Вибростолы для литья

[Igor S]

Доброго дня!
Хочу предложить пообщаться на тему изготовления вибростолов для литья. В принципе - из-за чего возникла эта тема: уж очень на многих форумах появляются люди с вопросами "Как сделать стол?"
Вообще - понятно: литье требует намного меньших затрат на оборудование, чем то-же вибропрессование, да и ассортимент продукции намного шире.
И если говорить о столах, то, наверное, лучше начать сначала С вибрации.
Сначала скажу то, что знаю про вибрацию в применении к бетону. Как пишут в умных книжках и говорят умные люди, от частоты, силы и направления вибрации зависит то, как будет уплотняться бетонная смесь. Причем по хорошему то вообще желательно изменять в процессе уплотнения частоту с 17-25 Гц до 50 Гц, т.к. на меньших частотах - смесь лучше разрушается (т.е. растекается по форме), а при повышении частоты - лучше уплотняется (выгоняет воздух из бетона).
На 1 столе этого достичь проблематично (если не применять частотник). Да и технологически невыгодно, если только не изготавливать крупные изделия типа столбов или секций забора. Но люди нашли выход в том, что ставят рядом (1 за другим, или буквой Г, как удобней) 2 стола с разной частотой вибрации на каждом. Тогда, если сделать их по типу виброконвейера, то получается непрерывное движение форм от загрузки к выгрузке.

[Igor S]

Дальше:
Сила. Или как ее называют возмущающая сила вибраторов (ВСВ).
Вполне нормально можно пользоваться гуляющей по сети формулой для предварительной оценки потребной ВСВ: F= 20...40 х ( Мстола и вибратора + 0,2...0,4 Мформ и бетона). Сила получается в Ньютонах. Поделив ее на 1000 получим кН, по которым можно подобрать стандартный вибратор, или расчитать самодельный.
Расчет ВСВ самодельного вибратора проводят по формуле: F= mRω2, где m - масса грузика в кг, R - радиус до его центра тяжести в метрах, ω2 - квадрат угловой частоты, которая равна 3,14n/30, где n - обороты в минуту. Сила получается в Ньютонах. Для перевода в кН - просто делим на 1000

[Igor S]

И добавлю на сегодня:
Амплитуду вибрации (т.е. отклонение от среднего положения стола) рекомендуют выбирать в пределах 0,5-1,5 мм.
Амплитуда связана с массами стола и дебаланса по формуле А= 1000mR/ (Мстола с вибратором+ 0,2...0,4М бетона с формами). Это - в миллиметрах, все остальные цифры - как указано раньше.
По направлению вибрации давно идут споры: какая лучше. Но вот какая закавыка: это сильно зависит от формы изделия. И еще от материала, из которого оно изготавливается. Скажем бетон при горизонтальной вибрации достаточно быстро съедает поверхность форм. Кроме того по хорошему при горизонтальной вибрации еще и крепить формы к столу надо бы.
А зависимость от формы в том, что вибрация при горизонтальном направлении ее, передается вертикальными стенками формы. Значит, если изделие невысокое и длинное (т.е. плоское), то из-за затухания вибрации в бетоне - середина будет хуже уплотнена, чем края.
Но и чисто вертикальная вибрация - тоже не слишком хорошо, т.к. для того, чтобы частицы смеси хорошо "улеглись" надо иметь и горизонтальную составляющую. Поэтому - самое простое это установка 1 вибратора с горизонтальной осью.
При этом правда возникает вибротранспортный эффект, но если хотите организовать виброконвейер (что актуально для плитки) - это самое оно.
Для борьбы с вибротранспортным эффектом применяют либо маятниковый подвес вибратора, либо пару обычных вибраторов, вращающихся навстречу друг другу. Тогда получается направленная вибрация.
Возможно еще использование опыта вибропрессовальщиков - применение рассинхронизированного виброблока, но для его изготовления нужен станочный парк, так что его расчет и конструкцию будем рассматривать только если кого-то это заинтересует.

Из-за чего я так далеко залажу в теорию (хотя - все равно по верхам скачу): чтобы каждый мог сам посчитать свой стол.
У всех то совершенно разные изделия, так что и столы приходится делать разные.

[Igor S]

