Реферат Расчет гравитационных смесителей
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание
Введение…………………………………………………………………………………3
1.Гравитационные бетоносмесители………………………………………………….11
1.1. Бетоносмеситель СБ-103………………………………………………………...11
2. Расчётная часть………………………………………………………………………14
2.1. Определение производительности……………………………………………...14
2.2. Определение координат центра тяжести……………………………………….14
2.2.1.Определение координат центра тяжести отдельных частей
и всего барабана (без бетонной смеси)…………………………………...14
2.2.2.Определение координат центров тяжести отдельных частей
и всей бетонной смеси в барабане………………………………………...15
2.3. Определение усилий на опорных роликах………………………….………….20
2.4. Определение мощности электродвигателя привода…………………………...22
3. Характеристика расчитываемого бетоносмесителя…………………………....….23
Литература………………………………………………………………………………24
Классификация смесительного оборудования. Получение бетона или раствора со свойствами, отвечающими предъявляемым к ним требованиям, может быть обеспечено совокупностью таких факторов, как качественные исходные компоненты, хорошо и надежно работающее смесительное и дозировочное оборудование.
К процессу смешивания предъявляются следующие основные требования: равномерное распределение исходных материалов между собой, сдирание с зерен вяжущего неактивных поверхностных пленок, предупреждение образования комков и пустот в смеси и предупреждение измельчения зерен заполнителей.
Качество смешивания устанавливается равномерностью распределения компонентов между собой и зависит от относительной скорости рабочих органов смесителя и смеси, объема приготовляемого материала и продолжительности процесса.
С целью равномерного распределения компонентов в общем объеме замеса частицам материалов необходимо сообщить такие траектории движения, которые обеспечивали бы наибольшую возможность их пересечения.
Перемещению частиц материалов, входящих в смесь, противодействуют силы инерции, а также силы внутреннего трения (трение частиц материала друг о друга) и силы внешнего трения (трение частиц материала о корпус и лопасти смесителя). Как показали исследования , абсолютная величина первых сил на порядок выше последних. Кроме того, при смешивании преодолеваются силы тяжести, стремящиеся опустить зерна материалов вниз и способствующие их расслоению.
В процессе смешивания из различных по размеру, форме и происхождению материалов образуется однородная смесь, характеризующаяся, тем, что любая проба, взятая в объеме, большем, чем размеры самого крупного зёрна, должна иметь один и тот же состав.
В отечественной практике исторически сложилась классификация смесительных машин для приготовления строительных смесей, в основу которой положен
технологический признак: деление их на бетоносмесители и растворосмесители.
Несмотря на то, что в технологии и оборудовании для приготовления строительных смесей с момента возникновения такой классификации произошли значительные изменения, они существуют и поныне.
Сложившееся положение создает определенные трудности как для строителей и работников промышленности сборного железобетона, так и для машиностроителей и работников НИИ и КБ.
Как известно, большинство нефтеносных районов Западной Сибири и еще целый ряд крупных регионов нашей страны практически не располагают залежами крупных заполнителей и вынуждены работать на привозных заполнителях (что крайне неэкономично) или цементно-песчаных бетонах (без крупного заполнителя),т.е., по существу, растворах. Однако приготовляют такие смеси, как правило, в бетоносмесителях.
Европейским комитетом по строительному оборудованию в основу классификации цикличных смесительных машин положен не технологический, а конструктивный признак самого смесителя, а именно: форма корпуса и расположение смесительных валов.
По этому признаку смесители могут быть классифицированы следующим образом (рис. 1):
гравитационные (барабанные) ;
принудительного действия:
тарельчатые с вертикально расположенными смесительными валами;
лотковые с горизонтально расположенными смесительными валами.
Рис 1. Классификация смесительных машин.
Трудоемкость производства 1 м3 смеси на малых моделях смесителей равна 2,5-3 чел.-ч/м3, на больших — 1—1,5 чел.-ч/м3.
Необходимо создание и освоение новых универсальных смесителей принудительного действия лоткового типа, пригодных для приготовления как бетонных смесей на пористых заполнителях, так и арболита.
В стране начинает находить применение фибробетон — бетон, армированный различными волокнами (металлическими, стеклянными, капроновыми, полипропиленовыми, базальтовыми и др.), имеющий определенные преимущества перед бетоном с традиционным армированием. Как показали исследования и опытно-промышленное внедрение, приготовление таких смесей в серийно выпускаемых смесителях в ряде случаев невозможно.
Для этих целей Специальным проектно-конструкторским объединением Оргтехстром МПСМ ЛатвССР была разработана и выпущена опытная партия спирально-вихревых смесителей (безлопастных смесителей с гибким корпусом).
