SPECIALIZAREA TEHNOLOGIA CONSTRUCȚIILOR DE MAȘINI [310760]

[anonimizat],

Șef lucr.dr.ing. Pop Emanuela

Absolvent: [anonimizat]

2020

[anonimizat], [anonimizat] a găsi o [anonimizat] s-a ajuns la dezvoltarea unor tipuri de betoane îmbunătățite prin polimerizare.

Cu o [anonimizat]. [anonimizat]-dezgheț care apar pe durata de utilizare a produselor. [anonimizat], [anonimizat], cât și pentru alte aplicații.

[anonimizat], [anonimizat].

Lucrarea este structurată pe șase capitole după cum urmează. În primul capitol s-a [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat], beton impregnat cu polimeri si beton polimeric modificat. Odată cu identificarea produselor ce pot fi realizate din betoane polimerice, s-au analizat tehnologiile de obținere a acestora, cât și caracteristicile fiecărei tehnologii.

În al doilea capitol se prezintă variantele constructive ce au stat la baza alegerii modelul 3D pentru a fi realizat.

În cel de al treilea capitol s-a [anonimizat]-se schema cinematică împreună cu calculele cinematice și organologice și selectarea elementelor elastice folosite pentru realizarea masinii.

În cel de al patrulea capitol este prezentat ansamblul mesei împreuna cu cele 3 [anonimizat], suportul motor și tava.

[anonimizat] a mesei. [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat], engineers have researched a lot to find a [anonimizat].

With a [anonimizat]. Being a [anonimizat]-thaw cycles that occur during the duration of use of the products. [anonimizat], [anonimizat] a suitable material for both rainwater collection and other applications.

The purpose of the work involves the construction of a [anonimizat].

The work is structured in six chapters as follows. In the first chapter, a study was carried out on polymer concrete, generalities, their classification, comparisons with classical materials. Classification of polymer concrete, which is divided into 3 large categories, namely, concrete with polymers, polymer concrete impregnated with polymers and modified polymer concrete. With the identification of products that can be made of polymer concretes, the technologies for obtaining them and the characteristics of each technology were analyzed.

In the second chapter were presented the three constructive variants with their characteristics and the variant made practically together with their 3d realization.

In the third chapter was presented the design of the table, the kinematic diagram was carried out together with the cinematic calculations and elastic elements used to make the car, the choice of the engine.

In the fourth chapter is presented the assembly of the car together with the 3 subassemblies, namely, the frame, the motor support and the tray.

In the fifth chapter and at the same time the last chapter is presented the actual achievement of the table. The raw materials are presented, the realization of each sub-assembly, the combination of the three sub-assemblies and the painting of these equipment and tools used to make them.

The last chapter can have main conclusions and personal contributions.

Cuprins

Rezumat 7

Summary 7

Introducerea 17

I. Stadiul actual al temei 15

1.1. Betoane polimerice. Generalitați 15

1.2. Clasificarea betoanelor polimerice. Proprietăți 16

1.2.1. Betonul cu polimeri(PC) 16

1.2.2. Betonul polimeric modificat(PMC) 18

1.2.3. Betonul impregnat cu polimeri(PIC) 19

1.3. Produse din betoane polimerice. 20

1.3.1. Elemente pentru scurugerea apelor 21

1.3.2. Conducte din betoane polimerice 21

1.3.3. Structuri pentru instalații sanitare și de colectare a apelor reziduale 22

1.3.4. Acoperiri de suprafețe 22

1.3.5. Produse cu gabarit redus ( de uz casnic/design arhitectural) 23

1.3.6. Batiuri pentru mașini industriale 24

1.3.7. Cele mai utilizate betoane polimerice sunt: 25

1.4. Metode de obținere a produselor din betoane polimerice 25

1.4.1. Punerea in lucrare a betonului polimeric 25

1.4.2. Pregătirea amestecului si a turnării betonului polimeric 26

1.4.3. Principalele verificări 26

1.4.4. Operațiile obligatorii care se vor executa 27

1.4.5. Măsuri ce se vor lua în vederea unei bune desfășurări a turnării 27

1.4.6. Turnarea betonului polimeric 27

1.4.7. Reguli generale de betonare 30

1.5. Studiu asupra generării vibrațiilor și a sistemelor generatoare 32

1.5.1. Vibrația betonului polimeric 35

1.6. Clasificarea mașinilor vibrante 36

II. Variante constructive mese vibrante 37

2.1. Variantă constructivă 1 37

12

Introducerea

Cercetările și construcțiile existente atestă faptul că betonul era materialul folosit de romani încă din sec. II î.e.n. Spre sfârșitul sec. I romanii utilizează pe scară mare betonul în construcția de drumuri și la construcții de sustinere. Din sec. II, betonul devine materialul de construcție cel mai mult folosit pentru fundații, pereți și bolți. Betonul armat a fost inventat în anul 1849 de grădinarul francez Joseph Monier, ce obține un brevet în annul 1867 pentru confecționarea vaselor de flori, fiind, astfel, cel dintâi care a folosit acest material. În anul 1888 inginerul român Anghel Saligny utilizează, pentru prima dată betonul armat la construcția silozurilor din portul Brăila. În cadrul expoziției de la Paris din anul 1900 este prezentat un studiu privind stadiul betonului armat în lume, arătând totodată largile posibilități de utilizare a noului material. Betonul, sub diferitele variante pe care le cunoaștem astăzi, continuă să fie unul din principalele materiale, preponderent folosite în construcții. [13].

Betonul polimeric este un material, care are la baza compoziției sale ca liant o rășină polimerică, fiind compus în cea mai mare parte din materiale minerale, in general: granit, cuarț și bazalt. Pentru rășina polimerică se folosesc mai multe tipuri de rășini: rășini epoxidice, furanice și poliesterice nesaturate, etc.

