Гармоничная вибрация для станков по производству бетонных блоков

http://www.cpi-web.ru/Archive/main.htm

Др.-инж. Йорг-Генри Швабе, др.-инж. Хабил. Гельмут Кух, IFF Веймар, дипл.-инж. Штеффен Мотес, Ф. С. Нюдлинг Бетонэлементе ГмбХ +Ко. КГ

В промышленном производстве малоформатных бетонных изделий в качестве процесса уплотнения повсеместно применяется ударная вибрация. При этом очень эффективном и высокопродуктивном способе производства имеются все же проблемы относительно оптимального применения машин, воспроизводимости качества продукции, износа и, не в последнюю очередь, проблемы относительно создаваемого шума. Здесь рассматривается новый способ, использующий гармоничную вибрацию, не нуждающийся в использовании клопфера, и заменяющий отсутствие возбуждаемых ударами пиков ускорения соответствующими высокими силами.

Гармоничная вибрация в производстве бетонных блоков представляет целенаправленную реализацию синусоидальных колебаний с высокими амплитудами ускорения на всех рабочих диапазонах. Гармоничные колебания для уплотнения бетона при этом давно известны; требование состоит в техническом осуществлении таких режимов колебания, которые равносильны эффекту уплотнения ударной вибрацией и превосходят его.

Мотивацией для использования гармоничной вибрации на станках по производству бетонных блоков являются возможности снижения шума, а также затрат на наладку оборудования.

Техническая колебательная концепция и обоснование

Рисунок 1 показывает схематичное представление станка по производству бетонных блоков с гармоничной вибрацией. Значительным отличием от станка по производству бетонных блоков с ударной вибрацией состоит в жестком креплении между столом и формой, отсутствии клопфера и более высоких возбуждаемых сил от вибраторов стола. В самом простом случае систему колебаний можно рассматривать как систему двух масс. Различные изучения параметров (рис. 2) ведут к обоснованию принятых масс, жесткости пружин и сил.

Необходимая общая возбуждающая сила определена свыше 600 КН и находится, таким образом, в диапазоне систем станков по производству бетонных блоков с ударной вибрацией.

Для внедрения высоких возбуждающих сил в вибростоле было выбрано 16 опорных участков, и произошло соединение отдельных дебалансов в группу (рис. 3).

Конструктивное решение

Сначала были сделаны эскизы и расчет значимых деталей конструкции: вибростол, дебалансные валы, станина и элементы крепления форм (рис. 4). Полностью собранный вибропривод (рисунок 5) был испытан в экспериментальном цеху IFF Веймар. Промышленное внедрение произошло летом 2003г. на станке по производству блоков SV40 на бетонном заводе Темар Ф. С. Нюдлинг Бетонеэлементе ГмбХ и Ко. КГ. Для переоборудования требовалось решить такие конструктивные задачи, как отдельная площадь для размещения стола и крепления форм. Концепция крепления формы требовало не изменять конструкцию форм, чтобы сохранить их взаимозаменяемость.

Рисунок 7 показывает автоматизированную модель конструктивного решения для вибрационной системы.

Результаты внедрения в производстве

С применением гармоничной вибрации возможно производство бетонных изделий с постоянно высоким качеством. Несмотря на различную геометрию блоков и загрузку форм удается очень равномерно заполнить и уплотнить единицы продукции [2]. Это касается как плит, так и элементов мощения, а также бордюров. В результате получаются гомогенные и необычно плотно спрессованные поверхности (рисунок 7). Стандартные отклонения результатов испытаний по сравнению с обычным способом производства оказались значительно ниже. Рисунок 8 и рисунок 9 наглядно демонстрируют распределение весов двух одинаковых производственных единиц бордюрных элементов. Дальнейшим результатом внедрения в производство является доказательство снижения уровня шума посредством гармоничной вибрации. Так, в зависимости от продукции и места производства, достигается снижение уровня громкости звука более чем на 10 дБ(A). За разработку «нешумного уплотнения бетона с помощью гармоничного уплотнения» Союзом обработчиков камня была присвоена награда за исследование «Работа–Безопасность–Здоровье2004». Касательно техники машин важным пунктом является износостойкость подшипников качения. Здесь нужно было в течение года заменить всего лишь один из шестнадцати подшипников качения по причине производственного износа. Мелкие технические проблемы пилотной установки можно было диагностировать и устранять.

Резюме

Гармоничная вибрация стала интересной альтернативой обычной ударной вибрации. Значительные преимущества гармоничной вибрации - это снижение уровня шума, качество продукции и упрощение наладки станков. С помощью полученного при переоборудовании имеющегося станка по производству бетонных блоков возможно дальнейшее оснащение имеющихся установок соответствующим ноу-хау. Применение гармоничной вибрации на новых установках дает шанс еще эффективнее использовать потенциал гармоничных вибраций по снижению уровня шума с помощью целенаправленного определения конструкции всех станков.

Literature:
[1] Schlecht, B.; Neubauer, A.: Steigerung der Produktqualitдt durch effiziente Verdichtung. In: Betonwerk+Fertigteil-Technik 9/2000, S. 44 – 52
[2] Becker, G.; Mothes, S.: Die harmonische Vibration – revolutionдres Vibrationssystem. In: Betonwerk+Fertigteil-Technik 12/2003, S. 40 - 47