CC BY
14
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 69.05
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШВОВ ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КИРПИЧНОЙ КЛАДКЕ
© 2008 г. В.М. Лисовенко, Ю.Г. Асцатуров
Рассмотрены конструкции и принцип работы устройств для формирования вертикальных швов при механизированной кирпичной кладке. Представлены методика испытаний и результаты эксперимента по определению основных параметров сопла устройства.
The designs and principle of work of the devices for formation of vertical seams at the mechanized bricks stacking are considered. The methods of test and the results of experiment for definition of the key parameters of the nozzle device are submitted
Ключевые слова: кирпичеукладчики, механизированная кирпичная кладка, устойства для формирования вертикальных швов, система сопел, вертикальные швы, растворная смесь, комплекс для механизации кладочных работ, оборудование для механизированной кирпичной кладки.
Развитие жилищного и промышленного строительства базируется на интенсификации производства строительных материалов и разработке оборудования для механизации и автоматизации строительных работ.
Решение этой задачи возможно осуществить разработкой теоретических предпосылок по совершенствованию оборудования для механизации и автоматизации строительных работ, и проведением экспериментальных исследований в данной области.
Целью данных экспериментальных исследований являются оценка режимных параметров систем сопел подачи раствора, обеспечивающих качественное формирование вертикальных швов кирпичной кладки, и разработка эффективных устройств для их формирования [1].
Рассматриваются такие системы подачи раствора как шиберная система с принудительной подачей раствора со стороны сопла и система с принудительной подачей со стороны трубопроводного канала.
Качество формирования швов оценивалось визуально, по плотности заполнения шва раствором, наличием выбросов раствора из сопел, по равномерности выдачи раствора во времени, т.е. по стабильности процесса.
Режимные параметры системы оценивались по давлению раствора на выходе из насоса и давлению на входе в канал рабочего органа. Время включения и выключения исполнительных органов системы выдачи раствора в швы задавалось изменениями в программе, управляющей рабочими органами.
В экспериментах использовалась растворная смесь состава: песок - 4 части; цемент - 1 часть; глина - 1 часть; пластифицирующие добавки; вода (из
расчета получения смеси подвижностью 7-8 см стандартного конуса).
Общая схема стенда для экспериментальных исследований систем сопел подачи раствора представлена на рис. 1, схема системы сопел с шиберами приведена на рис. 2.
3
исследований систем сопел подачи раствора
Стенд (рис. 1) включает растворосмесительный и насосный агрегат 1 типа CO-180, распределитель 2, нагнетательный шланг 3, шланг 4 возврата раствора, датчик давления 5 смеси на входе в рабочий орган, систему сопел 7, механизм подъема системы сопел 6.
Шиберная система сопел (рис. 2) включает три плоских сопла 1, шибера 2 с приводами 3 и коллектор 4.
Методика проведения экспериментов следующая.
Поскольку агрегат CO-180 не обеспечивает возможности регулирования производительности, то регулирование подачи раствора в систему сопел осуществлялась путем изменения давления в распределителе 2 за счет геометрических параметров шланга 4 возврата раствора. Затем путем введения изменений в программе управления задавалось время открытия и закрытия шиберов 2 системы сопел (рис. 2) по отношению к моменту подъема системы и извлечение сопел из щелей между кирпичами. После этого осуществлялось включение растворонасоса, и при установившемся движении растворной смеси, включались в автоматическом режиме механизм подъема систем сопел и привода шибера. Затем производился визуальный контроль качества формирования вертикальных швов.
Результаты экспериментов
Конструкция устройства не позволяет добиться равномерной выдачи раствора в различные сопла. После нескольких циклов работы происходит забивание крайнего сопла и выдача из него раствора прекращается. Из-за нестабильности скорости выдачи раствора (в одно сопло) не удалось подобрать время открывания и закрывание шиберов, обеспечивающее удовлетворительную укладку раствора в щель.
Давление на выходе из насоса составило 0,7 МПа, а давление на входе в коллектор составило 0,08 МПа. Пульсации давления, вызванные работой насоса и периодическим включением сопел, не оказывают существенного влияния на расход раствора через сопла, поскольку гасятся за счет упругости шлангов.
Исследование процесса формирования вертикальных швов с помощью системы сопел с принудительной подачей раствора со стороны трубопроводного канала производилось на стенде, который использовался в предыдущих экспериментах.
