144567 (598813), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Останній доданок моделює приведену масу пружно-в'язко-пластичного середовища, яким є бетонна суміш.

Дисипація енергії, пов'язана з ущільненням бетонної суміші в цьому випадку моделюється опором, від якого залежить кут φ зсуву фаз між силою і переміщенням, що є вимушеним. При розрахунку вібромайданчиків амплітуду їх коливань Х_а і потужність, необхідну для підтримки коливань, N_ср знаходять як

(6.9) (6.10)

де т₀ - маса дебалансів; r - ексцентриситет дебалансів; ω - кутова частота коливань вібромайданчика.

2.2. Відцентрове формування

При центрифугуванні дія на тіло або оброблюване середовище здійснюється відцентровими силами. Машини, в яких здійснюється така дія, називаються центрифугами. Центрифуги призначаються для розділення сумішей на складові частини, осадження частинок, зважених в рідині, ущільнення різних середовищ і інших цілей. Робочий орган центрифуг може обертатися щодо вертикальної або горизонтальної осі.

При обертанні щодо вертикальної осі на оброблюване тіло або середовище діє відцентрова сила, вектор якої обертається в горизонтальній площині, а вектор сили тяжіння перпендикулярний їй.

При цьому результуюча сила, діюча на оброблюване тіло або частинки матеріалу

(6.11)

де т - маса тіла або частинки матеріалу; R - радіус, на якому знаходиться центр тяжіння тіла або частинки від осі обертання. При обертанні робочого органу щодо горизонтальної осі результуюча сила, діюча на оброблюване тіло або частинку матеріалу (мал.6.4)

Мал.6.4. Схема діючих сил при відцентровому формуванні

(6.12)

При ωt = 0, коли частинка або тіло знаходяться в точці А, cosωt = - 1.

Тоді

(6.13)

при ωt = 180°, коли частинка знаходиться в точці В, cosωt = - 1.

(6.14)

Отже, при горизонтальному тому, що розташовує осі обертання робочого органу в точці А (мал.6.4) тиск нижче, ніж в точці В. При циліндровому робочому органі і обробці плинних середовищ це примушує їх при роботі центрифуги рівномірно розподілятися по внутрішній поверхні робочого органу.

У виробництві збірного залізобетону застосовують центрифуги з горизонтальною віссю обертання і циліндровим робочим органом для формування трубчастих виробів. В цьому випадку (мал.6.4) результуюча відцентрова сила, діюча на елементарне кільце бетонної суміші радіусом r₁ завтовшки стінки dr₁ і завдовжки l, буде

(6.15)

де ρ - густина бетонної суміші (ρ = 600...2400 кг/м³). Інтегруючи останній вираз R₁ до R, одержимо

(6.16)

де R - зовнішній радіус труби; R₁ - внутрішній радіус труби.

Щоб визначити тиск на зовнішній поверхні труби, ліву і праву частині виразу ділять на зовнішню площу труби

(6.17)

Як видно, останній вираз дає зв'язок між тиском на поверхні труби з її параметрами і швидкістю обертання центрифуги. Таким чином, можна вибрати основні параметри центрифуг для формування трубчастих залізобетонних виробів. Крім того, з останнього виразу видно, що відцентрове формування за своєю суттю є одним з різновидів формування пресуванням, в якому пресуючим зусиллям є відцентрова сила.

2.3. Роликове формування

Процес роликового формування полягає в укочуванні рихлої бетонної суміші роликами. У такий спосіб формують плоскі і трубчасті бетонні і залізобетонні вироби. Він істотно відрізняється від вібраційного способу і відноситься до одного з різновидів формування шляхом пресування. При такому формуванні ущільнення бетонної суміші відбувається під дією нормального контактного тиску ролика на суміш, який прийнято називати пресуючим тиском. Пресуючий тиск прикладається до бетонної суміші з певною швидкістю і зростає від нуля до максимуму, а потім знижується. При цьому відбувається порушення порівняно слабких зв'язків між частинками бетонної суміші, які під дією пресуючого тиску долають опір зсуву і переміщаються в більш стійкі положення, витісняючи при цьому пухирці повітря. Після зняття пресуючого тиску (після проходу ролика) відбувається розвантаження бетонної суміші, і частина її первинної деформації пружно відновлюється (мал.6.5).