Чтобы повысить срок службы серийно выпускаемых смесителей и улучшить санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала (снижение уровня звукового давления), необходимо начать работы по замене наиболее изнашивающихся стальных элементов смесителей на полимеррезиновые. Зарубежный опыт свидетельствует о том, что подобная замена позволяет увеличить срок службы деталей в 3—4 раза и снизить уровень звукового давления на 10—15 дБ.
Назрела необходимость в разработке смесителей повышенной вместимости до 4,5—6 м3 для гидротехнического, дорожного строительства и в ряде случаев заводов сборного железобетона.
У нас полностью отсутствуют также тарельчатые смесители с вращающимся корпусом. Выпускавшиеся ранее смесители этого типа С-371, С-355 и С-356 вместимостью соответственно 250, 500 и 1000 л в настоящее время сняты с производства, хотя на некоторых заводах ЖБИ они еще продолжают эксплуатироваться.
Среди смесителей принудительного действия тарельчатые смесители с неподвижным корпусом занимают ведущее место и производятся в достаточном количестве.
До настоящего времени лотковые двухвальные смесители в СССР не производились, хотя потребность в таких смесителях у нас значительная. Их применение необходимо при приготовлении бетонных смесителей на пористых заполнителях, арболите и других подобных материалах. В настоящее время изготовлен опытный образец такого смесителя с объемом готового замеса 1 м3 (СБ-163). Необходимо также создание гравитационных смесителей с вместимостью по загрузке 7—10 м3 и принудительного действия — 4—6 м3.
Бетоносмесители принудительного действия тарельчатого типа по сравнению с гравитационными смесителями обладают более высоким качеством смеси, производительностью, в 2—3 раза большей скоростью вращения, в 3—4 раза большей энергоемкостью, однако и в 7—8 раз большим износом лопастей и в 3—4 раза — износом корпуса.
Перспективы развития смесителей. В последнее время появились оригинальные конструкции смесителей для приготовления вязко-пластичных строительных сред, а также выполнено немало работ, посвященных анализу технико-экономических показателей различных смесителей. Объектами сравнения являлись гравитационные смесители и смесители принудительного действия.
По данным Института строительства Венгрии лотковые двухвальные смесители с двумя горизонтальными валами по сравнению с тарельчатыми смесителями
Применение двухвальных лотковых смесителей по сравнению с тарельчатыми смесителями позволяет снизить энергоемкость до 45%, а расход цемента — до 11%.
Как показывает многолетняя практика эксплуатации тарельчатых смесителей, они достаточно хорошо себя зарекомендовали на приготовлении бетонных смесей на плотных заполнителях и цементно-песчаных смесях. Приготовление смесей на пористых заполнителях плотностью 1000—12000 кг/м3 и менее в тарельчатых смесителях сопровождается увеличением времени смешивания до 5—7 мин, образованием перед вращающимися лопастями призм материала, перемещающихся вместе с лопастями, и всплытием легких фракций заполнителей.
В настоящее время находят ограниченное применение турбулентные (тарельчатые) смесители для приготовления бетонных смесей на пористых заполнителях. При этом приводятся данные о благоприятном воздействии на качество смесей этого процесса, обусловленное избирательным дроблением слабых зерен пористых заполнителей при больших частотах вращения рабочего органа.
Сравнительные испытания и обследования заводов, приведенные ВНИИжелезобетоном, показали, что конструкционно-теплоизоляционный бетон на пористых заполнителях, приготовленный в турбулентных смесителях, обладает низкой однородностью, имеет плотность, равную или большую, чем такой же бетон, приготовленный по традиционной технологии с применением керамзитового песка. Однородность конструктивного керамзитобетона марок 150—200, приготовленного в турбулентных смесителях, выше, однако расходы цемента не отличаются от средних нормативных для бетонов тех же марок, приготовленных по обычной технологии. Продолжительность смешивания должна составлять 1,5—2 мин.
Технология приготовления бетонов на пористых заполнителях с применением турбулентных смесителей не получила значительного распространения в связи с конструктивными недостатками турбулентного смесителя (его нельзя использовать
ВНИИжелезобетон не рекомендует включать турбулентные смесители в проекты заводов КПД и ЖБИ по выпуску ограждающих конструкций из конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона.
Опыт эксплуатации лотковых одновальных смесителей (растворосмесителей СМ-290) показал, что на них с успехом можно приготовлять легкобетонные смеси различной плотности за нормируемый отрезок времени.
