Наукові основи розробки вібраційних машин для ущільнення цементобетонних сумішей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕТУРИ

УДК 666.97.033.16

НАУКОВІ ОСНОВИ РОЗРОБКИ ВІБРАЦІЙНИХ МАШИН ДЛЯ УЩІЛЬНЕННЯ ЦЕМЕНТОБЕТОННИХ СУМІШЕЙ

Спеціальність 05.05.02 - Машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Іткін Олександр Феліксович

Харків 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Кременчуцькому державному університеті імені Михайла Остроградського Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Маслов Олександр Гаврилович, Кременчуцький державний університет імені Михайла Остроградського МОН України, завідувач кафедри конструювання машин та технологічного обладнання

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Назаренко Іван Іванович, Київський національний університет будівництва і архітектури МОН України, завідувач кафедри машин і обладнання технологічних процесів;

доктор технічних наук, професор Оніщенко Олександр Григорович, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка МОН України, завідувач кафедри дорожніх машин і обладнання

доктор технічних наук, професор Франчук Всеволод Петрович Національний гірничий університет МОН України, завідувач кафедри гірничих машин та інжинірингу

Захист відбудеться “ 05 ” жовтня 2010 року о 13⁰⁰ на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.056.04 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури МОН України за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка за адресою: 36601, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24

Автореферат розісланий “ 01 ” вересня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

канд.техн.наук, доцент Т.О. Костюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вібраційні машини і процеси займають суттєве місце в будівництві та під час виробництва будівельних матеріалів і конструкцій. Вібраційний метод ущільнення є головним під час виготовлення бетонних і залізобетонних виробів і являє собою одну з найвідповідальніших операцій. Тому до вібраційних машин, використовуваних для ущільнення цементобетонних сумішей, ставлять підвищені вимоги. Вони повинні мати порівняно просту конструкцію, високу надійність, порівняно невелику металоємність і низьку енергоємність, забезпечувати високу ефективність ущільнення. При масовому виробництві бетонних і залізобетонних виробів вони мають забезпечувати формування виробів з малорухливих, жорстких цементобетонних сумішей, що сприяють скороченню витрати дорогого цементу і тривалості термоволожистого оброблення, підвищенню міцності виробів.

Для ефективної та надійної роботи вібраційних формувальних машин, що відповідають перерахованим вище вимогам, необхідно точно вибрати їхні параметри і встановити режими вібраційної дії залежно від допустимої тривалості вібрації, розміру і конфігурації виробу, якості його поверхонь і фізико-механічних характеристик ущільнюваного матеріалу.

Отримання аналітичних залежностей між перерахованими показниками і основними параметрами вібраційної машини можливе на основі теорії вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей, яка має бути математично описана в ясній і несуперечливій формі та експериментально підтверджена. До теперішнього часу жодна із запропонованих гіпотез вібраційного процесу ущільнення цементобетонних сумішей не стала теорією в указаному вище значенні, що свідчить про відсутність єдиної загальноприйнятої методики розрахунку основних параметрів вібраційних формувальних машин.

З висловленого випливає актуальність теоретичних і експериментальних досліджень, направлених на створення наукових основ теорії вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей, вивчення процесу взаємодії вібраційної машини з ущільнюваним цементобетонним середовищем, поданим у вигляді системи із розподіленими параметрами, і розробку вібраційних машин для формування бетонних і залізобетонних виробів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано на кафедрі «Конструювання машин і технологічного обладнання» Кременчуцького державного університету імені Михайла Остроградського відповідно до бюджетно-цільової комплексної вузівської програми "Дослідження закономірностей функціонування динамічних систем машин і механізмів".

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка наукових основ теорії вібраційного ущільнення бетонних сумішей і створення на цій основі структури формування положень проектування високоефективних машин нового покоління.

Для реалізації поставленої мети було розв'язано наступні задачі:

- оцінка і аналіз стану і еволюції розвитку вібраційної техніки для ущільнення бетонних будівельних сумішей;

- аналіз явищ, що відбуваються в процесі вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей, з метою виявлення потенційних можливостей підвищення ефективності динамічної деформації ущільнюваного середовища;

- установлено енергетичні показники вібраційного процесу ущільнення і отримані теоретичні залежності для визначення необхідної тривалості ущільнення, наростання густини цементобетону і обчислення потужності приводу вібраційної машини залежно від інтенсивності вібраційного навантаження, напряму вібрації, кількості частот збурення і фізико-механічних характеристик цементобетонної суміші;

- досліджено сумісний рух ущільнюваного середовища і рухомої рами віброплощадки при вертикально направлених коливаннях без привантажу, з привантажем і під час роботи з пружними обмежувачами і, на основі вивчення розповсюдження пружно-пластичних хвиль деформацій, визначено динамічні характеристики ущільнюваної суміші та закони руху ущільнюваного середовища і віброплощадки; знайдено напруги, що виникають в ущільнюваному шарі; установлено раціональні режими вібраційної дії та необхідну тривалість ущільнення залежно від інтенсивності вібраційної дії, що прикладається; визначено основні параметри віброплощадки, привантажу і пружних обмежувачів; запропоновано конструктивне виконання віброплощадок з вертикально направленими коливаннями;

- досліджено сумісний рух ущільнюваного середовища і рухомої рами віброплощадки під час горизонтально направлених одночастотних і двочастотних коливань без привантажу і з привантажем; установлено закономірність взаємодії торців форми з ущільнюваною сумішшю і визначено вплив торців форми на процес ущільнення; знайдено закон деформації ущільнюваного середовища і визначено нормальні та дотичні напруги, що виникають в ущільнюваному шарі цементобетонної суміші; установлено закон руху рухомої рами віброплощадки і привантажу; знайдено раціональні співвідношення частот і амплітуд вимушених коливань при двочастотній вібраційній дії; установлено раціональні режими вібраційної дії і необхідну тривалість ущільнення залежно від інтенсивності та напряму вібрації, що прикладається; визначено основні параметри віброплощадки і привантажу; запропоновано нові конструкції віброплощадок з горизонтально направленими коливаннями;

