Строительные и дорожные машины. Основы автоматизации

316

Передвижные растворосмесители имеют объем готового замеса 30, 65, 125 и 250 л, а стационарные – 400, 800 и 1200 л. Последними комплектуются автоматизированные растворные узлы и заводы. Растворосмесители с объемом готового замеса 30 и 65 л устанавливаются непосредственно на месте производства работ и они не имеют загрузочных и дозировочных устройств.

Весьма эффективна их работа на сухих смесях. Растворосмесители периодического действия с горизонтальным валом (рис. 7.5) состоят из тележки, барабана 5, редуктора 8 и электродвигателя 9. Барабан (бункер) опирается на две стойки 2 и свободно поворачивается с помощью рукоятки 7. Загрузочное отверстие барабана снабжено ограждением 6, предотвращающим попадание лопаты в барабан при загрузке.

Рис. 7.5. Растворосмеситель периодического действия с горизонтальным валом: 1– тележка; 2– стойка; 3–подшипник; 4– лопастной вал; 5– барабан; 6– ограждение;

7– рукоятка; 8 – редуктор; 9 – двигатель

По оси проходит лопастной вал 4, вращающийся в подшипниках 3, которые установлены в стойках. Выходной вал редуктора одновременно является лопастным валом растворосмесителя.

Растворосмеситель периодического действия с вертикальным лопастным валом (рис. 7.6) предназначен для приготовления всех видов растворов для штукатурных работ, состоит из рамы, откидной траверсы 3, на которой смонтирован электродвигатель 4, и сменных тачек 1 со свободно вращающимися цилиндрическими бункерами. Раствор готовится в бункере 2 и в нем же транспортируется к рабочему месту, что позволяет быстро сменять тачки-бункера для приготовления различных растворов.

Турбулентный растворосмеситель (рис. 7.7) представляет собой передвижную циклическую машину для приготовления растворов с осадкой по конусу СтройЦНИЛ не менее 7 см. Он состоит из смесительного бака 1 и основания 3, на котором установлен фланцевый электродвигатель ходными материалами через воронкообразную Ротор при этом должен вращаться. Объем загружаемой порции составляет 80 л.

317

Производительность смесительных машин периодического действия (м3/ч)

П = V3 n/1000,

где V3 – объем готовой смеси в одном замесе, л; V3 = VбК', Vб – полезный объем барабана, л; К.– коэффициент выхода готовой смеси (для бетона К = 0,65...0,7; для раствора К = 0,75...0,85); п – число замесов за 1 ч работы;

n = 3600/(t1+t2+t3+t4); t1,t2,t3 и t4 – продолжительность загрузки, смешивания, выгрузки и возврата барабана в исходное положение или закрытие затвора, с.

Производительность смесительных машин непре-

рывного действия с принудительным смешиванием

(м3/ч)

П = 3600 АV,

где А = Кнπd2 /4 – средняя площадь поперечного сечения потока смеси в корпусе смесителя, м2; d. –диаметр лопастей смесителя, м; Кн – коэффициент наполнения сечения корпуса смесителя (Кн= 0,28...0,34); V = s n– скорость движения смеси в направлении продольной оси корпуса смесителя, м/с; s – шаг лопастей, м; n – час-

тота вращения лопастного вала, с-1. 4– люк; 5– затвор Бетонные заводы. По сроку действия в зоне обслуживания подразделяются

на стационарные, полустационарные и передвижные. Стационарные бетонные заводы выпускают готовую бетонную смесь, сухую смесь, бетонные и железобетонные изделия. Они оснащены оборудованием, обеспечивающим их круглогодичную работу. Полустационарные бетонные заводы предназначены для обслуживания главным образом одного строительного объекта, и при необходимости их можно перемещать с места на место по мере завершения строительства. Передвижные бетонные заводы действуют на одном месте обычно один строительный сезон. Они имеют мобильное оборудование, что обеспечивает возможность быстрого их перемещения с проведением демонтажа и монтажа с минимальными затратами, времени и средств. По типу основного оборудования бетонные заводы подразделяются на заводы циклического и непрерывного действия.