Obiectivele proiectării acestei mese sunt de a realiza eliminarea bulelor de aer din amestecul betonului polimerizat, o dodalitate usoară de a fabrica pavaje sau alte obiective cu cât mai puține imperfecțiuni.

Scopul proiectării acestei mese este pentru a realiza eliminarea bulelor de aer din amestecul betonului polimerizat, o modalitate usoara de a fabrica pavaje fara imperfectiuni.

Pentru proiectarea acestei mese, se urmărește parcurgerea mai multor etape, pornind de la analiza materialului, a pieței, identificarea cerințelor, proiectarea conceptuală, până la proiectarea propriu-zisă a masinii vibrante.

18

I. Stadiul actual al temei

1.1. Betoane polimerice. Generalitați

Din punct de vedere al istoriei, primele două tipuri și anume: beton polimer modificat (Polymer Modified Concrete) și beton polimer (Polymer Concrete) au apărut în Statele Unite ale Americii, in jurul aniilor 1950 si au fost realizate ca să răspundă mult mai bine cerințelor de durabilitate din domeniul construcțiilor civile și nu numai. După mai multe cercetări, americanii au reușit să gasească un alt tip de beton polimerizat, polimerizarea acestuia facându-se prin impregnare. Aceste tipuri de betoane polimerice, s-au propulsat, dupa apariția celui de-al treilea tip, beton impregnat polimeric (Polymer Impregnated Concrete), care a apărut la începutul aniilor 1970. Pentru ultimul tip de beton polimerizat, au aparut și niște contradicții între SUA si URSS, rușii afirmând că betonul impregnat polimerizat, era descoperit de cercetătorii lor, înainte ca americanii să fi știut de el. Introducerea betoanelor polimerice în industria construcțiilor s-a făcut în urma unui congres organizat la Londra de către comitetul Institutului American de Betoane („American Concrete Institute Committee 548”), pe tema betoanelor polimerice. După acestea, cel mai răspândit în industrie a ajuns, betonul impregnat, deoarece avea cele mai bune proprietăți pe care le putea avea un oricare alt tip de beton [13].

Betonul polimeric este un material, care are la baza compoziției sale ca liant o rășină polimerică, fiind compus în cea mai mare parte din materiale minerale, în general: granit, cuarț și bazalt. Pentru rășina polimerică se folosesc mai multe tipuri de rășini: rășini epoxidice, furanice și poliesterice nesaturate, etc. Polimerizarea materialului a făcut ca acesta să aibă o caracteristică foarte importantă, impermeabiltatea, astfel produsele fabricate din acesta făcând față ciclurilor de îngheț-dezgheț. Practic prin polimerizare s-au umplut golurile de aer din material, acest lucru îmbunătățind substanțial porozitatea acestuia, implicit și suprafața lui fiind mai netedă

În funcție de procedeul prin care se obține polimerizarea, aceste materiale se împart in trei categorii, pe care le voi trata în subcapitolul următor.

1.2. Clasificarea betoanelor polimerice. Proprietăți

Beton cu polimeri – PC

Beton polimeric modificat – PMC

Beton impregnat cu polimeri – PIC

1.2.1. Betonul cu polimeri(PC)

Este un material care nu are nevoie de armături, se formeaza doar din agregate, materiale minerale natural (cuarț, bazalt, granit), ce se fixeaza cu o rășină polimerică, care practic este un liant, al acestui material. Cele mai folosite rășini sunt epoxidice, poliesterice, furanice și acrilice. La acest beton nu mai este nevoie amestecarea cu mortar, sau ciment „Portland”. Materialul se aplică în straturi subțiri, mai mici de 10mm, și are avantajul spre deosebire de celălalte tipuri prezentate mai sus, de a se întări mai rapid. [3],[17]

Conform catalogului de betoane polimerice ACO, acesta are urmatoarele caracteristici:

fig.1 preluata catalog ACO [15]

În figura de mai jos, sunt prezentate cele mai importante proprietăți ale lui, comparat fiind cu alte două tipuri de betoane clasice.

16

fig. 2 Comparația betonului polimeric cu alte doua tipuri de betoane[15]

Avantajele acestui beton sunt urmatoarele:

Impermeabilitate;

Rezistența la substanțe acide;

Rezistență la șocuri termice;

Durabilitate crescută;

Rezistență la abraziune;

Rezistențe mari la tracțiune și încovoiere;

Dezavantaje:

Costuri mai mari față, de betonul clasic;

Unele rășini sunt imflamabile și toxice pentru mediul înconjurător;

17

Aplicațiile ale acestui tip de material:

Construcția unor elemete a podurilor;

Bazine de acumulare a unor substanțe agresive;

Pavaje;

Colectarea apelor pluviale/canalizări;

1.2.2. Betonul polimeric modificat(PMC)

Este realizat din clasicul ciment „Portland”, sau mortar si o substanță cu polimer modificat, care are la bază acizi acrilici, acetat de etilen vinil, sau acetat de polivinil . Materialul prezintă o permeabilitate scazută și o rezistență bună la îndoire. Acest beton combinat cu polimeri acrilici, prezintă o culoare persistentă, mai închisă decât cel nemodificat, după cum se poate observa în imaginea de mai jos:

fig.3 (comparație culoare beton nemodificat si modificat)

Polimerizarea acestui beton se face, prin amestecarea aciziilor acrilici cu cimentul „Portland”, sau mortarul. În acest caz cantitatea de polimer este între 10-20%. Tipul acesta de beton modificat are o rezitență la pătrunderea apei în material mai bună decât cimentul clasic. Acest amestec se întinde sau se șpreiază, fiind în general ultimul strat al unei construcții, ca ultim finisaj. De obicei se folosește în straturi, mai mari sau cel puțin egale cu 30 de mm. [2]

18

Avantajele acestui beton sunt urmatoarele:

Obținerea unor suprafețe fine;

Impermeabilitate;

Rezistențe de 2-3 ori mai mari la compresiune și întindere, decat betoanele clasice;

Durabilitate crescută

Dezavantaje:

Necesită o perioadă mai lungă de uscare, după ce a fost aplicat 24-48h;

Costuri de 10 până la 100 de ori mai mari decat betonul clasic;

Aplicațiile ale acestui tip de material:

Tencuieli

Pavaje/pardoseli

Construcția de tuneluri(se șpreiază pereții tunelului)

Piste de aeroport

Construcția/repararea podurilor etc.

