Выбор оборудования бетоносмесительных заводов и узлов, эксплуатационные расчеты смесителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Ростовский Государственный Строительный Университет

Кафедра технической эксплуатации и сервиса автомобилей и оборудования

Курсовой проект по дисциплине:

«Механическое оборудование для производства строительных изделий и конструкций»

Тема проекта:

«Выбор оборудования бетоносмесительных заводов и узлов и эксплуатационные расчеты смесителей»

Выполнил: ст. гр. ПСМ-397

Чарухина В.А.

Принял: К.Т.Н., Доцент каф. ТЭСАО

Щулькин Л.П.

Ростов-на-Дону 2013



Содержание

1. Введение. Краткое описание и схема технологического процесса

2. Критический обзор существующих машин данного типа

3. Выбор машины для заданных конкретных условий работы, обоснование выбора и описание конструкции машины

4. Определение основных параметров машины

4.1 Расчёт производительности машины

4.2 Определение мощности приводов машины

4.3 Кинематический расчет и кинематическая схема

4.4 Выбор дозатора

4.5 Расчет расхода сырья в час. Определение объемов бункеров

5. Техническая характеристика машины

6. Описание способа закрепления машины на фундаменте

7. Правила эксплуатации машины. Охрана труда и техника безопасности

8. Список использованной литературы



1. Введение. Краткое описание и схема технологического процесса

бетоносмеситель машина конструкция фундамент

Цикличные бетоносмесители принудительного действия представляют собой роторные и роторно-планетарные машины с вертикально расположенными валами. Они предназначены для приготовления бетонной смеси и раствора любой подвижности и жесткости. В роторном бетоносмесителе (рис. 1.1) компоненты смеси перемешиваются в кольцевом рабочем пространстве неподвижной части 1 лопастями 2 ротора 3, вращающегося с частотой 0,5...0,6. Смешивающие лопасти крепятся к ротору с помощью пружинных (рессорных) амортизаторов 4 на разном удалении от оси его вращения, а их рабочие поверхности расположены под различными углами к траектории своего движения. Такая схема установки лопастей, создающих при своем движении продольные и поперечные потоки смешиваемых компонентов, обеспечивает интенсивное и качественное перемешивание смеси любой консистенции.

Амортизаторы позволяют лопастям поворачиваться при попадании между ними и днищем крупного предмета. В смесительном устройстве помимо смешивающих лопастей имеются наружная и внутренняя очистные лопасти, прикрепляемые к ротору жестко. Внутренняя поверхность чаши футерована износостойкой сталью. В донной части чаши имеется разгрузочный люк, перекрываемый затвором с рычажным или пневматическим приводом. Роторные бетоносмесители с объемом готового замеса 165 л выпускают передвижными, 330 и 1000 л - стационарными. Их конструкции имеют мало различий.



2. Критический обзор существующих машин данного типа

Смесители принудительного действия с вертикально расположенными валами применяют для приготовления бетонных и растворных смесей практически любой подвижности, и жесткости. Они подразделяются на роторные, планетарно-роторные и турбулентные. Загруженные в смеситель исходные материалы смешиваются лопастями, вращающимися вокруг центральной оси. Готовая смесь выгружается через отверстие, расположенное в днище корпуса.

К преимуществам смесителей принудительного действия относятся меньшая по сравнению с гравитационными продолжительность смешения и, следовательно, более высокая производительность, предотвращение комкования смеси. Оптимальное время смешения равно 30ч60 с, а полный цикл - 75ч120 с. К недостаткам смесителей относятся ограничение крупности заполнителей; значительное изнашивание рабочих органов (лопастей и футеровки корпуса), обусловленное более высокой скоростью их воздействия на материал; более высокие энергоемкость и себестоимость приготовления смеси.

Из смесителей принудительного действия с вертикально расположенными смесительными валами наиболее распространены роторные цикличные смесители ввиду несложности конструкции и удобства обслуживания их при эксплуатации. Они предназначены для приготовления бетонных смесей и раствора любой подвижности, и жесткости как в большом, так и в малом объемах и могут применяться самостоятельно и в комплекте оборудования бетонных заводов и бетоносмесительных цехов заводов сборного железобетона.

