МАШИНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК B28B1/08 

Изобретение относится к строительному машиностроению и может быть использовано в строительстве для производства бетонных изделий.

Известна машина для изготовления железобетонных изделий [1] содержащая самоходный портал, на котором закреплены вертикальные направляющие, по которым при помощи механизма вертикальных перемещений двигается траверса с вибраторами и пустотообразователями.

Недостаток известной машины заключается в большой металлоемкости, невысокой надежности работы в условиях производственной площадки из-за сложной конструкции, а также низкой технологичности как при изготовлении, так и при эксплуатации.

Наиболее близкой по технической сущности к объекту изобретения является машина для изготовления стеновых блоков [2] содержащая колесную раму, форму, установленную с возможностью вертикальных перемещений, механизм подъема которой выполнен в виде двух рычагов, установленных по бокам формы с возможностью поворота вокруг поперечной оси, причем первый конец каждого рычага выполнен в виде сектора круга, связанного с формой цепью, один конец которой закреплен на верхнем углу сектора круга, а нижний на форме, при этом радиус сектора выбран из условия, чтобы усилие на форму со стороны сектора было расположено в поперечной плоскости, проходящей через центр масс, вторые же концы рычагов жестко соединены П-образным рычагом, снабженным противовесом.

Недостатки известной машины:
1. Невысокая надежность механизма подъема формы обусловлена тем, что в условиях его работы имеется постоянный контакт с песком, цементом, влагой и т.д. из-за чего цепь, как сложная многозвенная система, периодически заклинивает и требует частой разборки, промывки и смазки, что существенно увеличивает непроизводительные потери времени и снижает в конечном счете производительность машины;
2. Низкая технологичность машины объясняется трудоемкостью замены форм при переходе на выпуск другого изделия, так как требуется полностью отсоединить две цепи от секторов и формы, затем вручную поднять форму с пуансоном и вывести ее из направляющих рамы, потом опять вручную, поднять новую форму с пуансоном, вставит ее в направляющие рамы и присоединить цепи к форме и секторам; все эти операции сопряжены с большими физическими усилиями и повышенным риском травматизма;
3. Нельзя регулировать величину выбега и отвода пуансон-матрицы, из-за чего можно формовать изделия только одной длины, что ограничивает область применения и снижает универсальность машины;
4. Конструкция жесткого крепления направляющих штанг на пуансон-матрице не позволяет использовать одну пару штанг на всех сменных пуансон-матрицах;
5. Быстро изнашиваются втулки Т-образной рамы, так как через них постоянно перемещается резьбовая часть направляющих штанг, это снижает долговечность машины и требует дополнительных материальных затрат на ремонт, кроме этого при малейших перекосах направляющих штанг происходит их заклинивание во втулках;
6. Под действием вибрации ограничители вертикального положения пуансон-матрицы самопроизвольно откручиваются, что требует регулярного контроля высоты изделия;
7. В крайнем верхнем положении оператор должен сделать лишнее движение и поворотом рукоятки толкателя завести фиксатор в прорезь фиксируемой стойки, что при многократных поворотах утомляет оператора и снижает производительность.

Указанные недостатки приводят, в конечном итоге, к снижению производительности машины, ее недостаточной технологичности и дополнительным трудностям при переналадках машины на выпуск других изделий.

В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования машины для изготовления бетонных изделий, которое за счет иной связи формы с рычагами и иных параметров рычагов позволило бы уменьшить количество элементов в механизме подъема формы, улучшить взаимодействие между формой и рычагами, упростить и облегчить процедуру замены одних форм на другие, расширить функциональные возможности машины, упростить конструкцию машины, повысить ее производительность, надежность и технологичность.