1.2.3. Betonul impregnat cu polimeri(PIC)

Se obține prin impregnarea unui monomer, care are un stimulent de polimerizare, În cimentul „Portland”, după care polimerizarea se realizează prin intermediul unor radiații în interiorul materialului. Monomerul care se folosește în general este Metil Metacrilat, pe lângă acesta se mai folosesc și compușii chimici cum ar fi Stiren sau rășină epoxidică.

Acest material, după polimerizare este de 3 sau 4 ori mai rezistent la tracțiune și la încovoiere, decât materialul inițial. Este rezistent la șocurile termice naturale, îngheț-dezgheț. Modulul de elasticitate este cu 50-100% mai mare decât cel al meterialului nepolimerizat. [17]

19

Avantajele acestui beton sunt urmatoarele:

Rezistență bună la vibrații;

Impermeabilitate;

Rezistențe de 2-3 ori mai mari la compresiune și întindere, decat betoanele clasice

Durabilitate crescută

Dezavantaje:

Implică o aparatură specializată pentru elaborarea lui;

Costuri mai mari față, de betonul clasic;

în procesul de elaborare a materialului se emană vapori toxici, din cauza compușilor chimici prezenți ca și monomeri;

Aplicații al acestui tip de material:

Construcția unor elemete a podurilor;

Țevi;

Pavaje;

Bazine de acumulare a unor substanțe agresive;

În industria nucleară;

1.3. Produse din betoane polimerice.

Aria în care se găsesc produse obținute din beton cu polimeri, este destul de mare, începând de la construcții civile, până la instalații și construcții hidrotehnice. Acest material se poate aplica peste orice tip de suprafata, sau se poate turna în anumite forme, pentru obținerea produsului dorit de către client. În rândurile ce urmează vă voi prezenta mai multe produse obținute cu ajutorul acestui material.

20

1.3.1. Elemente pentru scurgerea apelor

a b

fig. 1 Elemente pentru scurgerea apelor. a) Aplicatie element b)Scurgerea [5]

1.3.2. Conducte din betoane polimerice

a b

fig.2 Conducte din betoane polimerice. a) Conductă tip racord, b) Conductă simplă [6]

21

1.3.3. Structuri pentru instalații sanitare și de colectare a apelor reziduale

a b

fig.3 Structuri pentru instalații sanitare și de colectare a apelor reziduale [4]

1.3.4. Acoperiri de suprafețe

a) Pavaje pentru gospodării

22

b) Pavaje pentru piscine

c) Pavaje pentru locuri publice

fig.4 Acoperiri de suprafețe . a) Pavaje pestru gospodării. b) Pavaje pentru piscine. c) Pavaje pentru locuri publice

1.3.5. Produse cu gabarit redus ( de uz casnic/design arhitectural)

Obținerea produselor cu un gabarit mijlociu, din materialul acesta, este destinată mai mult design-ului și a uzului casnic. Pentru design, se merge mai mult pe elemente de arhitectură, sau mici elemente de artă, cum ar fi portretele sau statuietele. Pe latura uzului casnic, se gasesc produse din betoane cu polimeri: ghivece pentru flori, chiuvete, căzi pentru baie (fig.5) etc. [6], [9]

23

a) b)

fig.5 Produse cu gabarit redus. a) Chiuveta b) Ghiveci de flori

1.3.6. Batiuri pentru mașini industriale

Obținerea batiurilor pe baza de beton polimeric se face prin turnarea materialului respectiv peste scheletul metalic. Introducerea betonului polimeric, în construcția de mașini unelte, s-a făcut cu scopul rigidizarii acestora. Un exemplu de schelet metalic, mai exact din aluminiu este prezentat in fig.6. a) și produsul final în fig.6. b):

a) b)

fig.6 Batiuri pentru masini industriale a) Batiu cu schelet din aluminiu din beton polimer. b) Batiu din beton polimer

24

1.3.7. Cele mai utilizate betoane polimerice sunt:

1. Betoanele și mortarele cu ciment și adaos de polimeri care prezintă rezistențe la întindere de 2-3 ori mai mari decât betoanele obișnuite. Ele se utilizeată la tencuieli, pardoseli, la repararea sau consolidarea elementelor de beton degradat.

Betoanele polimerice, fără ciment se obțin cu rășini de sinteză. Aceste betoane prezintă rezistențe mecanice cuprinse între 60 și 100 N/mm2 la compresiune și 17-35 N/mm2 la întinderea din încovoiere.

Aderența la oțel și betoanele vechi a betoanelor polimerice este foarte bună, iar absorbția de apă este foarte redusă. De asemenea, betoanele cu polimeri prezintă impermeabilitate și rezistența la uzură, rezistență la diferite tipuri de agenți chimici agresivi.

