RU2069620C1

RU2069620C1 - Apparatus for concrete mixtures moulding

Info

Publication number: RU2069620C1
Authority: RU
Inventors: П.К. Плотников; В.Ю. Чеботаревский
Original assignee: Саратовский государственный технический университет
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: building, production of concrete and similar mixtures pieces by pressure method. SUBSTANCE: apparatus has mould, over which there is compaction plate connected to drive shaft moving vertically along guides. Plate is made hollow and with located along circumference shoulders on inside wall. Additional shaft is located in plate cavity perpendicularly to main shaft and connected to it by Hooke's universal joint. Set at ends of additional shaft wheels are contacting wall shoulders. In the case one of wheels is rigidly fixed to the shaft and another one - using bearing. Additional shaft also has fixed flywheels. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к производству изделий из бетонных и подобных смесей способом прессования и может быть использовано при производстве плоских бетонных изделий типа тротуарных плит. The invention relates to the production of products from concrete and similar mixtures by the pressing method and can be used in the production of flat concrete products such as paving slabs.

Известно устройство для формования изделий преимущественно из бетона и подобных смесей [1] содержащее форму, привод, смонтированный на направляющих с возможностью возвратно-поступательного движения и соединенный посредством коленообразного вала со штампом, имеющим фиксатор и многоступенчатую рабочую часть, состоящую из нескольких цилиндрических частей. A device for molding products mainly made of concrete and similar mixtures [1] containing a mold, a drive mounted on rails with the possibility of reciprocating motion and connected by means of a knee-shaped shaft with a stamp having a clamp and a multi-stage working part, consisting of several cylindrical parts.

Недостатками данного устройства являются неравномерность уплотнения (в центре она выше, чем по краям), неровность обработанной поверхности. The disadvantages of this device are the unevenness of the seal (in the center it is higher than at the edges), the roughness of the treated surface.

Эти недостатки в значительной мере меньше в устройстве для уплотнения строительных смесей [2] в котором штамп установлен на дополнительном валу и выполнен в виде сферического сегмента. These disadvantages are significantly less in the device for compaction of building mixtures [2] in which the stamp is mounted on an additional shaft and made in the form of a spherical segment.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции. The disadvantage of this device is the design complexity.

Наиболее близким к изобретению является устройство [3] предназначенное для уплотнения бетонных и подобных смесей, содержащее привод, смонтированный в направляющих возвратно-поступательного движения, форму и свободно лежащую уплотняющую плиту с дорожкой качения, плите сообщают движение по поверхности воображаемой сферы с центром перемещения по вертикальной оси, а угол нутации уплотняющей плиты изменяется от значения, обусловленного углом внутреннего трения уплотняющей смеси, до нуля. Closest to the invention is a device [3] intended for compaction of concrete and similar mixtures, comprising a drive mounted in the guides of the reciprocating movement, a shape and a free-lying sealing plate with a raceway, the plate informing the movement on the surface of an imaginary sphere with a center of movement along the vertical axis, and the nutation angle of the sealing plate changes from a value due to the angle of internal friction of the sealing mixture to zero.

Недостатком прототипа является то, что в нем точка приложения силы перемещается по окружности, за счет чего происходят значительные перемещения уплотняющей плиты по воображаемой сфере и, как следствие, смесь имеет в центре меньшую плотность, чем на периферии. The disadvantage of the prototype is that in it the point of application of force moves around the circumference, due to which there is significant movement of the sealing plate in an imaginary sphere and, as a result, the mixture has a lower density in the center than at the periphery.

Недостатком является также несовершенство конструкции подвеса уплотняющей плиты. Кроме того, не используется возможность повышения давления штампа на плиту за счет гироскопического момента, возникающего при вращении штампа. The disadvantage is the imperfection of the suspension construction of the sealing plate. In addition, the possibility of increasing the pressure of the stamp on the plate due to the gyroscopic moment arising from the rotation of the stamp is not used.