318

На заводах циклического действия применяют смесительные машины с повторяющимся рабочим циклом — загрузка, перемешивание, выгрузка. На заводах непрерывного действия загрузка, перемешивание и выгрузка протекают непрерывно и одновременно. По назначению заводы бывают с законченным, расчлененным и комбинированным технологическими циклами. Продукцией заводов с законченным циклом является готовая смесь, расчлененным—сухая смесь, комбинированным – готовая и сухая смеси. По компоновке основного оборудования различают два типа заводов: 1) башенного типа, оборудованные по вертикальной схеме, при которой все компоненты смеси подаются в распределительные устройства, расположенные в верхней части башни, и перемешиваются гравитационно, т. е. под действием собственной силы тяжести; 2) партерного типа с оборудованием по двухили трехступенчатой схеме, при которой компоненты смеси последовательно поднимают два или три раза; заводы партерного типа разделены на две (три) части – в первой принимаются и дозируются компоненты, во второй (третьей) они перемешиваются в смесителях и выгружаются в транспортные средства.

По системе управления различают заводы с непосредственным управлением с пульта, с дистанционным автоматизированным управлением и заводыавтоматы. В последних кроме оборудования автоматизирована работа всех транспортных коммуникаций, связывающих склады заполнителей. Переключение транспортных и дозирующих устройств с одного вида или фракции материала на другой, контроль за наполнением бункеров материалами по мере их расходования – автоматические, часто – с помощью системы программного управления. Процессы взвешивания и опорожнения дозаторов, режим перемешивания и время разгрузки бетоносмесителей регулируются также автоматически. С работой дозировочно-смесительных агрегатов блокируется управление всеми операциями.

Блокировка обеспечивает одновременный или разновременный, с определенной последовательностью запуск отдельных агрегатов, поддержание требуемых режимов и согласование работы машин и механизмов. В управлении заводом блокировка сочетается с контрольной технологической сигнализацией, которая на центральном пульте фиксирует пуск и остановку механизмов и появление неполадок в системе. Сигнализация увязывается с системой учета работы завода: учитываются отдельные операции, количество выпускаемой продукции, производительность отдельных узлов и завода в целом. При выдаче готовой смеси в транспортные средства завод непрерывного действия может работать без вмешательства оператора. При выдаче продукции в автосамосвалы оператор с главного пульта останавливает и пускает завод по мере накопления готовой смеси в расходных бункерах и подачи транспортных средств.

На рис. 7.8, а показан автоматизированный бетонный завод непрерывного действия производительностью 32 м3/ч, предназначенный для приготовления бетонной и от дозированной смеси.

319

Рис. 7.8. Схема бетонного завода: а) – технологический процесс завода; 1–дозаторы- заполнители; 2– транспортеры; 3– бункеры; 4,13– тарировочные дозаторы; 5–транспортер; 6– дозатор цемента; 7– расходный бункер цемента; 8– элктрооборудование; 9– дозаторное управление; 10–водопитание; 11, 14– автотранспорт; 12 – смеситель; 14– автобетоносмеситель; 15–раздаточная точка; б) – расположение оборудования; 1– расходный бункер для песка; 2– пескосеялка; 3– ленточный конвейер; 4– бункер для гравия; 5, 9– винтовой конвейер; 6– бункер для цемента; 7, 15–элеваторы; 8– бункер для воды; 10,13–бункеры для извести; 11,12,14–бункер для жидких добавок; 16– кассовый аппарат; 17–турбулентный смеситель; 18– пульт управления; 19– насос; 20 – дозаторы

Завод транспортируется и монтируется укрупненными блоками, что позволяет быстро менять место работы. Монтаж производится краном грузоподъемностью 10 тс вылетом стрелы 20 м. Подача электроэнергии может производиться от дизель-генератора или от централизованного электроснабжения. Для снабжения водой используются цистерны, водопровод или водоем, расположенный в районе завода.

Завод состоит из блоков смесителя 5, дозаторов цемента 6, наклонного транспортера 2, тарировочного дозатора 4, расходного бункера цемента 7, водопитания 10, электрооборудования 8, дозаторов-заполнителей и управления 9. Блоки монтируются на стойках 3.

