Расчет бетоносмесителей

(все геометрические соотношения в данном разделе получены методом подобия при статистической обработке размеров серийно выпускаемых бетоносмесителей).

4.1. Определение производительности смесителей цикличного действия

Время рабочего цикла смесителя, с:

Τ = t₁ + t₂ + t₃ + [t];

где t₁ и t₂ соответственно время загрузки и выгрузки смеси; t₁=10...20 с, t₂ =15…25 с (для больших объёмов – большие значения); t₃ - время возврата барабана в исходное положение (для смесителей с наклоняющимся барабаном t₃ = 10...20 с); [t]- время перемешивания компонентов, с; (табл. 6 и 7).

Расчётное число замесов в час:

z₃ = 3600/T ≤ [z₃];

где [z₃] - нормативное число замесов в час для данной марки смеси и объёма готового замеса (табл. 2)

При невыполнении условия следует дать рекомендации по снижению времени рабочего цикла смесителя.

Эксплуатационная производительность, м³/ч:

П_Э = К_Н ·V₃ ·z₃

где К_Н - часовой коэффициент неравномерности выдачи товарной смеси (табл. 2);

Vз - объем готового замеса, м³.

4.2. Расчет бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешивание.

Основные конструктивные параметры бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием:

Рабочий объём барабана (объём смеси по загрузке), м³

V_p =V₃/K_В,

где V₃ - объём готового замеса, м^э;

K_В - коэффициент выхода смеси (табл.2).

Наибольший внутренний диаметр цилиндрической части D₀ и основные размеры барабана (рис.5), м

Pис. 5. Cxeмы смесительных барабанов:

с периферийным (а, б) и с центральным приводом (в)

а) D_o= [(I,6...I,7)V_p]¹/³, в) D_o =[(I,6...I,7) V_p ]¹/³;

D₁ = (0,8...0,8I) D₀, D₁ = (0,64...0,65) D_0;

D₂= (0,24...0.25) D₀; D₂ = (0,36...0,37) D₀;

D₃= (0,32...0,40) D₀ ; D₃ = (0.42...0.43) D₀;

L₁ = (0,12...0,125)D₀; D₄= (0,25...0.26) D_0;

L₂= (0,085... 0,09) D₀; L₁= (O,I7...O,I8)D₀;

L₃= (0,20...0,23) D₀; L₂= (0.20...0,22) D_0;

L₄=(0,45...0,5O) D₀. L₃= (O,34...O,35)D₀;

L₄= (0,23...0,24) D_0.

б) D₀= [(I,6...I,7)V_p]¹/³; L₁= (0,21...0,22) D₀;

D₁= (0,4...O,4I)D₀; L₂= (0,39...0,4I) D_0;

Толщина стенки барабана: δ = (0,01...0,015) D₀

Фактический геометрический объём барабана Vг. может быть под­считан как сумма (разница) соответствующих объёмов цилиндров и усечённых конусов (рис2.):

объём цилиндра Vц = (π·D₀² ·L)/4;

объём усеченного конуса Vук = π/12·(D1² + D2² + D3²)·L;

фактический коэффициент заполнения ψф = Vр / Vг =[ψ],

где [ψ] – рекомендуемый коэффициент заполнения смесью бараба­на;

Для обеспечения нормальной циркуляции компонентов смеси внутри барабана [ψ] = 0,33...0,40. При расхождении значений ψф и [ψ] рекомендуется изменить размеры барабана.

Дополнительные размеры узлов и деталей (после определения каж­дый размер округляется до нормального линейного значения, см. табл. 13).

I). Бетоносмесители с периферийным приводом (через зубчатый венец, рис.5. а, б)

опорные и поддерживающие ро лики:

- диаметр опорного ролика d_p = (0,18...0,22) D₀;

- ширина опорного ролика b_p = (0,32...0,36) d_p;

- диаметр оси опорного ролика d₀ = (0,20...0,25) d_p;

- угол установки опорного ролика β = 32..36°;

- диаметр поддерживающих роликов d_пр = (0,I0...0,I5) D₀;

- ширина поддерживающих роликов b_пр = (0,2...0,3) d_пр;

- диаметр оси поддерживающих роликов d_оп = (0,25...0,30) d_пр.

