Заглаживающее устройство с двойным гироскопическим эффектом
Владельцы патента RU 2467869:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (RU)
Изобретение относится к области строительных заглаживающих машин и может быть использовано для заглаживания свежеотформованных бетонных поверхностей. Заглаживающее устройство с двойным гироскопическим эффектом состоит из ведущего вала с жестко насаженной шестерней, приводящей в движение вертикальные цилиндрические дебалансные шестерни. На главном горизонтальном ведущем валу жестко насажены две конические шестерни одного направления, которые соединены с четырьмя коническими дебалансными шестернями, оси которых расположены в вертикальной плоскости. Технический результат: повышение качества заглаживания бетонных смесей, расширение области применения для заглаживания жестких и пластичных бетонных смесей одним устройством путем обеспечения вращательного и ударно-вращательного режимов заглаживания, повышение степени уплотнения бетонной смеси и снижение количества пор и пустот в обрабатываемой бетонной поверхности. 3 ил.
Изобретение относится к области строительных заглаживающих машин и может быть использовано для заглаживания свежеотформованных бетонных поверхностей, например, на заводах железобетонных конструкций.
Известны рабочие органы для заглаживания поверхностей при изготовлении изделий из бетонных смесей (а.с. №1740177, В28В 11/00 БИ 22, 1992), включающие заглаживающий диск, соединенный посредством торсиона и планетарного редуктора с двигателем. Вращающиеся сателлиты редуктора с закрепленными на них дебалансами создают с постоянным вращающим моментом на водиле крутильные колебания, вызывая неравномерное вращение диска.
Недостатком рабочего органа является отсутствие вертикальной составляющей колебаний, что не позволяет заглаживать поверхности из жестких бетонных смесей с одновременным получением уплотненного градиентного слоя.
Общим недостатком существующих заглаживающих машин является отсутствие воздействия на внутренние слои бетонного изделия, при которых производится только выравнивание свежеотформованной поверхности и частичное их уплотнение.
Наиболее близкой конструкцией по технической сущности к заявленному изобретению является заглаживающее устройство с дополнительным колебательным механизмом в вертикальной плоскости (патент RU 2147514 БИ №6, от 27.02.2002, B28B 11/08). При заглаживании жестких бетонных смесей вращающийся диск не способен обработать поверхность изделия до необходимого класса чистоты, так как количества выделяющегося в процессе трения цементного теста недостаточно для образования жидкого слоя при скольжении диска.
Существенным недостатком данного рабочего органа является ограничение области применения для заглаживания поверхностей из жестких бетонных смесей.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение области применения для качественного заглаживания поверхностей из пластичных и жестких бетонных смесей одним устройством путем обеспечения колебательных движений диска в двух вертикальных, взаимно ортогональных плоскостях.
Сущность изобретения заключается в том, что на заглаживающем устройстве дополнительно устанавливаются вибровозбудители, генерирующие колебания, передаваемые диску и отклоняющие ось вращения диска. При этом вращающийся диск можно рассматривать как гироскоп. Колебательные элементы состоят из приводного двигателя и двух противоположно направленных дебалансов, расположенных по разные стороны от оси заглаживающего диска. При вращении диска для интенсификации процесса выделения цементного теста предлагается использовать вертикальную составляющую перемещения рабочего органа.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена кинематическая схема заглаживающего устройства. На фиг.2 представлена изометрическая схема предлагаемого устройства в разрезе (корпус и диск условно не показаны). На фиг.3 представлен разрез предлагаемого устройства в сборе и установленного на заглаживающий диск.
Заглаживающее устройство включает в себя диск 1, корпус 2, горизонтальный приводной вал 3, электродвигатель привода горизонтального приводного вала 4, центральную ведущую шестерню 5, две конические ведущие шестерни 6, горизонтальный ведомый вал 7, две ведомые цилиндрические шестерни 8 с дебалансами 9, четыре вертикальных вала 10, четыре ведомые конические шестерни 11 с установленными на них дебалансами 12 и вал привода дискового заглаживающего устройства 13.
Заглаживающее гироскопическое устройство с двойным гироскопическим эффектом состоит: во-первых, из гироскопического устройства, косинусоидальный вектор-момент которого расположен вдоль оси ведущего вала Oy (ось Y); во-вторых, из гироскопического устройства, косинусоидальный вектор-момент которого расположен вдоль оси Ox (ось X).
Заглаживающее устройство состоит из ведущего вала 3 с насаженной на него ведущей цилиндрической шестерней 5 и ведомыми цилиндрическими дебалансными шестернями 8. Кроме того, на ведущем валу 3 насажены жестко две конические шестерни 6 с направленными конусами в одну сторону. Две конические ведущие шестерни 6 находятся в зацеплении с четырьмя ведомыми коническими дебалансными шестернями 11, расположенными в вертикальной плоскости. Двойное гироскопическое устройство размещается на диске 1.
Принцип двойного гироскопического устройства заключается в следующем. Ведущий вал 3, например, вращается против часовой стрелки механическим или электрическим приводом с жестко насаженными шестернями 5 и 6. Две ведомые дебалансные шестерни 8, вращаясь в одном направлении, создают вертикальный косинусоидальный момент, вектор которого имеет горизонтальное направление (в нашем случае - по оси OY).
Кроме того, ведущий вал 3 приводит в движение жестко насаженные две шестерни 6. Эти шестерни приводят в движение четыре дебалансные шестерни 11, которые вращаются в одном направлении и создают вертикальный косинусоидальный момент, вектор которого направлен по горизонтальной оси OX.
Шестерня 5 приводит в движение по часовой стрелке две дебалансные шестерни 8, а две конические ведущие шестерни 6 приводят в движение четыре дебалансные конические шестерни 11.
Рассмотрим работу устройства в рабочем его режиме.
При вращении ведущего вала 3 одновременно создаются два косинусоидальных момента, действующих в двух вертикальных взаимно ортогональных плоскостях (плоскости ZOY и ZOX), пересекающихся по оси Z.
Косинусоидальные моменты могут иметь различные угловые скорости ωi, определяемые технологической эффективностью заглаживания свежеотформованных бетонных смесей.
Результирующее колебательное движение в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях при наличии вращения диска является сложнейшим движением, определяемым фигурой Лиссажу.
В отличие от изобретения-аналога перемещения в вертикальной плоскости производятся не всем диском, а используется свойство гироскопа. При вращении диска поворачивается его ось вращения, что ведет к циклическому отклонению крайних точек диска и созданию усилия на отформованный бетонный объем. При этом плоскость, на которую приходится создаваемое усилие, уменьшится по сравнению со всей плоскостью диска в изобретении-аналоге, а сила, прилагаемая на рабочий орган, увеличится, что отразится на глубине уплотняемого слоя.
Заглаживающее устройство с двойным гироскопическим эффектом, состоящее из ведущего вала с жестко насаженной шестерней, приводящей в движение вертикальные цилиндрические дебалансные шестерни, отличающееся тем, что на главном горизонтальном ведущем валу жестко насажены две конические шестерни одного направления, которые соединены с четырьмя коническими дебалансными шестернями, оси которых расположены в вертикальной плоскости.