Технологический процесс приготовления показан на рис. 7.8, б. Заполнители из питателей 1 транспортерами 2 подаются в бункера 3, откуда через дозаторы 4 по транспортеру 5 перемещаются в раздаточную течку 15. Цемент из расходного бункера 7 самотеком поступает на дозатор цемента 6 и затем в раздаточную течку 15. Для выдачи сухой смеси все компоненты подаются в тарировочный дозатор 13 и выгружаются в автобетоносмеситель 14. Для выдачи гото-

320

вой смеси компоненты из раздаточной течки 15 поступают в смеситель непрерывного действия 12. Одновременно с этим в смеситель поступает вода из трехходового крана 10, куда она подается насосом-дозатором 9 из бака для воды 8. Готовая смесь из смесителя выгружается в автотранспорт.

Автоматизированная бетонорастворосмесительная установка (рис. 7.8, в) с расположением оборудования по вертикальной схеме производительностью 50 м3/ч по раствору работает в автоматическом режиме без переналадок с выдачей готового раствора и подвижных бетонных смесей с ограниченной крупностью заполнителя. На верхнем ярусе расходные бункера песка 1, гравия 4 и цемента 6 заполняют элеваторами 7 и 15 и винтовым конвейером 5. Песок перед подачей в бункер просеивается на пескосеялке 2. Из расходных бункеров в дозаторы 20 материалы подают ленточными конвейерами 3, а цемент – винтовым конвейером 9. Из расходных бункеров воды 8, извести 13 и жидких добавок 14 подача в дозаторы извести 10, жидких добавок 12 и воды 19 производится насосами.

Приготовление смеси производится турбулентным смесителем 17 с объемом готового замеса 900 л с длительностью цикла 58 с. Управление установкой может вестись по трем схемам: автоматическое – по жетонам через кассовый аппарат 16; дистанционное полуавтоматическое – через пульт управления 18 и ручное, применяемое при переналадке.

7.2. Машины для транспортирования бетонных

смесей и растворов

Доставка бетонной смеси и растворов на строительный объект осуществляется автотранспортом. Широко используют специальные машины – автобетоновозы и автобетоносмесители, которыми в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха ±40 °С осуществляется перевозка в радиусе до 30 км.

Автобетоновозы. Автобетоновозы представляют собой утепленную теплоизоляцией емкость с плотно закрывающейся крышкой, установленную посредством подрамника на шасси автомобиля. Подрамник является основанием емкости и опорной частью гидроцилиндров подъемника. Форма емкости способствует выгрузке бетонной смеси с наименьшим остатком. Механизм гидропривода обеспечивает подъем передней части емкости с поворотом вокруг горизонтальной оси на 90° и выгрузку на высоте 700 или 1600 мм. Имеются гидравлические опоры, обеспечивающие устойчивость при подъеме емкости и разгрузку заднего моста шасси от дополнительных нагрузок. Имеется конструкция с побудителем посредством гидравлического привода, что предотвращает расслаивание смеси при транспортировке. Вместимость емкостей автобетоновозов 1,6 и 4 м3 находится в зависимости от базового шасси автомобиля.

Авторастворовозы. Доставка и порционная выдача строительных растворов в условиях умеренного климата осуществляются при температуре окру-

321

жающего воздуха не ниже – 5 °С авторастворовозами. В последних утепленная емкость в виде цилиндра расположена горизонтально, и в верхней ее части имеются откидные двустворчатые крышки, через которые производится загрузка. В нижней части расположено выгрузочное отверстие, перекрываемое шиберным затвором-отсекателем, позволяющим выдавать раствор порциями. Внутри емкости расположен лопастной вал – побудитель раствора. Гидравлический привод побудителя и шиберного затвора осуществляется отбором мощности от двигателя автомобиля. Управление производится ручными гидрораспределителями. В зависимости от шасси автомобиля вместимость растворовозов 2,5 и 3 м3.