3. Betoanele impregnate prin polimerizare se prepară prin uscarea suprafețelor de beton cu ciment, impregnarea lor cu un monomer (care are și un inițiator de polimerizare), iar apoi se face polimerizarea monomerului. Aceste betoane au început să fie studiate în SUA cu începere de la mijlocul deceniului al șaptelea, studiile au fost apoi continuate în Japonia, Canada, Norvegia, Suedia, Italia. [20]

1.4. Metode de obținere a produselor din betoane polimerice

1.4.1. Punerea in lucrare a betonului polimeric

Punerea în lucrare a betonului cuprinde ansamblul operațiilor tehnologice care asigură realizarea elementelor de construcții din beton în conformitate cu forma, dimensiunile și condițiile de calitate prevăzute în proiect. Cuprinde pe urmă toarele fazede lucrari:

Pregătirea amestecului si a turnării betonului;

Turnarea betonului (introducerea lui in cofraje);

Compactarea betonului;

Nivelarea (finisarea) suprafețelor libere ale betonului.

25

1.4.2. Pregătirea amestecului si a turnării betonului polimeric

Liantul betonului polimerizat ACO este o rășină sintetică, iar materialul de umplutură este cuarț (până la 8 mm diametru). Datele se referă întotdeauna la agenții dați, la compoziția dată și la temperatura camerei, în stare pură.

Datele se bazează pe analizele minuțioase ale Institutului de Polimeri din Florsheim. Acesta este un institut de cercetări științifice, acreditat pentru cercetări și analize în domeniul materialelor de construcție din polimeri.[1]

Constă în executarea unor verificari și luarea tuturor măsurilor necesare în vederea asigurării turnării betonului fără întreruperi neprevăzute și în condiții care să garanteze obținerea calității stabilite.

1.4.3. Principalele verificări

1) Terenul de fundare să corespundă prevederilor din proiect (verificarea se face de inginerul proiectant geotehnician și se încheie cu un proces verbal al naturii terenului de fundare);

Dimensiunile în plan și cotele de nivel ale săpăturilor să corespundă cu cele din proiect;

Existența stratului intermediar de beton de egalizare de minimum 5 cm grosime în cazul fundațiilor

din beton armat;

Corespondența cotelor cofrajelor, atât în plan, cât și ca nivel cu cele din proiect;

Orizotalitatea și planeitatea cofrajelor plăcilor și grinzilor;

Verticalitatea cofrajelor stâlpilor și diafragmelor și corespondenta acestora în raport cu elementele

nivelurilor inferioare;

Existența măsurilor pentru menținerea formei cofrajelor și asigurarea etanșeității lor;

Rezistența și stabilitatea elementelor de susținere;

Realizarea armării conform detaliilor din proiect, solidarizarea armăturii și asigurarea acoperirii cu beton;

Existența conform proiectului a pieselor ce ramân înglobate în beton.

26

1.4.4. Operațiile obligatorii care se vor executa

Curățirea cofrajului și armăturilor ;

Suprafața betonului turnat anterior și întărit de la rostul de turnare se va trata corespunzător înainte de reluarea turnării;

Curățirea resturilor de mortar de pe suprafețele de zidărie;

Cofrajele de lemn, betonul vechi și zidăriile vor fi bine udate cu apă de mai multe ori;

Dacă se constată rosturi între panourile de cofraj sau între scândurile feței cofrante, ele vor fi astupate;

1.4.5. Măsuri ce se vor lua în vederea unei bune desfășurări a turnării

1) Asigurarea apei necesare udării suprafețelor care vor veni în contact cu betonul proaspăt și curățirii mijloacelor de transport a betonului;

Asigurarea energiei electrice necesare transportului betonului și compactării lui ;

Asigurarea căilor de transport pentru muncitori;

Asigurarea utilajelor și dispozitivelor pentru transportul, turnarea și compactarea betonului;

Asigurarea forței de muncă necesare transportului, turnării și compactării betonului.

În urma efectuării verificărilor și măsurilor menționate, se va proceda la consemnarea celor constatate într-un proces verbal de lucrari ascunse, care va fi atașat cărții construcției.

1.4.6. Turnarea betonului polimeric

Turnarea constă în introducerea și răspândirea betonului în interiorul spațiului cofrat astfel încât acesta să fie umplut în intregime si se poate turna in diferite moduri.

27

În formă de T

O metodă tradițională de fundare pentru a susține o structură într-o zonă în care solul îngheață. Un picior este așezat sub linia de îngheț și apoi se adaugă pereții deasupra. Piciorul este mai lat decât peretele, oferind un suport suplimentar la baza fundației. O fundație în formă de T este plasată și lăsată să se vindece. În al doilea rând, zidurile sunt construite, iar în final placa este turnată între pereți.

În concluzie:

Fundațiile în formă de T sunt utilizate în zonele în care solul îngheață.

În primul rând, piciorul este plasat.

În al doilea rând, zidurile sunt construite și turnate.

În cele din urmă, placa este așezată.

fig.1 Fundație în formă de T

Fundație de plăci pe grad

După cum sugerează și numele, o lespede este un singur strat de beton, gros de câțiva centimetri. Plasa este turnată mai groasă la margini, pentru a forma un picior integral, tijele de armare întăresc marginea îngroșată. Placa se sprijină în mod normal pe un pat de pietriș zdrobit pentru a îmbunătăți scurgerea. Turnarea unei rețele de sârmă în beton reduce șansa de fisurare. O placă pe grad este potrivită în zonele în care solul nu îngheață, dar poate fi, de asemenea, adaptată cu izolație, pentru a preveni afectarea înghețului. [10]

28

În concluzie:

Placă pe gradul folosit în zonele în care solul nu îngheață.

Marginile plăcii pe grad sunt mai groase decât interiorul plăcii.