- досліджено робочий режим двочастотної віброплощадки з просторовими (подовжньо - вертикальними) коливаннями рухомої рами; визначено напружено-деформований стан ущільнюваного середовища; знайдено закон руху рухомої рами віброплощадки; установлено раціональні режими вібраційної дії та необхідну тривалість ущільнення залежно від інтенсивності вібраційної дії, що прикладається; визначено основні параметри віброплощадки і запропоновано нові конструкції віброплощадок з просторовими коливаннями;

- досліджено закони руху і визначено раціональні параметри вібраційних пустотоутворювачів і вібропривантажів, використовуваних під час формування багатопустотних залізобетонних конструкцій;

- проведено теоретичний аналіз і запропоновано нове конструктивне виконання потужних віброзбуджувачів кругових коливань для вібраційних площадок з горизонтальними і подовжньо вертикальними коливаннями;

- розроблено методику розрахунку основних параметрів, режимів вібраційної дії та моделювання на ЕОМ у системі Турбо Паскаль законів руху вібраційних площадок з вертикально направленими, горизонтально направленими і подовжньо - вертикальними коливаннями, а також вібраційних привантажів і вібраційних пустотоутворювачів;

- складено методику і проведено експериментальні дослідження процесу ущільнення цементобетонних сумішей на вібраційних площадках з вертикально направленими, горизонтально направленими і подовжньо - вертикальними одночастотними і двочастотними коливаннями з використанням привантажу і без привантажу; проведено порівняння теоретичних і експериментальних даних;

- здійснено впровадження отриманих результатів досліджень у виробництво;

- за наслідками теоретичних і експериментальних досліджень оцінено відповідність запропонованих теоретичних залежностей фізичної природи поведінки даних динамічних систем.

Об'єкт дослідження - процес вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей на віброплощадках з вертикально направленими, горизонтально направленими і просторовими коливаннями.

Предмет дослідження - вібраційні машини і обладнання для ущільнення цементобетонних сумішей у формі.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на основі класичної теорії коливань, механіки суцільного середовища, методах фізичного, математичного і комп'ютерного моделювання. Експериментальні дослідження вібраційних площадок і обладнання для ущільнення цементобетонних сумішей проводили на натурних дослідно-експериментальних зразках з використанням сучасних приладів, обладнання і методик для вимірювання і реєстрації вібраційних переміщень, основних показників вібраційного обладнання, консистенції суміші та параметрів для оцінювання якості ущільнення цементобетонних сумішей.

Наукова новизна одержаних результатів. Розроблена теорія вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей на основі цілеспрямованого використання і обліку розподілу енергії і раціональної зміни густини в часі. Обґрунтовані енергетичні показники процесу ущільнення і вперше встановлені закономірності, дозволяючі визначити інтенсивність наростання густини цементобетону, необхідну тривалість ущільнення і енергоємність вібраційної машини залежно від інтенсивності вібраційного навантаження, напрями вібрації, кількості частот збурення, фізико-механічних характеристик цементобетонної суміші і наявності привантажу. вібраційний обмежувач привантаж віброплощадка

Знайдено закономірності для опису взаємодії вібраційної машини та ущільнюваного цементобетонного середовища залежно від фізико-механічних характеристик і товщини ущільнюваного шару, конфігурації виробу і основних параметрів вібраційної площадки, типу і напряму вібраційної дії, які задовольняють цілям опису динамічної системи зі складною просторовою формою коливань

Установлено закономірності, що описують рух динамічної системи вібраційної площадки при вертикально направлених коливаннях без привантажу, з привантажем і під час роботі з пружними обмежувачами, в якій ущільнюване середовище представлено у вигляді системи з розподіленими параметрами, і визначено зміну напружено-деформованого стану ущільнюваного середовища у процесі ущільнення. Установлено закономірності, що описують рух ущільнюваного середовища і рухомої рами віброплощадки під час горизонтально направлених одночастотних і складних двочастотних коливань без привантажу і з привантажем. Уперше встановлено закономірність, що описує взаємодію торців форми з ущільнюваною сумішшю і вплив торців форми на процес ущільнення. Знайдено раціональні співвідношення частот і амплітуд вимушених коливань при двочастотній вібраційній дії, що забезпечує складну форму коливань рухомої рами і ущільнюваного середовища. Установлено закономірності для визначення основних параметрів віброплощадок різного технологічного призначення, знайдено раціональні режими вібраційної дії і визначено необхідну тривалість ущільнення залежно від інтенсивності вібраційної дії, що прикладається, які послужили основою для розробки раціональних конструктивних виконань цих віброплощадок.

Установлено закономірності для визначення основних параметрів вібраційного привантажу і вібраційних пустотоутворювачів, виведених аналітичним шляхом на основі вивчення взаємодії їх з ущільнюваним середовищем. Розроблено рекомендації для їхнього проектування.

Практичне значення отриманих результатів. Створено новий напрям у розвитку енергозберігаючих високоефективних вібраційних машин, що ґрунтуються на енергетичній теорії вібраційного ущільнення і теоретичних дослідженнях сумісного руху рухомої рами віброплощадки і ущільнюваного середовища. Розроблена методологія інженерних розрахунків основних параметрів і проектування нових конструкцій вібраційних машин різного технологічного призначення. Розроблено і упроваджено у виробництво: віброплощадки з вертикально направленими коливаннями вантажністю 0,35, 0,75, 1, 25 і 2,5 т; віброплощадки з вертикально направленими коливаннями і жорстко пружними обмежувачами вантажністю 0,75, 1,5, 2,5 і 5 т; одночастотні віброплощадки з горизонтально направленими коливаннями вантажністю 10 тонн, обладнаних планетарними віброзбуджувачами коливань; двохчастотні віброплощадки з горизонтально направленими коливаннями вантажопідйомністю 10 і 15 т; двочастотні віброплощадки з просторовими коливаннями вантажністю 10, 15 і 20 тонн, обладнаних дебалансними або ротаційними віброзбуджувачами коливань; вібраційні привантажі для формування дорожніх і багатопустотних плит. Розроблені вібраційні машини, вирізняються простотою конструкції та високою ефективністю.

Запропоновано інженерні методи розрахунків потужних дебалансних і ротаційних віброзбуджувачів коливань і віброзбуджувачів коливань бігункового типу, призначених для віброплощадок великої вантажності, що здійснюють складні горизонтально направлені або просторові коливання. Розроблено нові конструкції цих віброзбуджувачів коливань.

