УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 1996 года по МПК B28B3/00 

Изобретение относится к производству изделий из бетонных и подобных смесей способом прессования и может быть использовано при производстве плоских бетонных изделий типа тротуарных плит.

Известно устройство для формования изделий преимущественно из бетона и подобных смесей [1] содержащее форму, привод, смонтированный на направляющих с возможностью возвратно-поступательного движения и соединенный посредством коленообразного вала со штампом, имеющим фиксатор и многоступенчатую рабочую часть, состоящую из нескольких цилиндрических частей.

Недостатками данного устройства являются неравномерность уплотнения (в центре она выше, чем по краям), неровность обработанной поверхности.

Эти недостатки в значительной мере меньше в устройстве для уплотнения строительных смесей [2] в котором штамп установлен на дополнительном валу и выполнен в виде сферического сегмента.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции.

Наиболее близким к изобретению является устройство [3] предназначенное для уплотнения бетонных и подобных смесей, содержащее привод, смонтированный в направляющих возвратно-поступательного движения, форму и свободно лежащую уплотняющую плиту с дорожкой качения, плите сообщают движение по поверхности воображаемой сферы с центром перемещения по вертикальной оси, а угол нутации уплотняющей плиты изменяется от значения, обусловленного углом внутреннего трения уплотняющей смеси, до нуля.

Недостатком прототипа является то, что в нем точка приложения силы перемещается по окружности, за счет чего происходят значительные перемещения уплотняющей плиты по воображаемой сфере и, как следствие, смесь имеет в центре меньшую плотность, чем на периферии.

Недостатком является также несовершенство конструкции подвеса уплотняющей плиты. Кроме того, не используется возможность повышения давления штампа на плиту за счет гироскопического момента, возникающего при вращении штампа.

Задача изобретения создание устройства, с помощью которого достигается большее увеличение давления и более высокая степень равномерности уплотняющей силы.

В этом устройстве вертикальная сила состоит из двух частей: постоянной составляющей, проходящей через центр уплотняющей плиты, и пары сил, параллельных оси привода, точки приложения которых вращаются по окружности беговой дорожки с угловой скоростью привода.

В устройство, содержащее привод, смонтированный в направляющих вертикального возвратно-поступательного движения, форму и свободно лежащую уплотняющую плиту с дорожкой качения, введен рабочий орган, выполненный в виде маховиков, жестко соединенных с ведомым валом, перпендикулярным ведущему, соединенному с ним с помощью шарнира Гука, обеспечивающему возможность прокачки ведомого вала и содержащий два колеса с ребордами, одно из которых жестко, а другое через подшипник, связано с ведомым валом, при этом дорожка качения выполнена в виде уступа на круглой стенке уплотняющей плиты.

На фиг. 1 изображена установка для формования в конце процесса уплотнения; на фиг. 2 узел соединения ведущего вала с ведомым.

Установка для формования бетонных и подобных смесей состоит из привода 1, ведущего вала 2, ведомого вала 3, узла соединения валов 4. В виде шарнира Гука на валу 3 закреплены два маховика 5 и 6, причем маховик 5 выполнен как единое целое с валом, а маховик 6 соединен с валом с помощью шлицевого или шпоночного соединения 7 с ограничителем осевого перемещения, кроме того, со стороны маховика 5 выполнено колесо с ребордой 8. С другой стороны вала колесо с ребордой 9 соединено с валом 3 через подшипник. Подшипник обеспечивает возможность вращения ведомого вала 3 с маховиками 5 и 6 в ту же сторону, что и колесо 8. Колеса 8 и 9 опираются на уплотняющую плиту 11, которая внутри имеет круговой цилиндрический выступ 12, представляющий собой дорожку качения.

Промежуточная уплотняющая плита 11 размещена в форме 13, в которой закладывают бетонную смесь 14. Привод 1 смонтирован на направляющих 15, обеспечивающих ему возвратно-поступательное вертикальное перемещение.

На фиг. 2 изображен подшипник 16 (роликовый или шариковый), укрепленный в обойме 17. В обойме 17 имеются углубления, в которые входят цапфы 18, обеспечивающие прокачку вала 3 и маховиков 5 и 6 вокруг оси ОУ относительно цапф 18. С другой стороны цапфы 18 соединены, например, с помощью резьбового соединения с вилкой 19, жестко соединенной с валом привода 2.

Устройство работает следующим образом.