опорный бандаж и зубчатый венец:

- толщина опорного бандажа h_б = (0,024...0,026) D₀;

- величина зазора между бандажом и барабаном Δ = (0,005..0,0I)m;

- ширина опорного бандажа b_б= b_р + (0,04...0,05) м;

- диаметр опорного бандажа D_б = D₀+2(δ+ Δ + h_б);

- делительный диаметр зубчатого венца Dзв = D_б + (0,005... 0,015) м;

- ширина зубчатого венца bзв = (0,085...0,095) Dзв,

траверса, (рис.6):

-расстояние между опорами L_б = (1,2...1,6) D₀;

-высота от опоры до оси поворота траверсы H = (0,7.,.0,75) D₀;

-высоте от опоры до оси вращения барабана H₁ = (0,8.,.0,9) D₀;

-угол поворота траверсы α_т = 60,..65°; L₆= D₀+(100…150)мм

-внутренний радиус траверсы R_тр = (0,63...0,66) D₀.

Рис.6. Расчётная схема траверсы смесителя c периферийным приводом

2) Бетоносм есители с центральным приводом (рис.5,в):

–– диаметр вала под подшипником опорного устройства

dв = (0,066...0,076) D₀;

–– расстояние между осями подшипников опорного вала

L= (0,125...0,135) D₀.

Таблица 13

Нормальные линейные размеры ГОСТ 6636 (мм)

0,100; 0,105; 0,115; 0,120; 0,130; 0,140; 0,150; 0,160; 0,170; 0,180; 0,190; 0,200; 0,210; 0,220; 0,240; 0,250; 0,260; 0,280; 0,300; 0,320; 0,340; 0,360; 0,380; 0,400; 0,420; 0,450; 0,480; 0,500; 0,530; 0,560; 0,600; 0,630; 0,670; 0,720; 0,750; 0,800; 0,850; 0,900; 0,950

1,0; 1,05; 1,1; 1,15; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4; 3,5; 3,6; 3,8; 4,0; 4,2; 4,5; 4,8; 5,0; 5,3; 5,6; 6,0; 6,3; 6,7; 7,1; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5

10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75; 80; 85; 90; 95

100; 105; 110; 120; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200; 210; 220; 240; 250; 260; 280; 300; 320; 340; 360; 380; 400; 420; 450; 480; 500; 530; 560; 600; 630; 670; 710; 750; 800; 850; 900; 950

1000; 1060; 1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2240; 2360; 2500

Основные кинематические параметры бетоносмесителей с гравитационным перемешиванием.

Критические угло вая скорость (с ­ ^-1 ) и частота вращения:

; ,

где g = 9,81 м/с;

f – коэффициент трения бетонной смеси о лопасть; f = 0,4...0,5 (большие значения f рекомендуется принимать для малоподвижных и жёстких смесей);

φ₀ – угол внутрен­него трения бетонной смеси; φ₀= 43...45°;

R₀- наибольший вну­тренний радиус барабана, м;

Номинальная угловая скорость вращения, c^-1

ωном = (0,9…0,05) ωкр,

Номинальная частота вращения, мин^-1

nном =(30·ωном)/π.

Расчёт мощности

Определение рабочих нагрузок:

сила тяжести бетонной смеси, Η

- полная

G_см = V₃ ρ_см g;

- поднимаемая за счёт сил трения

G₁ = 0,85 G_см;

- поднимаемая в лопастях

G₂ = 0,15 G_см = G_см – G₁,

где V₃- объём готового замеса, м³;

ρ_см - плотность смеси, кг/м;

g= 9,81 м/с²,

сила тяжести барабана, Η

G_б= (0,6...0,65) G_см,

сила тяжести траверсы

G_тр = (0,9...1,05) G_б

Расчёт мощности, затрачиваемой на перемешивание:

средняя высота подъёма перемешиваемых компонентов за счёт сил трения

(h₁) и лопастях (h₂), м

h₁ ≈ R₀; h₂ = (1+sinφ₀)·R₀,

время одного оборота барабана, с

t_об =60/n_ном,

время подъёма смеси в лопастях (t₁) и падения компонентов смеси с высоты h₂ (t₂), с

; ;

где n_ном – номинальная частота вращения барабана, мин^-1

g= 9,81 м/с²,

число циркуляции смеси за 1 оборот барабана за счёт сил трения (z₁) и в лопастях (z₂), об ^-1

z₁ = 360/2·φ₁; z₂ = t_об /(t₁+ t₂),

где φ₁ – угол перемещения смеси, φ₁ ≈ 2φ_0.

Мощность, затрачиваемая на перемешивание, Вт:

Расчёт мощности, затрачиваемой на преодолевание сил трения в опорах бетоносмесителей.

