Эксплуатация оборудования бетоносмесительных заводов

Введение

 

Бетоносмесители служат для приготовления бетонной смеси. Бетонная смесь состоит из крупного заполнителя (щебня разных фракций или гравия, иногда керамзита), мелкого заполнителя (песка), вяжущего материала, цемента и воды.

Приготовление из этих компонентов смеси производится путем их перемешивания, что является ответственной операцией, оказывающей существенное влияние на качество получаемого бетона. В результате смешивания необходимо получить однородную смесь, обладающую вполне определенными свойствами. Однородной считается смесь, любая проба из которой, взятая в достаточно большом по сравнению с размерами самого крупного заполнителя объеме, имеет один и тот же постоянный состав.

По назначению все  смесительные машины делятся на бетоносмесители  и растворосмесители.

По характеру загрузки компонентов и выдачи готовой  смеси различают бетоносмесители непрерывного и циклического действия. В машинах непрерывного действия загрузка компонентов и выход готовой смеси происходят непрерывным потоком. В машинах циклического действия операции загрузки, перемешивания и выдачи готовой смеси осуществляются последовательно.

По способу перемешивания  все смесители можно разделить  на смесители со свободным (гравитационным), принудительным перемешиванием и виброперемешиванием. В бетоносмесителях используются все три способа перемешивания, в растворосмёсителях — только принудительный способ и виброперемешивание.

В заданной курсовой работе необходимо ознакомиться с устройством машины, разобраться с принципом ее действия, усвоить основные расчеты, связанные с подбором мощности двигателя, прочностные расчеты отдельных углов и агрегатов.

В начале выполнения работы необходимо поставить задачу. Ей является разработка механизма для более интенсивного перемешивания, а также улучшения качества смеси.

Для этого необходимо осуществить  патентный поиск, связанный с  обзором существующих конструкций  и механизмов, способных выполнить  поставленную задачу. Затем необходимо проанализировать эти конструкции, найти недостатки и по возможности продумать пути их устранения.

Выполнив данную работу, будет приобретен ценный опыт, который позже пригодиться  мне как конструктору.

 

 

 

 

 

1.Патентно-технический анализ

 

1.1.Назначение и область применения

 

Бетоносмесители со свободным перемешиванием служат для приготовления пластичных бетонных смесей, имеющих водоцементное отношение порядка 0,5—0,6 и выше. Основным достоинством этих машин является простота конструкции, небольшая удельная мощность и возможность перемешивания смеси с заполнителями, размер которых даже несколько превышает 100 мм. Основными недостатками этих машин являются, некоторая неоднородность смеси и повышение времени перемешивания.

Рисунок 1 – Различные  типы гравитационных смесителей.

 

При водоцементном отношении  менее 0,5 при свободном перемешивании наблюдается так называемое явление грануляции. Мелкий заполнитель гранулируется в прочно удерживающие воду комья, разрушить которые можно только механическим воздействием. Такое воздействие и осуществляется в бетоносмесителях принудительного перемешивания. Жесткие бетонные смеси с водоцементным отношением до 0,3 могут перемешиваться только в бетоносмесителях принудительного действия. Применение жестких смесей позволяет сократить расход цемента и ускоряет сроки распалубки бетонных изделий.

 

 

 

 

1.2.Анализ патентной информации

 

Гравитационный смеситель , содержащий смесительный  барабан с приводом вращения,   крыльчатку с лопастями,   смонтированную с возможностью вращения на валу,   расположенном в полости барабана со смещением относительно оси его вращения, отличающийся     тем,   что, с целью повышения эффективности работы смесителя за счет интенсификации  перемешивания,  он снабжен рассекателем потока,   закрепленным на консольном конце лопастного вала,   причем ось вращения  крыльчатки  расположена параллельно оси вращения  смесительного  барабана и смещена  относительно  ее   на  0,03-0,1 диаметра смесительного  барабана,   а диаметр  крыльчатки равен  0,2-0,5 диаметра  барабана (рисунок 2).

Рисунок 2 – Барабан  смесителя с крыльчаткой.

