вид мелющих тел, их количество в барабане.

2. Результаты расчетов выбранной шаровой мельницы сравниваются с данны­ми технической характеристики мельницы, приведенными в табл. 3.1.

Литература: [1, с. 102-118; 2, с.53-60; 4, с. 65-83]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ВИБРАЦИОННЫЙ ГРОХОТ

4.1. Цель работы

Изучение конструкции, принципа действия, применения, овладение методи­кой расчета основных технико-эксплуатационных параметров вибрационных гро­хотов.

4.2. Краткие теоретические сведения

Грохоты предназначены для разделения сыпучих материалов (щебень, гравийно-песчаные смеси и др. материалы) по крупности на фракции при движении материала по просеивающей поверхности, представляющей собой сито, решетку, колосники.

Среди многочисленных конструкций наиболее распространены вибрацион­ные грохоты, которые подразделяются на гирационные (эксцентриковые) и инер­ционные (рис. 4.1):

а) гирационные грохоты используются для окончательного и промежуточ­ного грохочения на дробильно-сортировочных заводах, выпускающих нерудные строительные материалы. Амплитуда колебаний короба гирационного грохота не зависит от нагрузки на сито и остается всегда постоянной. Однако такие грохоты имеют относительно сложную конструкцию;

б) инерционные грохоты предназначены для товарного грохочения. Цен­тробежные силы инерции, возникающие при вращении дебалансов, вызывают ко­лебательные движения короба грохота. Амплитуда этих колебаний зависит от сил инерции, характеристики амортизаторов и нагрузки на грохот.

Рис. 4.1. Основные кинематические схемы грохотов

4.3. Последовательность выпол­нения работы

4.3.1. Изучить конструкцию и применение вибрационных гро­хотов. Выполнить конструктив­ные схемы эксцентриковых и инерционных грохотов и дать. описание принципа их работы.

4.3.2. Путем замеров опреде­лить основные параметры инер­ционного грохота, имеющегося в лаборатории (количество сит, их длину и ширину, угол наклона, частоту вращения вибрационно­го вала, амплитуду колебаний сита).

4.3.3. Пользуясь аналитическими зави­симостями, рассчитать амплитуду и частоту колебаний сита. Для заданного гра­нулометрического состава продуктов сортировки (щебень с фракциями 6,..25 мм и 25...50 мм) определить размер отверстия в сите, длину и ширину сита, произво­дительность и мощность привода грохота.

Определение размера отверстия сита производится по зависимости

(4.1)

где D - размер отверстия для наклонного сита; d - граничный размер частиц сортируемого материала.

По данным табл. 4.1 для d =25 D = 28 мм.

Значения амплитуды и угловой частоты колебаний сита определяются из ус­ловия обеспечения максимальной скорости движения частиц материала в направ­лении колебаний, которое определяется в зависимости от размера отверстия сита, т.е.

(4.2)

где D - размер отверстия сита, м.

По вычисленной скорости определяются основные параметры колебаний грохота из соотношения

(4.3)

где а - амплитуда колебаний грохота, м; ω - угловая скорость колебаний, с^-1 . Угловая скорость колебаний вибрационно­го грохота определяется по зависимости

, c^-1, (4.4)

где п - частота вращения вибрационного вала грохота, мин^-1 ; определяе­мая по зависимости

(4.5)

где n_ДВ - паспортная частота вращения вала электродвигателя привода, мин^-1; и - передаточное отношение клиноременной передачи от двигателя к вибрационному валу, определяемая по зависимости

(4.6)

где D₁ - диаметр шкива на валу электродвигателя; D₂ - диаметр шкива на вибрационном валу.

По значениям V и ω определяется амплитуда колебаний грохота

(4.7)

Для наклонных вибрационных грохотов амплитуда колебаний составляет

2...5 мм.

Для проверки правильности амплитудно-частотной характеристики опреде­лятся ускорение грохота, которое не должно превышать 80 м/с²,

(4.8)

На практике W = 45.. ..65 м/с².

Производительность вибрационных грохотов определяется по формуле В.А.Баумана:

Q = q * F * т * k₁ * k₂ , м³/ч, (4.9)

где q - удельная производительность сита, имеющего определенный размер отверстий, м³/ч , (табл. 4.2); F- площадь сита грохота, м² ; т - коэффициент, учитывающий неравномерность питания грохота материала­ми, форму зерен и положение сит (горизонтальное или наклонное ) (табл. 4.3); k₁ - коэффициент, учитывающий процентное содержание продуктов нижнего класса в исходном материале, (табл. 4.4); k₂ - коэффициент, учитывающий процентное содержание в нижнем классе зе­рен размером меньше половины размера отверстия сита. (табл. 4.4).

