ВОПРОС № 20
КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ КОЛЕБАНИЙ (ВИБРАТОРОВ). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМУЩАЮЩЕЙ СИЛЫ, АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ.
Для уплотнения насыпных несвязных грунтов применяют поверхностные вибрационные машины. Этот тип уплотняющих машин особенно эффективен при работе на грунтах с большим количеством каменистых включений.
Вибрационные машины по способу перемещения во время работы можно разделить на прицепные, самоходные, переносные.
Машины первой группы во время работы перемещаются тракторами, снабженными ходоуменьшителями. Передвижение машин второй группы осуществляется под действием горизонтальной составляющей возмущающей силы, создаваемой возбудителем колебаний вибратора. Проходимость таких машин по рыхлым грунтам довольно низкая. Поэтому необходима предварительная планировка грунта, а в некоторых случаях и первоначальное уплотнение.
Вибрационные машины третьей группы менее распространены и в основном применяются для уплотнения щебня и гравия в стесненных местах. Эти машины подвешивают к стрелам экскаваторов или кранов для перемещения во время работы.
По характеру действия возмущающей силы вибрационные машины подразделяются на две группы: с ненаправленным действием возмущающей силы; с направленным действием возмущающей силы.
У машин первой группы возмущающая сила имеет постоянную величину и переменное направление, у второй — постоянное направление, но переменную величину.
Более распространены вибрационные машины с направленным действием возмущающей силы. Хотя они и несколько сложнее в конструктивном отношении, но обеспечивают лучшее уплотнение и более спокойную работу машин.
Существуют различные типы вибраторов. На вибрационных машинах, предназначенных для уплотнения грунтов, наибольшее распространение получили механические вибраторы эксцентрикового типа, у которых возмущающей силой является центробежная сила инерции, возникающая при вращении неуравновешенных масс.
При работе вибрационных машин под действием кинетической энергии, создаваемой вибратором, частицы грунта, расположенные в зоне действия вибратора, приводятся в состояние колебательного движения. Поскольку массы частиц грунта не одинаковы, возникающие при этом силы инерции также будут иметь разную величину. Если разность сил инерции в отдельных смежных частицах невелика, то возникающие на их границах напряжения будут уравновешиваться силами трения и сцепления.
Если же эта разность будет достаточно большой, силы связей между частицами окажутся нарушенными, произойдет отрыв частиц друг от друга и начнется их относительное перемещение.
В результате воздействия вибратора на грунт разрушается его первоначальная структура, отдельные частицы внутри уплотняемого слоя начинают двигаться и, перемещаясь, заполняют пустоты, увеличивая тем самым плотность грунта. При прочих равных условиях уплотнение грунтов будет происходить том интенсивнее, чем больше разница в размерах частиц и чем меньше силы связей между ними. Поэтому несвязные грунты, содержащие в своем составе частицы различной крупности со слабыми связями между ними, хорошо уплотняются вибрированием, связные же грунты, являющиеся по своему составу более однородными материалами с большими внутренними силами связей, плохо поддаются уплотнению этим способом.
При возрастании возмущающей силы увеличивается амплитуда колебаний вибратора и грунта. До определенного значения возмущающей силы колебания вибратора будут гармоническими или близкими к ним, затем колебания приобретают беспорядочный характер и далее возможен отрыв вибратора от поверхности грунта.
Характер колебаний зависит от отношения возмущающей силы Р к весу колеблющихся частиц вибратора Q. Возмущающая сила создается соответствующим вибрационным механизмом и изменяется по определенному закону. При оценке характера колебательного процесса принимается во внимание максимальное значение возмущающей силы.
К основным параметрам вибротрамбующих машин относятся размеры виброплиты, вес колеблющихся частой вибратора, частота колебаний и величина возмущающей силы.
Минимальный размер виброплиты, т. е. ширина должна быть не меньше оптимальной толщины слоя грунта.
Рисунок 1. Схема двухвального бегункового вибратора направленного действия
Величина возмущающей силы в этом случае
следовательно, возмущающая сила изменяется гармонически. Вибраторы с направленными колебаниями, обеспечивают не только более спокойную работу вибрационной машины, но и могут обеспечивать самоходность машины.
В последнее время на вибрационных машинах большой мощности устанавливают вибраторы бегункового тина. Двух вальный вибратор направленного действия бегункового типа (рисунок 1) состоит из корпуса 1 с двумя цилиндрическими беговыми дорожками, но которым во встречных направлениях обкатываются два ролика 2 (бегунка), приводимых в движение водилами 4, валы которых соединены зубчатыми колесами 3. Чтобы обеспечить свободный контакт ролика с беговой дорожкой, оси бегунков могут перемещаться в пазах водила. Это необходимо для того, чтобы передать возмущающую силу корпусу вибратора через поверхность соприкосновения ролика с беговой дорожкой. В результате подшипники валов не будут нагружаться возмущающей силой. Вибраторы бегункового типа сложнее обычных в конструктивном отношении, быстрее изнашиваются. Потому их нецелесообразно применять на вибрационных машинах мощностью свыше 15 кВт и частотой 500—1000 колебаний в минуту.
Величина возмущающей силы бегункового вибратора ее максимальное значение определяется из выражения:
где G' — масса одного бегунка в кГ*сек2/м;
п — частота вращения водила в минуту;
r — расстояние от оси вращения водила до оси бегунка в м
w — угловая скорость вращения водила в 1/сек;
t — время в сек,
Существуют и другие типы вибраторов, но вследствие их малого применения на вибрационных машинах для уплотнения грунтов нами они не рассматриваются.
Установив необходимую величину возмущающей силы по приведенным уравнениям, можно определить основные параметры различных вибраторов. Следует помнить, что под величиной возмущающей силы понимается ее максимальное значение. Поэтому при расчетах нужно принимать wt= 90°.
Литература:
Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Изд.3-е перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1972. Авт. Алексеева Т.В. и др.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