Подальші дії пресуючих роликів в умовах безперервного надходження під них бетонної суміші приводять до нових переміщень її частинок і подальшого витіснення повітря. У міру збільшення числа дій роликів ущільнення суміші відбувається не тільки унаслідок повторення навантаження, але і унаслідок збільшення пресуючого тиску роликів на суміш. Поступово суміш ущільнюється, що виражається в накопиченні необоротних деформацій бетонної суміші, величина яких за кожну нову дію поступово зменшується і після 40...80 проходів ролика стає неістотною. Це свідчить про те, що бетонна суміш ущільнена.

Мал.6.5. Схема роликового формування: 1 - форма; 2 - бетонна суміш, 3 - ролик.

Мал.6.6. Схема ущільнення суміші при роликовому формуванні

При формуванні плоских виробів вісь пресуючого ролика (одного або декількох) скоює поворотно-поступальний рух. На схемі (мал.6.5) показаний момент, коли ролик і форма рухаються щодо один одного зліва направо. При формуванні порожнистих циліндрових виробів пресуючі ролики встановлюють на спеціальній головці, яку називають пресуючою. На ній встановлюють три або більше число роликів так, що їх зовнішні твірні співпадають з внутрішньої циліндрової поверхні твірної трубчастого виробу. Пресуюча головка з роликами обертається в одному напрямі.

Головним чинником, що визначає ступінь ущільнення бетонної суміші при роликовому формуванні, є пресуюче тиск ролика на суміш.

Спрощена схема сил, діючих на ролик в процесі формування, приведена на (мал.6.6). Пресуючий тиск

(6.18)

де Е - модуль першого роду бетонної суміші; а - кут захоплення бетонної суміші роликом.

Для особливо жорстких бетонних сумішей при α = 30° пресуюче зусилля рівно

(6.19)

де l_{p -} довжина пресуючого ролика; r - радіус ролика.

Процес роликового формування достатньо складний. Вираз для р дає значення тиску безпосередньо під роликом. У міру видалення від поверхні ролика тиск в бетонній суміші падає і на деякій глибині h₀ досягає свого початкового значення р₀, тобто тиску, який був в бетонній суміші до дії на нього роликом. Оскільки густина бетонної суміші є функція р на глибині h_0, ущільнення не відбувається. Значення р і h₀ ростуть із збільшенням радіусу ролика r. Залежність пресуючого тиску і, отже, густини суміші при роликовому формуванні від властивостей суміші, геометрії виробу і параметрів формуючої установки дуже складна. Тому при практичних розрахунках установок частіше всього використовує емпірична залежність.

2.4. Пресування порошкоподібних будівельних матеріалів

2.4.1 Визначення. Класифікація

Виробництво деяких будівельних матеріалів і виробів (цеглини, каменя, плит, плиток, блоків, панелей і т.д.) організовано із застосуванням процесу пресування формувальних сумішей (мас, прес - порошків і т.п.).

Пресування - це формування виробів (напівфабрикатів) в прес - інструментах під дією тиску. Розрізняють пресування: статичне, ізостатичне, квазіізостатичне, гідростатичне, газостатичне, динамічне, гідродинамічне, електрогідродинамічне, високошвидкісне (імпульсне), екструзійне (мундштучне), вібраційне, ударне, холодне, гарячіше, циклічне, безперервне, пряме, з бічним закінченням, зворотне і ін. [96].

Ізостатичне пресування здійснюється в еластичних або пластичних оболонках тиском рідини або газу.

Квазіізостатичне пресування проводиться всестороннім тиском, передаваним за допомогою сипкого, пористого, в'язкого або пластичного робочого середовища.

Гідростатичне пресування - це ізостатичне пресування, здійснюване в гідростатах, в яких робочим середовищем є рідина.

Газостатичне пресування - це ізостатичне пресування, при якому робочим середовищем є гази.

Динамічне пресування - це високошвидкісне пресування прес - порошку за рахунок динамічної дії жорсткого прес - інструменту.

Гідродинамічне пресування - це пресування порошкових матеріалів (особливо важко пресованих) енергією гідравлічного імпульсу, що виникає в рідині унаслідок вибуху або електричного розряду (при електродинамічному пресуванні).

Високошвидкісне пресування - це пресування, здійснюване за рахунок вибухової хвилі, електромагнітного імпульсу, механічного удару або інших подібних енергій.

Ударне пресування - це пресування за рахунок енергії удару прес-інструменту, магнітного імпульсу, хвилі рідини або газу.