Plasa pe grad este monolitică (turnată toate odată).

fig.2 Fundație de plăci pe grad

Protejate împotriva înghețului

Această metodă funcționează numai cu o structură încălzită. Se bazează pe utilizarea a două foi de izolație din polistiren rigid – una pe partea exterioară a peretelui fundației și cealaltă așezată pe un pat de pietriș la baza peretelui – pentru a preveni înghețarea, ceea ce este o problemă cu placa – pe fundații de grad în zonele cu ger. Izolația reține căldura din structura din pământ sub picioare și previne pierderea de căldură de la marginea plăcii. Această căldură menține temperatura solului în jurul nivelurilor deasupra înghețului. [10]

În concluzie:

Funcționează numai cu o structură încălzită.

Are beneficiile unei metode slab-on-grade (beton turnat monolitic) în zonele supuse înghețului.

Betonul este turnat într-o singură operație, față de 3 pungi necesare pentru fundații în formă de

T.

29

fig.3 Fundație protejata de ingheț

1.4.7. Reguli generale de betonare

Betonarea va fi condusă de șeful punctului de lucru, care va fi permanent la locul de turnare.

fig.4 Tipuri de turnare de beton.

introducerea betonului pe la partea superioară în elemente verticale; b) introducerea laterală a betonului în elemente verticale, prin ferestre de turnare; c) turnarea betonului în elemente orizontale, întreruperi neprevăzute și în condiții care să garanteze obținerea

calității stabilite

30

1) Betonul se va turna în maximum 15 minute de la aducerea lui la obiect și se va ține cont că terminarea punerii lui în cofraj să se realizeze înainte de începerea prizei cimentului;

2) La obiect, betonul se va descărca în mijloace special amenajate (bene, pompe, jgheaburi), fiind interzisă descărcarea lui direct pe pământ;

Dacă betonul prezintă segregări se va efectua reamestecarea lui pe platforme special amenajate fără a se adauga apă;

Înălțimea de cădere liber ă să nu fie mai mare de 1.5m. Trebuie evitată căderea directă a betonului cu viteză mare în cofraj (pericolul segregarii exterioare),atât în cazul introducerii lui pe partea

superioară (fig. 4 a), cât și în cazul introducerii laterale (fig. 4 b);

5) Descărcarea betonului pe suprafața elementului care se betonează se face în sens invers celui în care se înainteaza cu betonarea (fig. 4 c);

Betonul se va rspândii uniform în straturi cu grosimea stabilită în funcție de condițiile de compactare (în cazul vibrării 30…50cm), fiind interzisă folosirea greblei,și tragerea sau aruncarea cu lopata la distanțe mai mari de 1,5m (pentru evitarea segregării).

Turnarea se va face fară întreruperi. Dacă acestea nu pot fi evitate, se vor crea rosturi de lucru;

Se va evita și corecta deformarea sau deplasarea armăturilor de la poziția prevăzută;

Se va asigura grosimea stratului de acoperire cu beton al armăturilor ;

Nu se vor produce șocuri sau vibrații în armături (deoarece pot împiedica aderența între beton și

armatură;

În porțiunile cu secțiuni mici sau cu armături dese, se va urmării umplerea corectă a secțiunii prin îndesarea laterală a betonului cu șipci și vergele, concomitant cu vibrarea lui;

12) Circulația muncitorilor și utilajelor de transport se va face numai pe punți(podine) speciale care să nu rezeme pe armături;

În cazul unor deformări sau deplasări ale cofrajului apărute în timpul betonării, aceasta trebuie întreruptă, procedându-se la înlaturarea defecțiunii

31

Pentru a incepe o productie de dale este nevoie de o masa vibranta pentru placi de pavaj.Vibratia

poate fii asigurata de o sursa in 2 tipuri:

Un electro vibrator cu motor

Un motor conventional cu un excentric

In primul caz vibratorul este pozitionat pe partea inferioara a tavii.

In cea de a doua-a optiune este utilizat orice motor electric cu o putere de 0.25-1.5kw si o viteza de rotatie de 3000 rpm.

1.5. Studiu asupra generării vibrațiilor și a sistemelor generatoare

Mișcarea vibratoare a organului de lucru a mașinii se obține prin cuplarea sa rigidă sau elastică la un mecanism cu o mișcare periodică cu caracteristici prescrise. Amplitudinea și vibrația organului de lucru depind de cinematica mecanismului de antrenare. Mecanismul bielă balansier este cel mai utilizat mecanism de antrenare cinematică a mașinilor vibrante. Fie mecanismul bielă balansier din

Fig. 1 în care balansierul se rotește cu viteza unghiulară constantă , iar cupla de translație B are cursa

Coordonata punctului B față de punctul limită B′este :

(1)

Ținând seama de relația geometrică,

(2)

și dezvoltând în serie de puteri expresia (1.2), se obține:

(3)

32

În expresia (3) au fost neglijați termenii cu puteri mai mari decât 2 și s-a notat raport denumit caracteristica structurală a mecanismului.

Figura 1 Schema generatorului cinematic de mișcare vibratorie [14].

Generatorii de vibrații centrifugali dezvoltă forța de inerție cu variație periodică, ca urmare a rotirii unor mase neecliilibrate (greutăți excentrice). Cei mai utilizați sunt volanții static neechilibrați, adică centrul de masă nu se află pe axa de rotație. Se utilizează și volanți neechilibrați dinamic, adică cu momentele de inerție centrifugale diferite de zero, sau combinații între aceste două tipuri de volanți.

O forță de inerție rotitoare redusă la punctul mijlociu al generatorului poate fi obținută și prin alte sisteme mai complicate, ca de exemplu, generatorul cu doi volanți ce se rotesc în fază în același sens (Fig. 2).

Modulul forței reduse la punctul ce se află la jumătatea segmentului ce unește axele de rotație ale volanților este:

a) b)

Figura 2 Două scheme a două tipuri de generatori cu mase neechilibrate[14].

33

Cu ajutorul undelor de vibrații electromagnetici și electrodinamici se pot obține mișcări vibratoare rectilinii sau mișcări vibratoare (de-a lungul unor arce de cerc (Fig. 3÷4)).