 

Гравитационный смеситель, отличающийся тем, что с целью  повышения производительности  и  снижения энергоёмкости, он снабжен  вибровозбудителем, расположенным  на внутренней поверхности секторного щитка, а консоли секторного щитка  имеют опоры качения с ограничителем угла поворота, установленным на основании и выполненным в виде упоров с регулировочным винтовым приспособлением и упругих элементов, размещенных по обе стороны консоли, перпендикулярно к её оси (рисунок 3).     

Изобретение относится  к устройствам для перемешивания строительных материалов, позволяет интенсифицировать процесс смешивания. Смеситель

Рисунок 3 – Виброустройство  в смесителе.

 

содержит барабан с  лопастями и приводом вращения посредством  редуктора и электродвигателя. Внутри барабана размещен вибратор с приводом. Наружная поверхность корпуса вибратора выполнена в виде сопряженных между собой алгебраических поверхностей второго порядка или многогранных плоских поверхностей, причем угол между осями барабана и корпуса вибратора составляет 0,5 - 2o, а точка пересечения осей последних расположена у днища барабана. Один конец корпуса вибратора соединен с днищем барабана, а второй опирается посредством сферического подшипника на шатунную шейку коленчатого вала. 1 ил.

Рисунок 4 – Барабан с вибровозбудителем.

 

 

1.3.Обзор установок  данного класса

 

Смесители с наклоняющимся  барабаном (рисунок 4) имеют емкость 425, 1200 и 2400 л. Двухконусный барабан 6 опирается на две пары опорных роликов 1 , смонтированных на траверсе 2. На внутренней поверхности барабана укреплены перемешивающие лопасти, рабочие края которых армированы твердым сплавом. Установка барабана обеспечивает ему два независимых движения: вращение вокруг оси и наклон к горизонту на угол до 60°. Привод смесительного барабана, осуществляется от электродвигателя 3 через редуктор 4 и пару зубчатых колес, установленных на специальном кронштейне траверсы. Траверса для наклона барабана поворачивается с помощью пневматического или гидравлического цилиндра 5. Пневмоцилиндр дает возможность дистанционного и автоматического управления. Такие смесители используются   для   оборудования   автоматизированных бетоносмесительных цехов и заводов.

Рисунок 4 – Гравитационный смеситель циклического действия с пневматическим приводом наклона барабана.

 

В настоящее время  выпускаются стационарные бетоносмесители  объемом 330 и 880 л, выполненные по более  прогрессивной схеме — с центральным  приводом.

 

Рисунок 5 – Гравитационный смеситель циклического действия с  пневматическим приводом наклона барабана.

Показанный на рисунке 5 смеситель состоит из более компактного барабана 1, в котором установлено шесть быстросъемных лопастей 2. Барабан насажен ступицей на выходной вал редуктора 3, встроенного в траверсу 10, и получает вращение от двигателя 4. Траверса установлена в подшипниках на стойках рамы Р и может при помощи гидроцилиндра 6 и рычага 5 занимать разные положения, в результате чего барабан будет занимать соответствующие позиции: на загрузку, на перемешивание и на выгрузку. Смеситель имеет индивидуальный гидропривод, состоящий из насосной станции 8 и распределителя 7 с электроуправлением. Преимущество рассматриваемого смесителя заключается не только в конструктивном решении привода (исключены открытые зубчатые колеса), но и в форме барабана и лопастного аппарата, позволяющей обеспечивать хорошее качество смеси за время, не превышающее 60 с. В результате компактного размещения узлов уменьшены также и габаритные размеры машины.

Привод барабана смесителя  показан на рисунке 6. Мы видим трёхступенчатый редуктор, момент от двигателя передаётся на конысную передачу, после на две цилиндрических и далее на шестерню, входящую непосредственно в зацепление с барабаном.

Рисунок 6 – Привод смесительного барабана бетоносмесителя.

 

Гравитационный смеситель , содержащий смесительный  барабан  с приводом вращения,   крыльчатку с лопастями,   смонтированную с возможностью вращения на валу,   расположенном в полости барабана со смещением относительно оси его вращения, отличающийся     тем,   что, с целью повышения эффективности работы смесителя за счет интенсификации  перемешивания,  он снабжен рассекателем потока,   закрепленным на консольном конце лопастного вала,   причем ось вращения  крыльчатки  расположена параллельно оси вращения  смесительного  барабана и смещена  относительно  ее   на  0,03-0,1 диаметра смесительного  барабана,   а диаметр  крыльчатки равен  0,2-0,5 диаметра  барабана.