Поставленная задача решается тем, что в машине для изготовления бетонных изделий, содержащей колесную раму, форму с электровибратором, установленную с возможностью вертикальных перемещений в направляющих рамы, механизм подъема формы, выполненный в виде двух рычагов, расположенных по бокам формы с возможностью поворота вокруг поперечной оси, при этом первые концы рычагов связаны с формой, а вторые жестко соединены между собой П-образным рычагом снабженным противовесом, пуансон-матрицу, механизм отвода пуансон-матрицы, содержащий шарнирно закрепленный толкатель, снабженный фиксатором положения пуансон-матрицы, соединенной посредством фиксирующей стойки с прорезью и двух направляющих штанг с Т-образной рамой, связанной при помощи трехзвенной параллелограммной системой с рамой машины, согласно изобретению:
боковые стенки формы выполнены с выступающими наружу элементами, расположенными с возможностью взаимодействия с первыми концами рычагов, при этом геометрическая форма рычагов и положение их оси вращения обеспечивают контакт в точках максимально приближенных к поперечной плоскости, проходящей через центр масс формы с электровибратором, при этом выступающие элементы формы могут быть выполнены в виде отогнутых наружу открылков, нижняя часть которых контактирует с криволинейной поверхностью первых концов рычагов или с шарнирно закрепленными на них роликами, а также в виде стержней взаимодействующих с верхней частью криволинейных прорезей выполненных на концах рычагов или шарнирно связанных с жесткими шарнирными тягами, прикрепленными к рычагам;
свободный конец фиксатора верхнего положения пуансон-матрицы подпружинен относительно Т-образной рамы и расположен с возможностью взаимодействия с кулачком и прорезью фиксирующей стойки;
пуансон-матрица снабжена двумя фланцами с внутренней резьбой расположенными соосно втулкам Т-образной рамы, при ее положении под формой, и с возможностью взаимодействия с резьбой направляющих штанг, верхняя часть которых оснащена ограничительными головками, содержащими грани под гаечный ключ;
ограничители горизонтального положения выполнены в виде двух пальцев, оснащенных набором сменных втулок с различной толщиной стенки и расположенных с двух сторон верхней части передней трубчатой штанги трехзвенной параллелограммной системы.

Указанное выполнение формы и первых концов рычагов обеспечивают непосредственный контакт формы и рычагов при минимальном количестве промежуточных элементов (ролики, тяги), т.е. исключает необходимость в лишних многозвенных шарнирных элементах-цепях, что упрощает конструкцию машины, повышает ее надежность и технологичность, а также значительно упрощает и облегчает процедуру замены форм с пуансонами.

При этом геометрические параметры и положение оси поворота рычагов выбираются из условия обеспечения контакта между этими элементами формы и рычагами в точках, максимально приближенных к плоскости, проходящей через центр масс формы, что исключает или сводит к минимуму горизонтальную составляющую усилия, действующего на форму со стороны рычагов и, следовательно, исключает перекосы и заклинивание формы в направляющих рамы, что особенно важно при верхнем положении формы, когда ее направляющие имеют минимальную линию контакта с направляющими рамы.

Выполнение выступающих элементов формы в виде отогнутых наружу открылков, нижняя часть которых контактирует с криволинейной поверхностью первых концов рычагов, представляет собой максимально простую и надежную кинематическую пару второго порядка, при этом практически исключается возможность попадания абразивных частиц в зону контакта, т.к. она закрыта сверху открылком, однако такой механизм требует регулярной смазки и при длительной работе возможен износ поверхностей и открылков. Оснащение концов рычагов свободно вращающимися роликами, сводит указанные последствия к минимуму.

Применение в качестве выступающих элементов стержней, закрепленных на наружных сторонах боковых стенок формы, позволяет, в двух последних предложенных вариантах выполнения (пункты формулы изобретения 4, 5) обеспечивать точное приложение усилия в поперечной плоскости, проходящей через центр масс формы при минимальном количестве шарниров и промежуточных звеньев.

Применение пружины в качестве элемента, связывающего свободный конец фиксатора верхнего положения пуансон-матрицы с Т-образной рамой, а также кулачка на фиксирующей стойке, позволяет автоматически заводить фиксатор в прорезь фиксирующей стойки и устранить одно лишнее движение оператора, фиксирующего верхнее положение пуансон-матрицы. Благодаря этому существенно упрощается управление машиной.

Использование предложенной конструкции направляющих штанг, а также механизм их крепления и фиксации в фланцах пуансон-матрицы позволяет использовать одни и те же направляющие штанги и фиксирующую стойку на всех других сменных формах независимо от того, какой высоты изделие в них формируется, что значительно технологичнее в эксплуатации и дешевле при изготовлении, кроме этого резьбовая часть штанг не перемещается через отверстия втулок Т-образной рамы, что существенно уменьшает их износ и увеличивает долговечность.

Применение в качестве ограничителей горизонтального положения двух пальцев, оснащенных набором сменных втулок с различной толщиной стенки, и расположенных с двух сторон передней трубчатой штанги позволяет путем замены втулок изменить величину выбега и отвода пуансон-матрицы. Это необходимо при установке новых форм с другими длинами формуемых изделий, что позволяет расширить ассортимент выпускаемых изделий и повысить универсальность машины.