Процентное содержание зерен определяется рассевом материала на лабора­торных ситах или по графикам гранулометрического состава продуктов дробле­ния в дробилках.

Таблица 4.1

Характеристика проволочных металлических сит

Таблица 4.2

Значение удельной производительности q

Таблица 4.3

Значение коэффициента т

Таблица 4.4

Значение коэффициента k₁ и k₂

Расчет мощности электродвигателя инерционного грохота определяется из учета, что энергия расходуется на преодоление сопротивлений трения в подшип­никовых опорах вибрационного вала по формуле

Вт, (4.10)

где п - частота вращения вибрационного вала, с^-1; А - работа трения в подшипниках, определяемая по формуле

A= F * f * π * d , Дж, (4.11)

где F- возмущающая сила, создаваемая дебалансом вибровала, Н; f- приведенный коэффициент трения для роликоподшипников, равный 0,01...0,0025. При расчетах принимается средняя величина, т.е., f = 0,00625; d - диаметр цапфы вала, м.

Возмущающая сила, создаваемая двумя дебалансами вибровала, определяет­ся по зависимости

F=т * ω² * a= 4 * m * π² * n² * a, Н, (4.12)

где т - масса колеблющихся частей грохота и присоединенной массы материала, кг; ω - угловая скорость, с^-1; а - амплитуда колебаний, м; η - коэффициент полезного действия клиноременной передачи (η =0,9).

4.4. Порядок оформления работы

1. Выполнить схемы эксцентрикового и инерционного грохотов.

2. Дать описа­ние эксцентрикового и инерционного грохотов , принципа работы и применения [1-4].

3. Путем замеров опре­делить основные параметры лабораторного инерционного грохота.

4. По приведен­ным расчетным зависимостям рассчитать для заданного состава сортируемого материала значения размера отверстий в сите, амплитуду и частоту колебаний сита, производительность и мощность привода грохота. При расчете мощности при­вода принять массу вибрируемых частей т =1900 кг.

5. Выполнить анализ измерений и расчетов.

Литература: [1, с. 138-166; 4, с. 171-204]

Лабораторная работа № 5

РОТОРНЫЙ ТУРБУЛЕНТНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

5.1. Цель работы

Целью выполнения лабораторной работы является изучение конструкции, принципа работы, применения и расчета технико-экономических параметров смесителей, применяемых для приготовления строительных растворов и бетонов.

5.2. Краткие теоретические сведения

Эти смесители бывают с гравитационным и принудительным перемешива­нием компонентов смеси, периодического и непрерывного действия.

Гравитационные смесители имеют вращающиеся барабаны с лопастями на их внутренней поверхности, а принудительного действия - с неподвижным гори­зонтальным барабаном и лопастями, вращающимися на вертикальном валу. Наи­более эффективны последние, позволяющие перемешивать жесткие малоподвиж­ные смеси. К ним относятся роторные смесители (рис 5.1).

Рис. 5.1. Турбулентный растворосмеситель

В турбулентном растворосмесителе (рис 5.1) перемешивание материалов производится при интенсивном движении смеси по сложной траектории. При вращении лопастного ротора 5 , закрепленного на валу 4 , который установлен в подшипниках 3 , смесь под действием центробежных сил отбрасывается к конус­ной стенке корпуса 7, движется по ней вверх и затем, под действием сил тяжести, стекает в центральную часть ротора. Кроме того, смесь циркулирует и по окруж­ности, Характер воздействия на материал такого быстроходного (до 500 мин^-1 ) смешивающего аппарата аналогичен характеру воздействия рабочего колеса цен­тробежного насоса. Компоненты смеси подаются по патрубку 10 в крышке 11 , а готовая смесь разгружается через затвор 6 ,управляемый пневмоцилиндром 9. После того как основная часть смеси выйдет из барабана, оставшаяся часть смеси отбрасывается ротором и прилипает к стенкам. Очистка стенок корпуса и удале­ние оставшейся смеси производится лопастями 16, подвешенными на шарнирах 15 к рычагам 14. Во время смешивания эти лопасти поднимаются и плавают по поверхности и по мере выхода смеси они постепенно опускаются и очищают стенки. Очистительные лопасти приводятся во вращение через валик 8, муфту 13 и редуктор 12. Вал ротора вращается двигателем 17, установленным на раме 1, через ременную передачу.

5.3. Последовательность выполнения работы

5.3.1. Выполнить схему лабораторного смесителя роторного типа и описать принцип его работы.