Автобетоносмесители. Эти машины предназначены для доставки отдозированных компонентов бетонной смеси, приготовления подвижной и малоподвижной бетонной смеси в пути следования или по прибытии на строительный объект, доставки готовой бетонной смеси и выдачи ее потребителю.

Автобетоносмесители могут загружаться: сухой смесью из предварительно высушенных заполнителей, сухой смесью послойно из заполнителей естественной влажности, сухой перемешанной смесью также из заполнителей естественной влажности, смоченной, частично перемешанной смесью и готовой бетонной смесью. Сухие бетонные смеси загружают в автобетоносмеситель на центральном бетонном заводе, а добавку воды и перемешивание смеси производят в пути непосредственно перед прибытием к месту укладки или на объекте. В случае загрузки готовой бетонной смесью автобетоносмесители используют как автобетоновозы с побудителем.

Автобетоносмеситель (рис. 7.9) гравитационный реверсивный установлен на шасси автомобиля. Привод смесительного барабана – механический, осуществляется от автономного двигателя внутреннего сгорания. Автобетоносмеситель состоит из следующих сборочных единиц: шасси автомобиля 7, рамы в сборе 4, смесителя, загрузочно-разгрузочного устройства 2, бака с оборудованием для подачи и дозирования воды 3 в смеситель и привода смесителя 5 с механизмами управления 6. Все сборочные единицы смонтированы на раме, укрепленной на шасси автомобиля. На раме под углом 15° к горизонту установлен смеситель на три опорные точки: подшипник в передней части и два опорных ролика, на которые опирается бандаж у концевой части барабана.

Внутри барабан снабжен двумя винтовыми лопастями для перемешивания бетонной смеси при вращении его по часовой стрелке и выдачи готовой смеси – при вращении в обратном направлении.

322

Рис.7.9. Автобетоносмеситель: 1– смеситель; 2– загрузочно-разгрузочное устройство; 3– дозатор воды; 4– рама; 5– привод смесителя; 6– механизм управления; 7– автомобиль

Загрузочно-разгрузочное устройство состоит из загрузочного бункера, приемного и разгрузочного лотков и отклоняющего устройства. Угол наклона разгрузочного лотка изменяется винтом отклоняющего устройства. В передней части разгрузочного лотка находится шарнир для складывания в транспортное положение.

Разгрузочный лоток автобетоносмесителя поворачивается в горизонтальной плоскости на 180° и в вертикальной — на 45°, обеспечивая в некоторых случаях подачу бетонной смеси непосредственно в бетонируемую конструкцию, а также распределение смеси по площади. Разгрузочный лоток можно наращивать дополнительным лотком, который крепят на левом крыле автобетоносмесителя. Для контроля режима работы и запуска автономного двигателя на панели установлены контрольно-измерительные приборы. Автобетоносмеситель может загружаться от специализированных установок для выдачи сухих смесей, а также от передвижных и стационарных бетонных заводов (рис.7.9, б).

Автобетоносмеситель загружается через люк 7 смесительного отделения с копильником 8, опирающимся на стойки 9. По окончании выгрузки барабану сообщают максимальное число оборотов прямого хода и подают оставшуюся воду для промывки. Вода поступает как через воронку, так и через отверстие в цапфе барабана. По окончании промывки воду при обратном вращении барабана удаляют из бетоносмесителя. Вместимость автобетоносмесителей находится в зависимости от шасси автомобиля и составляет 2,6; 4,0; 7,0 м3.

Бетононасосы. Предназначены для подачи по трубопроводам (бетоноводам) бетонных смесей к месту укладки при строительстве сооружений из монолитного бетона и железобетона. Они относятся к объемным насосам, так как их работа основана на принципе вытеснения, заключающегося в создании системы с изменяющимся объемом. Если этот объем заполнить перекачиваемой смесью, а затем его уменьшить, то смесь будет вытесняться в напорный трубопровод.

Бетононасосы можно подразделить: по характеру работы – с непрерывной подачей (шланговый) и с периодической подачей (поршневой) смеси; по типу

323

привода — с механическим и гидравлическим приводом; по количеству бетонотранспортных цилиндров – одно- и двухцилиндровые; по исполнению – стационарные, прицепные и мобильные (автобетононасосы). Главными параметрами бетононасосов являются производительность, дальность и высота подачи бетонной смеси.

