Бетоноформовочные машины и агрегаты для рассредоточенного строительства

Министерство образования и науки Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
А. Ю. Никифоров 
 
 
 
 
 
БЕТОНОФОРМОВОЧНЫЕ  МАШИНЫ   
И  АГРЕГАТЫ   
ДЛЯ  РАССРЕДОТОЧЕННОГО   
СТРОИТЕЛЬСТВА 
 
 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Красноярск 
СФУ 
2014 

УДК 625.71.8 
ББК 38.6 
Н627 
 
 
Рецензенты: 
В. А. Лозовой, доктор технических наук, профессор; 
В. Ф. Полетайкин, доктор технических наук, профессор 
 
 
 
 
 
 
Никифоров, А. Ю. 
Н627 
 
Бетоноформовочные машины и агрегаты для рассредоточенного строительства : монография / А. Ю. Никифоров. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2014. – 162 с. 
 
 
ISBN 978-5-7638-2966-2 
 
 
 
 
Изложены вопросы технологических преобразований в обеспечении 
рассредоточенного строительства материалами и изделиями. Рассмотрены 
основы проектирования производств деревобетонных изделий. Показаны 
направления формирования системы стационарных и передвижных бетоноформовочных комплексов как средства ускоренного обслуживания труднодоступных строек. 
Предназначена для научных работников, занимающихся проблемами 
проектирования объектов стройиндустрии, аспирантов и магистрантов, обучающихся по направлениям 151000.68 «Технологические машины и оборудование» и 270800.68 «Строительство». 
 
 
Электронный вариант издания см.: 
http://catalog.sfu-kras.ru 
 

УДК 625.71.8 
ББК 38.6 

 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7638-2966-2 
© Сибирский федеральный университет, 2014 

Введение 

Освоение природных ресурсов страны в отдаленных регионах, а 
также чрезвычайные ситуации, в частности стихийные бедствия (наводнения, землетрясения и др.), требуют быстрой концентрации 
строительных мощностей и производственной базы, нередко в труднодоступных районах. Существующая практика строительства, основанная, главным образом, на создании в городах стационарной стройиндустрии и промышленности строительных материалов, не обеспечивает оперативного перемещения производств в отдаленные районы, 
и в большинстве случаев единственным средством остается дорогостоящий и продолжительный по времени завоз больших объемов материалов и изделий на расстояния в сотни и тысячи километров. 
Более 2/3 территории составляют неосвоенные или малоосвоенные регионы Сибири и Дальнего Востока. Они относятся к категории 
рассредоточенного строительства (РС) и представляют собой чрезвы-
чайно сложную среду для эффективного выполнения комплекса работ 
по освоению природных ресурсов, по экономическому и социальному 
развитию отдаленных территорий. Суровые климатические условия и 
необходимость ускоренного возведения промышленных комплексов и 
создания инфраструктуры обусловливают эффективность применения 
индустриальных методов РС, однако более 98 % мощностей стройиндустрии этих регионов сосредоточено в городах узкой прирельсовой 
зоны, и снабжение рассредоточенных объектов строительными материалами и изделиями осуществляется в основном путем завоза из 
промышленных центров. Такой «северный завоз», выполняемый 
главным образом по крупным рекам, весьма ограничен по объемам 
ввиду низкой пропускной способности речного флота в короткую навигацию и высоких транспортных расходов при перевозке строительных изделий. Это делает особо актуальным развитие собственной 
производственной базы в регионах РС. 
В связи с этим становится актуальной разработка научнотехнических и технологических основ создания нового класса смесительно-формовочных машин, агрегатов и комплексов, приспособленных как к работе в стационарных условиях, так и к перебазированиям. 
К числу основных требований к такой передвижной технике относятся: 
• бесфундаментная схема монтажа; 
• компактность для возможных перевозок; 

• производительность на уровне заводских формовочных машин; 
• возможность применения различных видов бетонов, включая 
местные материалы; 
• простота конструкции, доступная для обслуживания вахтовым 
персоналом; 
• возможность агрегатирования с транспортными средствами 
для отбора мощности и работы непосредственно «с колес»; 
• приспособленность машин к работе как в стационарных условиях, так и в режиме передвижных производств; 
• доступность к переналадке оснастки на новые виды изделий и 
рабочих органов, к использованию новых видов сырья и материалов; 
• соблюдение принципа максимума технологических возможностей при минимуме технических средств. 
Разработке методологических и технологических основ проектирования бетоноформовочных машин с названными свойствами и 
посвящена данная работа. 