В зависимости от конструкции бетоносмесителя мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в опорах, определяется следующим образом, Вт

– для смесителей цикличного действия с центральным привода (рис. 5. в):

;

– для смесителей с периферийным приводом (опирание на опорные ролики, рис. 5 а, б):

;

где ω_ном - номинальная угловая скорость вращения барабана, с^-1,

μ₁ - коэффициент трения качения, приведенный к валу или оси под­шипника опорного устройства;

μ₁ =0,01...0,015;

μ₂ - коэффициент (плечо) трения качения бандажа по опорным роликам;

μ₂=0,0008..0,001 м;

dв - диаметр вала опорного подшипника, м;

d_о - диаметр оси опорного ролика, м;

β -угол установки опорных ро­ликов, град.

Полная потребляемая мощность, Вт:

N = N₁ + N₂.

4.3. Расчет бетоносмесителей цикличного действия с принудительным перемешивание.

Основные конструктивные параметры бетоносмесителей цикличного действия с принудительным перемешиванием.

Основные размеры смесительной чаши (рис.7а):

рабочий объем смеси, м³

V_р= Vз/К_В,

где V_З - объем готового замеса, м³; К_В - коэффициент выхо­да смеси (табл.2);

внутренний диаметр смесительной чаши, м

;

где hсм - высота слоя смеси в смесительной чаше, м (рис.8);

наружный диаметр внутреннего "стакана"

d_о = 0,33 Dо;

Высота смесительной чаши, м

Hо = (0,3...0,32) Dо;

высота внутреннего "стакана", м

h_ст =(0,56...0,58)d_о;

Диаметр вертикального вала (ротора), м

d_в = (0.104...0,106)V_p^1\3

Дополнительные размеры, необходимые для расчета амортиза­ционного устройства лопасти (рис.7 б):

С₁ = (0,05...0,06) Dо; С₂= (0,135...0,140) Dо;

С₃= (0,21...0,22) Dо.

а)

б) в)

г)

Рис.7. Схемы к расчету лопастных смесителей

Рис.8 Зависимость высоты смеси hсм в смесительной чаше от объема готового замеса Vз (для лопастных смесителей)

Основные кинематические параметры лопастных бетоносмесителей.

Критическая угловая скорость, с^-1 и частота вращения вала, мин ^-1

; ,

где g = 9,81 м/с;

f- коэффициент трения бетонной смеси о лопасть; f = 0,4...0,5 (большие значения f рекомендуется принимать для малоподвижных и жёстких смесей);

Rо - наибольший радиус вращения частиц смеси, м,

Rо = Dо/2.

Номинальная угловая скорость вращения, с^-1

ω_ном = (0,9…0,95)·ωкр;

Номинальная частота вращения, мин^-1

n_ном = (30·ω_ном)/π.

Выбор лопастного аппарата.

Лопастной аппарат должен обеспечивать интенсивную циркуля­цию перемешиваемой смеси, что может быть достигнуто изменением радиусов вращения и углов атаки лопастей (угол атаки - угол по­ворота и наклона лопасти относительно нормали проходящей через центр вращения лопастей; положительный угол атаки - смесь отбрасывается к центру вращения, отрицательный - к периферии). Поло­жительные углы атаки лопастей должны чередоваться с отрицатель­ными.

На рис. 9 и 10 приведены 4 схемы лопастных аппаратов роторных смесителей. Выбор схемы рекомендуется осущес­твлять с учётом заданного объёма готового замеса V_3. Выбранная схема должна быть приведена в "Пояснительной записке".

Рис. 9. Схемы лопастных аппаратов тарельчатых смесителей:

1 – объем готового замеса Vз = 165 л (z=4)

2 - объем готового замеса Vз = 1000 л (z=9)

Рис. 10. Схемы лопастных аппаратов тарельчатых смесителей:

3 – объем готового замеса Vз = 375 л (z=7)

4 – объем готового замеса Vз = 500 л (z=8)

Определение размеров лопастей (рис.7 в,г)

Средняя условная скорость вращения лопастей, м/с

vусл = 2/3·ω_ном ·Rср,

где Rср - средний радиус вращения лопастей, м; Rср ≈d_о.

Суммарная активная площадь поверхности лопастей, м

;

где V₃ – в м³;

[λ] – нормальный критерий эффективности ро­торных (тарельчатых) смесителей, определяющий число полных цир­куляций перемешиваемой смеси за единицу времени, с^-1; для та­рельчатых смесителей;

[λ] = 0,5....0,7 с ^-1.