В форму 13 загружают смесь 14. Затем опускают уплотняющую плиту 11 с маховиками 5 и 6, обеспечивают вертикальное усилие P, которое через вал 2, узел подвеса 4 в виде шарнира Гука и колеса 8 и 9 передается на уплотняющую плиту 11. Таким образом передается статическое давление на смесь. Включают вращение привода 1 с угловой скоростью ω. Привод 1 через посредство ведущего вала 2, узла 4 и ведомого вала 3 начинает вращать маховики 5 и 6 вокруг оси ОХ. В связи с тем, что колесо 8 жестко связано с валом 3, а колесо 9 через подшипник 10, имеющий малый момент сил трения, меньший чем в паре трения колесо 8 направляющие 12, вал 3 вместе с маховиком 5 и 6 начнет вращаться с угловой скоростью W вокруг горизонтальной оси. За счет участия маховиков 5 и 6 в двух движениях: переносном с угловой скоростью w и относительном с угловой скоростью W, возникнет гироскопический момент, в первом приближении равный M_г= IΩω, H = IΩ и стремящийся совместить вектор кинетического момента H с вектором угловой скорости ω. За счет действия момента возникнет пара сил P₁ с плечом l
M=P₁l
При вращении колес 8 и 9 происходит вращение пары сил, в силу чего появляются, наряду с постоянной силой P, переменные для плиты 11 силы, улучшающие уплотнение. За счет одновременного действия постоянной P и переменных P сил происходит более равномерное уплотнение смесей. Расчет угловой скорости W производится по формуле

где r и R радиусы, показанные на фиг. 1.

В качестве примера реализации конструктивных размеров произведем расчет основных параметров устройства. Заладим действующее на плиту давление равным P 10 кН (давление передается через направляющие 15).

Переменная составляющая P₁ 2,5 кН. Скорость вращения вала привода n 150 об/мин. Длина ведомого вала 3 l 60 см. Радиус колес - бегунов 8 и 9 r 5 см.

Требуется определить размеры маховиков 5 и 6, обеспечивающих необходимые величины P 2,5 кН.

Определим угловую скорость вращения вала привода 2

Определим угловую скорость вращения ведомого вала 3, для чего определим линейную скорость V_o конца вала 3

Так как на конце ведомого вала имеется колесо-бегун радиуса r, то угловая скорость вращения ведомого вала равна

Это есть угловая скорость вращения маховиков двухроторного гироскопа, гироскопический момент которого вычислим по формуле Mr P₁l 2,5•0,6 1,5 кН • м
Далее переходим к определению геометрических размеров маховиков

где H₁ кинематический момент одного из маховиков.

Определим момент инерции одного из маховиков I₁=I/2

Здесь r_м радиус маховика. Пусть L длина маховика, причем L r_м. Тогда масса маховика
m = ρv = ρ•πr2м

L = ρπr3м
Формула для момента инерции маховика принимает вид

Возьмем плотность ρ металла маховиков равной 8 г/см. Тогда
1,57•8•r5м = 0,5•10⁷

Получаем

Из приведенных выше расчетов следует, что для создания переменной составляющей давления P 2,5 кН каждый из двух маховиков должен иметь диаметр 2,4 см и ширину 13,2 см. Это давление будет даже больше за счет вала 3 колеса 5.

Использование: строительство, в частности для производства изделий из бетонных и подобных смесей методом прессования. Сущность изобретения: устройство содержит форму, над которой размещена уплотняющая плита, соединенная с валом привода, перемещающегося вертикально по направляющим. Плита выполнена полой и с уступами на внутренней стенке, расположенными по кругу. В полости плиты расположен перпендикулярно основному дополнительный вал, соединенный с ним шарниром Гука. На концах дополнительного вала закреплены колеса, контактирующие с уступами стенки, причем одно из них соединено с валом жестко, а другое с помощью подшипника. На дополнительном валу также закреплены маховики. 2 ил.

Устройство для формования бетонных смесей, содержащее форму, размещенную над ней уплотняющую плиту, соединенную с валом привода, смонтированного на вертикальных направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения, отличающееся тем, что плита выполнена полой с уступами на внутренней стенке, расположенными по кругу, а в полости плиты расположен дополнительный вал с жестко закрепленными на нем маховиками и установленными на его концах колесами с ребордами, контактирующими с уступами стенки, причем одно колесо жестко соединено с дополнительным валом, а другое посредством подшипника, при этом дополнительный вал расположен перпендикулярно основному и соединен с ним посредством шарнира Гука.