Роторный бетоносмеситель СБ-80А состоит из корпуса-чаши, смешивающего устройства, рамы, вертикального вала, привода, ковша, механизма управления скиповым подъемником, затвора, системы водопитания и рамы скипового подъемника. Корпус-чаша, футерованная износостойкой сталью, установлена на раме. К ней прикреплены затвор разгрузочного устройства и рама скипового подъемника. В смешивающем устройстве кроме рабочих лопастей имеются наружная и внутренняя очистные лопасти, жестко закрепленные на кронштейнах. Рабочие лопасти установлены на кронштейнах с помощью рессорных амортизаторов. При попадании инородного тела между днищем и рабочими лопастями последние поворачиваются.

Вертикальный вал служит для передачи движения смешивающему устройству, а также для подъема и опускания ковша скипового подъемника. Тормозной шкив и корпус, соединенные с валом скользящей шпонкой, образуют фрикционную муфту. Вращаясь вместе с валом, конус фрикциона может перемещаться в осевом направлении. Ковш поднимается и опускается с помощью фрикционной муфты, управляемой рукояткой.

Бетоносмеситель СБ-35 состоит из неподвижного цилиндрического корпуса с вертикальной осью вращения, рамы, смешивающего устройства, мотор-редуктора, электрошкафа, затвора для разгрузки готовой смеси, управляемого с помощью пневмоцилиндра. Смешивающее устройство включает в себя ротор с лопастями, закрепленными на кронштейнах в держателях, и скребками. От поломки смешивающие лопасти предохраняются пружинными амортизаторами. На держателях с помощью пальцев установлены кулаки, передающие усилие на амортизаторы. Степень натяжения пружин регулируется специальными болтами. Крутящий момент передается на рабочий орган бетоносмесителя с помощью промежуточного устройства, исключающего действие поперечных сил на выходной вал мотор-редуктора. Бетоносмеситель СБ-93 состоит из неподвижного корпуса, ротора, крышки, мотор-редуктора, затвора, приводимого в движение пневмоцилиндром, и пульта управления. На крышке смесителя смонтирован загрузочный люк, вытяжной патрубок для соединения с аспирационной системой и штуцер для подачи воды. Ротор служит рабочим органом смесителя. На роторе с помощью стоек жестко закреплены две лопасти для смешения верхнего слоя смеси и внутренний очистной скребок. Донные смешивающие лопасти и наружный очистной скребок крепятся к ротору подвижными держателями и снабжены пружинными амортизаторами, предохраняющими ротор и привод в целом от перегрузок при попадании инородного тела между лопастями и корпусом.

Бетоносмеситель СБ-138 отличается от смесителя СБ-93 нижним расположением привода и большей частотой вращения ротора. Нижнее расположение привода позволяет значительно сократить высоту смесителя.

Бетоносмеситель СБ-112 выполнен на базе бетоносмесителя СБ-93 и предназначен для приготовления предварительно разогретых бетонных смесей ка заводах сборного железобетона. Смесь разогревается путем подачи в смеситель пара по специальным каналам. Основное отличие от бетоносмесителя СБ-93 состоит в применении пароподводящей системы. Кроме того, в пневматическую систему введены дополнительно по два пневмоцилиндра, управляющих затворами на воронках подачи цемента и заполнителей.



3. Выбор машины для заданных конкретных условий работы, обоснование выбора и описание конструкции машины

Принципы выбора бетоносмесителей:

Для приготовления растворов или лёгких бетонов применяются смесители принудительного действия.

При крупности заполнителя до 40 мм не применяются гравитационные смесители т.к. получается неудовлетворительная структура бетонной смеси.

При крупности заполнителя от 40-120 мм можно применять смесители гравитационного действия.

Смесители принудительного действия применяются при крупности заполнителя до 70 мм.