Пожалуй - продолжу:
Общее правило при изготовлении вибростола: ось вибратора должна находиться как можно ближе к центру тяжести стола с бетоном. Иначе - махание крыльями гарантировано. Чем ближе - тем меньше машет. Но это - идеал, причем очень трудно достижимый. Большинство работает на столах, где вибратор не совпадает с ЦТ миллиметров на 150-250. И ничего, работают. Правда можно еще найти такое положение вибратора относительно ЦТ всего стола (с бетоном), что траектория его движения будет линия, но это - такие теоретические дебри, что большинству (и мне тоже ) не по зубам.
Второе правило: Стол должен быть очень жестким (и очень желательно - ровным )
Жесткость достигается, естественно, ребрами и каркасом. Причем жесткость на кручение обеспечивается только профилем с замкнутым контуром (наверняка многие замечали разницу между рамкой, сваренной из прямоугольных труб и уголков, из уголков - намного гибче). А жесткость на изгиб - максимальным разнесением по вертикали несущих полок. Т.е. выгоднее тот-же швеллер приваривать к столешнице буквой С, а не буквой П.
И одно из последних требований: опоры. Опять же очень желательно, чтобы середина опоры (в сжатом состоянии) находилась на том-же уровне, что и ось вибратора. Кроме того на низких частотах (а на них мы и работаем) желательно иметь не слишком жесткие опоры (т.к. у нас достаточно большая амплитуда колебаний).
Вообще - общее эмпирическое правило: пружины под весом нагрузки должны проседать не больше, чем на 1/3 своего ХОДА. Для всех упругих элементов это требование из условий прохождения резонанса, а для резиновых и полиуретановых - еще и из-за того, что при больших просадках они сильнее греются (из-за внутренних потерь) и могут быстро выйти из строя.
Ежели желаете - могу дать формулы для вычисления резонансной частоты опор. Нужны в общем-то только для того, чтобы представлять: на каких примерно оборотах этот резонанс (и соответственно - раскачивание стола) наступит.
И еще по конструкции: если вы желаете выпускать широкую номенклатуру изделий - желательно делать тяжелую столешницу. Почему? Потому, что при легкой, конечно вы выиграете в мощности вибратора, но при переходе с одного вида продукции на другой (и соответственно - изменении веса нагрузки) - вам придется перенастраивать каждый раз вибраторы. А тяжелый стол нивелирует это требование в достаточно широких пределах.

[Igor S]

Наверное добавлю немного информации по технологии изготовления вибростола.
О тех, кто имеет возможность заказать изготовление на заводе - говорить не будем. Там в принципе конструкторы и технологи быстро разберутся: что для этого надо с учетом их возможностей. Поговорим о самостоятельном изготовлении (в гараже).
1. Столешница должна быть ровной! Это - одно из главных требований к вибростолу (ну, окромя прочности)
Добиться этого получится только если:
а) выбрать лист столешницы ровный. В самом крайнем случае - коробление можно допустить только в одной плоскости, а не винтом. При этом "пузо" листа должно быть направлено к каркасу. Тогда его само выправит при сварке. По крайней мере - ровнее точно станет.
б) Заневолить этот лист перед приваркой каркаса. Можно прихватить его к ровному металлическому основанию сваркой (которая потом срезается), можно прижать струбцинами.
в) Сварку проводить не спеша!!! Проложив несколько швов миллиметров по 40 в шахматном порядке - дать остыть. После этого можно продолжать в том-же темпе. Да, это займет пару дней, но не будет головной боли с короблением стола. Вернее: коробление будет, но намного меньше, чем при "скоростной" работе.
Да, и есть еще пара советов по сварке:
г) Варить лучше начинать от середины стола (из центра) - так меньше ведет лист.
д) Некоторые применяют такую технологию: сварив каркас, прокладывают между ним и листом миллиметровой толщины прокладки. потом варят лист к каркасу, и как только завершили шов (пока он не остыл) - быстренько выдергивают ближайшую к нему прокладку. Тогда швом притягивается каркас к листу практически вплотную.
Варить углекислоткой не стоит: такие швы быстро рвет вибрацией.
2. Столешница должна быть жесткой! Именно это обеспечивается каркасом. По хорошему то, конечно, надо каждую столешницу рассчитывать на максимальный допустимый прогиб под действием сил от вибраторов и противодействующих им сил инерции и реакций опор. Но можно в принципе этим не заморачиваться. Обычно достаточно (из того, что я видел и из моего опыта расчетов) обеспечить:
а) Расположение каркаса решеткой с шагом порядка от 300х300 мм до 600х600 мм (в зависимости от толщины листа столешки). Чем толще лист - тем реже можно располагать каркас.
б) Под 1 ИВ-98, или 2 шт. ИВ-99 - вполне нормально использовать для стола размерами до 1500х900 мм труб сечением порядка 60х80х3-4 мм или 80х100х4 мм, для бОльших столов - лучше применять трубу 80х100х4-6 мм или 100х100х4-6 мм, или швеллер № 12-16. Располагать трубу так, чтобы больший размер был вертикально. Повторюсь, из-за чего советую трубу: она намного жестче при работе на кручение. Единственный недостаток - тонкие стенки, к которым абсолютно нежелательно напрямую прикручивать вибраторы. Надо будет приварить плиту - усиление.
3. Лист на столешницу толщиной меньше 5 мм лучше не применять, иначе получится неплохой низкочастотный динамик или надо будет так часто ставить усиливающие ребра, что выигрыша в весе не почувствуете.
4. Я вобщем-то - сторонник использования резиновых подушек для виброопор. Тогда - удобно просто вкручивать имеющиеся у них на концах шпильки в столешницу, а второй конец - крепить к основанию гайками.
Но ежели вам нравятся пружины (а у них есть свои достоинства), то стаканы (или пальцы) для центровки пружин надо делать: во-первых невысокими (не выше 20-35 мм), во-вторых с зазором от пружины хотя-бы в 2-3 мм (в смысле 1-1,5 мм на сторону)
Основание - опять-же лучше варить из прямоугольных труб. Нагрузки они держат лучше (особенно нагрузки вбок), а по цене практически не отличаются от уголков с подобной им площадью сечения.
Да, кстати, хотелось бы (ежели не в лом, конечно), чтобы опытные производственники дополнили меня, если что.