На рис. 3 представлена схема устройства из системы сопел с подачей раствора со стороны трубопроводного канала 4.
6
трубопроводного канала
Устройство состоит из плоской насадки 1, установленной на дозирующем корпусе 3 с размещенным в нем диафрагменным клапаном 5, пропускающим растворную смесь по трубопроводному каналу 6 только в полость корпуса 3. Между корпусом 3 и насадкой 1 в пневмоцилиндре 7 установлен кран 2.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Кран 2 с помощью привода 8 устанавливается в такое положение, что перекрывается связь с полостью корпуса 3 с насадкой 1. Под давлением растворная смесь по каналу 6 через диафрагменный клапан 5 заполняет полость корпуса 3 и перемещает его. После размещения насадки 1 в щели между кирпичами кран 2 устанавливается в такое положение, что открывается насадка 1. Затем корпус 3 поднимается вверх за счет давления воздуха в нижней полости цилиндра 7, диафрагменный клапан запирается и раствор выдавливается в щель между кирпичами через насадку 1, синхронно с его извлечением из щели.
Порядок проведения экспериментов следующий. За счет изменения сопротивления шланга возврата раствора 4 (рис. 1) задается требуемая подача раствора, обеспечивающая выдвижение корпуса 2.
Затем путем изменений параметров управляющей программы задавалось время открытия и закрытия кранового распределителя 2 по отношению к моменту подъема корпуса 3. После чего осуществлялся визуальный контроль качества швов.
В результате серии подобных опытов удалось установить следующее.
Система сопел с принудительной подачей раствора со стороны трубопроводного канала осуществляет равномерную выдачу раствора через все сопла и формирует качественный шов. В некоторых случаях наблюдается нестабильность равномерной выдачи растворной смеси. В момент выдавливания раствора через насадок 1 при подъеме корпуса 3 диафрагмен-ный клапан 5 запирается, но в случае, когда давление раствора в трубопроводном канале 6 будет превышать давление, создаваемое за счет движения корпуса 3, то клапан 5 будет приоткрываться, вследствие чего будет нарушаться предварительная дозировка растворной смеси. В этом случае объем выдавливаемой смеси будет превышать заданный объем, что вызовет формирование шва неудовлетворительного качества.
Давление на выходе из насоса при расходе 0,4 м3/ч составило 0,95 МПа при давлении на входе в систему сопла 0,14 МПа.
В условиях производства возникла необходимость в разработке эффективного мобильного устройства для формирования вертикальных швов при механизированной кладке из кирпичей, и было предложено устройство - пистолет, схема которого представлена на рис. 4.
Пистолет состоит из сопла 2, рукоятки 4 с гашеткой 3 и клапана 6 для прерывания подачи раствора, а так же шланга 5 для подачи раствора.
Насадка выполнена в виде отрезка трубы, переходящего в плоское сопло. Снаружи, по линии перехода от круглого сечения насадки к плоскому, образованы
полозья 7, а со стороны рукоятки плоский участок насадки снабжен ограничителем 1.
Рис. 4. Схема пистолета для укладки раствора в вертикальные швы между кирпичами
Работа пистолета осуществляется следующим образом. Плоское сопло 2 вставляется в щель между кирпичами, указательным пальцем свободной руки, на который надет специальный напалечник, перекрывается вертикальный выход щели, после чего отпусканием гашетки 3 включается подача раствора.
Раствор за счет сил инерции и давления в щели, возникающего вследствии того, что струя с одной стороны ограничена либо пальцем, либо уже уложенным раствором, с другой - ограничителем, а сверху самим соплом, протекает до самого дна щели и плотно заполняет всю щель. Излишки раствора при этом выдавливаются из щели вверх со стороны, противоположной ограничителю 1, что обеспечивает оператору удобный визуальный контроль за качеством шва и возможность регулирования скорости перемещения пистолета вдоль шва и скорости подачи раствора. Пальцем свободной руки с напалечником или специальным инструментом осуществляется одновременно с укладкой раствора расшивка вертикального шва на наружных поверхностях стены в начале и конце шва. Полозья 7, выполненные по бокам насадки исключают необходимость контроля за глубиной погружения сопла в щель и предотвращают его заклинивание, а их наклон к оси насадки улучшает условия контроля за укладкой раствора.