При большой производительности 300-320 тыс. м³/год следует применять мешалки непрерывного действия или самые большие - циклического действия.

Если плотность смеси меньше 1600 кг/м³ (лёгкий заполнитель) то применяют смесители принудительного действия, а если больше 1600 кг/м³ то можно применять смесители и гравитационного и принудительного действия.

При крупности заполнителя до 40 мм для очень подвижных смесей могут применяться турбулентные смесители.

Плотность бетона можно посчитать по следующей формуле:

Б = Ц + (В+Д) + М+ Кр (3.1)

Б= 260 + 230 + 666 + 450 = 1606

Подбор марок бетоносмесителей и определение необходимого их количества.

После выбора приемлемых типов смесителей, по заданной годовой производительности - П_г смесительного узла (по данному виду смеси) определяется требуемая часовая производительность всех смесителей - П_кч с учетом коэффициента использования мощности (коэффициента снижения производительности) К_п.

(3.2)

где: П_кч - техническая часовая производительность всех смесителей по данному виду смеси, м³/ч;

К_п - коэффициент снижения производительности, зависящий от состояния оборудования и организационных факторов. Эта величина должна быть не менее 0,85;

К_i - коэффициент неравномерности выдачи смеси: для машин периодического действия К_i =1.25;

Т_см - продолжительность смены, равная 8.2 ч;

n_см - количество смен в сутки;

N_Г - годовой фонд времени, равный 365 дней;

N_П - количество праздничных дней, равное 7;

N_В - количество выходных дней, равное 104.

Производительность смесителей цикличного действия

(3.3)

где: в - коэффициент выхода смеси;

Ц - номинальный расход цемента, кг/м³;

М - номинальный расход мелкого заполнителя, кг/м³;

Кр - номинальный расход крупного заполнителя, кг/м³.

(3.4)

где: t_з - продолжительность загрузки смесителя, с; при загрузке из сборной воронки в случае высотной компоновки смесительного узла t_з = (5-10) с; при загрузке скиповым ковшом в случае ступенчатой компоновки t_з = (15-20) с;

е - число замесов в час;

t_в - продолжительность выгрузки смеси, t_в = (10-15) с;

t_п - продолжительность перемешивания_;

Величина времени перемешивания t_п зависит (ГОСТ 7473-85 «смеси бетонные. Технические условия): от типа смесителя (смесители гравитационного действия требуют при том же виде смеси больших затрат времени на перемешивание); от емкости смесителя (с увеличением емкости продолжительность перемешивания увеличивается) ; от крупности заполнителя (при большей крупности время t_п уменьшается); от удобоукладываемости смеси (с увеличением подвижности время t_п уменьшается); от плотности заполнителя (с уменьшением плотности продолжительность перемешивания увеличивается).

Определение суммарного потребного литража смесительных машин цикличного действия.

Для обеспечения заданной годовой производительности П_год все смесители должны иметь суммарную ёмкость по загрузке

(3.5)

где: V₀ - суммарный потребный литраж смесительных машин, л;

П_кч - техническая часовая производительность всех смесителей по данному виду смеси, м³/ч;

в - коэффициент выхода смеси;

е - число замесов в час.

Далее необходимо подобрать марки машин цикличного действия, которые имели бы суммарную ёмкость по загрузке не менее величины V₀. Зная тип бетоносмесителя, ориентировочно выбираем по соответствующей таблице марку смесителя с такой вместимостью по загрузке - V_емк, чтобы она была в (2-4) раза меньше, чем суммарная емкость V₀ всех смесителей.

Искомое количество смесителей:

(3.6)

где: V₀ - потребный литраж смесительных машин;

V_емк - объем загружаемых в смеситель сухих компонентов на один замес, л

Дробное число К определяется из формулы (3.6), округляется до целого в большую сторону.