5.3.2. Определить диаметр и высоту корпуса, количество и размер неподвиж­ных лопастей на нем; диаметр и высоту ротора, количество лопастей на нем, час­тоту его вращения.

5.3.3. Определить по расчетным зависимостям диаметр корпуса смесителя, диаметр ротора, частоту его вращения, производительность и мощность привода смесителя.

При расчете следует пользоваться приведенными расчетными зависимостями: диаметр ротора турбулентного смесителя

D_p = (0,3....0,4)D_K, (5.1)

где D_K - внутренний диаметр корпуса.

Частота вращения ротора

, с^-1, (5.2)

где R_K - радиус ротора, м.

Производительность смесителя определяется по формуле

, м³/ч, (5.3)

где V_СМ - объем смесительного корпуса по загрузке сухими материалами (для ла­бораторного смесителя V_СМ =80 л); k_b - коэффициент выхода бетонной смеси, равный 0,65...0,7; k_u- коэффициент использования смесителя по времени, равный 0,85...0,9; z - число циклов (замесов) в час, определяемое по формуле

(5.4)

где t₁ - время загрузки компонентой смеси в корпус, принимается равным 10…15 с; t ₂- время перемешивания смеси, принимаемое от 50 с и более в зависимости от подвижности бетонной смеси; t₃ - время выгрузки смеси после перемешивания, равное 15....25 с.

Мощность привода смесителя определяется по формуле

, кВт, (5.5)

где Р - удельное сопротивление смеси вращению ротора, Па, принимается Р =(18. ..75) 10³; R_СР — средний радиус вращения лопастей, м, принимается равным

R_СР = 0,65 R_К , (5.6)

где R_К - радиус корпуса смесителя, м; ω - угловая скорость ротора, с^-1; η - к.п.д. привода, равный 0,75...0,8; S - общая площадь проекции лопастей ротора на направление вращения, оп­ределяемая по зависимости

, м² , (5.7)

где Δ - критерий эффективности роторных смесителей, принимается = 0,5...0,6 с; V_д - объем готового замеса, м³; v_СР - средняя окружная скорость лопастей, определяется по зависимости

, м/с . (5.8)

5.4. Порядок оформления отчета

1. По литературным источникам [1-4] выполнить схемы бетоносмесителей периодического действия с гравитационным и принудительным перемешиванием и дать описание их конструкций, принципа работы.

2. Начертить схему лабораторного турбулентного смесителя и кинематиче­скую схему его привода.

3. Определить передаточное отношение механизма приво­да.

4. Дать описание конструкции и принципа работы лабораторного бетоносмесителя.

5. По приводимым расчетным зависимостям определить основные параметры бето­носмесителя.

6. Результаты замеров и расчетов сравнить с технической характери­стикой роторного турбулентного смесителя, приводимой в рекомендованной ли­тературе.

Литература [ 1, с. 255-278; 2, с. ] 43-166]

Лабораторная работа № 6

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ ВИБРОПЛОЩАДКИ

6.1. Цель работы

Изучить конструкцию и принцип действия виброплощадки в двух вариантах:

- с электромеханическим приводом,

- с электромагнитным приводом.

6.2. Краткие теоретические сведения

1. Описание конструкции и принципа действия виброплощадок

Виброплощадки предназначены для уплотнения бетонной смеси при ее формировании и при формировании бетонных и железобетонных изделий. Они бывают с направленными и круговыми колебаниями.

В работе рассматриваются лабораторные виброплощадки с вертикально-направленными колебаниями, имеющими электро-механический и электромагнитный приводы.

Виброплощадка с электромеханическим приводом (рис. 6.1) состоит из станины 4, на которой посредством пружины 3 смонтирован жесткий стол 1, к нижней поверхности которого жестко крепиться электромеханический вибратор 2.

Форма с бетонной смесью размещается на столе виброплощадки, к которому жестко крепиться.

Принцип работы виброплощадки заключается в следующем. В качестве вибровозбудителя применяется маятниковый электромеханический вибратор, конструкция которого позволяет изменять направления действия возмущающей силы по отношению к опорной поверхности. В корпусе помещен электродвигатель, на обоих концах вала которого установлены дебалансы. Корпус болтами жестко скреплен с промежуточным кронштейном, установленном на оси. Ось с помощью стяжных болтов неподвижно закрепляется в опорной плите. К промежуточному кронштейну болтами присоединена наружная металлическая втулка амортизатора, а его внутренняя втулка неподвижно крепится на оси. Благодаря амортизаторам корпус может поворачиваться относительно оси на небольшой угол во время работы при маятниковых колебаниях.

