5 Машины и оборудование для бетонных и растворных смесей

5.1 Определение производительности и мощности привода

гравитационных смесителей

Гравитационные смесители применяются для приготовления подвижных бетонных смесей с осадкой конуса до 8 мм (при водоцементном соотношении В/Ц 0,45 … 0,6 м ) крупностью заполнителя до 120 … 150 мм. Рабочим органом гравитационных смесителей является смесительный барабан (рис. 5.1,5.2).

Рис.5.1.Бетоносмеситель: Рис. 5.2. Схема к расчету 1 – барабан; 2– стойка; 3 – тра­верса; гравитационных

4 – редуктор; 5 – электро­двигатель; бетоносмесителей

6 – опора траверсы

Процесс смешения материалов основан на использовании принципа гравитации и составляет 60…90 с, а полный цикл, включая загрузку, смешивание, выгрузку и возврат барабана в исходное положение – 90…150 с. Чтобы смесь могла свободно циркулировать внутри барабана, его объем должен в 2,5…3 раза превышать объем смеси. Малая загрузка барабана снижает производительность смесителя, большая – ухудшает качество смеси, увеличивает время смешивания и так же приводит к снижению производительности. В гравитационных смесителях нельзя приготавливать растворные смеси, так как происходит их расслоение, так же плохо или вообще не смешиваются жесткие бетонные смеси. Вследствие их малой подвижности происходит комкование смеси.

ЗАДАЧА №1

Произвести расчет основных параметров и показателей гравитационного бетоносмесителя по исходным данным таблицы 5.1.

Таблица 5.1

Исходные данные

№№ вариантов	1 16	2 17	3 18	4 19	5 20	6 21	7 22	8 23	9 24	10 25	11 26	12 27	13 28	14 29	15 30
Вместимость по загрузке Vз, 102 л	1 9	1,5 10	2 11	2,5 12	3 13	3,5 14	4 15	4,5 16	5 17	5,5 20	6 25	6,5 30	7 35	7,5 40	8 45
Полное время цикла tц ,с	90 125	90 125	95 130	95 130	100 135	100 135	105 140	105 140	110 1 145	110 145	115 150	115 150	120 150	120 150	120 155

Примечание: Для вариантов с 1 по 15 взять бетоносмеситель, барабан которых установлен на центральной оси, для вариантов с 16 по 30 взять бетоносмеситель, барабан которых установлен на роликах.

Решение:

1. Определяем внутренний диаметр (м) цилиндрической части смесительного барабана

₃ ____

D = (1,65…1,75) √ V_з ,

где V_з – вместимость смесителя по загрузке, м³.

2. Определяем частоту вращения n (с ^-1) бара­бана гравитационного бето­носмесителя

___

n = (0,25…0,35) / √ R ,

где R - внутренний радиус цилиндрической части смесительного барабана, м.

3. Определяем производительность (м³/ч) гравитационного бетоносмесителя цикличного действия

П = V_з z _з k _в k _и / 1000,

где V_з – вместимость смеси­теля по загрузке, л (табл. 5.1);

z _з – число замесов в час

k _в – коэффициент выхода смеси (k _в = 0,65…0,70);

k_и – коэффициент использования смесителя по времени (k_и = 0,85…0,9).

Число замесов

z _з = 3600 / t_ц = 3600 / (t₁ + t₂ + t₃ + t₄),

где t_ц – полное время цикла, с (табл. 5.1), t_ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄, здесь t₁ – время загрузки смесителя, с (t₁ = 15 … 20); t₂ – время перемешивания смеси, с (t₂ = 50 … 120); t₃ – время выгрузки смеси, с (t₃ = 15 … 25); t₄ – время возврата барабана в исходное положение, с (t₄ = 10 … 20).

4. Определяем мощность привода. В гравитационных смесителях мощность затрачивается на подъем материала во вращающемся ба­рабане (N₁) и на преодоление сопротивлений от трения в опор­ных механизмах барабана (N₂).

При вращении барабана в каждый момент времени одна часть смеси поднимается лопастями, другая – под действием сил трения (рис. 5.2).

4.1 Мощность, расходуемая на подъем смеси

N₁ = 2,2 G_см R n /1000,

где 2,2 – переводной коэффициент от упрощений исходных выражений;

G_см – сила тяжести бетонной смеси, Н;

R – внутренний радиус цилиндрической части барабана, м;

n – частота вращения барабана, с^-1.

Сила тяжести бетонной смеси, Н

G_см = V_з ρ g k _в / 1000,

где V_з – вместимость смеси­теля по загрузке, л;

ρ – плотность бетонной смеси, кг / м³; для легких бетонов ρ = 500…1800; для облегченных бетонов ρ = 1800 …2200; для тяжелых бетонов ρ = 2200…2500;

g – ускорение силы тяжести, м / с² (g = 9,81);

k _в – коэффициент выхода смеси (k _в = 0,65…0,70).

4.2 Мощность, расходуемая на преодоление сил трения в опорных частях барабана (кВт):

– для смесителей, барабан которых установлен на роликах (рис .5.2)

N₂ = (G_см + G_б) (R_б + r₂) k_ƒ ω / (r соs γ 10³),

где G_б – сила тяжести барабана, Н;

R_б – радиус бандажа, м, R_б = (1,05…1,1)R ;

r₂ – радиус опорного ролика, м, r₂ = (0,15…0,20) R;

k_ƒ – коэффициент (плечо) трения качения (k_ƒ = 0,001 м);

ω – угловая скорость вращения барабана, с^-1;

γ – угол установки опорных роликов, град, γ = 30…36^о;

– для смесителей, барабан которых установлен на центральной оси (рис. 5.1)

N₂ = (G_см + G_б) µ r_о ω / 1000

где µ – коэффициент трения в подшипниках барабана, приведенный к валу подшипника, µ = 0,01 … 0,015; r_о = радиус цапфы опорного вала, м, r_о ≈ (0,06 … 0,08) R.

Мощность двигателя привода вращения барабана

N_д = (N₁ + N₂) / η,

где η – КПД привода, η = 0,85...0,9

Контрольные вопросы

1.Для приготовлени каких смесей применяют гравитационные смесители?

2. Что является главным параметром гравитационных смесителей?

3. Принцип приготовления смесей в гравитационных смесителях?

4. На что расходуется мощность в гравитационных смесителях?