Лопастной вал будет приводиться в движение с помощью зубчатого колеса, крепящегося непосредственно на барабане (рисунок 7).

 

Рисунок 7 – Барабан  с лопастным валом.  

 

Также привод вращения барабана можно сделать непосредственно  через шестерню лопастного вала (рисунок 8).

Рисунок 8 – Барабан  с лопастным валом и приводом.

Но я решил в своей работе сделать привод вращения барабана и  лопастного вала раздельным, так как  это упрощает условия эксплуатации и конструкции привода (рисунок 9). Привод лопастного вала осуществляется от двигателя через клиноременную  передачу. При этом отметим её преимущества по сравнению с зубчатой передачей: возможность передачи движения на значительные расстояния, плавность и бесшумность работы, предохранения механизма от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня, предохранение механизмов от перегрузки за счет проскальзывания ремня, простота конструкции и эксплуатации (передача не требует смазки).

Рисунок 9 – Барабан с лопастным валом и приводом раздельным от привода вращения барабана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор типа смесительного  завода.

 

Выбор типа и схемы  бетоно -(раствора) смесительного завода определяется следующими факторами: требуемым количеством смеси— производительностью завода, способом транспортирования смеси, климатическими условиями.

Рисунок 10 – Общий  вид цементно-бетонного завода.

 

Крупные центральные  и районные заводы имеют меньшие  удельные капиталовложения, чем группа мелких заводов с той же суммарной производительностью. Сметная стоимость децентрализованных хозяйств на 20—30% превышает сметную стоимость центрального завода. На крупных заводах ниже эксплуатационные расходы и трудоемкость. Однако в каждом конкретном случае целесообразность того или иного типа завода должна быть выявлена в результате тщательного технико-экономического анализа. В отдельных случаях, при больших расстояниях транспортирования может ухудшиться качество смеси, а расходы на транспортирование могут превысить экономию, достигнутую при централизации. В этом случае применяется схема заводов, с перемешиванием компонентов в пути следования (в автобетоносмесителях или в приобъектных смесительных установках), а на центральном заводе остается складское хозяйство с дозировочным блоком.

Для обслуживания мелких объектов строительства при непродолжительных сроках работ экономически выгодно применять передвижные бетоно- и растворосмесительные установки.

Опыт работы крупнейших строительных организаций показал, что в условиях массового жилищного  строительства целесообразнее применять районные растворные заводы производительностью 12 — 90 тыс. м³ в год. На таких заводах можно полностью механизировать и автоматизировать процесс производства.

При выборе смесительной машины, кроме технологических соображений, необходимо сопоставить их технико-эксплуатационные показатели: энергоемкость, металлоемкость, удельную производительность.

Требуемая производственная емкость в л (литрах по выходу) смесительных машин рассчитывается по формуле:

 

л;

 

где   П_г — годовая производительность завода,м³/г;

         z— число   замесов   (циклов)   в   час;

         С — число  смен  в  сутках;

         q_с — число часов в смене;

         Г_р — число рабочих дней  в году;

        k_с и k_г — коэффициенты использования машин соответственно в  смену   и  в  течение  года.

Количество   смесительных   машин:

где     V₀ — объем   (литрах)   принятой   машины.

Принимаем 4 бетоносмесителя.

Дозировочное и другое вспомогательное оборудование выбирают в соответствии с принятой маркой смесительной машины, схемой компоновки узла и применяемой системы автоматизации технологического процесса. Расход материалов на приготовление 1 м³ данной смеси при заданном ее составе в виде объемных отношений компонентов Ц : П : Щ (цемента, песка и щебня) и водоцементном факторе В/Ц, рассчитывается по следующим формулам. Расход цемента (кг/м³):

 кг/м³,

 

где Ц, П, Щ — объемы цемента, песка и щебня в смеси (относительно       цемента,   принимаемого   за   единицу);

γ — объемная   масса   цемента,   кг/м³;

k_в — коэффициент выхода смеси.

Расход песка (м³/м³):

 

,

Расход щебня (м³/м³):

,

Расход   воды   (кг/м³):

 кг/м³,

Объем бункера для  соответствующего компонента (м³):

,