Avantajele acestora sunt: simplitatea construcției și a tehnologiei de execuție; lipsa organelor ce se uzează în timpul funcționării, nu necesită transmisii mecanice complicate[5].

Există însă dezavantajul că în cazul unui generator electromagnetic nu se poate asigura o lege de mișcare determinată. Din acest motiv se utilizează aproape exclusiv în regim de rezonanță când legea de mișcare poate fi considerată armonică sau aproape armonică.

Cele mai utilizate sunt vibratoarele electromagnetice la care mișcarea vibratoare se produce ca urmare a interacțiunii dintre fluxul magnetic variabil și armătura mobile feromagnetică.

Figura 3 Întrefier paralelipipedic [14]

Figura 4 Întrefier tronconic

34

1.5.1. Vibrația betonului polimeric

Vibrația betonului se realizează pentru consolidare. Principalul obiectiv al vibrațiilor este compactarea betonului și obținerea densității maxime posibile a betonului. Aproape 5 – 8% din volumul betonului proaspăt plasat sub formă este ocupat de bule de aer. Bulele de aer ocupă acest spațiu într-un amestec puternic de beton.

Bulele de aer pot fi îndepărtate prin scăderea cantității de apă necesară, dar afectează lucrabilitatea betonului. Prin urmare, vibrația betonului este singura metodă adecvată care ajută fără a afecta prea mult proprietățile betonului proaspăt. Vibrațiile sunt afectate doar într-un beton amestecat proaspăt sau se poate spune până în acel moment, când betonul are capacitatea de a curge. Această etapă există înainte de începerea setării inițiale.

Betonul poate rearanja particulele (aceste particule includ agregate grosiere și agregate fine). Când are loc rearanjarea particulelor se realizează o configurație strânsă a agregatului grosier. Ambalarea strânsă expulzează cea mai mare parte a aerului prins între ele, dar mai rămân câteva bule de aer. Bulele de aer 100% sunt dificil de îndepărtat din beton.

În timpul vibrării betonului, inginerul de șantier ar trebui să se asigure că vibrația este aplicată uniform întregii mase de beton. Acest lucru este așa, deoarece, dacă nu este aplicat uniform decât un anumit volum de beton, nu se compactează complet, iar unele părți rămân ne-compactate. De asemenea, inginerul de șantier ar trebui să urmeze cu strictețe perioada de timp a vibrațiilor, deoarece excesul de vibrații al betonului provoacă segregarea betonului.

Există multe vibratoare din beton. Unele vibratoare vibrează betonul în interior și există, de asemenea, multe vibratoare care vibrează betonul la exterior.

Vibratoarele pot fi clasificate ca;

Vibratoare interne

Vibratoare externe

Mese vibrante

35

1.6. Clasificarea mașinilor vibrante

Pentru a avea o idee mai completă despre tipurile constructive ale mașinilor vibrante, se va enumera mai jos câteva criterii de bază pentru clasificarea acestor mașini.

După scop: mașini de uz general, ca;

Mașini de compactare, separatoare, transportoare etc.;

Mașini de uz special ca: platforme vibratoare pentru elemente de beton armat, alimentatoare

pentru mașini unelte automate, etc.

2. După metoda de sincronizare a generatorilor de vibrații:

Mașini cu sincronizare mecanică, electrică, autosincronizare, fără sincronizare.

După tipul transformării energiei de alimentare în energie mecanică:

Mașini cu generatori centrifugali, cu bielă-balansier, electromagnetice, electrodinamice, magneto-strictive, piezoelectrice, cu autoinducție etc.

4. După prezența șocurilor:

Mașini fără șoc, cu șocuri și vibrații, cu șocuri de primul, a doilea și al treilea ordin.

După forma vibrației organului de lucru:

Mașini cu vibrații rectilinii, circulare eliptice, elicoidale, vibrații combinate etc.

După periodicitatea vibrațiilor:

Mașini cu vibrații periodice simple, modulate, aproape periodice și aleatoare.

7. După numărul corpurilor vibratoare:

Mașini cu una, două sau mai multe mase în mișcare.

8. După relația dintre frecvența excitatoare și frecvența proprie mașinii:

Pre-rezonante, postrezonante, aproape rezonante, rezonante și inter-rezonante.

9. După tipul antrenării:

Mașini cu acționare electrică, hidraulică, pneumatică și motoare cu ardere internă.

10. După metoda de control:

Mașini fără control, cu reglare manuală, control automat, control programat, autoreglare după condițiile optimale de lucru. [14]

36

II. Variante constructive mese vibrante

2.1. Variantă constructivă 1

Această variantă constructivă, transformă mișcarea de rotație din axul motorului, către un ax fixat pe tava mesei cu ajutorul lagărelor cu rulmenți, cu ajutorul excentricelor reglabile de pe capetele acestuia și a arcurilor se transfomă in vibrații.

Nu am ales această metodă deoarcere intensitatea vibrațiilor era controlată cu ajutorul excentricelor reglabile, dar mișcarea tăvii nu, deoarece pentru eliminarea bulelor de aer din betonul polimer aveam nevoie de mișcari doar pe axa X și la această variantă constructivă era și pe Y.

Fig 2 Varianta constructivă 1

37

2.2. Variantă constructivă 2

Această variantă constructivă, transformă mișcarea de rotație din axul motorului, către un excentric care are o țeavă rectangulară 15×15 care este prinsă cu șurub pentru a realiza miscarea de rotație si sudata pe tava mesei.

Nu am ales această metodă deoarece nu era controlată miscarea de rotație a excentricului și la utilizarea îndelungată a mesei se rupea țeava sudată de tavă.