Суммарная активная площадь поверхности перемешивающих (∑S^паi) и очистных (∑S^оаi) лопастей, м²

^{; ,}

где К₃ - коэффициент соотношений активных площадей поверх­ности очистных и перемешивающих лопастей,

К₃= 1,0...О,5 (при К₃ =1,0 площади активных поверхностей очистных и перемеши­вающих лопастей равны);

z, z_n, z_о - соответственно общее число лопастей, число перемешивающих и очистных лопастей (опре­деляются по выбранной схеме лопастного аппарата; обычно z_о =Ι...3).

Натуральная (истинная) площадь поверхности перемешивающей (S_n) и очистной (S_о) лопастей, м²:

; ;

α^п_ср = (α₁^п + α₂^п +… α_i^п)/z_п; α^о_ср = (α₁^о + α₂^о +… α_i^о)/z_о;

где α_i^п и α_i^о - углы атаки (поворота) соответственно перемешиваю­щей и очистной i -той лопасти, град;

β - угол атаки (наклона) лопастей в вертикальной плоскости, град.

Значения α_i^п, α_i^о и β определяются по выбранной схеме лопастного аппарата (допускается принимать β =0...8°).

Учитывая полное погружение лопастей в перемешиваемую смесь и пренебрегая зазором между нижней кромкой лопасти и днищем смеси­тельной чаши (δ =Ι...6 мм), можно принять активную высоту i -той лопасти равной высоте слоя смеси: H_аi≈h_см

Натуральная (истинная) высота ί -той лопасти, м

h_п =h_о =H_ai /cosβ,

где h_п и h_о - соответственно высота перемешивающей и очистной i-той лопасти; м;

H_ai - активная высота i -той лопасти, м.

Натуральная (истинная) ширина перемешивающих (b_п) и очист­ных (b_о) лопастей, м

b_п =S_п /h_п; b_о =S_о /h_о

Определение радиусов вращения лопастей (рис7, в).

Радиусы вращения лопастей определяются с учетом следующего условия: суммарная площадь проекции вращения лопастей должна быть больше площади перемешивания, т.е. наружный радиус вращения предыдущей (от центра вращения) лопасти должен быть больше внут­реннего радиуса r_вi+1 последующей лопасти:

< (1)

Значения наружного r_нi и внутреннего r_вi радиусов вращения и активная ширина i-той лопасти определяется из следующего ус­ловия, м:

где a_i - величина перекрытия радиусов вращения лопастей, м (наз­начается конструктивно для каждой пары лопастей,

a_i =0,03...0,08 м.

Примечание. При определении радиусов вращения крайних лопастей зазорами между внутренней стенкой смесительной чаши и лопастью, а также между стенкой внутреннего стакана и лопастью, можно пре­небречь. Таким образом, наружный радиус вращения наиболее удале­нной от центра вращения лопасти будет равен внутреннему радиусу смесительной чаши, а внутренний радиус наиболее близкий к центру вращения лопасти - равен наружному радиусу внутреннего стакана.

После определения радиусов вращения лопастей проверяется условие (1); при его невыполнении значения r_нi и r_вi до­лжны быть изменены.

Средняя окружная скорость i -той лопасти, м/с

v_оi = ω_ном [(r_нi + r_вi)/2].

Полученные результаты сводятся в таблицу:

№ лопасти (i)	Угол атаки αi, град	Активная ширина лопасти bai, м	Радиус вращения	Средняя окружная скорость vоi, м/с
Наружный rнi	Внутренний rвi

Усредненная окружная скорость движения лопастей, м/с

v_о.ср = (v_о1 + v_о2 + … v_оi)/z,

где z - общее число лопастей.

Расчет потребляемой мощности.

Суммарный вращающий момент, требуемый для преодоления сопротивления смеси, Нм:

z

М_в = 0,5·q·h_а ∑(r_нi² - r_вi²);

i=1

где q- удельное сопротивление смеси движению лопасти, Пa (рис.11); для проектного расчета рекомендуется принимать наиболь­шие значения q в зависимости от значения v_о.ср); z - число лопастей; r_нi и r_вi соответственно наружный и внутренний радиус вращения лопастей; h_а - активная высота лопастей.

