1 Огляд літератури

1.1Будова машин і заводів для готування асфальтобетонних сумішей

Аcфальтобетонні установки (асфальтозмішувачі) призначені для готування асфальтобетонних й асфальтових сумішей. В асфальтозмішуваних установках здійснюються наступні операції: сушіння матеріалів, сортування й дозування його, дозування бітуму, подача матеріалів з дозаторів й їхнє перемішування. Нагрівання бітуму здійснюється не в змішувачах, а у бітумосховищах і нагрівачах бітуму. Суміш повинна мати температуру: при використанні нафтових бітумів 130‑160 °С. При використанні сланцевих бітумів температурасуміші повинна бути 130 °С. Перегрів суміші не допускається, тому необхідний ретельний контроль за режимом підігріву мінеральних і бітумних матеріалів.

Асфальтозмішувальні установки класифікують за технологічним процесом, за загальною конструктивною схемою та за конструктивним оформленням окремих вузлів.За часом проведення дозування й способом змішування розрізняють дві групи змішувачів:

– із дозуванням мінеральних матеріалів до сушіння поза змішувачем з вільним змішуванням;

– із дозуванням мінеральних матеріалів після сушіння та їх примусовим змішуванням.

Асфальтозмішувальні установки бувають чотирьох типів продуктивності:

– малої (до 40 т/год);

– середньої (50-100 т/год);

– великої (150-350 т/год);– із продуктивністю більше 400 т/год.

Продуктивність асфальтозмішувальних установок є головним параметром.

Асфальтозмішувальні установки бувають:

– пересувними;

– напівстаціонарними;

– стаціонарними.

Пересувні асфальтозмішувальні установки використовують в основному при будівництві й ремонті доріг та інших споруд тоді, коли відсутні постійно діючі асфальтобетонні заводи (АБЗ) або коли їхнє створення економічно недоцільне. Пересувні асфальтозмішувальні установки, крім ходового пристрою, оснащують механізмами самомонтажу й демонтажу. Асфальтозмішувальні установки напів-стаціонарнарного типу призначені для постійно діючих, або асфальтобетонних заводів, що рідко переміщаються на нове місце.За конструктивним компонуванням асфальтозмішувального агрегату установки поділяють на:

– баштові;

– партерні.

За технологією змішування розрізняють:

– асфальтозмішувальні установки періодичної дії;

– асфальтозмішувальні установки неперервної дії.

Освоєно виробництво розбірних асфальтозмішувальних установок ДС‑117‑2Е, Д-617-2, Д-645-2Г та ДС-84-2. При наявності кам'яних матеріалів 5 % їх продуктивність, відповідно, 25, 50, 100, 200 т/год, встановлена потужність – 141, 315, 402, 783 кВт, довжина (діаметр) сушильного барабана 5,6 (1,4), 7 (1,8), 8,4 (2,2), 10 (2,8) м. В основу конструкцій сучаснихустановок покладений принцип аульного агрегатування з урахуванням взаємозамінності деталей, вузлів й окремих агрегатів. Ступінь уніфікації в середньому становить 80 %, Забезпечена автоматизація операцій дозування, видачі готової суміші й нагрівання мінеральних матеріалів. Установки мають високі ергономічні показники. Асфальтозмішувальні установки складаються з наступних агрегатів: живлення, сушильного, паливного, змішувального, мінерального порошку, бункера готової суміші, видаткових місткостей для бітуму, нагрівача бітуму, кабіни керування. Агрегати мають блокову конструкцію.

Агрегат живлення служить для попереднього дозування піску й щебенів стрічковими живильниками й рівномірної подачі їх у сушильний барабан. Сучасний агрегат живлення складається з ряду блоків. Кожен блок містить у собі бункер необхідної місткості, стрічковий живильник з варіатором для плавного регулювання продуктивності, віброзбуджувач для запобігання зависання матеріалу на стінках бункера, ґрати над бункером, що виключає влучення негабаритного матеріалу. Налаштування дози, керування й контроль за роботою живильників здійснюються дистанційно з кабіни оператора. Кожен блок включається оператором при необхідності.