Задача изобретения создание устройства, с помощью которого достигается большее увеличение давления и более высокая степень равномерности уплотняющей силы. The objective of the invention is the creation of a device with which a greater increase in pressure and a higher degree of uniformity of the sealing force is achieved.

В этом устройстве вертикальная сила состоит из двух частей: постоянной составляющей, проходящей через центр уплотняющей плиты, и пары сил, параллельных оси привода, точки приложения которых вращаются по окружности беговой дорожки с угловой скоростью привода. In this device, the vertical force consists of two parts: a constant component passing through the center of the sealing plate, and a pair of forces parallel to the axis of the drive, the application points of which rotate around the treadmill with the angular speed of the drive.

В устройство, содержащее привод, смонтированный в направляющих вертикального возвратно-поступательного движения, форму и свободно лежащую уплотняющую плиту с дорожкой качения, введен рабочий орган, выполненный в виде маховиков, жестко соединенных с ведомым валом, перпендикулярным ведущему, соединенному с ним с помощью шарнира Гука, обеспечивающему возможность прокачки ведомого вала и содержащий два колеса с ребордами, одно из которых жестко, а другое через подшипник, связано с ведомым валом, при этом дорожка качения выполнена в виде уступа на круглой стенке уплотняющей плиты. In the device containing the drive mounted in the guides of the vertical reciprocating motion, the shape and the free-lying sealing plate with the raceway, a working element is introduced, made in the form of flywheels rigidly connected to the driven shaft perpendicular to the drive connected to it by the Hook joint providing the possibility of pumping the driven shaft and containing two wheels with flanges, one of which is rigid and the other through the bearing, is connected with the driven shaft, while the raceway is made in the form of UPA on the round wall of the sealing plate.

На фиг. 1 изображена установка для формования в конце процесса уплотнения; на фиг. 2 узел соединения ведущего вала с ведомым. In FIG. 1 shows a molding apparatus at the end of a compaction process; in FIG. 2 node connecting the drive shaft with the follower.

Установка для формования бетонных и подобных смесей состоит из привода 1, ведущего вала 2, ведомого вала 3, узла соединения валов 4. В виде шарнира Гука на валу 3 закреплены два маховика 5 и 6, причем маховик 5 выполнен как единое целое с валом, а маховик 6 соединен с валом с помощью шлицевого или шпоночного соединения 7 с ограничителем осевого перемещения, кроме того, со стороны маховика 5 выполнено колесо с ребордой 8. С другой стороны вала колесо с ребордой 9 соединено с валом 3 через подшипник. Подшипник обеспечивает возможность вращения ведомого вала 3 с маховиками 5 и 6 в ту же сторону, что и колесо 8. Колеса 8 и 9 опираются на уплотняющую плиту 11, которая внутри имеет круговой цилиндрический выступ 12, представляющий собой дорожку качения. The installation for molding concrete and similar mixtures consists of a drive 1, a drive shaft 2, a driven shaft 3, a node for connecting the shafts 4. Two flywheels 5 and 6 are fixed in the form of a Hook joint on the shaft 3, and the flywheel 5 is made as a unit with the shaft, and the flywheel 6 is connected to the shaft by means of a spline or key connection 7 with an axial movement limiter, in addition, a wheel with a flange 8 is made on the side of the flywheel 5. On the other side of the shaft, a wheel with a flange 9 is connected to the shaft 3 through a bearing. The bearing allows rotation of the driven shaft 3 with the flywheels 5 and 6 in the same direction as the wheel 8. The wheels 8 and 9 are supported by a sealing plate 11, which inside has a circular cylindrical protrusion 12, which is a raceway.

Промежуточная уплотняющая плита 11 размещена в форме 13, в которой закладывают бетонную смесь 14. Привод 1 смонтирован на направляющих 15, обеспечивающих ему возвратно-поступательное вертикальное перемещение. The intermediate sealing plate 11 is placed in the form 13, in which the concrete mixture 14 is laid. The drive 1 is mounted on the guides 15, providing it with reciprocating vertical movement.