В зарубежной практике для приготовления бетонных смесей на пористых заполнителях используются лотковые одновальные и двухвальные смесители.
Имевшееся ранее представление о том, что в лотковых смесителях из-за заклинивания крупных зерен заполнителей между вращающимися жесткопосаженными лопастями и корпусом нельзя приготовлять смеси с крупностью заполнителей более 40 мм, не верно. По данным фирмы "Arbau" (ФРГ), если в тарельчатых смесителях с объемом готового замеса 250—300 л допускается наибольшая крупность заполнителя 70 мм, 500 л — 80 мм, 750— 1200 л - 85 мм и 1000-1500 л - 100 мм, то в лотковых двух-вальных с объемом готового замеса 1000-1500 л допускается наибольшая крупность заполнителя 120 мм, 2000—3000 л -150 мм и 3500 л - 180 мм.
Для приготовления черных дорожных и цементно-бетонных смесей для строительства дорог используют только лотковые двухвальные смесители.[2]
1.Гравитационные бетоносмесители.
1.1.Бетоносмеситель СБ-103 входит в комплект оборудования бетонных заводов и установок и бетоносмесительных цехов заводов железобетонных изделий. Бетоносмеситель состоит из рамы, опорных стоек, смесительного барабана, траверсы, привода вращения барабана и пневмоцилиндра для опрокидывания
барабана.
Смесительный барабан представляет собой металлическую емкость в виде двух конусов, соединенных цилиндрической обечайкой, внутренняя поверхность которой снабжена футеровкой из сменных листов из износостойкой стали. В барабане на кронштейнах закреплены три передние и три задние лопасти. К цилиндрической обечайке барабана с внешней стороны на прокладках приварен зубчатый венец и к торцу переднего конуса фланец.
зубчатого венца при монтаже, и изнашивании роликов. Оси установлены на двух опорах и крепятся к стойке траверсы болтами. Поддерживающие ролики также смонтированы в подшипниках на эксцентриковых осях, позволяющих регулировать зазор между коническими поверхностями зубчатого венца и ролика. Для смещения ролика в осевом направлении предусмотрены регулировочные шайбы. Пневмокинематическая схема бетоносмесителя СБ-103: двухступенчатый редуктор закреплен на вертикальной стенке траверсы. Движение от электродвигателя через муфту и редуктор передается шестерне и зубчатому венцу барабана.
Пневмопривод служит для опрокидывания барабана при разгрузке готовой смеси, возврата и фиксации его в рабочем положении и заключает в себя пневмоцилиндр, воздухораспределитель, маслораспределитель, запорный вентиль, резинотканевые рукава и трубы. Пневмоцилиндр выполнен с тормозным устройством, позволяющим изменять скорость движения поршня в конце опрокидывания и подъема барабана.[1]
Технические характеристики бетоносмесителя СБ-103 представлены в виде таблицы 1.
| Показатели | Значение |
| Объём готового замеса, л. | 2000 |
| Вместимость по загрузке, л. | 3000 |
| Число циклов приготовления бетонной смеси, цикл/ч. | 20 |
| Наибольшая крупность заполнителя, мм. | 120 |
| Частота вращения барабана, с-1. | 0,21 |
| Мощность двигателя вращения барабана, кВт. | 22 |
| Механизм опрокидывания барабана | Пневматический |
| Угол наклона барабана, град.: при загрузке и смешении при выгрузке | 15 55 |
| Габаритные размеры, мм.: длина ширина высота | 2500 4100 3300 |
| Масса, кг. | 7200 |
Таблица 1. Технические характеристики бетоносмесителя СБ-103.[1]
2. Расчётная часть
2.1.Определение производительности
Определение производительности бетоносмесителя периодического действия производится по формуле 1:
где: V- паспортная вместимость смесителя, л., по готовому замесу;
2.2.Определение координат центра тяжести
2.2.1.Определение координат центра тяжести отдельных частей и всего барабана (без бетонной смеси).
Начало координат принимается в точке О (рис.2) по оси вращения барабана.
Рис 2. Схема к расчёту координат центра тяжести
барабана двухконусного бетоносмесителя.
где: G1-1, G1-2, G1-3- вес, Н., соответственно короткого конуса, цилиндрической части и длинного корпуса барабана. Координаты этих частей:
где:
Положение центра тяжести цилиндрической части барабана определяется величиной
Вес всего барабана (без бетонной смеси), Н.:
2.2.2.Определение координат центров тяжести отдельных частей и всей бетонной смеси в барабане.
Расположение порции смеси для одного замеса (рис. 3) характеризуется размером h, от оси барабана до поверхности смеси. Начало координат принимают в точке О.