Рис. 6.1. Виброплощадка с электромеханическим маятниковым

вибратором

Виброплощадка с электромагнитным приводом (рис. 6.2) состоит из станины 3, на которой посредством пружин 2 смонтирован стол 1, в нижней части которого закреплен электромагнитный вибровозбудитель с прозрачными пружинами растяжения-сжатия.

Рис. 6.2. Схема виброплощадки с электромагнитным приводом

Вибровозбудитель состоит из двух основных частей - корпусной и реактивной, которые связаны между собой двумя параллельными пружинами 4 и 9. Реактивная часть складывается из прямоугольной металлической плиты 6 и прикрепленного к ней Ш-образного сердечника 7 электромагнита с замоноличенной в нем катушкой 8.

Корпусная часть состоит из остова 11 в виде металлической от­ливки коробчатого сечения и прикрепленного к ней якоря 13 электромагнита прямоугольного сечения. Сердечник и якорь набраны из листо­вой электротехнической стали. Под торцами пружин и под сердечником электромагнита предусмотрены листовые алюминиевые прокладки, явля­ющиеся магнитоизоляторами. Изменением количества прокладок можно регулировать величину начального воздушного зазора между сердечником и якорем.

На реактивной части прикрепляются дополнительные грузы для ре­гулировки амплитуды колебаний при различных величинах присоединяе­мых масс. Электрическое питание подается на кабель 10, расположен­ный в корпусной части. Токоподводящие бронзовые пружинки 12 одним концом соединены о текстолитовой клеммовой панелью, куда подводится питание током, а вторым концом соединены с клеммами катушки сердечника.

Принцип работы виброплощадки состоит в следующем. При прохождении электрического тока через катушку образуется электромагнитный поток, появляется возбуждающая сила, которая притягивает поверхность якоря к поверхности сердечника катушки. При этом пружины сжимаются. При прекращении подачи тока якорь возвращается в исходное положение под действием пружин. Направление движения якоря только в одной вертикальной плоскости, что обеспечивает строго направленные вертикальные колебания всей системы.

6.2.2. Расчет основных параметров виброплощадки с дебалансными грузами

При выполнении работы необходимо определить следующие основ­ные параметры виброплощадки: мощность привода, размеры дебалансов, опорных пружин.

Мощность привода виброплощадки затрачивается на уплотнение бетонной смеси, находящейся в форме, на преодоление сопротивлений трения в подшипниках дебалансных валов, на дополнительные затраты мощности в муфтах, карданных соединениях, сальниках, синхронизаторах и т.п.

, (6.1)

где k₁ - коэффициент, учитывающий характер колебаний, k₁ = 1 - для круговых гармонических колебаний; k₂ - коэффициент, учитывающий потери на трение в муфтах, карданных соединениях, сальниках, синхронизаторах, k₂ = 1,1..1,2; M_k – кинетический момент дебалансов, Нм.

M_k = G_by A, (6.2)

где А – амплитуда колебаний, м. Для виброплощадок А = 0,4...0,6 м; G_by – общий вес вибрирующих частей:

G_by = G_k + G_ф + k₃G_б, (6.3)

где G_k – вес вибрирующих частей виброплощадки, H;

G_ф – вес формы, Н;

G_б – вес бетонной смеси в форме, Н;

k₃ – коэффициент присоединения формуемой массы, учитывающий, что в процессе вибрирования большая часть бетонной смеси находится во взвешенном состоянии, k₃ = 0,2 … 0,35;

ω – угловая скорость дебалансов, рад/с; , где n – частота вращения дебалансного вала, об/мин; обычно n = 3000 об/мин;

α – угол сдвига фаз, т.е. угол между направлением вынуждающей силы и перемещением виброплощадки. Для круговых гармонических колебаний α = 30..35­­⁰, для направленных колебаний α = 14..16 ⁰;

μ – приведенный коэффициент трения в роликоподшипниках дебалансного вала, μ = 0,005;

d – диаметр дорожки внутреннего кольца роликоподшипника, d = 0,06..0,1 м;

g – ускорение силы тяжести, g=9,81 м/с².

Пользуясь вибрографом, неоходимо измерить действительные показатели режима вибрирования площадки.

Для определения размеров дебалансных грузов принимаем их форму в виде сектора (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Схема дебалансного груза

Размеры дебаланса рекомендуется принимать в следующих пределах:

r₁=0,12…0,16 м, r₂=0,06…0,12 м, α = 90...180⁰.