Выбираются 3 бетоносмесителя марки СБ-93

Описание конструкции машины

Бетоносмеситель СБ-93 периодического действия с принудительным перемешиванием материала состоит из корпуса-чаши, ротора с лопастями, привода, крышки с загрузочными отверстиями и разгрузочного устройства. Корпус-чаша представляет собой кольцевой желоб, днище которого и внутренний цилиндр опираются на раму, а наружный цилиндр швеллерным фланцем соединен с крышкой. Для большей жесткости она выполнена конусной, а по контуру, так же как и корпус, имеет швеллерное кольцо. В ней сделаны люки для загрузки заполнителей через патрубок, подачи воды к перфорированным трубопроводам, цемента - через патрубок и для подключения аспирационных устройств через патрубок. На опорном кольце центрального отверстия крышки смонтирован редуктор с фланцевым электродвигателем, включаемым с пульта управления. Выходной вал редуктора ступицей вращает ротор с перемешивающими лопастями и зачистными скребками. Подпружиненные кулачки бетоносмесителя СБ воздействуют на установленные во втулках оси держателей так, что каждая из четырех донных перемешивающих лопастей при вращении ротора двигается над днищем корпуса на расстоянии 3... 5 мм, интенсивно перемешивая материал, а при попадании между днищем и лопастью заполнителей, грозящих заклиниванием и поломкой лопасти, она свободно приподнимается над днищем, поворачиваясь вместе с пластиной, криволинейным держателем и кулачком, сжимая пружину. Скребок, зачищающий борт чаши, также подпружинен устройством. Предварительное сжатие пружин производят регулировочными гайками через люки корпуса ротора.



4. Определение основных параметров машины

4.1 Расчёт производительности машины

Производительность смесителей цикличного действия

(4.1)

где в - коэффициент выхода смеси;

Ц - номинальный расход цемента, кг/м³;

М - номинальный расход мелкого заполнителя, кг/м³;

Кр - номинальный расход крупного заполнителя, кг/м³.

(4.2)

где t_з - продолжительность загрузки смесителя, с; при загрузке из сборной воронки в случае высотной компоновки смесительного узла t_з = (5-10) с; при загрузке скиповым ковшом в случае ступенчатой компоновки t_з = (15-20) с;

е - число замесов в час

t_в - продолжительность выгрузки смеси, t_в = (10-15) с;

t_п - продолжительность перемешивания

Величина времени перемешивания t_п зависит (ГОСТ 7473-85 «смеси бетонные. Технические условия): от типа смесителя (смесители гравитационного действия требуют при том же виде смеси больших затрат времени на перемешивание); от емкости смесителя (с увеличением емкости продолжительность перемешивания увеличивается); от крупности заполнителя (при большей крупности время t_п уменьшается); от удобоукладываемости смеси (с увеличением подвижности время t_п уменьшается); от плотности заполнителя (с уменьшением плотности продолжительность перемешивания увеличивается).

4.2 Определение мощности приводов машины

(4.3)

где к_з = 1,3ч1,5;

k = (0,18ч0,75)10⁵ Па;

р = 3,14;

з = 0,85;

b - ширина лопасти, равная 0,12 м;

n = частота вращения лопастного вала, с^-1;

б - угол установки лопасти;

r_н, r_в- радиусы наружной и внутренней кромок лопасти, м.

Подбираем электродвигатель типа 4А132S6У3 с n_дв = 965 об/мин.

4.3 Кинематический расчет и кинематическая схема

Для выбора редуктора находится крутящий момент на его тихоходном валу, с которым соединен рабочий орган (ротор с лопастями)

(4.4)

где Р - мощность электродвигателя, кВт;

з_ред - К.П.Д редуктора, з=0,90;

щ_р.о - угловая скорость рабочего органа, с^-1;

Частота вращения n об/сек ротора с лопастями известна.

Число оборотов рабочего органа в минуту:

об/мин (4.5)

Угловая скорость рабочего органа:

с^-1 (4.6)

Передаточное число редуктора

(4.7)

(4.8)

По величине крутящего момента М_кр и передаточного числу i_ред выбирается редуктор типоразмера с фактическим передаточным числом

i_ф= и М_кр=

На рис. 4.1. показана кинематическая схема бетоносмесителя СБ-93. При включении электродвигателя смешивающее устройство начинает вращаться. Во время нажатия тормозного шкива на конус фрикциона муфты начинает вращаться барабан, поднимая ковш скипового подъемника 10. При размыкании фрикционной муфты после выгрузки исходных компонентов ковш под действием силы тяжести опускается.