Для інженерних методів розрахунків і моделювання робочих режимів вібраційних машин, призначених для ущільнення цементобетонних сумішей, розроблено для використання на ЕОМ прикладні об'єктно-орієнтовані програми мовою Turbo Pascal.

Результати роботи впроваджені у ТОВ "Кременчуцькій енергомеханічний завод", ЗАТ «Науково-виробниче підприємство «Трансмаш», ВАТ «Приватбуд», Кременчуцькому науково-дослідному і дослідно-конструкторському підприємстві "Будшляхмаш", ВАТ «Комбінат «Мосінжбетон», та ін.

Результати роботи використовують у навчальному процесі під час підготовки фахівців зі спеціальності 7.090214 « Підйомно-транспортні, дорожні, будівельні та меліоративні машини і обладнання» у лекційному матеріалі і курсовому проектуванні по дисциплінах «Вібраційні машини і процеси» «Машини для виробництва будівельних матеріалів », а також у дипломному проектуванні.

Особистий внесок здобувача. Усі отримані основні результати теоретичних і експериментальних досліджень, які виносяться на захист, отримані автором самостійно. Особистий внесок у роботах, виконаних у співавторстві, полягає: в обґрунтовуванні наукового напрямку; формулюванні мети роботи; розробці енергетичної теорії ущільнення цементобетонних сумішей; складанні розрахункових моделей і проведенні теоретичних і експериментальних досліджень вібраційних машин і обладнання для ущільнення цементобетонних сумішей; теоретичних і експериментальних дослідженнях взаємодії робочих органів вібраційних машин з цементобетонним середовищем залежно від вигляду і напряму вібраційної дії; розробці конструкцій запропонованих вібраційних машин та їхньому впровадженні у виробництво. Формулювання задач і обговорення результатів теоретичних і експериментальних досліджень виконано спільно з науковим консультантом.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації докладено на міжнародних науково-технічних конференціях: «Проблеми створення нових машин і технологій» (м. Кременчук, 2004) «Интерстроймех - 2005» (м. Тюмень, 2005), «Интерстроймех - 2007» (м. Самара, 2007) «Вібрації в техніці та технологіях» (м. Полтава, 2005) «Автоматизація дорожньо-будівельних машин» (м. Харків, 2004) «Будівельні і дорожні машини» (м. Харків, 2005, 2007); на всеукраїнських науково-технічних конференціях: «Транспорт, будівельні і дорожні машини» (м. Кременчук, 2005 -2009).

Дисертаційна робота у повному обсязі докладалася, обговорювалася і отримала позитивну оцінку на розширених засіданнях кафедри конструювання машин і технологічного обладнання Кременчуцького державного університету імені Михайла Остроградського; кафедри машин і обладнання технологічних процесів Київського національного університету будівництва і архітектури; кафедри дорожніх і будівельних машин Харківського національного автомобільно-дорожнього університету; кафедри дорожніх машин і обладнання Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 35 друкарських робіт, у тому числі 1 монографія, 27 статей у фахових виданнях, затверджених переліком ВАК України, дві у матеріалах міжнародних науково-технічних конференцій «Интерстроймех - 2005» і «Интерстроймех - 2007», п'яти патентах.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, висновків, додатків і списку літератури. Осяг дисертації 384 сторінки, у тому числі 98 рисунків і 28 таблиць. Обсяг додатків 36 сторінок. Список використаних літературних джерел містить 193 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі наукових досліджень, визначено наукову новизну і практичну значущість отриманих результатів.

У першому розділі «Стан проблеми і задачі дослідження» проведено аналіз конструкцій, виконаних досліджень і методів розрахунку вібраційних машин і обладнання для ущільнення цементобетонних сумішей. Провідна роль у дослідженні й удосконалюванні вібраційної техніки і технології належить ученим України і країн СНД. Значний внесок у дослідження вібраційної техніки взагалі і ущільнюючих вібраційних машин і технологій зокрема, вдосконалення конструкцій вібраційних машин і методів їхнього розрахунку зробили відомі вчені І.І. Артоболевский, А.А. Афанасьєв, Д.Д. Баркан, В.А. Бауман, П.С. Берник, І.І.Блехман, І.І.Быховский, А.А. Борщевский, І.Ф. Гончаревич, Б.Г. Гольдштейн, Б.В. Гусєв, А.Е. Десов, Б.І. Зиков, Б.І. Крюков, В.А. Кузьмичев, Э.Э. Лавендел, В.С. Ловейкин,, А.Н. Лялинов, О.Г. Маслов, Є.П. Миклашевский, І.І. Назаренко, Я.Г. Пановко, В.М. Потураев, К.М. Рагульскис, І.Ф. Руденко, О.А. Савинов, Л.І. Сердюк, В.І. Сивко, П.Ф. Овчинников, К.О. Олехнович, С.А. Осмаков, К.Ф. Фролов, М.Я. Хархута, Л.А. Хмара, А.М. Холодов, Ю.Ф. Чубук, В.М. Шмигальский, В.Б. Яковенко і цілий ряд інших дослідників. У своїх працях вони заклали фундаментальні теоретичні основи вібраційної техніки і технології, забезпечивши їхній поступальний розвиток у науковому і прикладному напрямах.

У виробництві залізобетонних виробів вібраційні площадки і установки отримали переважне застосування через їхню більшу універсальність. Однак існуючі вібраційні площадки для ущільнення цементобетонних сумішей не повною мірою відповідають техніко-економічним показникам сучасного виробництва. Віброплощадки з вертикально направленими коливаннями забезпечують формування виробів з жорстких сумішей, але мають дуже складну конструкцію і дуже енергоємні. Низькочастотні віброплощадки мають порівняно нескладну конструкцію, але забезпечують формування виробів тільки з пластичних і помірно жорстких цементобетонних сумішей. Також відсутні ефективні віброплощадки малої вантажопідйомності та спеціалізовані віброплощадки для формування багатопустотних панелей завдовжки від 9 до 12 м. Тому доцільно створення таких вібраційних площадок, які б поєднували у собі простоту конструкції віброплощадок горизонтальної дії з достатньо високою ефективністю ущільнення цементобетонних сумішей, що властива віброплощадкам з вертикально направленими коливаннями.