Принцип действия беспоршневых (шланговых) бетононасосов непрерывного действия с гидравлическим приводом значительно отличается от принципа действия поршневых бетононасосов периодического действия с механическим или гидравлическим приводом (рис. 7.10, а). Он состоит из насосной камеры 3, соединенной нейлоново-неопренным шлангом 6, с одной стороны, с побудителем 7, а с другой – с потребителем 1 бетонной смеси, подающейся по бетоноводу. Насосная камера представляет собой герметичный цилиндрический корпус, внутри которой на роторе в виде связанных между собой стальных пластин 5 смонтированы два обрезиненных ролика 2.

Рис. 7.10. Бетононасосы: а) – беспоршневой; 1–шланг потребителя; 2– обрезинен ный ролик; 3– насосная камера; 4– вал; 5– стальная пластина; 6– нейлоновонеопренный шланг; 7– побудитель; б) – поршневой бетононасос; 1– загрузочный бункер; 2– рабочий цилиндр; 3– поршень; 4, 5– клапаны; в) –поршневой с гидрав лическим приводом; 1– поршень; 2,3– транспортный и рабочий цилиндры;

4– шток;

Ротор посажен на вал 4, проходящий через ось цилиндрической камеры, по внутренней цилиндрической поверхности которой проложен гибкий шланг, охватывающий примерно 3/5 ее окружности. При вращении ротора с двумя обрезиненными роликами они сдавливают шланг. Система с обрезиненными роликами и гибким шлангом выполняет роль насоса, проталкивая порцию бетонной смеси по шлангу. Камера постоянно находится под разрежением 0,008...0,009 МПа, создаваемым вакуумнасосом производительностью 0,5 м3/ч. Вследствие разрежения шланг расширяется, засасывая порцию бетонной смеси из смесите- ля-побудителя.

Рабочий процесс прокачивания бетонной смеси осуществляется следующим образом. Ролик, совершая планетарное движение, обкатывает шланг и выталкивает смесь в бетоновод. После обкатывания шланг стремится восстановить свою первоначальную форму под действием упругих сил, этому также способствует разрежение в камере. Порция бетонной смеси под действием атмосферного давления засасывается в шланг, а диаметрально расположенный ролик выдавливает ее в бетоновод.

324

При образовании пробки в гибком шланге изменяют направление вращения ротора и выдавливают пробку в обратном направлении в побудитель; бетоновод очищают с помощью резинового пыжа, закладываемого в загрузочный раструб бункера. При заполнении бункера водой и включении ротора бетононасос работает в режиме водяного насоса. При необходимости шланг, находящийся внутри рабочей камеры, легко заменяется. Для этого освобождают его от обоих зажимов и включают ротор, который выводит его из камеры. После этого обратным вращением ротора новый шланг устанавливают внутри камеры и крепят зажимы.

К достоинствам таких бетононасосов можно отнести: пониженный расход энергии вследствие равномерности движения бетонной смеси; простое исполнение гидропривода; возможность прокачки бетонных смесей с легкими инертными заполнителями; неизменяющееся сечение шланга способствует лучшему перекачиванию, так как отсутствуют резкие перепады давления, бетононасос прост в обслуживании и эксплуатации.

Однако бетононасосы этого типа имеют недостатки: в частности, очень высокие требования к составам и подвижности перекачиваемых бетонных смесей; небольшое давление, развиваемое бетононасосом, что ограничивает дальность подачи; незначительный срок службы гибкого шланга, находящегося внутри рабочей камеры бетононасоса. Заменять гибкий шланг, как показывает практика, необходимо после перекачки 2000...3000 м3 бетонной смеси. Все это ограничивает возможность широкого применения шланговых бетононасосов с гидравлическим приводом. Эти бетононасосы особенно эффективны там, где заполнителем является гравий, и при перекачивании тощих бетонных смесей в гражданском и промышленном строительстве для всякого рода стяжек, армоцементных конструкций и т. п. Они работают с подачей до 60 м3/ч бетонной смеси на высоту до 30 м с давлением до 3,5 МПа по шлангу диаметром 125 мм.