4.4 Выбор дозатора

Ранее применявшиеся дозаторы системы АВД выбирались, исходя из емкости по загрузке смесителя. Эта величина V_емк служила количественной характеристикой дозатора и приводилась в его марке. Сейчас, с увеличением количества типоразмеров смесителей, выпускаются дозаторы системы ДБ (для цикличных смесителей). Они выбираются по массе каждого компонента, расходуемой на замес.

В марке дозатора приводится наибольший предел взвешивания каждого компонента, кг. Для выбора дозатора системы ДБ определяется масса каждого компонента, потребляемая на один замес. Например, масса цемента на один замес смесителя:

, кг/замес (4.9)

где Ц - масса цемента на 1 м³ готового замеса, кг (исходные данные);

V_г - объем готового замеса в выбранном смесителе, л

Выбираем дозатор 6,010.АД-400-2БЦ

Выбираем дозатор 6.000 АД-800-БП.

Выбираем дозатор 6.008 АД-500 БЩ.

4.5 Расчет расхода сырья в час. Определение объемов бункеров

Производительность смесительного узла

(4.10)

где: П_кч - техническая часовая производительность всех смесителей по данному виду смеси, м³/ч;

К - количество смесителей.

Расход цемента в час:

(4.11)

Расход воды и добавок в час:

(4.12)

Расход мелкого заполнителя в час:

(4.13)

Расход крупного заполнителя час:

(4.14)

Определение объемов бункеров

Бункер для цемента:

(4.15)

где: q_ц - расход цемента в час, кг/ч;

Т_зц - рекомендуемая норма запаса цемента, ч;

с_НЦ - насыпная плотность цемента, кг/л;

Бункер для песка:

(4.16)

где: q_п - расход песка в час, кг/ч;

Т_зп - рекомендуемая норма запаса песка, ч;

Бункер для щебня:

(4.17)

где: q_щ - расход щебня в час, кг/ч;

Т_зп - рекомендуемая норма запаса щебня, ч;



5. Техническая характеристика машины

Показатель	Значение
Объем готового замеса Vг, л	1000
Вместимость по загрузке Vемк, л	1500
Число циклов в час при приготовлении бетонной смеси	40
Частота вращения ротора, с-1	0,333
Крупность заполнителя, мм,	70
Мощность двигателя, кВт	40
Давление в пневмосистеме, МПа	0,4-0,6
Габаритные размеры, мм -длина с поднятым ковшом - ширина - высота	2880 2690 2850
Масса, кг	2900



6. Описание способа закрепления машины на фундаменте

Смесители на фундаментах закрепляются при помощи анкерных болтов, при значительном разнообразии конструкций всех их можно разделить на 3 группы:

Болты заделывающиеся в тело фундамента наглухо.

Болты устанавливаются с изолирующими трубками (съёмные).

Болты устанавливаются в готовые фундаменты в просверленные скважины.

Болты I-ой группы обычно снабжаются снизу крюками или, в остальных случаях находят применение болты снабжённые анкерными плитами.

При установке небольших машин допускается устанавливаются болты при бетонировании фундамента (рис. 5.1.а). В более ответственных они устанавливаются в специальные шахты (рис. 5.1.б) с последующей заливкой раствором.

Типичные конструкции болтов II-ой группы показаны на рис 5.1.в, г, д.

Первая из них (рис.5.1.в) является наиболее универсальным и распространенным заземлением в бетонный массив и осуществляется при помощи сварной или литой анкерной плиты с прямоугольным отверстием, в которое вводятся такого же очертания головка болта с последующим поворотом на 90? Чтобы упростить установки болтов данного типа и исключить необходимость применить для них специальной опалубки при бетонировании. Последнюю можно заменить стальной трубкой из листовой стали (рис 5.1.г).