а)

1- раствор; 2 – керамзитобетон; 3 – бетон с известковым заполнителем;

4 – бетон с гранитным заполнителем

б)

1 - В/Ц = 0,2; 2 - В/Ц = 0,3; 3 - В/Ц = 0,4; 4 - В/Ц = 0,7; 5 - В/Ц = 0,8;

Рис. 11. Зависимость удельного сопротивления смеси движению лопасти q от вида смеси и В/Ц отношения (а) и скорости движения лопасти и В/Ц отношения (б)

Мощность, затрачиваемая на перемешивание, Вт:

N₁= М_в·ω_ном

Мощность, затрачиваемая на перемещение смеси (на трение между смесью и внутренней поверхностью смесительной чаши), Вт:

N₂ = π/12 · ρ_см · g·f· hсм·(Dо³ - d_о³)· ωном,

где g =9,81 м/с; ρ_см, -плотность смеси, кг/м³; h_см -высота смеси в смесительной чаше, м; Dо и d_о - соответственно, диаметры смеси­тельной чаши и внутреннего стакана, м; f - коэффициент трения бетонной смеси о лопасть, f = 0,4...0,5 (большие значения f рекомендуется принимать для малоподвижных и жёстких смесей).

Полная потребляемая мощность, Вт:

Ν=N₁+N₂

4.4. Кинематический расчет привода

Определение общего к.п.д. привода

Общий к.п.д. привода смесителя будет зависеть от выбранной (или приведенной в задании) кинематической схемы смесителя и осо­бенностей его привода: того или иного типа редуктора, наличия от­крытой губчатой или клиноременной передачи наличия зубчатого синх­ронизатора и соединительных муфт

η_пр= η_ред ·η_пер· η_с ·η^х_м ·η^у_подш

где η_ред -к.п.д. редуктора; η_пер -к.п.д. открытой передачи; η_с -к.п.д. синхронизатора; η_м -к.п.д. муфты; η_подш -к.п.д. пары под­шипников (если имеются отдельно установленные подшипники); x -число муфт; y -число отдельно установленных пар подшипников.

Значения к.п.д. стандартных деталей и механизмов приведены в (табл.14).

Таблица 14

КПД некоторых механических передач

Вид передачи (механизма)
Открытая зубчатая цилиндрическая Открытая клиноременная Для двух подшипников качения Компенсирующие муфты (МУВП, МЗ и т.д.) Редуктор цилиндрический одноступенчатый Редуктор цилиндрический двухступенчатый Редуктор планетарный одноступенчатый Редуктор планетарный двухступенчатый Редуктор цилиндро- планетарный двухступенчатый	0,93…0,95 0,94…0,97 0,99…0,995 0,98…0,99 0,96…0,98 0,93…0,97 0,97…0,99 0,93…0,97 0,93…0,97

Выбор электродвигателя (и мотор-редуктора)

В курсовом проектировании для смесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием и периферийным приводом, рекомендуется использовать электродвигатели асинхронные переменного тока (например, серии 4А, АО и т.п.) с синхронной частотой вращения вала двигателя η_с = 1000...1500 мин. Исполнение двигателя (вертикальное или горизонтальное) определяется кинематической схемой проектируемого смесите­ля.

Для смесителей цикличного действия с центральным приводом ре­комендуются мотор-редукторы (обычно вертикального исполнения) с одноступенчатым планетарным или двухступенчатым цилиндро-планетарным (или цилиндрическим) передаточным механизмом.

Требуемая мощность на валу электродвигателя (мотор-редуктора),

N_тр=N/(10³ η_пр)

где N - полная потребляемая мощность, Вт.

Условие выбора электродвигателя:

Условие выбора мотор-редуктора:

-при отсутствии открытой передачи:

-при наличии открытой передачи:

где N_ДВ- мощность электродвигателя, кВт; n_ном - номинальная частота вращения рабочего органа смесителя (вала или барабана), мин^-1; n_т - частота вращения выходного (тихоходного) вала передаточно­го механизма мотор-редуктора, мин^-1; n_Б - частота вращения быстро­ходного вала открытой передачи,мин; u_пер -передаточное отношение открытой передачи; для зубчатых цилиндрических передач тарель­чатых смесителей u_пер = 3.5...4,5; для клиноременных передач тарельчатых смесителей u_пер =1,2...3.

После выбора электродвигателя (или мотор-редуктора) выписы­вается его техническая характеристике в виде таблицы:

- для электродвигателей: марка, мощность (N_ДВ, кВт), частота вращения вала (n_дв, мин) и диаметр выходного конца вала (d_дв, мм);

- для мотор-редуктора: марка, мощность двигателя (N_ДВ, кВт), частота вращения вала двигателя (n_дв, мин^-1), частота вращения (n_т, мин^-1) и диаметр выходного конца (d_мр, им) тихоходного вала, передаточное число мотор-редуктора (u_мр).