1.  МОДЕЛИРОВАНИЕ  СТРУКТУРЫ  
ПЕРЕДВИЖНЫХ  ПОТОЧНЫХ  ЛИНИЙ 

1.1. Структура рабочих органов 

1.1.1. Многоэлементные рабочие органы 
Известны разработки в области многомерного и разночастотного 
вибрационного воздействия на бетонную смесь в процессе уплотнения [1], обеспечивающего более плотную укладку бетонов. Для формования разнородных местных материалов на нестационарных линиях эффективны многомерные структуры рабочих органов (РО), составленные из элементов с различным принципом воздействия на 
смесь [2, 3]. 
Набор технологических модулей: вибрационных (В), ударных 
(У) и прессовых (П) – обеспечивает получение многочисленных вариантов воздействия на смесь по осям x, y и z: 
а) одноэлементных Вx, Вy, Вz, Уx, Уy, Уz, Пx, Пy, Пz; 
б) двухэлементных: 

виброударных 
 
вибропрессовых 
ВxУx 
ВxУy 
ВxУz 
 
ВxПx 
ВxПy 
ВxПz

ВyУx 
ВyУy 
ВyУz 
 
ВyПx 
ВyПy 
ВyПz

ВzУx 
ВzУy 
ВzУz 
 
ВzПx 
ВzПy 
ВzПz

ударнопрессовых 
 
 
 
 
УxПx 
УxПy 
УxПz

УyПx 
УyПy 
УyПz

УzПx 
УzПy 
УzПz

в) трехэлементных (виброударнопрессовых): 

ВxУxПx ВxУyПx ВxУzПx
 
ВxУxПy ВxУyПy ВxУzПy

ВyУxПx ВyУyПx ВyУzПx
 
ВyУxПy ВyУyПy ВyУzПy

ВzУxПx ВzУyПx ВzУzПx
 
ВzУxПy
ВzУyПy
ВzУzПy

ВxУxПz ВxУyПz ВxУzПz
ВyУxПz ВyУyПz ВyУzПz
ВzУxПz ВzУyПz ВzУzПz

Тогда к одномерному воздействию по оси z добавляются: 
матрица амплитуд в осях x, y 

 

1
1
1

1

,...,

....................
,...,

k

x

m
m
k

x y
x y

j
y

x y
x z

a
a

A q
a
a
=
, 
(1. 1) 

матрица частот в осях х, у 

 

1
1
1

1

,...,

....................

,...,

k

x

m
m
k

x y
x y

j
y

x
y
x z

q

ν
ν

ν

ν
ν

=
 
(1. 2) 

и другие. 
Применение технологических модулей с изменяемыми параметрами позволяет: 
выбирать разнообразные структурные схемы процесса в зависимости от конструктивных параметров изделий и видов местных материалов; 
оптимизировать на основе сравнения многочисленные варианты 
структурных схем средств уплотнения. 
При разнородной и часто сменяемой сырьевой базе рациональна 
типизация, базирующаяся на использовании технологических устройств (модулей), компонуемых в различных сочетаниях в зависимости от структуры применяемых материалов. Диапазон технологических параметров модулей должен быть весьма широким. Основное 
различие способов формования заключено, с одной стороны, в использовании разных принципов действия орудий труда (вибрация, 
давление, удар и др.), а с другой – в направлении, интенсивности, 
очередности, продолжительности воздействия орудия труда на предмет производства. 
Существуют [4, 5] различные способы отображения структуры 
машин, в частности методика ISO [6], предусматривающая запись 
движений рабочих органов  в системе координат XYZ. В стройиндустрии, где процесс изготовления изделий складывается из движений РО 
и формы (на конвейере), необходим учет этой специфики. Поэтому 
вводим следующие обозначения: Х – движение РО по ходу конвейера; 
(-)Х – против; Y – вверх; (-)Y – вниз; Z – вправо по ходу конвейера;  