Аналіз виконаних досліджень свідчить, що у теоретичних обґрунтовуваннях вібраційного процесу ущільнення цементобетонних сумішей не повною мірою враховано вплив інерційних, пружних і дисипативних сил, що виникають в ущільнюваному середовищі різної консистенції від зовнішньої вібраційної дії, її вигляду і напряму. Запропоновані критерії оцінки мають, в основному, емпіричний характер і правдиві для певного діапазону амплітудно-частотних характеристик гармонійних коливань. Вони не дозволяють оцінити ефективність ущільнення при складних (не гармонійних) коливаннях, а також не дозволяють визначити необхідну тривалість ущільнення і наростання густини залежно від інтенсивності вібраційної дії, напряму і форм коливань, фізико-механічних характеристик суміші, товщини ущільнюваного шару, наявності привантажу.

Отож, питання вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей вимагає подальших теоретичних розробок і експериментальних досліджень. Для комплексного розв'язання цієї проблеми необхідно: уточнити існуючу і сформулювати більш загальну гіпотезу вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей; розробити критерії оцінки ефективності ущільнення залежно від параметрів вібраційної дії, напряму, вигляду і форм коливань, фізико-механічних характеристик ущільнюваного середовища; обґрунтувати раціональні режими вібраційної дії; визначити необхідну тривалість ущільнення залежно від параметрів, напряму, форми і виду вібраційної дії, консистенції суміші та конфігурації формованого виробу; установити закономірність руху динамічної системи «вібраційна машина - ущільнюване середовище», в якій останнє представлено у вигляді системи з розподіленими параметрами, і обґрунтувати раціональні параметри вібраційних площадок і режими вібраційної дії залежно від типу вимушених коливань; розробити нові конструкції вібраційних площадок, віброзбуджувачів коливань, вібраційних привантажів і вібраційних пустотоутворювачів, що відповідають сучасним вимогам з енергоємності, ефективності ущільнення, санітарним нормам і економічним показникам.

У другому розділі «Розробка критеріїв оцінки ефективності вібраційних машин для ущільнення цементобетонних сумішей» уточнено існуючу і сформульовано більш загальна гіпотеза, що дозволяє описати вібраційний процес ущільнення цементобетонних сумішей, вибрати основні параметри вібраційної машини і встановити необхідний режим вібраційної дії на ущільнюване середовище.

Під час вібраційної дії в ущільнюваному шарі цементобетонної суміші виникають пружно-пластичні хвилі деформацій, які періодично створюють напруги стиснення і розтягування, що приводить до руйнування первинних зв'язків у суміші, збільшення її рухливості, зіткнення і переорієнтації мінеральних частинок, їхнього зближення, витіснення частини повітря та утворення більш щільної упаковки. У першій фазі процесу вібраційного ущільнення, що триває всього декілька секунд, відбувається помітне осідання (пластична деформація) цементобетонної суміші. При цьому відбувається додаткове перемішування суміші. Одночасно із збільшенням рухливості суміші зростають інерційні сили, діючі на мінеральні частинки і покриваючі їхні водні плівки. Досягши стану, коли інерційні сили перевищують сили поверхневого натягнення, від поверхні великих частинок відділяється частина вільної води, яка спільно з частиною цементу утворює так зване «цементне молочко». Це молочко заповнює міжзерновий простір і забезпечує роль змащування між мінеральними частинками, а також сприяє кращій передачі вібраційних дій по всій товщині ущільнюваного шару. Кожний цикл вібраційного навантаження супроводжується руйнуванням первинної структури ущільнюваного середовища, її пружною і пластичною деформацією, частковим витісненням повітря і утворенням нової, більш щільної структури з великою кількістю контактів і більшою міцністю.

Для визначення характеру наростання густини цементобетонної суміші залежно від інтенсивності прикладаємої вібраційної дії, яка викликає пластичну деформацію ущільнюваного шару, було виведено наступну залежність:

, (1)

де - початкова густина суміші; - густина суміші, відповідна до динамічного навантаження, що прикладається ; - еквівалентна напруга, діюча в ущільнюваному шарі, яка визначається по гіпотезі енергії формозмінювання величинами нормальних і дотичних напруг, ; - частота динамічних імпульсів; - тривалість вібраційної дії; - величина динамічного навантаження, при якому досягається кінцева густина цементобетонної суміші

; .

Необхідна тривалість вібраційної дії для досягнення певної густини залежно від виду вібраційної дії буде визначено з наступного виразу:

. (2)

Коефіцієнт корисної дії вібраційної машини визначиться як відношення енергії, яка витрачається тільки на формування ущільнюваного шару суміші , до енергії, яка споживається вібраційною машиною за весь цикл ущільнення цього шару суміші , тобто . , а буде складатися з роботи, витрачуваної на тертя в підшипниках кочення віброзбуджувача коливань , роботи, витрачуваної на підтримку коливань динамічної системи віброплощадки і енергії, що витрачається на внутрішнє тертя у суміші :

, (3)

де ; ; - коефіцієнт корисної дії приводу віброзбуджувача коливань; - амплітуда коливань рухомої рами вібраційної машини; - амплітуда збурюючої сили віброзбуджувача коливань; - коефіцієнт тертя у підшипниках кочення віброзбуджувача коливань; - наведена маса коливної частини динамічної системи, тобто вібраційної машини спільно з наведеною масою ущільнюваної цементобетонної суміш; - прискорення вільного падіння; - тривалість вібраційної дії, визначувана залежністю (2).

У третьому розділі «Теоретичні дослідження вібраційних машин з вертикально направленими коливаннями», наведено теоретичні дослідження динамічних систем вібраційних площадок для ущільнення цементобетонних сумішей без привантажу, з привантажем і з жорстко-пружними обмежувачами. Описано конструкції та принцип дії цих віброплощадок. На основі аналізу отриманих розв'язань обґрунтовано раціональне співвідношення параметрів, визначено допустиму вантажність і вироблено рекомендації щодо використання віброплощадок.