[Igor S]

По ходу возникли уточнения и дополнения.
1. Поместить вибраторы прямо под центр тяжести стола - весьма проблематично . Выход здесь - разнести их дальше к краям. Точно - все равно не попадем, но влияние неточности сильно уменьшится. Ну, это - совет при наличии 2-х вибраторов. К тому-же при таком размещении вибраторов - можно сделать менее мощный каркас столешницы, соответственно - меньше ее вес и меньше потребная мощность вибраторов.
2. Узнать аплитуду в разных концах стола (хоть вкруговую) - достаточно просто. Надо на торцы столешки наклеить малярную ленту, и при включенном столе равномерно провести карандашом по этой бумаге (типа горизонтальную линию ). Получится "кардиограмма" стола, где будет наглядно видна амплитуда в каждой его точке. Вернее не в каждой (середину то не померяешь так, если не присандалишь какую-нибудь стойку), а по всем краям. Только надо, естественно, нагрузить перед этим стол номинальным весом.
Немного позже хочу выложить пример расчета и чертежей столешницы (т.к. основание сварить - не проблема)

[Igor S]

Извините: очень много работы, так что пока не получается вставить пример расчета и чертежей вибростола.
Пока могу немного дополнить текст предыдущих сообщений.
Очень важно при изготовлении каркаса, чтобы цельные профиля лежали ПОПЕРЕК оси вибратора. Иначе будет рвать сварку.
И второе: можно для крепления листа стола к каркасу использовать болтовые соединения. Но надо обязательно использовать высокопрочные болты, и желательно - с мелкой резьбой (она менее чувствительна к вибрации). Можно использовать автомобильные болты, типа тех, что применяются для крепления колес, только надо будет на токарном станке снять лишнюю высоту головки болта.

[Igor S]

В качестве пояснения:
Тогда не будет вести при сварке стол.
Кстати, в литературе и рекомендуется для вибромашин использовать болтовые, или заклепочные соединения

[Igor S]

Извините: очень много работы, поэтому задержался с продолжением.
В качестве примера расчета стола представлю самую простую схемку: стол 1200х600. Один вибратор с ВСВ 5кН установлен по центру стола. Ось вибратора перпендикулярна длинной стороне стола. Рассмотрим самую паршивую с точки зрения прочности ситуацию, когда вектор ВСВ направлен вертикально вверх. Ему противодействует сила от веса стола и форм с бетоном. Сила от веса - примерно равна ВСВ (берем такое допущение для упрощения). Принимаем, что ВСВ сосредоточена в точке посередине стола, а вес равномерно распределен по всей его длине. На самом то деле это не так, но с достаточной точностью соответствует истине.
Вот - прилагаю картинку схемы нагрузок, действующих на столешницу.

[Igor S]

Ох, и обидно: писал-писал, а писанина слетела.
Придется повторить!
Здесь на картинке изображена примерная картинка нагрузок на столешницу, но для еще большего упрощения себе любимому расчетов, можно представить, что сверху действует не распределенная нагрузка, а 2 сосредоточенных силы, примерно на расстоянии в 1/4 от длины столешки. это, конечно не правильно, но даст достаточную точность. В нашем случае - по 30 см в обе стороны от центра. И тогда максимальный изгибающий момент будет равен М=250х30=7500 кгхсм.
Для вибромашин, собранных при помощи сварки допускаемые напряжения составляют 150-200 кг/см.кв.
Тогда момент сопротивления столешницы должен быть не меньше, чем W=7500/150=50 см в кубе.
Если Выбрать для каркаса, например 3 шт. швеллера, то эту цифру надо поделить на 3. Получим 50/3=16,667 см в кубе.
Вот не меньше этой цифры и должен быть момент сопротивления каждого швеллера. А выбрать соответствующий швеллер можно по таблицам (сортаменту), например в справочнике Анурьева.
В качестве примера: швеллер №10 имеет W=34,8 см в кубе; №12 - 50,6; №14 - 70,2; №16 - 93,4 см в кубе.
Значит для нашего стола хватит 3-х швеллеров №10.
Вообще - лист столешницы увеличивает прочность и жесткость всей конструкции, но учесть его влияние тому, кто постоянно не сталкивается с сопроматом - затруднительно. К тому-же здесь нам важна не только прочность, а больше - жесткость конструкции.
Например: при вполне допускаемом по прочности прогибе в 1/1000 от длины детали - на нашем столе получим прогиб в 1,2 мм. А значит - где-то на нем вообще не будет вибрации.
В этом деле лучше перестраховаться.