Сушильний агрегат, основним компонентом якого є сушильний барабан, призначений для сушіння й нагрівання до робочої температури кам'яних матеріалів. До надходження в барабан матеріали проходять через колосниковий грохот. Тут відсіваються негабаритні сторонні предмети. У випускаючих барабанах, нагрівання здійснюється форсункою із двома змінними насадками для «важкого» й «легкого» палива. Роботу форсунки регулюють дистанційно, змінюючи положення заслінок первинного й вторинного повітря, і краном палива.У кабіні оператора розташовані прилади контролю витрати повітря й палива, температури газів, що відходять, і кам'яних матеріалів, автоматичного контролю й підтримки полум'я в сушильному барабані.

Випаровування поверхневої й гігроскопічної вологи, нагрівання піску та щебеню до температури 160-250 °С у сушильних барабанах відбувається в основному внаслідок радіаційного випромінювання факела полум'я, а також конвективного переносу теплоти від гарячих газів матеріалу. Контакт мінеральних матеріалів з гарячими газами відбувається при багаторазовому підйомі лопатами й скиданні їх у потік гарячих газів; при цьому досягається рівномірний розподіл матеріалу по поперечному перерізі барабана. Барабани бувають із протипотоковим і потоковим сушінням. При потоковому сушінні гарячі гази й висушений матеріал рухаються в одному напрямку, а при проти потоковому - матеріал і гази рухаються в протилежних напрямках. Коефіцієнт використання теплоти гарячих газів у барабанах із протипотоковим сушінням вище, ніж у барабанах з потоковим сушінням.

Циліндричний сушильний барабан опирається на опорні ролики через бандажі. Вони прикріплені до зовнішньої поверхні барабана, через компенсатори температурних деформацій барабана й бандажів. Циліндричні обичайки барабанів виготовляють звареними. Пружні еліптичні компенсатори використовують на сушильних барабанах малих діаметрів. Пружні тангенційні компенсатори застосовують на сушильних барабанах будь-яких діаметрів. Їх кріплять до обичайок зварюванням або болтами. Процес регулювання твердих регульованих компенсаторів трудомісткий. При більших діаметрах, щоб уникнути деформації обичайок, крок установки компенсаторів повинен бути не більше 2,0-2,5 ширини компенсатора; пояс обичайки в зоні кріплення компенсаторів виготовляють шириною (4‑5)·b і товщиною (1,5-2,0)·(b– ширина бандажа;– товщина стінки барабана). Шарнірні тангенціальні компенсатори застосовують на надпотужних сушильних барабанах.

З боку димової коробки барабани мають отвір для завантажувального пристрою. Останнє складається з лотка, що проходить через димову коробку й установленого під кутом 60‑70° до горизонтальної осі для запобігання зависання матеріалу. Для полегшення виходу газів із сушильного барабана матеріал подають у нижню частину барабана конвеєром або віброжолобом. Можливе завантаження барабанів за допомогою кільцевого елеватора який зображено на рисунку 1.1

Барабан усередині розділений на три зони. У першій зоні довжиною 0,5‑0,8 діаметра барабана розташовані гвинтові лопати, що відкидають приварені до обичайки барабана, які забезпечують переміщення матеріалу від завантажувального торця й запобігають його пересипання назад у завантажувальну коробку. Кут підйому лопат, що відкидають, становить 45‑60° до поздовжньої осі барабана. Друга зона має підйомно-скидальні лопати, паралельні осі барабана. Переміщення матеріалу уздовж осі забезпечується нахилом барабана до горизонту під кутом 3‑6°. Продуктивність змінюють, міняючи кут нахилу.

а – зсипний лоток; б – стрічковий конвеєр; в – віброжолоб;

1 – сушильний барабан; 2 – димова коробка

Рисунок 1.1 – Завантажувальні пристрої сушильних барабанів

Підйомно-транспортні лопаті бувають коритоподібними дрібними, закритими глибокими, криволінійними дрібними, серповидними, закритими дрібними, закритими глухими, плоскими радіальними, плоскими відхиленими вперед, або назад по ходу руху, всі ці види лопатей зображено на рисунку 1.2 на позиціях а-і.Закриті глибокі лопасті мають розміри: / = 0,2D;= 0.085D;d= 0,6D; а = 25 -30°. Лопати встановлюють у кілька рядів по довжині барабана. У сусідніх рядах їх зміщають на півкроку. Довжина лопат в осьовому напрямку становить:

l= 0,6-0,8 м. Лопати холодної частини барабана приварені, а в гарячій частині прикріплені болтами щоб уникнути деформації внаслідок нерівномірного нагрівання лопат й обичайки. У третій зоні довжиною 0,4 -0,6 діаметра барабана здійснюється розвантаження, там установлюють плоскі лопатипід кутом 20 -30° до осі барабана, що прискорює просування матеріалівй охороняє їх від перегріву радіаційним випромінюванням. Тут розташовані також серпоподібні лопати, які