Для визначення закону руху і характеру взаємодії віброплощадки з оброблюваним цементобетонним середовищем у вертикальному напрямі досліджено динамічну систему "віброплощадка - цементобетонне середовище" (рис. 1), в якій ущільнювана суміш представлена у вигляді системи з розподіленими параметрами. Під дією гармонійної сили , яка створюється самосинхронізуючими віброзбуджувачами коливань 4 і 5, рухома рама 1 віброплощадки разом з формою 6 здійснює коливання у вертикальному напрямку. Рух ущільнюваної суміші у напрямку координати за час можна описати диференціальним рівнянням:

Рис. 1 Розрахункова схема віброплощадки: 1- рухома рама; 2 - пружні амортизатори; 3 - основа; 4, 5 - віброзбуджувачі коливань; 6 - форма; 7 - бетонна суміш

, (4)

розв'язання якого будемо знаходити за наступних граничних умов:

; (5)

. (6)

Тут і - ейлерова і лагранжева координати; і - динамічний модуль пружної деформації та коефіцієнт непружного опору ущільнюваної цементобетонної суміші; - густина цементобетонної суміші; - маса рухомої рами віброплощадки разом з формою; - коефіцієнт жорсткості пружних амортизаторів у вертикальному напрямку; - амплітуда збурюючої сили; - кутова частота вимушених коливань; - робоча площа днища форми з бетонною сумішшю; - висота ущільнюваного шару суміші.

Розв'язання рівняння (4), що задовольняє граничним умовам (5) і (6) було знайдено у наступному вигляді:

, (7)

де - амплітуда коливань рухомої рами віброплощадки; - хвильове число, ; - фазова швидкість розповсюдження збурення в ущільнюваному шарі; - коефіцієнт згасання збурення; і - кути зсуву фаз між переміщеннями і амплітудою збурюючої сили;

; ; (8)

; ;

.

У виразах (8) і являють собою коефіцієнт непружного опору і наведеної маси цементобетонної суміші:

; (9)

. (10)

Вираз (7) при описує закон руху рухомої рами віброплощадки, а при - закон руху ущільнюваного середовища по координаті залежно від частоти і амплітуди збурюючої сили, фізико-механічних характеристик ущільнюваної суміші, товщини ущільнюваного шару і основних параметрів віброплощадки.

Величина напруг, що виникають в ущільнюваному шарі залежно від координати під час вібраційної дії:

, (11)

де

;

.

З виразу (11) визначимо амплітуду середніх напруг і, підставляючи її значення до виразу (2), знайдемо необхідну тривалість вібраційної дії на ущільнювану цементобетонну суміш до її повного ущільнення.

Потужність приводу дебалансних віброзбуджувачів коливань:

. (12)

Стійка самосинхронізація віброзбуджувачів коливань буде спостерігатися за умови: , де - амплітуда коливань рухомої рами віброплощадки без навантаження, - міжосьова відстань віброзбуджувачів коливань; - ширина рухомої рами віброплощадки; - масовий момент інерції рухомої рами віброплощадки відносно її подовжньої осі.

З метою підвищення ефективності ущільнення за рахунок створення асиметричних коливань було створено віброплощадку (рис.2), яка містить рухому раму 1, пружні амортизатори 2, основу 3 і дебалансні віброзбуджувачи коливань 4 і 5, а також жорстко пружні обмежувачі, кожний з яких складається із закріпленого на рамі 1 жорсткого ударного елемента 6, контактуючого із закріпленою основі 3 пружно-металевою опорою, виконаною у вигляді жорсткого стакана 7, заповненого пружно-пластичним тілом 8. У нерухомому стані віброплощадки, тобто у стані рівноваги, зазор між контактуючими поверхнями ударного елемента 6 і пружно-пластичного тіла 8 дорівнює 0,1…0,8 амплітуди коливань рухомої рами або елементи 6 і 8 установлено без зазору (нульовий зазор). Жорстко-пружні обмежувачі розташовано симетрично відносно центру рухомої рами. Під час роботи віброплощадки елементи 6 періодично ударяються об пружні тіла, внаслідок чого рухома рама здійснює асиметричні коливання у вертикальному напрямку, що сприятливо позначається на ефективності ущільнення жорстких цементобетонних сумішей. У момент вимкнення віброзбуджувачів коливань у даній динамічній системі не виникає явища резонансу, що, у свою чергу, не викликає деякого розущільнення бетонних виробів і додаткового навантаження металоконструкцій рухомої рами і пружних амортизаторів. Під час періодичної дії ударних елементів 6 на пружні елементи 8, з боку останніх буде діяти пружний опір, який можна зобразити у вигляді кусково-монотонної функції, зображеної на рис. 3 при зазорі більше ніж нуль.

Рис. 2 Віброплощадка з жорстко-пружними обмежувачами

Кут на рис.3 визначається величиною зазору. Зображену на рис.3 періодичну з періодом функцію можна описати наступною системою рівнянь: при ; при ;

при ; при , (13)

Рис. 3

де - амплітуда деформування пружних елементів; - жорсткість пружних елементів обмежувачів.

Розкладемо функцію з системи рівнянь (13) в ряд Фур'є.

Коефіцієнти розкладання для функції будуть дорівнюватимуть:

; (14)

(15)

(16)

З достатнім для інженерних розрахунків ступенем точності для опису функції , зображеної на рис.3, можна обмежитися 4 членами розкладання в ряд Фур'є. При цьому силову взаємодію ударних елементів з пружними елементами може бути на підставі виразів (14 - 16) з достатнім ступенем точності представлено наступним розкладанням в ряд Фур'є:

. (17)

У разі несиметричної пружної характеристики відхилення рухомої рами в обидва боки від положення рівноваги будуть різними.

Рис. 4 Пружна характеристика

Модулі вказаних відхилень і (рис.4) зв'язані між собою співвідношенням,

, (18)

з якого можна виразити одне з відхилень через інше. Для пружної характеристики, зображеної на рис.4, функцію можна описати наступною системою рівнянь:

при ; при , (19)

де - величина зазору.

Підставляючи значення (19) функції до виразу (18), знайдемо

. (20)

де - коефіцієнт зазору, .