В результате использования в конструкции машины новых узлов и механизмов, согласно настоящего изобретения, снижена себестоимость изготовления машины на 7% замена форм производится почти в три раза быстрее (за 6 минут вместо двадцати) и в пять раз расширен ассортимент изделий, существенно повышена технологичность машины как при изготовлении так и при промышленной эксплуатации, что в результате привело к увеличению сменной производительности машины в среднем на 12% и практически полному устранению вероятности поломок каких-либо деталей и узлов в течении 2-х летнего гарантийного срока эксплуатации.

На фиг. 1 дан общий вид машины в положении загрузки формы; на фиг.2 вид на машину справа в положении пуансона "Над формой"; на фиг.3 вид на машину справа в крайнем верхнем положении формы и выгруженных блоках; на фиг.4 вид на машину сзади в крайнем верхнем положении формы и выгруженных блоках; на фиг.5 сечение А-А на фиг.2; на фиг.6 сечение С-С на фиг.2; на фиг.7 - сечение В-В на фиг.3; на фиг.8, 9, 10, 11 варианты выполнения узла взаимодействия кулачков и формы механизма ее вертикальных перемещений.

Машина для изготовления бетонных изделий содержит раму 1 с тремя ходовыми колесами 2. На раме жестко закреплены стойки 3 шарнирно связанные с двумя симметрично расположенными рычагами 4, первые концы которых взаимодействуют с выступающими элементами формы 5, выполненными в виде отогнутых наружу под углом 90^o открылков 6, либо в виде стержней 7, закрепленных на наружных боковых поверхностях стенок 8 формы 5, а вторые концы соединены между собой П-образным рычагом 9, снабженным противовесом 10.

Вертикальность перемещения формы 5 обеспечивают четыре направляющие 11 попарно закрепленные на раме 1, и две направляющие 12, расположенные на боковых стенках формы 5.

Механизм отвода пуансон-матрицы выполнен в виде толкателя 13, шарнирно закрепленного на Т-образной раме 14.

Толкатель 13 с одной стороны снабжен ручкой 15, с другой фиксирующей пластиной 16, расположенной с возможностью взаимодействия с кулачком 17, и прохода в прорезь 18 фиксирующей стойки 19. Прорезь фиксирующей стойки расположена в соответствии с крайним верхним положением пуансон-матрицы 20. Поперечная часть Т-образной рамы содержит направляющие втулки 21, в которых свободно размещены штанги 22. Верхняя часть штанг оснащена ограничительными головками 23, а нижняя имеет резьбу 24 и контргайки 25.

Т-образная рама 14 связана с рамой машины 1 при помощи шести пальцев 26 и трех элементов 27 коробчатого сечения, образующих трехзвенную параллелограммную систему.

На передней стенке формы 5, по ходу перемещения машины, закреплен электровибратор 28.

Концы рычагов 4, взаимодействующие с выступающими элементами формы, могут быть выполнены криволинейной формы (фиг.1-4, 8), содержать свободно вращающиеся ролики 29 (фиг.9), иметь криволинейные прорези 30 (фиг.10), быть связаны с выступающими стержнями 7 формы посредством шарнирно установленных жестких тяг 32 (фиг.11).

Свободный конец фиксатора 16 связан с Т-образной рамой 14 при помощи пружины 32.

Фиксатор 16 жестко закреплен на пальце 33, установленном с возможностью свободного вращения во втулке 34 Т-образной рамы 14. Механизм фиксации и регулировки крайних горизонтальных положений пуансон-матрицы 20 выполнен в виде двух пальцев 35 и 36, соответственно расположенных на Т-образной раме 14 с двух сторон коробчатого элемента 27 (см. фиг. 3, 7), расположенного спереди по ходу машины.

В зависимости от габаритных размеров сменной формы на пальцы 35 и 36 надевают втулки 37 с соответствующей толщиной стенки задающей величину выбега и отвода пуансон-матрицы 20 (фиг.7).

Для крепления штанг 22 на пуансон-матрице 20 предусмотрены фланцы 38 с внутренней резьбой.

Машина для изготовления бетонных изделий функционирует следующим образом.