1 – торець барабана із завантажувальним отвором; 2 – отвір для виходу газів, що відробили; 3 – лопати, що відкидають; 4 – підйомно-скидальні лопати; 5 – обичайка барабана; 6 – розвантажувальні лопати; 7 – отвір для виходу висушеного матеріалу

Рисунок 1.2 – Схема розташування лопат сушильного барабана

проносять матеріал над факелом і зсипають його по периферії факела. Серпоподібна форма лопат доцільна при малих розмірах топлення й камери згоряння палива в барабані.

Обертання сушильного барабана здійснюється шестерним, ланцюговим або фрикційним приводом.

Кожен бандаж барабана опирається на два опорних ролики. Для зниження контактних напруг ролики встановлюють попарно на балансирних опорах. Один з бандажів постачають також двома опорними роликами у вигляді дисків, закріплених на осях, які розташовані по обидва боки бандажа. Це запобігає зсуву барабана уздовж осі.

Розвантажувальний торець барабана входить у кожух розвантажувальної коробки. Для барабанів малих діаметрів застосовують прості й надійні розвантажувальні коробки із гравітаційним зсипанням матеріалу, минаючи топку з барабана на лоток. Останній установлений під кутом 45° до горизонтальної осі, що забезпечує вільне зсипання сухого матеріалу в приймальне вікно гарячого елеватора. Така система має більшу довжину лотка й вимагає занурення приймального вікна гарячого елеватора. Барабани більших діаметрів розвантажуються за допомогою вбудованого роторного елеватора, який зображено на рисунку 1.3

З боку розвантажувальної коробки барабана встановлена топка. Біля топкову зону сушильного барабана із внутрішньої сторони облицьовують плитами з жаростійкої сталі. Топку виготовляють із листової сталі й усередині облицьовують вогнетривкою цеглою або жаростійким бетоном. Застосовують необлицьовані цеглою топлення з жаростійкої сталі. Режим горіння й повнота згоряння палива залежать від конструкції топки й форсунки, а також способу розпилу палива.На ефективність роботи паливної системи впливає попередній підігрів палива й повітря, що надходить у форсунки. Для нагрівання палива використовують парові або масляні теплообмінники, а також теплоту газів, що надходять, із сушильного барабана.

а – зсипний лоток; б – ротаційний елеватор; 1 – гарячий елеватор; 2 – розвантажувальний короб; 3 – барабан; 4 – зсипний лоток; 5 – приймальне вікно; 6 – роторний елеватор; 7 – обичайка сушильного барабана; 8 – топка

Рисунок 1.3 ­ Розвантажувальні пристрої сушильних барабанів:

Змішувальний агрегат забезпечує сортування нагрітих кам'яних матеріалів, їхнє дозування й перемішування, а також подачу суміші. У сучасних установках для подачі в агрегат піску й щебенів застосовують вертикальний елеватор, а для їхнього розсіву гіраційний грохот. Дозування мінерального порошку кам'яних матеріалів здійснюється в окремих дозаторах, дози компонентів суміші встановлюються з кабіни оператора; бітум уводиться в змішувач під тиском 0,5 Мпа через центробіжні форсунки; введення кам'яних матеріалів у ваговий дозатор при готуванні асфальтобетонних сумішей III і IV марок здійснюється, минаючи грохот.

Установки мають прилади для контролю температури в бункері гарячих матеріалів. Дозування рідкого в'язкого матеріалу й рідких активізуючи добавок, в асфальтозмішувальні установки здійснюють дозаторами об'ємного типу й витратомірами. Об'ємний дозатор поплавкового типу має просту й надійну в роботі конструкцію.