Середнє положення системи (центр коливань) зміщено ліворуч від початку координат на величину

.(21)

Рівняння руху рухомої рами у вертикальному напрямі, на підставі виразів (17) і (20), буде мати вигляд:

. (22)

Розв'язання рівняння (22) буде мати наступний вигляд:

,(23)

де - амплітуда коливань рухомої рами при кутовій частоті , =1…4; ; ; ; ; - кут зсуву фаз,

; (24)

; (25)

; ; (26)

; ; (27)

Використовувані у виразах (24) - (27) значення коефіцієнтів непружного опору і наведених мас визначаються із залежностей (9) і (10) при значеннях кутових частот коливань .

Узявши у першому наближенні , знайдемо з виразу (26):

. (28)

З рисунка 4 випливає, що

. (29)

Підставляючи вираз (29) до рівності (21), знайдемо

. (30)

Далі визначаються інші елементи розкладання в ряд. Як правило, перше наближення дає достатньо точні результати, прийнятні для інженерних розрахунків.

Напруги, що виникають в основі ущільнюваного шару, можуть визначитися з достатнім ступенем точності за спрощеною формулою, в якій враховано дію інерційних сил, сил непружного опору і сил тяжіння ущільнюваного цементобетонного шару:

, (31)

где ; ; (32)

и - питомі маси і коефіцієнти непружного опору ущільнюваного шару цементобетонної суміші; - площа основи ущільнюваного шару.

Для забезпечення стійкого режиму роботи і ефективного ущільнення сумішей жорсткість пружних обмежувачів доцільно призначати з наступної залежності= (7 - 8) (кН/м), у якій маса рухомої рами віброплощадки разом з формою без бетонної суміші приймається у кг.

Основні параметри віброплощадки з вертикально направленими коливаннями і привантажем було знайдено у результаті дослідження динамічної системи "віброплощадка - цементобетонне середовище - привантаж" (рис. 5).

Для опису рух ущільнюваної суміші у напрямку координати за час використовували диференціальне рівняння (4), розв'язання якого здійснювали за наступних граничних умов:

(33)

, (34)

де - маса привантажу; - робоча площа днища форми з бетонною сумішшю.

Шукане розв'язання рівняння (4), що задовольняє граничним умовам (33) і (34), було знайдено в наступному вигляді:

(35)

де - амплітуда коливань ущільнюваного шару цементобетонної суміші залежно від координати ; - зсув фаз між амплітудою збурюючої сили і переміщенням шару цементобетонної суміші при певній координаті ;

; (36)

;

;

;

; ;

;;

; ;; .

Отриманий вираз (35) описує закон руху ущільнюваного середовища у напрямку координати залежно від частоти і амплітуди збурюючої сили, фізико-механічних характеристик ущільнюваної суміші, товщини ущільнюваного шару, маси привантажу і основних параметрів віброплощадки. При вираз (35) описує закон руху нижнього шару ущільнюваної суміші і рухомої рами віброплощадки, а при - закон руху поверхні ущільнюваного шару цементобетонної суміші та привантажу. Напруги, що викликаються відносною деформацією ущільнюваного шару цементобетонної суміші, було визначено з наступної залежності:

,(37)

где ; ;

.

Рис. 5 Віброплощадка з привантажем: 1 - рухома рама; 2 - пружні амортизатори; 3 основа; 4, 5 - віброзбуджувачи коливань; 6 - форма; 7 - бетонна суміш; 8 - привантаж

Напруги, що виникають в суміші від дії власних сил тяжіння цементобетонного шару і привантажу:

. (38)

На підставі виразів (37) і (38) визначено амплітуду середніх напруг і далі при використанні виразу (2), знаходили необхідну тривалість вібраційної дії на ущільнювану цементобетонну суміш до її повного ущільнення на віброплощадці з привантажем.

У результаті проведених досліджень було встановлено:

1. Отримані залежності дозволяють визначити закон руху й основні параметри віброплощадок і привантажу, параметри вібраційної дії та необхідну тривалість ущільнення залежно від консистенції цементобетонної суміші.

2. Віброплощадки з вертикально направленими коливаннями, які оснащено самосинхронізуючими віброзбуджувачами коливань, доцільно використовувати при вантажності від 0,35 до 2,5 т для формування виробів з пластичних і жорстких сумішей жорсткістю до 60 с при товщині ущільнюваного шару 15 см і жорсткістю до 30 с при 15 см.

3. Використання на віброплощадках з вертикально направленими коливаннями жорстко-пружних обмежувачів дозволяє на 15% понизити тривалість ущільнення цементобетонних сумішей, а також удвічі підвищити вантажність цього типу віброплощадок.

4. На віброплощадках з вертикально направленими коливаннями доцільно використовувати привантаж з питомою наведеною масою 4 кПа.

У четвертому розділі «Теоретичні дослідження вібраційних площадок з горизонтально направленими і просторовими коливаннями» наведено теоретичні дослідження, описано конструкції та принцип дії одночастотних і двочастотних віброплощадок горизонтально направленої дії та двочастотних віброплощадок з горизонтальними і просторовими коливаннями та привантажем. На основі аналізу отриманих розв'язань обґрунтовано раціональне співвідношення параметрів, знайдено раціональні режими вібраційної дії, визначено допустима вантажність і вироблено рекомендації щодо використання віброплощадок.

Під час дії на рухому раму віброплощадки одночастотних горизонтально направлених коливань (рис. 6) рух ущільнюваної суміші у напрямку координати за час описували рівнянням

(39)

де і - ейлерова і лагранжева координати; - еквівалентний коефіцієнт опору, що враховує тертя суміші об днище форми.

Розв'язання хвильового рівняння коливань (39) відшукували за наступних граничних умов:

; , (40)

де - коефіцієнт жорсткості пружних амортизацій у горизонтальному напрямку; - площа взаємодії переднього торця форми з бетонною сумішшю; - площа взаємодії днища форми з бетонною сумішшю; - відстань між торцями форми.

Розв'язання рівняння (39), що задовольняє граничним умовам (40), буде мати вигляд:

Рис. 6 Розрахункова схема віброплощадки: 1 - основа; 2 - пружні амортизатори; 3 - рухома рама; 4 - форма з цементобетонної сумішшю

; (41)

де ;

;

; ;

; ;

;

; ;

; ; ;

; .