Объем смеси в цилиндрической части барабана характеризуется радиусом R1-2, центральным углом
Рис 3. Схема к расчёту координат центра тяжести бетонной смеси
Площадь сегментной части смеси, м2, определяется по формуле 12:
Объём смеси цилиндрической части барабана, м3.:
Объемы и центры тяжести бетонной смеси соответственно в коротком конусе барабана (V2-1,
x2-1,
y2-1) находятся графоаналитическим методом. Для этого конусная часть барабана вычерчивается в масштабе (рис. 4) и делится на произвольно взятые одинаковой длины 5 частей, а коническая поверхность полученных элементарных объемов заменяется усредненной цилиндрической.
Радиусы
Рис 4.Схема к расчёту координат центра тяжести бетонной смеси в конических частях
барабана смесителя.
Площадь элементарного цилиндрического сегмента, м2.,определяется по формуле 18:
Объём элементарной части цилиндрического сегмента, м3., находится по формуле 19:
где: а = 0,11м – высота принятой элементарной части цилиндрического сегмента;
Объём смеси в коротком конусе, м3.:
Координаты центра тяжести смеси в коротком конусе определяются по уравнениям статических моментов объемов элементарных цилиндрических сегментов:
x1=0,055м y1=0,334м
x2=0,165м y2=0,399м
x3=0,275м y3=0,464м
x4=0,385м y4=0,528м
x5=0,495м
y5=0,592м
Координаты центра тяжести смеси в длинном конусе барабана находится другим способом. Для этого строится схема сечения барабана смесителя по оси и находятся точки пересечения медиан треугольников (рис. 4); затем определяются расстояния x2-3 и
y2-3 по масштабу:
x2-3=1,06м
y2-3=0,397м
Объем бетона в длинном конусе барабана можно уподобить объему пирамиды, для которой:
Координаты центра тяжести всего объема бетонной смеси в барабане, м, определяются по формулам 26 и 27:
Общий вес бетонной смеси в барабане:
где:
2.3. Определение усилий на опорных роликах
Определение усилия, с которым действует барабан с бетонной смесью на опорные ролики при статическом положении смеси в барабане (рис.5), из условия:
Усилие на опорных роликах:
Рис. 5. Схема к расчёту сил, действующих на опорные ролики смесителя (R≈R1-2- радиус бандажа, с-расстояние до точки К опоры бандажа на ролики).
а – при перемешивании смеси; б - при разгрузке смесителя.
Сумма моментов сил относительно точки К опоры барабана на опорные ролики
при перемешивании (рис.5, 6а):
тогда нагрузка на каждый поддерживающий ролик равна:
Сумма моментов при разгрузке относительно точки К (рис. 5б):
Нагрузка на каждый поддерживающий ролик равна:
где: е,, е,, и S’,
S” – соответствующие плечи сил G1 и G2;
Координата опорного бандажа барабана X1 принимается посередине его цилиндрической части (рис 10,б):
2.4. Определение мощности электродвигателя привода
Определение мощности, необходимой для перемешивания бетонной смеси и преодоления трения опорных роликов.
где φ=300 – угол естественного откоса бетонной смеси при вращении барабана.
Рис 7. Схема к расчёту мощности смесителя
Мощность:
где ω=1,6 рад/с – угловая скорость вращения барабана.
Сопротивление вращению барабана, обусловленное силами трения:
где: f=0,0008м - коэффициент трения качения бандажа барабана по роликам;
μ=0,1 - коэффициент трения скольжения в цапфах роликов;
D – диаметр роликов, м.;
d – диаметр цапф, м.;
Тогда мощность:
Суммарная расчетная мощность электродвигателя привода вращения барабана:
3.Характеристика расчитываемого бетоносмесителя
| Характеристики | Значение |
| Вес всего барабана (без бетонной смеси), Н. | 6900 |
| Общий вес бетонной смеси в барабане, Н. | 4030 |
| Усилие на опорных роликах, Н. | 6672 |
| Нагрузка на каждый поддерживающий ролик, Н. | 630 |
| Мощность электродвигателя привода вращения барабана, кВт | 2,16 |
Технические характеристики рассчитываемого бетоносмесителя представлены в виде таблицы 2
Таблица 2. Результаты расчёта бетоносмесителя.
Литература
1). Борщевский А.А., Ильин А.С. Механическое оборудование для
производства строительных материалов и изделий. М., Высшая школа. 1987.
2). Королёв К.М. Механизация приготовления и укладки бетонной смеси.
М., Стройиздат. 1986.
3). Методические указания к курсовому проекту по дисциплине