Приготовленную в бетономешалке смесь загружают в транспортное средство (например, тачку), подвозят к машине и выгружают в форму 5 (фиг.1). Затем легким усилием воздействуют на рукоятку 15 толкателя 13. При этом элементы коробчатого сечения 27 трехзвенной параллелограммной системы проворачиваются на пальцах 26 и перемещают Т-образную раму 14 с пуансон-матрицей 20 до положения "Над формой" (фиг.2). В этом положении пуансон-матрицы поворачивают толкатель 13 влево, относительно пальца 33, выводят фиксирующую пластину 16 из прорези 18 фиксирующей стойки 19, при этом пуансон-матрица 20 падает под действием силы тяжести на поверхность смеси. Выключают электровибратор 28 на время, пока ограничительные головки 23 направляющих штанг 22 не коснутся поверхности направляющих втулок 21. Уплотнение смеси происходит под действием силы тяжести пуансон-матрицы 20 и продольно-горизонтальных возмущений, создаваемых вибратором 28.

Завершив цикл виброформирования бетонных изделий (блоки, стеновые перегородки, тротуарная плитка и т.д.), начинают поворачивать П-образный рычаг 9 с противовесом 10 вниз относительно шарнирного крепления. При этом рычаги 4 поворачиваются, а их первые концы контактируют с выступающими элементами формы 5, выполненными в виде отогнутых наружу открылков 6 или стержней 7, закрепленных на наружных сторонах боковых стенок формы, в точках максимально приближенных к поперечной плоскости, проходящей через центр масс формы по меньшей мере в верхнем и нижнем ее положениях.

Контакт первых концов рычагов 4 может осуществляться: криволинейными концами с нижней частью открылков 6 (фиг.5); посредством свободно вращающихся роликов 29 (фиг.6); соединяющих концы рычагов со стержнями 7 (фиг.7); взаимодействием нижней части прорезей 30, выполненных в первых концах рычагов, с выступающими стержнями 7 (фиг. 10); благодаря жестким тягам 31, шарнирно связывающих выступающие стержни 7 с концами рычагов 4.

Все перечисленные варианты механизмов взаимодействия концов рычагов с формой обеспечивают приложение усилий в точках совпадающих или максимально приближенных к поперечной плоскости центра масс формы (Пцм), что исключает перекосы формы и ее заклинивания, причем эта цель достигается с минимальным количеством промежуточных элементов, что в свою очередь обеспечивает повышение надежности работы машины и ее технологичность при изготовлении и обслуживании.

Подъем формы 5 осуществляют с включенным электровибратором 28, при этом благодаря усилиям со стороны рычагов 4 и направляющим 11, 12 форма поднимается вверх строго вертикально, а пуансон-матрица 20 остается неподвижной и выдавливает изделия (фиг. 3, 4).

В крайнем верхнем положении пуансон-матрицы 20 кулачок 17 фиксируемой стойки 19 воздействует на фиксатор 16, при этом его палец 33 проворачивается во втулке 34, а пружина 32 растягивается. В момент совмещения фиксатора 16 с прорезью 18 фиксируемой стойки 19, пружина 32 сжимается и заводит фиксатор 16 в прорезь. Таким образом фиксация осуществляется автоматически и устраняется одно лишнее движение оператора.

Потянув за П-образный рычаг, перекатывают машину на колесах 2 на новую позицию, при этом отформованные изделия остаются на технологическом основании. Затем, поднимая П-образный рычаг 9 с противовесом 10, опускают форму 5 в крайнее нижнее положение и отводят пуансон-матрицу в исходное положение, освобождая форму для очередной загрузки смесью. Цикл повторяется.

Конструкция машины в целом и всех ее механизмов создана таким образом, чтобы на ней не только было удобно работать, но также легко и просто заменять формы при переходе на формовку других изделий.

При замене формы с пуансоном необходимо выполнить следующие операции:
перевести пуансон-матрицу в положение "Над формой" и, выведя фиксатор 16 из прорези 18, сбросить ее в крайнее нижнее положение;
открутить гаечным ключом две контргайки 25, затем болты крепления фиксируемой стойки и, насаживая ключ поочередно на головки 23, выкрутить штанги 22 из фланцев 38;
поднимая вверх, вынуть штанги 22 из направляющих втулок 21;
вынуть шплинг из отверстия пальца 33, затем отсоединить пружину 32 и, поднимая вверх, снять толкатель 13 с фиксатором 16;
поднимая вверх фиксируемую стойку 19, вывести ее из паза Т-образной рамы 14;
потянув за рукоятку 15 "на себя, отвести Т-образную раму 14, освободив пространство под формой 5;
опуская П-образный рычаг 9, вывести направляющие 12 формы 5 из направляющих 11 рамы 1 и, несколько сместив назад, опустить форму с пуансон-матрицей в крайнее нижнее положение;
отсоединить кабель от электровибратора 28 и переставить его на другую форму; если новая форма имеет другую ширину и требуется изменить крайние горизонтальные положения пуансон-матрицы 20, меняют втулки 37 на другие с меньшей или большей толщиной стенки соответственно;
подняв противовес 10, подъезжают к новой форме с пуансон-матрицей и заводят концы рычагов 4 под открылки 6 формы 5;
поднимают форму вверх, заводят направляющие 12 формы между направляющими 11 рамы и, несколько опустив форму, вкручивают цилиндрические штанги 22 во фланцы 38 и закрепляют на новой пуансон-матрице фиксируемую пластину 19;
опускают форму в крайнее нижнее положение и, установив на технологическое основание линейку или шаблон, вращают штанги 22 до тех пор, пока не будет достигнута требуемая высота изделия, затем это положение фиксируют контргайками 25.