Fig 3 Varianta constructivă 2

2.3. Variantă constructivă 3

Această variantă constructivă, transformă mișcarea de rotație din axul motorului în vibrații, cu ajutorul unui ax curbat cu un unghi de 90 de grade care este fixat cu lagăre cu rulmenți pe cadrul mesei

Nu am ales această variantă deoarece vibrațiile nu erau constante, se producea extrem de multă gălăgie și fiind frecare între ax si tavă, la un anumit timp de funcționare, acesta se tocea si nu se mai executa acele vibrații constante de care era nevoie.

38

Fig 1.4 Varianta constructivă 3

2.4. Varianta construită

Am ales această variantă considerând simplitatea construcției și posibilitatea eliminării bulelor de aer din betoanele polimerice.

Vibrația se realizează cu ajutorul unui motor care transmite mișcarea de rotație către o bucșa cu excentric, iar aceasta cu ajutorul arcurilor o transformă intr-o vibratie.

Fig 1 Varianta construită

39

40

III. Proiectarea mesei

3.1. Schema cinematică

Fig 1 Schema cinematică

Cinematica mesei vibrante din prezenta lucrare de licientă este una destul de simplă, avand la baza cinematica o bușcă cu excentric. De la motorul electric, se transmite momentul de torsiune la tava mesei, prin intermediul bucșei cu excentric. Astfel cu ajutorul arcurilor urmează sa se realizeze vibrațiile.

3.2. Alegerea motorului

Fig 2 Motorul

41

Pentru partea experimentală am ales un motor de mașină de spălat marca ARDO A1000 Date tehnice 220-240V, 50Hz, 300W, 15000 rpm.

3.3. Calcule cinematice

3.4. Elemente elastice utilizate în construcția meselor vibrante

Arcuri

Cele mai utilizate elemente elastice din această categorie sunt arcurile elicoidale cilindrice, arcurile lamelare drepte, curbe, precum și combinații dintre acestea.

Pentru calculul pulsațiilor proprii ale unei mașini vibratoare este necesară determinarea caracteristicilor elastice (coeficienților de elasticitate) ce caracterizează deformațiile arcurilor sub acțiunea sarcinilor unitare.[19]

42

Figura 3 Arcul elicoidal cilindric [19]

Pentru cazul când săgeata statică este mică în raport cu înălțimea arcului, adică α=α’, seobține relația aproximativă:

(8)

Când nu se îndeplinește această condiție, se poate utiliza relația:

(9)

În general, arcurile elicoidale se montează în perechi de 4, 6 etc. dispuse simetric.

Constanta elastică echivalentă a ansamblului de arcuri se determină ținând seama că cele n arcuri identice sunt montate în paralel, astfel că:

(10)

43

Verificarea arcurilor cu ajutorul programului MechSoft_2004

44

45

46

IV. Prezentarea Subansamblelor

În capitolul acesta vor fi prezentate cele 3 subansamble din care este compusă masa vibrantă proiectată în prezenta lucrare de licență. Fiecare subcapitol numerotat de la 4.1 la 4.3 constituie un subansamblu. În figura de mai jos este ilustrat întreg ansamblul și locația relativă a subansamblelor:

47

4.1. Cadrul

Primul subansamblu este format din cadrul mesei vibrante și pe care vin montate celelalte sunbansamble.

Cadrul mesei vibrante este format din sudarea mai multor țevi rectangulare, o platbanda, 4 țevi rotunde si 4 sigurante. Elementele sunt standardizate având dimensiunile urmatoare :

Țeava rectangulară 40x40x3

Platbandă 4x 40x70x5

Teavă rotundă 4x Φ40×3

Fier beton 4x Φ10

48

Platbandă 70 mm

Teava rectangulara 500 mm

Teava rectangulara 320 mm

Siguranță

Țeavă rectangulară 400 mm taiată la 45o Țeavă rotundă

49

4.2. Suport motor

Acest subansamblu conține sistemul de acționare al mesei vibante și este format din urmatoarele elemente :

Țeavă rectangulară 40x40x3

Tabla 300x100x5

Motor electric

Bucșă cu excentric

Lagăr de rulment

Rulment cu bile

50

Motor

Tabla 300×100 mm

51

4.3 Tavă

Tava mesei vibrante este formată din sudarea mai multor platbenzi, o tablă și niste țevi rotunde.

Elementele sunt standardizate având dimensiunile urmatoare :

Țeavă rotundă 4x Φ40×3

Platbandă 4x 40x500x3

Tablă 500x500x4

Siguranță

Tablă 500×500 Platbandă

Siguranță Țeavă rotundă

52

V. Proiectul tehnic al mesei vibrante

5.1. Materia primă

Pentru materia primă s-a ales :

Țeavă rectangulară 40x40x3, o bară de 6 m

Platbandă 40×3, cu lungimea de 2m

Tablă 700x500x4

Tablă 300x100x5

2x Tablă 100x30x5

53

5.2. Realizarea cadrului împreuna cu suportul motorului

S-a început a se tăia 4 bucați din țeava rectangulară la distantă de 400 mm, iar apoi colțurile tăiate cu înclinatie de 45o , după o verificare pe diagonală cu ruleta, s-a realizat sudura pentru partea de sus a cadrului, pe urma slefuirea sudurii. S-a realizat tăierea a 4 bucați din țeava rectangulară la distana de 500 mm, iar apoi s-a realizat sudarea pe partea de sus a cadrului, realizat anterior. S-a realizat tăierea a două bucati din țeava rectangulară la distanța de 320 mm și s-a sudat pentru rigidizarea acestuia, pe urmă s-a realizat șlefuirea sudurii. S-a realizat tăierea a două bucați din țeava rectangulară la dimensiunea de 550 mm cu catepele la 45o pentru stabilizare și pentru a prinde suportul motorului.

