колебательных движений лопастного механизма, сделав ее одно- или многочастотной.

Основными узлами бетоносмесителя гравитационного типа являются смесительный барабан, вибровозбудитель, рама сварной конструкции, траверса, ходовая часть, привод вибровозбудителя, механизм поворота, фиксатор.

Смесительный барабан сварной конструкции установлен в подшипниках качения траверсы. Привод вращения барабана осуществляется от электронного либо двигателя внутреннего сгорания, установленного на подмоторной плите, являющейся натяжным устройством, через клиноременную и зубчатую передачи. Ведущая шестерня зубчатой передачи и шкив клиноременной передачи смонтированы на одном валу, вращающемся в подшипниках качения.

Зубчатый венец представляет собой сборную конструкцию из зубчатых секторов и крепится к смесительному барабану болтами. Для транспортировки бетоносмесителя по стройке на раме предвидено съемное дышло трубчатой конструкции.

Для устойчивой работы вибросмесителя могут быть установлены выдвигающиеся опоры. Поворот и изменение положения смесительного барабана осуществляется вручную механизмом поворота. Нужное положение барабана устанавливается средством маховика через зубчатую передачу и фиксируется.

Принятый порядок работы: убедившись в исправности смесителя, следует опробовать его на холостом ходу, и только после чего можно приступить к работе под нагрузкой. Установить смесительный барабан в положение загрузки и смешивания. Включив кнопку «Запуск» автоматического выключателя, в крутящийся барабан загружаются поочередно отдозированные вода, цемент, щебень и песок. По окончании смешивания барабан наклонятся горловиной вниз и выгружается готовая бетонная смесь.