Расстояние от центра тяжести до оси вращения

; (6.4)

где α - в градусах.

Массу (вес) дебалансного груза определяем из соотношения для кинетического момента:

m_дг R = G_by A; (6.5)

откуда

. (6.6)

В этом расчете необходимо учесть количество дебалансных грузов, закрепленных на валу. Зная частоту (вес) дебалансного груза, определяем его объем из зависимости

(6.7)

где V – объем одного дебаланса, м³, j – объемная масса материала дебаланса, кг/м³.

Имея в виду, что

, (6.8)

определяем толщину дебаланса

(6.9)

Число рабочих витков пружин определяется по формуле

(6.10)

где d – диаметр проволоки пружин, см;

D – диаметр пружины, см;

Y­ – модуль сдвига стали, равный 8,5*10⁵ кг/см²;

С₁ – жесткость отдельной пружины, Н/м.

, (6.11)

где С – жесткость опорных пружин, Н/м;

Х – количество пружин.

Жесткость пружин виброплощадки определяется по зависимости

, (6.12)

где - собственная угловая частота системы.

По данным института «ВНИИСТРОЙДОРМАШ»

, (6.13)

где - вынужденная частота колебаний виброплощадки, принимаемая равной 3000 об/мин.

По конструктивным соображениям рекомендуется, чтобы .

6.3. Порядок оформления отчета

1. Дать описание конструкции, принципа действия и назначения виброплощадок.

2. Выполнить схемы виброплощадок с обозначением основных узлов и деталей.

3. Определить режимы вибрации виброплощадок на холостом ходу и под нагрузкой

4. Сделать вывод о достоинствах и недостатках рассматриваемых конструкций виброплощадок.

5. Выполнить расчет основных параметров виброплощадки с электромеханическим приводом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Абдулханова, М.Ю. Механическое оборудование предприятий стройиндустрии. учеб. пособие / М.Ю. Абдулханова, А.М. Колбасин, В.И. Марсов. – М.: МАДИ, 2014 – 120 с.

2. Бауман, В.А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / В.А. Бауман, Б.В. Клушанцев, В.Д. Мартынов. – М.: Машиностроение, 1961. – 319 с.

3. Борщевский, А.А. Механическое оборудование для производства строительных материалом и из­делий / А.А. Борщевский, А.С. Ильин – М.: Высшая школа, 1987. – 363 с.

4. Бауман, В.А.Вибрационные машины и процессы в строительстве / В.А. Бауман, И.И. Быковский. – М.: Высшая школа, 1977. – С. 90-97, 153-170.

5. Заленский, B.C. Строительные машины: примеры расчетов / B.C. Заленский. – М.: Стройиздат, 1983. – 266 с.

6. Ильевич, А.П. Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров / А.П. Ильевич. – М.: Высшая школа, 1979. – 344 с.

7. Кабанов, В. С. Оборудование в технологических процессах строительной индустрии./ В.С. Кабанов, И. А. Фролов .– Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2012. – 102 с.

8. Морозов, М.К. Механическое оборудование заводов сборного железобетона / М.К. Морозов. – Киев: Вища школа, 1982. – С. 10-19.

9. Строительные машины: справочник. Т.2 /под ред. В.А. Баумана и Ф.А. Лапира. – М.:Машиностроение, 1977. – С. 329-333

10. Технологические комплексы и механическое оборудование предприятий строительной индустрии: учебник / В.С. Богданов, С.Б. Булгаков, А.С. Ильин. – СПб.: Проспект Науки, 2010. – 624 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

Лабораторная работа №1. Щековые дробилки 3

Лабораторная работа №2. Бегуны 7

Лабораторная работа №3. Шаровые мельницы 11

Лабораторная работа №4. Вибрационный грохот 16

Лабораторная работа №5. Роторный турбулентный смеситель 21

Лабораторная работа №6. Изучение конструкции и принципа

действия лабораторной виброплощадки 25

Библиографический список 31

ОБОРУДОВАНИЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССАХ СТРОИТЕЛЬНОЙ

ИНДУСТРИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ №№ 1 – 6

Составители: к. т. н., доц. Игорь Алексеевич Фролов

к. т. н., доц. Николай Михайлович Волков

Подписано в печать 25.04.2016 г. Формат 60 х 84 1/16. Уч.-изд. л. 2,0. Усл. печ. л. 2,1. Бумага писчая. Тираж 60 экз. Заказ № 140.

_______________________________________________________________

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной

литературы и учебно-методических пособий Воронежского ГАСУ

394000 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84.