Вираз (41) описує закон руху ущільнюваного середовища у напрямку координати залежно від частоти і амплітуди збурюючої сили , фізико-механічних характеристик ущільнюваної суміші, площі торцевих стінок форми , відстані між торцевими стінками , коефіцієнта опору , що враховує тертя суміші об днище форми, і основних параметрів віброплощадки. При і вираз (40) описує закон руху торців форми і, відповідно, усієї рухомої рами віброплощадки.

Під час вібраційної дії в ущільнюваній цементобетонній суміші виникають напруги, величина яких залежить від відносної деформації. Напруги, що викликаються відносною деформацією ущільнюваного шару цементобетонної суміші у результаті її взаємодії з торцевими стінками форми:

, (42)

де ;

Напруги, що викликаються опором від дії сил тертя суміші об днище форми, визначаться з наступної залежності:

Сумарна напруга, що виникає в ущільнюваному шарі:

, (43)

де ; ;

У результаті горизонтальних коливань віброплощадки днище форми додатково викликає в цементобетонної суміші зсувні деформації, які залежно від вертикальної координати і в часі можна описати наступним хвильовим рівнянням:

, (44)

де - зсув цементобетонної суміші у горизонтальній площині; - коефіцієнт динамічної в'язкості при зсувних деформаціях ; - коефіцієнт Пуассона.

Використовуючи граничну умову , знайдемо розв'язання рівняння (44) у наступному вигляді:

, (45)

де ; ; .

Дотичні напруги, що виникають в ущільнюваному цементобетонному шарі під час горизонтальних коливань рухомої рами віброплощадки, визначаться з наступного виразу:

, (46)

де .

Величина середніх дотичних напруг в ущільнюваному шарі цементобетонної суміші визначиться з виразу:

,(47)

де .

Амплітуда еквівалентних середніх напруг, що виникають в ущільнюваному шарі цементобетонної суміші у горизонтальному напрямку залежно від координати , визначиться на підставі виразів (43) і (47):

, (48)

де і - амплітуди нормальних сумарних і дотичних напруг,

;

.

Використовуваний у виразі (39) і далі по тексту еквівалентний коефіцієнт опору , що враховує тертя цементобетонної суміші об днище форми, визначали за методом лінеаризації сил кулонового тертя:

, (49)

де - коефіцієнт тертя цементобетонної суміші об днище форми.

Запропоновані теоретичні залежності дозволяють достатньо точно визначити основні параметри віброплощадки горизонтально направленої дії практично будь-якої вантажності залежно від консистенції цементобетонної суміші, геометричних розмірів і конфігурації формованого виробу. Вони є основою для розробки і проектування нових віброплощадок і дебалансних віброзбуджувачів кругових коливань.

При створенні віброплощадки з двочастотним збудженням коливань (рис. 7) ставили мету збільшити її вантажність, підвищити ефективність формування бетонних і залізобетонних виробів при одночасному збереженні простоти конструкції. Двочастотна віброплощадка забезпечена основним низькочастотним 4 і додатковим високочастотним 5 віброзбуджувачами кругових коливань, які встановлено на опорній плиті 6, жорстко закріпленій на нижній поверхні рухомої рами 1 в її центральній частині по П - подібному периметру.

Рис. 7 Двочастотна віброплощадка: 1 - рухома рама; 2 - пружні опори; 3 - основа; 4, 5 - низькочастотний і високочастотний віброзбуджувачи коливань; 6 - опорна плита; 7 - пасова передача; 8 - електродвигун; 9 - консоль; 10 - дебаланси; 11 - форма з бетонною сумішшю

Віброзбуджувачі коливань 4 і 5 рівно відстоять від торців рухомої рами і встановлені по лінії, що проходить у поперечному напрямку через центр мас рухомої рами. Вони кінематично зв'язані гнучкою передачею 7 з двигуном 8, при цьому передаточне відношення між високочастотним і низькочастотним збуджувачами коливань складає від 1,33 до 2.

Для опису руху ущільнюваної суміші у горизонтальному напрямку використовували диференціальне рівняння (39), розв'язання якого відшукували за наступних граничних умов:

; (50)

де и - амплітуди збурюючих сил; і - кутові частоти низькочастотних і високочастотних вимушених коливань.

Розв'язання рівняння (39), що задовольняє граничним умовам (50), буде мати наступний вигляд:

, (51)

де и - елементарні переміщення віброплощадки відповідно при низькій і високій кутових частотах коливань; - амплітуда гармоніки коливань ущільнюваного середовища у горизонтальному напрямку; - змінний кут зсуву фаз між напрямком збурюючої сили і переміщенням ущільнюваного середовища на гармоніці коливань;

; (52)

.

Тут ; ; ;

; ;

; ;

; ;

;

.

Використовуваний в наведених вище виразах еквівалентний коефіцієнт опору , що враховує тертя цементобетонної суміші об днище форми, визначиться за методом лінеаризації сил кулонового тертя:

.

Напруги, що викликаються відносною деформацією ущільнюваного шару цементобетонної суміші, визначаться з наступної залежності:

, (53)

де - амплітуди напруг; - кути зсуву фаз між амплітудами збурюючих сил і амплітудами напруг;

, (54)

;

.

Напруги, що викликаються опором від дії сил тертя суміші об днище форми, визначаться з наступної залежності:

. (55)

Сумарна напруга дорівнюватиме:

(56)

Для опису деформацій зсуву ущільнюваного середовища у горизонтальному напрямку використовували диференціальне рівняння (44), розв'язання якого відшукували за наступних граничних умов:

. (57)

Розв'язання рівняння (44), що задовольняє граничним умовам (57), буде мати наступний вигляд:

, (58)

де ; .

Дотичні напруги, що виникають в ущільнюваному шарі:

, (59)

де .

Величину середніх дотичних напруг в ущільнюваному шарі цементобетонної суміші визначали з виразу:

. (60)

На підставі виразів (56) і (60) визначали значення амплітуди еквівалентних середніх напруг, яке потім використовували для визначення необхідної тривалості ущільнення цементобетонної суміші. Отримані теоретичні залежності дозволили достатньо точно визначити основні параметри двочастотної віброплощадки горизонтально направленої дії залежно від її вантажності, консистенції цементобетонної суміші, геометричних розмірів і конфігурації формованого виробу, вибрати раціональні співвідношення кутових частот і амплітуд вимушених коливань. Вони з'явилися основою для розробки і проектування нових віброплощадок і дебалансних віброзбуджувачів коливань.