Поршневые бетононасосы с механическим приводом (рис. 7.10, б) конструктивно просты. Коленчатый вал через кривошипно-шатунный механизм сообщает возвратно-поступательное движение поршню 3, благодаря чему происходит изменение объема бетонной смеси в насосной камере с расположенными в ней поворотными цилиндрическими клапанами. Клапан 4 расположен между загрузочным бункером 1 и рабочим цилиндром 2, клапан 5– между бетоноводом и рабочим цилиндром. Оба клапана поворачиваются системой подпружиненных штанг и профилированными кулачками, приводимыми в движение коленчатым валом бетононасоса. Это обеспечивает защиту клапанов от поломки при попадании крупного заполнителя между клапаном и насосной камерой. Стрелки показывают направление движения поршня: сверху на рисунке – всасывание, снизу – нагнетание.

Недостатками такой конструкции являются: большая цилиндрическая поверхность трения, которую трудно защитить от цементного молока и мелких частиц песка; затвор трудно очищается и промывается после окончания работы насоса; неравномерное изменение скорости движения поршня оказывает дина-

325

мическое воздействие на бетонную смесь в бетоноводе, что вызывает дополнительное сопротивление перемещению смеси по бетоноводу; большое число ходов поршня в единицу времени (40...50 в 1 мин) приводит к усиленному износу всех трущихся узлов бетононасоса, особенно клапанов; низкий (около 0,3) объемный КПД из-за неполного закрывания и износа клапанов. Вследствие этих недостатков поршневые бетононасосы с механическим приводом распространения не получили. Чаще применяются бетононасосы с гидравлическим приводом.

Бетононасосы с гидравлическим приводом отличаются друг от друга в основном приводом поршня рабочего цилиндра и конструкцией затвора. На рис. 7.10, в дана наиболее распространенная маслогидравлическая схема привода цилиндров. Соосно устанавливаются два цилиндра: первый, обычно большего диаметра, — транспортный цилиндр 2; второй — рабочий 3. Поршни транспортного и рабочего цилиндров жестко соединяются между собой общим штоком 4. В процессе работы за счет давления .масла, подводимого попеременно в поршневую и штоковую полости рабочего гидроцилиндра, поршень 1 транспортного цилиндра совершает возвратно-поступательное движение. При этом бетонная смесь из приемного бункера бетононасоса через затвор поступает в транспортный цилиндр и затем нагнетается в бетоновод. Бетононасосы выполняются с двумя транспортными и двумя рабочими гидроцилиндрами. Между транспортным и рабочим цилиндрами располагается промывочная камера, в штоковые полости транспортных гидроцилиндров подводится вода, которая служит для охлаждения, уменьшения коэффициента трения манжет поршней и смыва со стенок транспортных цилиндров мелких частиц цемента и песка, пропускаемых манжетами поршня. Жидкостью для привода поршней рабочих гидроцилиндров служит масло. Таким образом, здесь две рабочих среды: вода и масло. Изменение направления потоков масла в поршневой и штоковой полостях выполняется гидрораспределителем с электрическим или гидравлическим управлением.

Среди множества конструкций затворов поршневых бетононасосов с гидравлическим приводом наиболее распространены комбинированный затвор (рис. 7.11, а) и затвор с поворотной трубой. Внутри корпуса 4 комбинированного затвора на вертикальной оси 3 расположены горизонтальная пластина 5, которая перекрывает отверстие из бункера, и вертикальная пластина 2, попеременно соединяющая транспортные цилиндры 6 с бетоноводом 1, съемная крышка 7 (стрелками показано направление движения смеси). Затвор с поворотной трубой (рис. 7.11, б, в) работает следующим образом. Поворотная труба 3 размещается в приемном бункере бетононасоса 1. Центр вращения поворотной трубы совмещен с центром бетоновода 4. При каждом цикле работы труба 3 поворачивается на определенный угол, совмещаясь попеременно с транспортными цилиндрами 2. При этом один из транспортных цилиндров соединяется с приемным бункером.