54

5.3 Realizarea tăvii împreuna cu montarea lagarului cu rulment

S-a luat tabla și s-a tăiat la plasmă la cota de 500×500, pe urmă s-a luat platbanda și s-a tăiat la distanta de 500 mm, s-a sudat de marginea tablei.

S-a întors invers tava și s-a sudat țeava roduntă care are, ca rol de susținere a arcurilor și acea sigurantă.

55

5.4 Prinderea și legarea la curent a motorului

Motorul s-a legat la 220 V, iar pentru a controla rotațiile axului motor conform aplicației prezentate în aceasta lucrare de licienta s-a pus un potențiometru .

56

5.5 Asamblarea și vopsirea

S-a fixat motorul în suport, s-a pozitionat fiecare arc în locasul lui, s-a pus tava și s-a fixat pe bucșa excentrică și pe arcuri, pe urmă au venit acele tampoane care au fost prinse de cadru și de tava mesei pentru siguranta și totodată pentru ca masa sa lucreze doar pe axa X, s-a verificat funcționalitatea acesteia, pe urmă s-a dezmembrat și s-a realizat vopsirea fiecarui element al ansamblului.

57

5.6 Echipamentele și sculele folosite

Aparat de sudură cu sârmă

Flex

Bormașină

Strung

Șurubelință

Vinclu

Burgiu

Ac de trasat

Ruletă

Cuțit de strung

Pistol de vopsit

58

VI. Concluzii și contribuții personale

6.1 Concluzii

În concluzie acest timp de masă vibranta a fost considerat, varianta simplă și mobilă pentru realizarea dalelor, deoarece:

Se pot realiza mai multe bucați simultan.

Consum de energie specific este unul redus

Masa reprezintă o rigiditate crescută, această conferiindu-i și un randament bun în procesul propriu-zis

Masa vibrantă este usor de întreținut din punct de vedere al mentenanței acestuia.

Este usor de ajutat in functie de densitatea materialul cu ajutorul potențiometrului, deoarece se poate mări turatia motorului.

6.2 Contribuții

Cercetările realizate în cadrul acestei lucrări de licență s-au concretizat în următoarele contribuții personale:

S-a realizat un studiu bibliografic asupra stadiului actual al materialelor și produselor confecționate din betoane polimerice.

S-a efectuat un studiu comparativ al meselor vibrante, în urma căruia au rezultat o serie de avantaje pentru mesele cu motor electric.

S-au efectuat calcule asupra parametrilor de bază a unei mese vibrante (turația motorului la parametrii optimi).

S-a analizat cinematica mesei vibrante și simplitatea transmiterii miscarii de rotatie catre tavă.

A fost realizată modelarea 3D a mesei vibrante cu ajutorul programului SolidWorks

S-a simulat mișcarea efectuată de arborele principal, printr-un studiul al mișcării în programul

SolidWorks

S-a realizat documentația 2D, care cuprinde desene de execuție, desene de ansamblu, desene de sudură

S-a realizat practic masa vibrantă.

59

60

Bibliografie

Pregatire retete beton. Tipuri si Compozitie.

https://www.concreteconstruction.net/how-to/polymer-modified-mortars_o

https://www.slideshare.net/pavanroyala/polymer-concrete-61003762

https://armorock.com

https://www.aco.ro/ploaie/rigole/aco-drain-monoblock-pd/

https://www.furns.nl/en/products/planters/polymer-concrete/barro

https://www.poraver.com/en/mineral_casting_polymer_concrete/

https://betonamprentatpret.ro/offer/

https://www.concretenetwork.com/concrete/sinks_vessels/faqs.html

https://www.concretenetwork.com/concrete/foundations.htm

A.Timu, G. Bejan, M. Barbuta, A. Rotaru. Effects of aggregate substitution on the

characteristics of lightweight polymer concrete. C65 International Conference ”Tradition and Innovation – 65 Years of Constructions in Transilvania”, Faculty of Civil Engineering – Technical University of Cluj-Napoca, Cluj-Napoca, Romania, November 12-17, 2018 – in print

Adrian Alexandru Șerbănoiu, Alexandru Timu. MODERN TECHNOLOGIES TO ACHIEVE

SOCIAL HOUSING FROM ENVIRONMENTALLY FRIENDLY MATERIALS. Advanced Engineering Forum, TransTech Publications 21, 602-608(2017),

Fowler, D. . (1999). ”Polymers in concrete: a vision for the 21st century. Cement and Concrete

Composites”, 21(5-6), 449–452.

Munteanu, M., Introducere în dinamica mașinilor vibratorii, Editura Academiei Republicii Socialiste România, 1985, București, România

Catalog ACO-Beton cu polimeri

61

Panțuru, D., Bîrsan, Calculul și construcția utilajelor din industria morăritului, Editura Tehnică, București 1997,

Renert, M., vol. II, Calculul și construcția utilajului pentru industria chimică, Editura Tehnică, București 1988

Buzdugan, Gh., Fetcu, L., Radeș, Vibrații sistemelor mecanice, Editura Academiei, București,

1975,

A.F.M.S. Amin, M.S. Alam, Y. Okui, An improved hyperelasticity relation in modeling viscoelasticity response of natural and

high damping rubbers in compression: experiments, parameter identification and numerical verification, Mechanics of Materials 34 (2002) 75–95

Marinela Barbuta, Alexandru Timu, Liliana Bejan, Roxana Dana Bucur. Mechanical Properties of Fly Ash Polymer Concrete with Different Fibers. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 2018

62

OPIS

Pagini scrise :62

Număr ecuații: 19

Număr tabele: 1

Număr figuri :74

Număr referințe bibliografice: 20

Număr anexe:1

Data,

18.02.2020

Absovent,

Nume și prenume: Sergiu-Alexandru Călborean

Semnătura:

63

64

Anexe

65