Вибротрамбовки. Применение, принцип работы, выбор

Где применяется вибротрамбовка?

Любые дорожно-строительные работы требуют серьезной подготовки, в том числе – уплотнения грунтов.

Уплотнение грунта – это механическое воздействие на грунт с целью сближения твердых частиц.

Другими словами, уплотнение грунта – это преобразование его характеристик, не оказывающее влияния на химические параметры, но позволяющее предотвратить неравномерность осадки будущих зданий и сооружений.

Качественное уплотнение позволит выровнять рельеф, повысить надежность сцепления, что в конечном итоге обеспечит долгий срок службы создаваемого объекта. В зависимости от выполняемых работ, для уплотнения сыпучих грунтов выбирают разные виды оборудования: например, для уплотнения песка перед настилом пола используются электрические вибротрамбовки, перед укладкой тротуара – бензиновые вибротрамбовки, для уплотнения асфальта – виброплиты.

А вот для таких серьезных задач, как строительство автотрассы, прокладка трубопроводов, уплотнение откосов понадобится строительная техника (экскаватор или экскаватор-погрузчик) с гидравлической навесной вибротрамбовкой. Такое устройство позволит с высокой эффективностью уплотнять и выравнивать сыпучие строительные материалы и грунт разного состава, от песка до щебня.

Несомненным достоинством навесных вибротрамбовок является удобство их применения. Они могут выполнять свою работу под любым углом наклона, в узких или сложно доступных местах в зоне доступа рукояти базовой машины.

Как это работает?

Принцип действия вибрационных трамбовок основан на том, что крутящий момент гидромотора передается на вал эксцентрика (дебаланса), зафиксированного на трамбующей плите.

Это позволяет перенести вибрации с устройства на обрабатываемый участок. Разберемся, за счет чего достигается уплотнение грунтов или трамбовка асфальта.

Как уже было сказано, выбор устройств для трамбовки очень широк: помимо гидравлических навесных вибротрамбовок, популярен ручной инструмент (в основном это электрические, бензиновые и дизельные вибротрамбовки, но встречаются и самодельные виброплиты).

При этом вибротрамбовка – не такое простое устройство, как кажется. Основой работы вибрационных плит обычно является режим вынужденных вибрационных колебаний, где источником принудительного возбуждения выступает вибровозбудитель (центробежный возмущатель) дебалансного типа (рис. 1).

Центробежный возмущатель – это инерционный возбудитель с вращательным движением инерционного элемента.

При движении инерционного элемента развивается вынуждающая сила, содержащая главным образом центробежную силу F_ц, кН (нормальную составляющую переносной силы инерции).

Инерционный элемент, или эксцентрик (дебаланс), дебалансного центробежного возмущателя крепится к подшипникам, сопряженным с корпусом возмущателя вибротрамбовки, и не сбалансирован относительно оси вращения, определяемой подшипниками. Шестеренчатый гидравлический мотор задает вращение дебаланса. 

В результате дебаланс приобретает статическую, моментальную или смешанную неуравновешенность. Статическая неуравновешенность характеризуется тем, что главная центральная ось инерции эксцентрика расположена параллельно оси его вращения.

Возникает статический момент массы, он же дисбаланс (мера статической неуравновешенности) D, кг*м, – векторная величина, равная произведению m₀r, где r – радиус вектор центра массы относительно оси вращения, м, а  m₀ – масса инерционного элемента, кг.

Вращение инерционного элемента с угловой скоростью ω образует центробежную силу F_ц=Dω2=m₀rω2 (рис. 1). Из формулы очевидно, что угловая скорость ω (а значит, и частота вращения эксцентрика) и мера статистической неуравновешенности D прямо пропорциональны центробежной силе F_ц. Это те показатели, которые необходимо в первую очередь учитывать при выборе вибротрамбовки.

Таким образом, на центробежную силу в первую очередь влияют не размеры и тяжесть собранного устройства, а масса инерционного элемента. Второй важный показатель – смещение его центр масс от оси вращения. Чем оно значительнее, тем выше будет эффективность уплотнения.

Впрочем, на мощность удара влияет не только центробежная сила, но и общая амплитуда A, мм.

Ее можно рассчитать по формуле A=2D/m_общ, где m_общ – общая масса рабочего органа трамбовки.

Для навесного оборудования это плита, на которую устанавливается вибратор (центробежный возмущатель). Зависимость между массой плиты и амплитудой обратно пропорциональная: чем легче плита, тем выше амплитуда.

Еще один ключевой параметр при выборе трамбовочного оборудования – удельный импульс силы (он же импульс напряжения) P, кН*с/см².

Дело в том, что на уплотнение слоя грунта влияет не только величина напряжения (удара), но и время его действия. Таким образом, эффективность вибротрамбовки напрямую зависит от предельного импульса напряжения P.

Для качественной трамбовки связных грунтов необходимо повысить частоударные нагрузки приблизительно в 1,5 раза.

Важно помнить: приведенные показатели установлены экспериментально. При этом данные верны для грунтов оптимальной влажности, при пониженной влажности грунта указанных импульсов будет недостаточно.

Важный параметр, влияющий на выбор вибрационной установки, - глубина уплотнения, t, см.

Глубина (толщина) уплотнения – это слой грунта, на котором обеспечена необходимая плотность. Эмпирическим и расчетным путем определено, что глубина уплотнения обратно пропорциональна вязкости грунта.

На практике установлено, что на глубину уплотняемого грунта влияет не вес подошвы вибротрамбовки, а площадь подошвы.

Для работы обычно используют показатель «объем трамбования, м³»: зная площадь подошвы вибротрамовки, можно вычислить глубину трамбования. Широкий ряд вибротрамбовок Delta и Impulse, представленный в Группе компаний «Традиция», позволит подобрать модель под любую задачу, на любую строительную технику. 

Данные вибротрамбовки намного эффективнее аналогов благодаря высокому усилию трамбования и высокой частоте импульса. Они помогут быстро и качественно провести работы по уплотнению грунта и сыпучих материалов и на строительных площадках, и при рытье траншей, и при укладке тротуарных дорожек.

Наши специалисты готовы оказать поддержку на любом этапе работы с вибротрамбовками Delta и Impulse: выбор, приобретение, монтаж (в том числе силами нашей сервисной службы, в любом регионе РФ), эксплуатация.

Оптимальным вариантом для строительных компаний могут стать вибропогружатели Delta и Impulse, которые при необходимости оснащаются трамбовочной плитой и обеспечивают уплотнение грунта.