На фиг. 2 изображен подшипник 16 (роликовый или шариковый), укрепленный в обойме 17. В обойме 17 имеются углубления, в которые входят цапфы 18, обеспечивающие прокачку вала 3 и маховиков 5 и 6 вокруг оси ОУ относительно цапф 18. С другой стороны цапфы 18 соединены, например, с помощью резьбового соединения с вилкой 19, жестко соединенной с валом привода 2. In FIG. 2 shows a bearing 16 (roller or ball) mounted in a cage 17. In the cage 17 there are recesses that include trunnions 18 for pumping the shaft 3 and flywheels 5 and 6 around the axis of the op-amp relative to the trunnions 18. On the other side, the trunnions 18 are connected, for example, using a threaded connection with a plug 19, rigidly connected to the shaft of the drive 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В форму 13 загружают смесь 14. Затем опускают уплотняющую плиту 11 с маховиками 5 и 6, обеспечивают вертикальное усилие P, которое через вал 2, узел подвеса 4 в виде шарнира Гука и колеса 8 и 9 передается на уплотняющую плиту 11. Таким образом передается статическое давление на смесь. Включают вращение привода 1 с угловой скоростью ω. Привод 1 через посредство ведущего вала 2, узла 4 и ведомого вала 3 начинает вращать маховики 5 и 6 вокруг оси ОХ. В связи с тем, что колесо 8 жестко связано с валом 3, а колесо 9 через подшипник 10, имеющий малый момент сил трения, меньший чем в паре трения колесо 8 направляющие 12, вал 3 вместе с маховиком 5 и 6 начнет вращаться с угловой скоростью W вокруг горизонтальной оси. За счет участия маховиков 5 и 6 в двух движениях: переносном с угловой скоростью w и относительном с угловой скоростью W, возникнет гироскопический момент, в первом приближении равный M_г= IΩω, H = IΩ и стремящийся совместить вектор кинетического момента H с вектором угловой скорости ω. За счет действия момента возникнет пара сил P₁ с плечом l
M=P₁l
При вращении колес 8 и 9 происходит вращение пары сил, в силу чего появляются, наряду с постоянной силой P, переменные для плиты 11 силы, улучшающие уплотнение. За счет одновременного действия постоянной P и переменных P сил происходит более равномерное уплотнение смесей. Расчет угловой скорости W производится по формуле

где r и R радиусы, показанные на фиг. 1.The mixture is loaded into mold 13. Then, the sealing plate 11 with the handwheels 5 and 6 is lowered, a vertical force P is provided, which is transmitted through the shaft 2, the suspension unit 4 in the form of a Hook joint and wheels 8 and 9 to the sealing plate 11. Thus, the static pressure on the mixture. Turn on the rotation of the actuator 1 with an angular velocity ω. The drive 1 through the drive shaft 2, the node 4 and the driven shaft 3 begins to rotate the flywheels 5 and 6 around the axis OX. Due to the fact that the wheel 8 is rigidly connected with the shaft 3, and the wheel 9 through the bearing 10, having a small moment of friction forces, the guides 12 are smaller than the friction pair 8, the shaft 3, together with the flywheel 5 and 6, will begin to rotate at an angular speed W around the horizontal axis. Due to the participation of flywheels 5 and 6 in two motions: portable with an angular velocity w and relative with an angular velocity W, a gyroscopic moment arises, in the first approximation equal to M _g = IΩω, H = IΩ and tends to combine the kinetic momentum vector H with the angular velocity vector ω. Due to the action of the moment, a pair of forces P ₁ with shoulder l
M = P ₁ l
When the wheels 8 and 9 rotate, a pair of forces rotates, due to which, along with the constant force P, there appear forces for the plate 11 that improve compaction. Due to the simultaneous action of the constant P and variable P forces, a more uniform compaction of the mixtures occurs. The calculation of the angular velocity W is made according to the formula

where r and R are the radii shown in FIG. one.