Более экономичной является конструкция анкерного крепления, представленная на (рис 5.1.д). Здесь короткий болт ввинчивается в головку специальной закладкой в бетон на достаточную глубину. По этому типу могут устраиваться и устанавливаться только хорошо уравновешенные машины при диаметре болтов не более 20 мм.

Болты, установленные в готовый фундамент в просверленные скважины, делятся на прямые, которые устанавливают с помощью эпоксидного клея. Болты, закреплённые последним, могут устанавливаться через отверстия в опорных чашах как до, так и после монтажа оборудования.



7. Правила эксплуатации машины. Охрана труда и техника безопасности

Правила эксплуатации машин.

Использование оборудования в процессе эксплуатации складывается из мероприятий выполняемых перед началом, в процессе и после окончания работы. Для оборудования всех типов необходимо проведение крепёжных и смазочных работ. В то же время возникает необходимость в выполнении ряда специфических операций зависящих от конструкции машины. При эксплуатации бетоносмесительных машин регулярно проверяют работу фракционного устройства, совершенно регулируя его, а так же смесительных лопастей, которые влияют на количество перемешивания. При проверке бетоносмесителей с опорным барабаном особое внимание должно быть уделено на состояние концевых выключателей и специальных опорных механизмов, удерживающих барабаны в рабочем положении. При эксплуатации раздатчика бетона основное внимание должно быть обращено на состояние его бункера и ленты, которые перед началом работы необходимо очистить от бетона. Также нужно проверить применение вибраторов на бункере, убедиться в надёжности уплотнения в месте применения, в месте питателя.

При приготовлении бетонной смеси неблагоприятным является большое количество пыли. Для уменьшения количества пыли, оборудование подключается к аспирационной системе, вентиляции. Из большого числа обеспыливающего оборудования наибольшее распространение на заводах железобетонных конструкций получили циклоны, рукавные фильтры и электрофильтры. Отделение пыли из воздушных потоков в них происходит в результате действия силы тяжести, а так же в результате диффузии.

В отделениях дозирования основное внимание должно быть уделено герметичности дозировочных компонентов. Для этого дозаторы обкладывают резиновыми кожухами.

В бетоносмесительном отделении с целью безопасного обслуживания запрещается увеличивать число бетоносмесителей, производить чистку и осмотр во время их работы, включать оборудование без подачи звукового сигнала.

В бункерах смотровые люки устанавливаются только для осмотра и очистки бункера, но не для спуска в них рабочих. Смотровые люки закрываются решетками и запираются на замок.

Подогрев воды должен производиться оборудованием с предохранительным клапаном.

Охрана труда и техника безопасности

Важнейшим условием безопасности работы на смесительных машинах и оборудовании для транспортирования и подачи бетонной смеси является правильная эксплуатация машин и регулярное смазывание и техническое обслуживание.

На машине или в зоне её работы должны быть вывешены инструкции, предупредительные надписи, знаки и плакаты по технике безопасности. Необходимо, чтобы вокруг бетононасоса был проход шириной не менее 1 м. Движущиеся части машин должны быть в местах возможного доступа к ним. Запрещается работать на машинах с неисправностями или снятыми ограждениями на движущихся частях. При работе в тёмное или ночное время суток рабочее место или машина должны быть освещены. Электросеть должна иметь хорошую изоляцию. Корпус электродвигателей и машин с электрическим приводом должен быть заземлён. Регулярный осмотр машин и оборудования, постоянный надзор за их работоспособностью и своевременный ремонт являются теми мерами, которые повысят безопасность работы обслуживающего персонала.



8. Список использованной литературы

1. Борщевский А.А., Ильин А.С.: Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий.

2. Щулькин Л.П.: Методические указания к курсовому проектированию по механическому оборудованию.

3. http://stroilogik.ru.

4. http://www.bibliofond.ru.

5. http://www.stroyinform.ru.

Размещено на Allbest.ru