Таким образом замена формы производится двумя рабочими за 5-7 минут без значительных физических усилий.

К заявке на патент "Машина для изготовления бетонных изделий" прилагается видеофильм, в котором ее работа показано достаточно подробно.

Изобретение представляет собой передвижную вибро-формующую машину для изготовления бетонных изделий (строительных блоков, стеновых перегородок, тротуарной плитки и т.д.), имеет простую, надежную и долговечную конструкцию с малой массой и минимально возможным количеством деталей, удобную в работе и технологичную в изготовлении, легкую в управлении и обеспечивающую качественную формовку изделий с высокой производительностью, а также позволяющую быстро заменять формы 5 с пуансонами 20 и переходить на выпуск других изделий, что в сумме обеспечивает исключительно высокую эффективность и универсальность по сравнению с известными машинами. Все преимущества машины достигнуты благодаря изобретению новых: механизма вертикальных перемещений формы и пуансона; механизма фиксации и регулировки крайних горизонтальных положений пуансон-матрицы; механизмов фиксации верхнего и нижнего положений пуансон-матрицы соответственно. В результате применения новых механизмов управления машиной: улучшается взаимодействие между формой и рычагами; доведены до минимума количество движений оператора и его физические усилия; достигается возможность легкой замены форм и пуансонов; повышается долговечность и надежность машины. Это позволило повысить производительность машины на 10. . .12%, а также в три раза увеличить срок безотказной работы. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Машина для изготовления бетонных изделий, включающая колесную раму, установленную на ее направляющих форму с вибратором и механизмом ее вертикального перемещения в виде П-образного рычага с противовесом, жестко соединенного с шарнирно закрепленными на раме и расположенными по бокам формы поворотными рычагами, приспособление для отвода пуансона в виде толкателя, шарнирно установленного на Т-образной раме, соединенной с колесной рамой трехзвенной параллелограммной системой, при этом толкатель выполнен с фиксатором положения пуансона, контактирующим с прорезями фиксирующей стойки, закрепленной на пуансоне, направляющие штанги которого, имеющие ограничители его вертикального перемещения, свободно установлены во втулках Т-образной рамы, причем на последней размещены ограничители горизонтального перемещения пуансона, размещенные с двух сторон одного из элементов трехзвенной параллелограммной системы, отличающаяся тем, что боковые стенки формы выполнены с выступами для контакта со свободными концами поворотных рычагов механизма вертикального перемещения формы, а фиксирующая стойка снабжена кулачком для взаимодействия с фиксатором положения пуансона, который подпружинен относительно Т-образной рамы, при этом направляющие штанги пуансона установлены на нем съемно посредством резьбового соединения, а ограничители его горизонтального перемещения выполнены в виде пальцев со сменными втулками разной толщины. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что выступы боковых стенок формы выполнены в виде отогнутых наружу верхних частей стенок, а контактирующие с ними концы поворотных рычагов имеют криволинейную поверхность. 3. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что концы поворотных рычагов, контактирующие с отогнутыми наружу верхними частями стенок, выполнены в виде роликов. 4. Машина по пп. 1 3, отличающаяся тем, что выступы боковых стенок формы выполнены в виде стержней, а контактирующие с ними концы поворотных рычагов имеют криволинейные прорези, в которых размещены эти стержни. 5. Машина по пп. 1 4, отличающаяся тем, что концы стержней боковых стенок формы соединены посредством шарнирных тяг с концами поворотных рычагов. 6. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что пуансон снабжен закрепленными на нем фланцами с внутренней резьбой, а его направляющие штанги выполнены с резьбовой частью, контактирующей с резьбой фланцев, при этом на резьбовой части штанг установлены контргайки.