(-)Z – влево; x – движение формы по ходу конвейера; (-)х – в обратном 
направлении; y – вверх; (-)у – вниз; z – вправо; (-)z – влево. Введем 
ряд других обозначений: в – вибрационное уплотнение; с – силовое; 
d – ударное; р – ручное орудие труда; а – автомтическое; м – механическое; i – количество орудий труда (i=0, 1, 2, …, m). Движение РО 
покажем в числителе, движение формы – в знаменателе. 
Такая система индексации позволяет оценить тот или иной процесс с точки зрения степени его новизны: устаревший (рia0м0); допустимый (р0a0мi) и перспективный (р0aiм0). Так, распространенную на 
заводах ЖБИ технологию уплотнения смеси на виброплощадке обозначим Yр0м2a0 (действуют 2 вибровала); уплотнение в кассете c боковой вибрацией – Zр0м1a0. Добавим обозначения: глубинное вибрирование Gр0мia0 и предварительное доведение смеси до рабочего состояния (литая смесь, пенобетон) Lр0мia0.  
Целесообразно ввести ряд обозначений, позволяющих устанавливать структурную формулу каждой формовочной линии. Механизм 
перемещения бункера бетоноукладчика обозначим относительно системы координат следующими символами: 
X – механизм движения вдоль продольной оси формы; 
Y – механизм вертикального перемещения; Z – механизм поперечного перемещения; OX, OY, OZ – устройства поворота вокруг осей 
X, Y, Z соответственно. Устройство для перемещения форм обозначим: x – продольное движение; y – вертикальное; z – поперечное;  
ox, oy, oz, – повороты вокруг осей x, y, z соответственно. 
Обозначения механизмов уплотнения связаны с направлением 
воздействия на смесь: 
M
M
M
M
H
,Б
,B
,П
i
i
i
i  (снизу, сбоку, сверху, предварительно) и их сочетаний. 
С помощью указанных символов можно записать структурную 
формулу формовочной линии (производственного модуля). Так, универсальный бетоноукладчик обозначим XYZOY, форму на конвейере с 
дополнительными вертикальными перемещениями – xy, виброплощадку и вибропригруз – 
1
в
в
c
М
М
М
H
В
B
i
i . Структурная формула всего по
ста будет включать: структурную схему бетоноукладчика (в числителе), механизм движения форм (в знаменателе) и виброорганов (в 

квадратной скобке) – 

1
в
в
c
М
М
М
H
В B
i
i
Y
XYZO
xy

⎡
⎤
⎣
⎦ . 

Формула кассетной линии: 

в
М
Б
i
XYZ
x

⎡
⎤
⎣
⎦ . 

Так можно обозначить все теоретически возможные структурные схемы (одноэлементные и многоэлементные). Для бетоноукладчика, согласно теории сочетаний, количество двухэлементных структурных схем из шести элементов  

2
6
6!
15
2!(6
2)!
N =
=
−
. 

(Это схемы XY, XZ, YZ, XOX, XOY, XOZ, YOX, YOY, YOZ, ZOX). 
Количество трехэлементных сочетаний 

3
6
6!
20
2!(6
3)!
N =
=
−
 

(XYZ, ХYОХ, YZОY, OXОYOZ и др.); 
четырехэлементных –  

4
6
6!
15
2!(6
4)!
N =
=
−
 

(XYZОХ, YZОХОY, ZOXОYOZ и др.); 
пятиэлементных –  

5
6
6!
6
2!(6
5)!
N =
=
−
 

(XYZОХОY, YZОХОYOZ и др.). 
Возможна шестиэлементная структурная схема бетоноукладчика  

XYZОХОYOZ. 

Таким образом, теоретически возможны 57 одно- и многоэлементных структурных схем перемещений бункера бетоноукладчика.  
Аналогичным образом можно представить теоретически возможные многоэлементные структурные схемы механизмов перемещения форм в процессе изготовления изделий. 
Двухэлементные схемы: 

xy, xz, yz, xox, xoy и пр; 

трехэлементные: 

xyz, xoxy, yzoz и пр; 

четырёхэлементные: 

xyzox, xyoxoy и пр; 

пятиэлементные: 

xyzoxoy, xyoxoyoz и пр; 

шестиэлементная: 

xyzoxoyoz. 

Всего возможно 63 сочетания элементов перемещения форм. 
Теоретически возможна 31 структурная схема одно- и многоэлементных устройств многомерного уплотняющего воздействия на смесь. 

1 
Вибрационные 
2 
Силовые 
3 
Вибросиловые 

1.1 
2.1
3.1

1.2 
2.2
3.2

1.3 
2.3

3.3

1.4 
2.4
3.4

 
Рис. 1.1. Схемы рабочих органов существующих производств легкобетонных  
изделий: 1.1 – виброплощадка; 1.2 – виброщит; 1.3 – виброплощадка с пригрузом; 1.4 – виброплощадка и форма с виброприжимной крышкой; 2.1 – штыковка;  
2.2 – трамбовка; 2.3 – пресс; 2.4 – пресс с прижимной крышкой; 3.1 – виброштыковка; 3.2 – вибротрамбовка; 3.3 – вибропресс; 3.4 – вибропресс с прижимной 
 
крышкой