В качестве примера реализации конструктивных размеров произведем расчет основных параметров устройства. Заладим действующее на плиту давление равным P 10 кН (давление передается через направляющие 15). As an example of the implementation of structural dimensions, we will calculate the main parameters of the device. Set the pressure acting on the plate equal to P 10 kN (pressure is transmitted through the guides 15).

Переменная составляющая P₁ 2,5 кН. Скорость вращения вала привода n 150 об/мин. Длина ведомого вала 3 l 60 см. Радиус колес - бегунов 8 и 9 r 5 см.The variable component is P ₁ 2.5 kN. The speed of rotation of the drive shaft n 150 rpm The length of the driven shaft 3 l 60 cm. The radius of the wheels - runners 8 and 9 r 5 cm.

Требуется определить размеры маховиков 5 и 6, обеспечивающих необходимые величины P 2,5 кН. It is required to determine the sizes of flywheels 5 and 6, providing the necessary values of P 2.5 kN.

Определим угловую скорость вращения вала привода 2

Определим угловую скорость вращения ведомого вала 3, для чего определим линейную скорость V_o конца вала 3

Так как на конце ведомого вала имеется колесо-бегун радиуса r, то угловая скорость вращения ведомого вала равна

Это есть угловая скорость вращения маховиков двухроторного гироскопа, гироскопический момент которого вычислим по формуле Mr P₁l 2,5•0,6 1,5 кН • м
Далее переходим к определению геометрических размеров маховиков

где H₁ кинематический момент одного из маховиков.Define the angular speed of rotation of the drive shaft 2

Determine the angular velocity of rotation of the driven shaft 3, for which we determine the linear speed V _{o the} end of the shaft 3

Since there is a runner wheel of radius r at the end of the driven shaft, the angular speed of rotation of the driven shaft is

This is the angular speed of rotation of the flywheels of the two-rotor gyroscope, the gyroscopic moment of which is calculated by the formula Mr P ₁ l 2.5 • 0.6 1.5 kN • m
Next, we proceed to determine the geometric dimensions of the flywheels.

where H _{1 is the} kinematic moment of one of the flywheels.

Определим момент инерции одного из маховиков I₁=I/2

Здесь r_м радиус маховика. Пусть L длина маховика, причем L r_м. Тогда масса маховика
m = ρv = ρ•πr

\binom{2}{м}

L = ρπr

\binom{3}{м}

Формула для момента инерции маховика принимает вид

Возьмем плотность ρ металла маховиков равной 8 г/см. Тогда
1,57•8•r

\binom{5}{м}

= 0,5•10⁷

Получаем

Из приведенных выше расчетов следует, что для создания переменной составляющей давления P 2,5 кН каждый из двух маховиков должен иметь диаметр 2,4 см и ширину 13,2 см. Это давление будет даже больше за счет вала 3 колеса 5.Determine the moment of inertia of one of the flywheels I ₁ = I / 2

Here r _{m is the} radius of the flywheel. Let L be the length of the flywheel, with L r _m . Then the mass of the flywheel
m = ρv = ρ • πr

\binom{2}{m}

L = ρπr

\binom{3}{m}

The formula for the moment of inertia of the flywheel takes the form

We take the density ρ of the flywheel metal equal to 8 g / cm. Then
1,57 • 8 • r

\binom{5}{m}

= 0.5 • 10 ⁷

We get

From the above calculations it follows that to create a variable pressure component P 2.5 kN, each of the two flywheels must have a diameter of 2.4 cm and a width of 13.2 cm. This pressure will be even greater due to the shaft 3 of the wheel 5.

Claims

A device for molding concrete mixtures containing a mold, a sealing plate placed above it, connected to a drive shaft mounted on vertical rails with the possibility of reciprocating movement, characterized in that the plate is hollow with ledges on the inner wall arranged in a circle, and an additional shaft with flywheel rigidly fixed on it and wheels mounted at its ends with flanges in contact with the wall ledges, one wheel being rigidly connected It is connected with an additional shaft, and the other by means of a bearing, while the additional shaft is perpendicular to the main one and connected to it by means of a Hook joint.