Вібраційна площадка з двочастотними горизонтально направленими коливаннями і привантажем масою включає двочастотну віброплощадку (рис.7) і привантаж, установлюваний на поверхню ущільнюваного шару цементобетонної суміші після її попереднього ущільнення.

Для опису руху ущільнюваної суміші у горизонтальному напрямку використовували диференціальне рівняння (39), граничні умови (50) і отримані розв'язання (51) - (56), в яких еквівалентний коефіцієнт опору , що враховує тертя суміші об днище форми, визначали з урахуванням дії привантажу:

. (61)

де - питома маса привантажу, тобто маса, яка припадає на одиницю площі поверхні формованого виробу.

Для опису деформацій зсуву ущільнюваного середовища у горизонтальному напрямку використовували диференціальне рівняння (44), розв'язання якого відшукували при наступних граничних умов:

; . (62)

Розв'язання рівняння (44), що задовольняє граничним умовам (62), буде мати вигляд:

, (63)

де

;

; ; .

; ;

; .

Дотичні напруги, що виникають в ущільнюваному цементобетонному шарі при деформаціях зсуву:

, (64)

де ;

Отримані залежності дозволили визначити раціональні співвідношення параметрів віброплощадки і привантажу, а також необхідну тривалість вібраційної дії залежно від конфігурації та геометричних розмірів формованого виробу і жорсткості цементобетонної суміші.

Віброплощадка з просторовими коливаннями (рис.8) відрізняється від віброплощадки з горизонтально направленими коливаннями (рис. 7) конструкцією пружних опор, що мають нахил амортизуючої частини від 17⁰ до 35⁰. Причому пружні опори встановлено на нижній рамі під кутом 45⁰ до подовжнього напрямку рухомої рами і симетрично відносно її подовжньої осі. Під час роботи низькочастотний 4 і високочастотний 5 віброзбуджувачі коливань порушують двочастотні коливання рухомої рами 1 і форми у горизонтальній площині. Одночасно з рухом рами 1 у горизонтальній площині відбуваються вертикальні її коливання, що викликаються нахилом амортизуючої частини пружних опор 2. У результаті такого руху рухомої рами віброплощадки ущільнювана суміш випробовує складний напружений стан, викликаний дотичними напругами по довжині форми, нормальними напругами у вертикальному напрямку і нормальними напругами у торців форми. Для визначення законів деформації ущільнюваного середовища і основних параметрів віброплощадки послідовно вивчали поведінку представленої динамічної системи у горизонтальному і у вертикальному напрямах. При цьому диференціальні рівняння руху даної динамічної системи «віброплощадка - ущільнювана суміш» будуть мати:

- в горизонтальному напрямку

; (65)

- у вертикальному напрямку

. (66)

Рис. 8 Віброплощадка з двочастотними просторовими коливаннями

Розв'язання хвильового рівняння коливань (65) відшукували за наступних граничних умов:

; . (67)

Розв'язання хвильового рівняння коливань (66) відшукували за наступних граничних умов:

; , (68)

де - коефіцієнт жорсткості пружних амортизацій у вертикальному напрямі.

У результаті розв'язання хвильових рівнянь коливань (65) і (66) відповідно до граничних умов (67) і (68) було визначено закони руху і амплітуди коливань ущільнюваного середовища та інерційної двочастотної віброплощадки, як ув подовжньому, так і у вертикальному напрямках. Знайдено раціональні співвідношення основних параметрів двочастотної віброплощадки і ущільнюваного середовища. Установлено закон розповсюдження хвиль нормальних і дотичних напруг у цементобетонному середовищі. Знайдено їхні максимальні та середні значення. Визначено ефективність роботи двочастотної віброплощадки з просторовими коливаннями. На підставі проведених досліджень розроблено віброплощадки з просторовими коливаннями вантажністю до 20 т, які мають порівняно нескладну конструкцію, надійні в роботі, прості в обслуговуванні й забезпечують якісне ущільнення жорстких цементобетонних сумішей, що приводить до зниження витрати цементу і підвищення міцності виробів. Під час формування на цих віброплощадках багатопустотних залізобетонних виробів з жорстких цементобетонних сумішей необхідно використовувати привантаж з питомим статичним тиском 1,0…2.0 кПа.

У результаті проведених досліджень було встановлено:

1. Запропоновані математичні моделі задовольняють меті опису складних динамічних систем віброплощадок з горизонтально направленими коливаннями, а отримані теоретичні вирази дозволяють установити закон руху і амплітуди коливань рухомої рами віброплощадки і ущільнюваного середовища залежно від конструктивних і фізико-механічних характеристик системи, напрямку, вигляду і співвідношення збурюючих навантажень, наявності привантажу, визначити нормальні та дотичні напруги в ущільнюваної суміші, оцінити ефективність ущільнення за величиною необхідної тривалості вібраційної дії, визначити енергоємність процесу ущільнення і потужність приводу віброзбуджувачів коливань.

2. Віброплощадки з одночастотними горизонтально направленими коливання з кутовою частотою 175 - 219 рад/с можуть використовуватися для якісного формування виробів з пластичних з осіданням конуса 3,5 - 4 см і помірно жорстких сумішей жорсткістю до 30 с, а з кутовою частотою 292 рад/с - для формування довгомірних виробів із сумішей жорсткістю до 60 с, а також жорсткістю до 90 с при ширині виробу 30 - 35 см у результаті передачі нормальної вібраційної дії бетонної суміші бортами форми.

3. Раціональним є використання двочастотних горизонтально направлених коливань у вигляді високочастотних коливань з кутовою частотою =292 рад/с і низькочастотних з частотою , що дозволяє не менше ніж удвічі понизити амплітуду високочастотної складової та забезпечити при цьому ефективне ущільнення цементобетонних сумішей жорсткістю до 60 с, а також створити найпростіші за конструкцією віброплощадки вантажністю до 15 тонн.