Формование изделий в горизонтальном положении

Оценка традиционной вибрационной технологии

Особенности переработки различных видов материалов определяют необходимость усиления интенсивности процесса уплотнения смеси. Рассмотрим этот вопрос на примере разработки модели унифицированного укладчика для представленных схем передвижных поточных линий.

Определим возможности уплотнения смеси на примере такого доступного вида материала (для передвижных производств), как деревобетон (ДБ).

Очевидно, что достижение равномерного уплотнения по всему объему формы возможно лишь при условии равномерности поля вибрации, определяющего максимальное значение в каждой точке сплошной неоднородной среды, какой является ДБ-смесь.

Известно [13], что степень тиксотропного (вибрационного) разжижения смеси (вязкость ц) зависит от изначальной подвижности П цементного теста, измеряемой осадкой стандартного конуса h = 30 см. Чем меньше подвижность, тем больше проявляется эффект тиксотропного разжижения теста (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Кривые зависимости вязкости раствора р от подвижности П:

1 - без вибрации; 2 - при вибрации

Соответственно, в жесткой арболитовой смеси при вибрации в бункере существенно возрастает скорость фильтрации цементного раствора плотностью р = 2 100- 2 300 кг/м³ вдоль вибростенок (рис. 2.6).

Вибрация способствует псевдоразжижению цементно-растворной составляющей ДБ-смеси и обеспечивает фильтрацию раствора через незначительно изменяемую при вибрировании структуру древесного заполнителя, обладающего высоким внутренним трением. Поэтому скорость фильтрации принята как для недоформируемой пористой среды по закону Дарси:

где V- скорость фильтрации; к_и- коэффициент проницаемости; г| - коэффициент вязкости; р - плотность; VP - градиент напора.

Рис. 2.6. Зависимость скорости фильтрации цементного раствора от коэффициента вязкости и давления (V- скорость фильтрации; е- пористость среды; Р - давление; ц - динамический коэффициент вязкости; © - отношение площади поверхности зерен к их объему)

Вязкость цементного раствора уменьшается при вибрации в три- четыре раза (рис. 2.7), что обеспечивает при кратковременном вибрировании заполнение пустот в смеси, а при длительном и весьма интенсивном вибрировании - расслоение смеси.

Рис. 2.7. Зависимость V=f(k, р)

Очевидно, что подобная структура смеси не отвечает требованиям немедленной распалубки изделий на горизонтально-формовочных НПЛ и необходимы решения, связанные с повышением жесткости материала.

Наличие виброгасящего органического заполнителя, приводящее к затуханию волн, и невысокая плотность арболитовой смеси снижают по сравнению с подвижными смесями эффект ее вибрационного уплотнения, в частности в виброукладчике (вибронасадке). Поэтому амплитуды колебаний смеси А и бункера А₂ существенно отличаются и требуется избыточное вибровоздействие бункера для достижения необходимых амплитуд вынужденных колебаний арболитовой смеси. Далее приводятся расчетные данные по влиянию различных технологических факторов на величины Л1 и Л₂.

Исходные данные

ml := 1000 кг - масса вибрируемого деревобетона; m2 := 100 кг - масса бункера;

Е := 5.5* 10 кг/м - модуль упругости смеси; ц:= 0.0127 кг'с/м - динамический коэффициент вязкости смеси (коэффициент Троутона);

К1 :=6 • 10⁶ кг/м - упругость вибробункера;

К2 := 6-10⁵ кг/м - упругость прокладки между фланцами бункера и рамой;

F := 2 м² - площадь виброэлемента;

со := 50 об/с - частота колебаний вибратора;

Рв := 3 000 Н - вынуждающая сила вибратора; h:= 0.5 м - толщина слоя смеси; t:= 60 с - время.

Уравнение движения смеси и бункера-укладчика имеет вид

Результаты решения уравнений (2.2) и (2.3) приведены на графиках (рис. 2.8 - 2.11).

Рис. 2.8. Влияние величины вынуждающей силы вибратора Р_в на амплитуды вынужденных колебаний арболитовой смеси А и укладчика А2

Рис. 2.9. График зависимости^! и А₂ от массы т арболитовой смеси

в укладчике

Рис. 2.10. График зависимости А и А₂ от контактной площади F виброоргана

Рис. 2.11. График зависимости A i и А₂ от толщины h слоя вибрируемой арболитовой смеси в укладчике

При использовании кусковых частиц древесины существенную роль в процессе уплотнения ДБ-смеси играет анизотропия:

• 1) анизотропия свойств формируется в период виброуплотнения;
• 2) фактор анизотропии не изменяется в процессе твердения;
• 3) величина фактора анизотропии зависит от крупности древесного заполнителя. Фактор анизотропии возрастает с увеличением содержания крупных зерен, достигая максимума, с последующим уменьшением;
• 4) существует положительная корреляция между величиной фактора анизотропии и пределом прочности на сжатие;
• 5) увеличение времени перемешивания смеси уменьшает фактор анизотропии.

Таким образом, для рабочего органа НПЛ требуются новые решения, обеспечивающие гарантированное уплотнение вне зависимости от состава перерабатываемого материала.