Пряме пресування - це пресування, при якому переміщення пресування і інструменту відбувається в одному напрямі.

Зворотне пресування - це пресування, при якому закінчення матеріалу відбувається в напрямі, протилежному руху прес, - інструменту.

Найширше розповсюдження в промисловості будівельних матеріалів одержало статичне, екструзійне (мундштучне) і вібраційне пресування. Машини, вживані для пресування, називаються пресами або агрегатами для пресування.

Статичне пресування (одностороннє, двостороннє, пряме, холодне, циклічне, одноступінчате, багатоступінчате, з жорсткою і "плаваючою" прес-формою і т.п.) здійснюється в закритій прес-формі з переміщенням прес-пороша і пресуючого інструменту, головним чином, в одному напрямі (мал.6.7).

Мал.6.7. Схеми статичного пресування: а - одностороннє; б - двостороннє; в - одностороннє з "плаваючою" прес-формою.

При пресуванні будівельних формувальних сумішей в закритих прес-формах вони піддаються всесторонньому стисненню (об'ємної деформації). При цьому відбувається ущільнення спочатку за рахунок видалення повітря, а потім за рахунок переорієнтації і більш щільної упаковки частинок матеріалу. Необоротна зміна об'єму матеріалу, що стискається, при пресуванні можлива тільки при деформації, що перевищує пружну. Залишкова деформація виникає в матеріалі при певній величині додатку навантаження, яке прийнято називати граничною. Протягом всього циклу пресування у будь-який момент часу збільшення тиску пресування викликає приріст пластичної деформації і зміну густини матеріалу (пресування).

Пресування, що одержало задану форму і розміри, володіє певною міцністю, яку можна пояснити таким чином [53, 70, 102].

1. Дією міжмолекулярного електростатичного зчеплення, що виникає в місцях контактів частинок формувальної суміші.

2. Взаємним переплетенням частинок і упровадженням виступів одних в западини інших, створюючим механічну міцність. На думку М.Ю. Балишина, міцність пресування, одержаного з сухих металокерамічних порошків, є переважно механічною. Електростатична міцність тут невелика. Обидва міцності пропорційні контактній поверхні частинок і, у свою чергу, тиску пресування.

3. Склеюючою дією тонких плівок води, здатною утворювати міцну структуру під впливом власних силових полів, тобто за рахунок зчеплення частинок суміші.

4. Натягненням мікро- і макрокапілярів, не повністю заповнених водою, що приводить до зближення твердих частинок між собою. За даними Д. Терцаги, капілярні сили можуть створювати вельми великий питомий тиск, наприклад, в глинах ці сили додають зв'язність грунтам [92].

Таким чином, в ущільнюваній формувальній суміші є умови для одночасної дії різних сил, що додають міцність пресуванню. Вплив кожної з приведених сил може мінятися в досить широких межах і залежить від великої кількості чинників.

Вивчення процесу стиснення матеріалу при пресуванні дає можливість пов'язати фізико-механічні і технологічні властивості порошкоподібних будівельних матеріалів з циклом пресування, конструкцією, кінематикою і режимом роботи пресів. При вивченні об'ємної деформації порошкоподібних матеріалів розглядаються наступні питання: розподіл тиску в об'ємі пресування; спресованість матеріалу; залежність густини від тиску пресування; вплив фізико-механічних і технологічних властивостей формувальної суміші і її компонентів на тиск пресування і міцність пресування, вплив тривалості пресування, вплив формувальної вогкості суміші і т.д.

2.4.2 Закономірності пресування

Кінетика процесу ущільнення матеріалу при пресуванні визначається умовами пластичної деформації пористого тіла, що стискається, механічні властивості якого залежать від фізико-механічних властивостей формувальної суміші.

Криві статичного пресування (стиснення) відображають сучасне представлення теорії пресування дисперсних (сипких, порошкоподібних і ін) матеріалів і дозволяють виявити фізичну сторону процесу (мал.6.8).

Як показник ефективності пресування приймається зміна міцності, густини, пружності і інших властивостей матеріалу (пресування) залежно від тиску пресування (мал.6.8), або зміна зусилля пресування (навантаження) від деформації матеріалу (зміни об'єму, товщина пресування, ходу прес-інструменту і т.п.) (мал.6.8, 6.9).

Характеристики

Список файлов книги