Целью испытания пистолета являлось определение давления растворной смеси на входе в сопло при максимальной скорости движения пистолета, обеспечивающее формирование качественного шва. Максимальная скорость движения пистолета определялась способностью оператора проведением погруженного сопла в щели без заклинивания с одновременным перемещением сопла в щели вверх-вниз с амплитудой 5 - 7 мм и возможностью контроля за укладкой раствора. В течение непродолжительной тренировки операторами была достигнута средняя скорость укладки раствора, равная 0,5 м/с.
Методика испытаний была следующей. На подъемном столике выкладывался фрагмент кирпичной кладки, и с помощью пистолета осуществлялась укладка раствора в щели между кирпичами. Затем про-
изводилась разборка фрагмента, осмотр плотности заполнения швов. Определялось давление при скорости движения пистолета 0,5 м/с при качественном формировании шва. Эксперименты проводились при подвижности смеси 5 - 9 см, состава П:Ц:Г=4:1:1 с пластифицирующими добавками.
В результате проведенного эксперимента удалось определить давление на входе в сопло равным 0,05 МПа, обеспечивающее качественное формирование растворного шва при скорости движения пистолета 0,5 м/с смесью подвижностью 7 - 8 см. При подвижности смеси 5 см резко возрастает входное давление смеси в сопло с возможностью запирания смесью выходного сечения сопла.
При подвижности смеси 9 см получается менее качественный шов вследствие растекания смеси и вспучивания ее на поверхности шва.
В ходе экспериментов были определены основные параметры сопла (рис. 5).
Для беспрепятственного перемещения сопла в щели, без заклинивания, определена толщина сопла, равная 5 мм. Наклон полозьев к оси насадка а = 15 -30° обеспечивает удобство работы с пистолетом и улучшение условия контроля за укладкой раствора.
Для направленного движения потока растворной смеси в щели пространство ограничено ограничителем, глубиной погружения Н = 60 мм и козырьком сопла высотой 1/3 - 1/4 высоты кирпича и шириной его 5=1/8-1/7 длины кирпича.
ос
\ X
__|
Разработанное устройство может быть использовано для формирования вертикальных швов на действующих строительных площадках.
Для механизации и автоматизации технологических процессов при механизированной кладке из кирпичей разработан комплекс для механизации кладки кирпича, схема компоновки которого представлена на рис. 6.
Предлагаемый комплекс реализует разработанную ранее технологию кладки кирпича, состоящую в том, что предварительно, на участке транспортирования кирпича, осуществляется укладка на него и калибровка слоя растворной смеси, затем в зоне укладки осуществляется переворот кирпича слоем раствора вниз и
установка его в проектное положение, после чего производится укладка раствора в вертикальные швы между кирпичами с помощью специального устройства - пистолета.
—i 6
7
8
üb!
Рис. 6. Комплекс для механизации кладочных работ
Комплекс состоит из опорно-поворотного механизма 1, на поворотной платформе установлена подъ-
емная площадка 12 для пакетов кирпича, конвейер с аппликатором 4, колонна 5 с вмонтированным в нее подъемником для кирпичей и размещенным на ней подъемно-перегрузочным устройством 6, на котором установлена стрела 7 с конвейером для кирпича, рас-твороводом 3 и другими коммуникациями.
В поворотном устройстве смонтирован коллектор для подачи в устройство раствора, воды, электроэнергии и т.д. Стрела заканчивается оголовком 9, на котором размещены необходимые каменщику инструменты: устройство для подачи кирпича в рабочую зону 8, с фиксатором кирпича, устройство для заполнения раствором вертикальных швов 10 и др. Каменщик располагается на легких подвижных подъемных подмостях 11. Подача в устройство раствора может осуществляться как от приобъектной растворо-насосной станции, так и от этажной установки 12.
Разработанный комплекс позволяет обеспечить согласованность работы всех операторов по производительности при средней скорости кладки один кирпич за 2,5 - 3 с и возможность длительной работы в таком темпе.
Литература
1. Лисовенко В.М., Кречко А.В. Автоматизированный способ укладки кирпича// Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2006. Прил. №6. С.53- 54.
31 января 2008 г.
Лисовенко Василий Михайлович - канд. техн. наук, доцент Шахтинского института Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Тел. 88636259436.
Асцатуров Юрий Георгиевич - канд. техн. наук, доцент Шахтинского института Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Тел. 89281564418. E-mail: astur73@rambler.ru.
