Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Вибрационная уплотняющая техника

27.11.2018

Виброуплотнение — наиболее эффективный метод для уплотнения несвязных материалов. При вибрировании частицы материала приходят в колебательное движение, разъединяются, что уменьшает силы трения и сцепления между ними, облегчает процесс уплотнения. Если между частицами действуют интенсивные силы сцепления, то разъединение их при вибрировании не происходит и основное преимущество метода не реализуется, поэтому и метод вибрирования малоэффективен при уплотнении связных материалов.

Вибрационные машины для уплотнения грунта подразделяются на катки (самоходные и прицепные) и поверхностные вибрационные плиты.

Вибрационные катки изготавливают с гладкими, кулачковыми и решетчатыми вальцами. Последние применяют для уплотнения связных, преимущественно переувлажненных, грунтов, мерзлых грунтов, а также техногенных отходов.

Применение гладковальцовых вибрационных катков эффективно только на несвязных и слабосвязных грунтах с небольшим содержанием глинистых грунтов. Масса вибрационного катка по сравнению со статическим может быть уменьшена при уплотнении песков примерно в пять раз, при супесях — в два раза, а суглинков — всего на 10...30%.

Вибрационные плиты — поверхностные уплотняющие машины, представляющие собой жесткий металлический поддон (плиту), на котором расположен центробежный возбудитель колебаний. При вращении эксцентрика развивается центробежная сила, под действием которой происходят колебания вибрационной плиты. Колебания силы изменяются во времени по синусоидальному закону, поэтому рабочий орган поверхностной вибромашины также должен совершать гармонические колебания (рис. 6.7). Однако поверхность грунта ограничивает эти колебания и изменяет их характер. Эффективность вибрационного уплотнения в значительной мере зависит от содержания глинистых частиц в грунте (рис. 6.8).
Вибрационная уплотняющая техника

Поверхность контакта вибрационных плит с грунтом представляет собой плоскость. Вибрационные плиты получили широкое распространение при уплотнении как крупнозернистых, так и мелкозернистых несвязных грунтов. Легкие вибрационные плиты применяются при небольших объемах работ, при уплотнении грунтов в стесненных условиях производства (рис. 6.9).

При уплотнении грунтов вибрированием масса вальца (плиты) за счет встроенного в него возбудителя колебаний приводится в состояние колебательных движений. За счет кинетической энергии последнего вводятся в состояние колебательных движений расположенные в зоне контакта частицы грунта, которые оказываются под действием инерционных сил, пропорциональных массам этих частиц. В результате разности в силах инерции в местах контактов частиц возникают напряжения сдвига. До известного предела эти напряжения уравновешиваются силами сцепления между частицами. После превышения этих пределов возникают взаимоперемещения этих частиц. Напряжения сдвига пропорциональны инерционным силам, определяемым массами и ускорениями, которые развиваются при колебательных движениях вальцов.

Относительные перемещения частиц наступают тем быстрее, чем больше различие в массах отдельных частиц, составляющих грунт, и чем слабее силы связей между ними. Поэтому вибрированием хорошо уплотняются несвязные и слабосвязные грунты.

Совершающие колебательные движения частицы, находясь под действием сил тяжести, стремятся занять положение, соответствующее их наименьшему потенциалу, т.е. перемешаются вниз. При интенсивном вибрировании основная масса частиц грунта находится в состоянии относительных перемещений. Чем крупнее частицы, тем на большее расстояние они перемещаются, что и приводит к заполнению мелкими частицами межзернового пространства и уплотнению грунта.

На связных грунтах практически не происходит относительного перемещения грунтовых частиц, что резко снижает эффективность применения вибрационных машин на таких грунтах.

Характер колебаний рабочего органа вибрационной машины определяется соотношением между вынуждающей силой и его массой, а также частотой и свойствами уплотняемого грунта. Когда значение вынуждающей силы P намного меньше массы вибратора Q, колебания последнего носят гармонический характер. С увеличением отношения P/Q амплитуды колебаний вибратора возрастают, а характер колебаний еще близок к гармоническому, но уже происходит отрыв рабочего органа от поверхности грунта. При очень больших соотношениях P/Q гармонический характер колебаний машины нарушается. При этом колебания характеризуются периодическими ударами о поверхность грунта. Удар о грунт может соответствовать двум, трем и более оборотам дебалансного вала. Эти колебания можно назвать ударными, а режим колебаний — виброударным. В таком режиме материал воспринимает как вибрационное воздействие, так и ударный импульс. Виброударный режим работы позволяет применять вибрационные машины и для грунтов средней вязкости.

Переход на ударные колебания хотя и снижает число ударов вибратора о грунт в единицу времени, значительно повышает размах его колебаний в момент удара и интенсивность воздействия вибратора на грунты (в некоторых случаях интенсивность вибрационного воздействия может снижаться). Такая переменная эффективность воздействия вибромашины на грунт может быть объяснена зависимостью характера колебаний от величины соотношения P/Q (рис. 6.10).

Участок OA — гармонические колебания вибратора; рост вынуждающей силы вызывает увеличение получаемой в итоге плотности грунта. Рост плотности грунта является следствием возрастания амплитуды его колебаний и развивающихся при этом инерционных сил.

На участке AB гармонический характер колебаний вибратора (плиты, вальца) нарушается. Колебания становятся ударными, однако возникающие при этом импульсы ударов еще малы и не могут компенсировать те потери эффекта, которые связаны со снижением развивающихся при гармонических колебаниях инерционных сил грунта.

На участке BC при последующем увеличении вынуждающей силы удар становится все более интенсивным, растут как контактные давления, так и развивающиеся напряжения в грунтах. Все это приводит к постепенному росту эффекта уплотнения.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: