Контрольные вопросы

1. Назначение и область преимущественного использования передвижных гравитационных смесителей?

2. Как классифицируются бетоносмесители? Как маркируются бетоносмесители?

3. В чём отличие конструктивного исполнения бетоносме­сителей гравитационного и принудительного способов перемешивания?

4. Какими параметрами оценивается рабочий процесс гра­витационного бетоносмесителя? Какова методика подбора рационального типажа?

Рекомендуемая литература Литература

1.Александров М.П. Подъемно-транспортные машины: Учебник для ВУЗов. - М: Высшая школа, 2009.-212с.

2.Гальперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины: Учебник для ВУЗов. -М.: Машиностроение, 2005.-341с.

3.Гринкевич Л.С. Строительные машины: Учебник для ВУЗов. -М.: Машиностроение, 2008.-412с.

4.Строительные машины: Учебник для студ. ВУЗов/Под ред. Д.П.Волкова— М.: Высшая школа, 2010,-стр. 218 -229,

5. «Строительные машины. Справочник». Том 1. «Машины для строительства промышленных и гражданских сооружений и дорог». 5-е изд. перераб. под общей ред. Э.Н. Кузина. М.: Машиностроение, 2007. с.313-346.

Бетоносмесительные машины принудительного перемешивания

Лабораторная работа № 22 «Расчет бетоносмесительной машины принудительного перемешивания»

Производство малоподвижных бетонных смесей –трудоемкий и энергоемкий процесс. Цель перемешивания – это получение из зернистых материалов однородной смеси. Продолжительность перемешивания компонентов имеет большое значение для получения однородной смеси, что определяет ее качество. После перемешивания бетонную смесь приходиться транспортировать к месту укладки, при этом очень важно, чтобы смесь сохранила свою однородность, так как при перевозке смеси угрожает расслаивание. Установлено, что расслаивание будет тем больше, чем слабее сцепление между раствором и заполнителем. Расслаивания бетонной смеси при перевозке можно избежать, если продолжить перемешивание смеси во время движения в автобетономешалке. Бетонную смесь изготавливают на заводах товарного бето­на. В случае , когда на строительном объекте потребляется бо­лее 3000 м3 бетона в месяц, то технологически и экономически целесообразно устройство приобъектного бетонного завода или узла (рис. 22.1, 22.2). Приготовление бетонной смеси включает следующие операции: подача со склада заполнителей - песка, гравия (щебня) и цемента к бетонному заводу, дозирование компонентов бетона и механическое перемешивание их в смесительных машинах с добавлением воды и смецдобавок с последующей выдачей готовой бетонной смеси. В технологическом процессе приготовления бетонной смеси смесительные машины являются ведущим оборудованием

Рис. 22.1.Общий вид бетонного завода

Рис.22.2. Общий вид мобильного и стационарного бетонного узла

Прогрессивными конструкциями являются бетоносмесители  прину­дительного перемешивания циклического действия: роторные и роторно-планетарные с вертикально расположенны­ми валами. Они предназначены для при­готовления бетонной смеси и раствора любой подвижности и жесткости. Лопасти бетоносмесителя 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 (рис.22.3).

Рис.22.3. Принципиальная и кинематическая схемы бетоносмесителя роторного типа

Роторные бе­тоносмесители с объемом готового замеса 165 л выпускают пере­движными, 330 и 1000 л — стационарными. Их конструкции имеют мало различий. Кинематическая схема передвижного роторного бетоносмесителя показана на рис. 22.3. Привод сме­сительного устройства 10 осуществляется от фланцевого электродви­гателя 1 через клиноременную передачу 2 и двухступенчатый цилин­дрический редуктор 3. Вертикальный вал 14 ро­тора служит также для привода барабана 17 ле­бедки ковшового подъ­емника, на который на­виваются две ветви кана­та 4, охватывающего ковш 8.

При подъеме ковша барабан соединяется с валом 14 фрикционной конусной муфтой /5, сблокированной с лен­точным тормозом 16 та­ким образом, что при * включении муфты 15 ру­коятью 6 тормоз 16 выключается. При опрокидывании в крайнем верхнем положении ковш воздействует на рычаг 5, выключающий фрикционную муфту 15 и включающий тормоз 16. Порожний ковш возвращается в исходное положение под действием собственной си­лы тяжести. Затвор 12 чаши 9 управляется рукоятью 11, дозатор во­ды 13 — вентилем 7.

Автоматизированные раствор­ные узлы и заводы оснащаются также турбулентными бетонорастворосмесителями, но шире они используются как приобъектное оборудование (оборудование локального типа).

Турбулентный высокооборотный бетонорастворосмеситель (рис. 22.4, а) с объемом готового замеса 65 л (по бетону) и 80 л (по раствору) предназначен для приготовления подвижных цементных и известковых растворов, мастичных и эмульсионных смесей подвиж­ностью 7 см и более, а также пластичных бетонных смесей с запол­нителями крупностью до 30...40 мм.

Рис.22.4. Общий вид(а) и кинематическая (б)схема турбулентного бетонорастворосмесителя

Материалы перемешиваются в неподвижном цилиндрической камере 4 лопастным ротором 7, получающим вращение с час­тотой 9 с^-1 от электродвигате­ля / через клиноременную пе­редачу 10. При вращении ротор отбрасы­вает компоненты смеси к стен­кам камеры с наклонными непод­вижными лопастями 11 , которые тормозят дви­жение смеси по окружности и направляют поток смеси вверх по спирали к центру, от­куда смесь под действием силы тяжести возвращается к рото­ру и вновь вовлекается в дви­жение. Интенсивное движение материалов позволяет полу­чать смесь большой однород­ности и пластичности за отно­сительно малое время. Про­должительность  перемешива­ния после окончания загрузки составляет 30...35 с. Готовая смесь выгружается через люк, закрываемый крышкой 6 с рычажным за­твором 5. Производительность смесителя по готовому раствору со­ставляет 2,5...3,0 м³/ч, мощность двигателя 4,0 кВт.

Основными частями смесительных машин является: сме­сительный барабан, механизм загрузки, механизм разгрузки, двигатель и рама машины.

Классификацируются смесительные машины: по степени подвижности (стационарные и передвижные). Главным параметром бетоносмесителей непрерывного действия принята их производительность (в м³/ч) по выходу готовой смеси.

Типоразмерный ряд бетоносмесителей непрерывного действия производительностью 15, 30, 60 и 120 м³/ч - стационарные, производительностью 5 м³/ч - передвижные.

Бетоносмесители циклического действия имеют главным параметром - объем часового замеса (в л) со следующим рядом значений: 65, 165, 330, 550,880, 1600, 1800,2000,3000 л.

Цель работы: Целью лабораторной работы является оз­накомление с конструкцией, принципом действия и расчета ос­новных параметров смесительных машин (на примере натурного образца бетоносмесителя принудительного перемешивания циклического действия).

Содержание: рассчитать часовую и сменную производительность бетоносмесителя принудительного перемешивания циклического действия; рассчитать необходимую мощность привода и выбрать двигатель (силовую установку); подобрать рациональный типаж бетоносмесителя и определить рациональный режим работы машины.

Выполнить исследование влияния объемной массы бетонной смеси на потребную мощность силовой установки бетоносмесителя; выявить влияние типажа машины на производительность, а также выявить влияния параметров рабочего процесса на производительность машины.

Методическая последовательность проведения расчета заключается в следующем:

1.В соответствии с вариантом задания по справочникам (указанным в списке используемой литературы) найти требуемые для расчета параметры рабочего режима бетоносмесителя.

2.Ознакомиться с конструкцией бетоносмесителя, принципа ее действия, в том числе и на натурном образце.

3.Составить конструктивную (продольный разрез) и кинематическую схему бетоносмесителя с обозначением всех ее элементов.

4.Произвести краткое описание конструкции и принципа действия .

5.Выполнить расчеты согласно методики расчета в соответствии с вариантом индивидуального задания (табл.22.2.).

6.Выполнить исследование влияния емкости смесительной камеры и мощности силовой установки на производительность (часовую и сменную) и построить графики зависимости.

7.Исследовать влияние объемной массы бетонной смеси на потребную мощность силовой установки бетоносмесителя; выявить влияние типажа машины на производительность, а также выявить влияния параметров рабочего процесса на производительность машины и построить графики зависимостей.

Подготовить заключение при оформлении отчета.

Методика расчёта

Главным параметром бетоносмесителей принудительного перемешивания циклического действия является - объем часового замеса (в л).

Производительность смесительной машины цикличного действия определяется по формуле:

, м³/ч

где V — производственная емкость смесительного барабана (сумма материалов, требуемых для приготовления одного замеса, м³); n - число замесов в 1 час;

К_в - коэффициент выхода смеси (К_в=0,85-0,7 для бетонов,

К_в=0,85-0,95 для растворов).

Число замесов в 1 час определяется как п = ,

где Т_ц - продолжительность цикла в сек:

Т_ц =t₁+t₂+t₃,c

где t₁ - время загрузки барабана, сек (t₁=10-30c);

t₂ - время перемешивания смеси (t₂=60-150c);

t₃ — время разгрузки барабана (t₃=15-30c — разгрузка опрокидного или наклоняющегося барабана).

Мощность привода смесительной машины должна обеспечивать преодоление сил сопротивлений при перемешивании смеси лопатными валами. Она может быть определена по формуле:

, кВт

где r_н, r_в - наружный и внутренний радиус лопастей;

z - число смесительных лопастей;

К_о - коэффициент, определяемый формулой

γ - объемная масса перемешиваемой смеси;

φ — коэффициент, учитывающий зависимость между длиной 1 и шириной b ( табл. 22.1);

g — ускорение силы тяжести, м/с².

Таблица 22.1. Значения коэффициента φ

l/b	1	2	4	10	12 18	более 18
Величина φ	1,1	1,15	1,2	1,3	1,4	2

Угловая скорость вращения лопастей на валу может быть определена по формуле:

, где

b - ширина лопасти в м;

l - длина лопасти, м;

ω — угловая скорость вращения лопасти;

n - число оборотов.

Для опрокидных барабанов необходимо рассчитать мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления в подшипниках оси смесительного барабана.

, где

М' - момент сил сопротивления вращению барабана;

М'=(G_б+G_м)* f₁*d/2,

f₁ - коэффициент трения оси барабана (f₁=0.008-0.12);

d - диаметр оси барабана;

G₆ - вес барабана, (G₆= 140-160 кг);

G_K - вес материала внутри барабана.

Число оборотов лопасти можно определить как

, где

n_дв - число оборотов вала двигателя, об/мин;

i_Общ - передаточное отношение передачи (i_общ=i_рем*i_зубч).

Производительность за смену:

П_см=П*t_см*К₁, м₃/см

t_CM — продолжительность смены;

К₁ – коэффициент использования машины но времени.

Таблица 22.2.Индивидуальные варианты заданий

№ п/п	Время загруз ки, tl, с	Время переме­шивания, t2, c	Время раз­грузки, t3, c	Коэффици­ент выхода смеси, Кв	Объемная масса смеси, у, кг/мЗ
1	10	65	20	0,67	1860
2	14	80	15	-	1700
3	12	75	17	-	2150
4	11	69	25	0,68	1940
5	13	90	16	-	2350
6	15	82	30	-	1670
7	18	100	26	-	2400
8	17	78	18	0,69	1750
9	16	110	24	-	2000
10	20	105	19	-	2350
11	26	150	21	-	1780
12	21	101	22	0,7	1950
13	28	70	28	-	2250
14	30	89	23	-	2300

При исследовании влияния типажа бетоносмесителя на производительность условно принять увеличение емкости камеры в 1,5; 1,8; 2; 2,5 раза против расчетной (натурного образца) при соответствующем увеличении составляющих времени цикла Т_ц на 10%, 12%, 15%, 20% .

Таблица 22.3. Результаты лабораторной работы

№ п/п	Параметры	Обозначения и раз­мерность	Значения
Заданные параметры
1 2 3 4	Время загрузки барабана	t1, c
2	Время перемешивания смеси	t2, c
3	Время разгрузки	t3, c
4	Коэффициент выхода смеси	KB
5	Объемная масса смеси	γ, кг/м3
Определяемые параметры
1	Объем смесительной емкости	V,m3
2	Число смесительных лопастей	z
3	Длина лопасти	1, м
4	Наружный радиус лопасти	rнар, м
5	Внутренний диаметр лопасти	rвнутр, м
6	Длина валов	L, м
7	Число оборотов вала двигателя	nдв, об/мин
8	Число оборотов лопастных валов	n, об/мин
9	Мощность двигателя фактическая	Nф, кВт
10	Мощность двигателя расчетная	NДВ, кВт
11	Коэффициент	К0
12	Коэффициент	К1
13	Сменная производительность	Псм, м3/ч