Выбор передаточного механизма

Выбор типа передаточного механизма (редуктора) и его испол­нения обусловлен кинематической схемой проектируемого смесителя. При проектном расчете рекомендуется использовать следующие се­рийно выпускаемые редукторы: одноступенчатые цилиндрические в планетарные, двухступенчатые цилиндрические и цилиндро-планетарные. Исключение составляют бетоносмесители с гравитационный пе­ремешиванием цикличного действия с периферийным приводом - двух­ступенчатый цилиндрический редуктор является нестандартным и проектируется специально для подобного типа смесителей.

Общее передаточное отношение привода

u_пр = n_дв/ n_ном

где n_дв и n_ном - соответственно, частоты вращения вала двига­теля и рабочего органа (вала или барабана), мин^-1

Для смесителей с устанавливаемым мотор-редуктором

- при наличии открытой передачи уточняется ее фактическое пе­редаточное отношение

u_пер = n_т / n_ном

- при отсутствии открытой передачи уточняется фактическая номи­нальная частота вращения рабочего органа:

n_{ном (факт)} = n_т≤n_кр

где n_кр - критическая частота вращения рабочего органа, мин ^-1.

Для смесителей, с отдельно устанавливаемым электродвигате­лем, расчетное передаточное число редуктора

u_расч= u_пр / u_пер

где u_пер - передаточное отношение открытой передачи (ври ее на­личии): для зубчатых венцов гравитационных бетоносмесителей о периферийным приводом u_пер =7...8; для зубчатых цилиндрических передач тарельчатых смесителей u_пер =3,5...4,5; для клиноременных передач тарельчатых

u_пер = 1,2...3.

где u_ред - фактическое передаточное число редуктора; Ν_подв - подво­димая мощность к редуктору, кВт (при соответствующих синхронной частоте вращения быстроходного вала и режиме работы редуктора). После выбора редуктора выписывается его техническая характерис­тика в виде таблицы: марка, исполнение, передаточное число (u_ред). режим работы (ПВ), синхронная частота вращения быстроходного ва­ла (n_t, мин^-1), подводимая мощность (Ν_подв, кВт), диаметры выходных концов быстроходного (d_Б, мм) и тихоходного (d_T, мм) валов.

Фактическое передаточное отношение открытой передачи (при ее наличии)

n_{ном (факт)} = u_пр / u_ред

Фактическая номинальная частота вращения рабочего органа, мин^-1 (при отсутствии открытых передач)

n_факт = n_дв/u_ред<n_кр

где u_ред - передаточное число выбранного редуктора; n_кр - крити­ческая частота вращения рабочего органа. мин^-1.

Выбор соединительных муфт

Наличие и количество соединительных муфт определяется ки­нематической схемой привода.

Для соединения валов между собой рекомендуется муфты упру­гие втулочно-кольцевое (МУВП), зубчатые (МЗ) и другие аналогич­ных типов.

Выбор муфт осуществляется по расчетному вращающему моменту (M_{расч i}), передаваемому муфтой, с учетом диаметров соединяемых валов.

М_{расч i} =K_З·М_i

где K_З - коэффициент запаса, K_З = 1,2...1,3; Μ_i - вращающий мо­мент на соединяемых валах, кНм.

где ω_i - угловая скорость соединяемых валов, с^-1; η_i - общий к.п.д. деталей и узлов, расположенных между двигателем и устанав­ливаемой муфтой.

Условие выбора муфт

где М_Hi - номинальный передаваемый вращающий момент выбираемой i-той муфты, кНм; d_i и d_j - диаметры соединяемых валов, мм; d_раст - интервал диаметров расточки под вал у выбираемой муфты, мм.

После выбора соединительных муфт выписывается их техническая ха­рактеристика в виде таблицы: марка, кол-во, номинальный передавае­мый момент (М_Hi, кНм), интервал диаметров расточки под вал (d_раст, мм).

5. Расчет технологического оборудования.

Производительность ленточного транспортера, который по­дает песок и щебень, должна быть несколько выше суммарной часовой потребности в этих компонентах.

В стационарных смесительных заводах в настоящее время успешно используют установки для пневматического транспор­тирования цемента. Выбор основных параметров этих установок сводится к опре­делению расхода воздуха, скорости его движения, диаметра тру­бопровода и требуемого давления (разрежения для всасывающих установок).

Винтовые конвейеры.

Винтовые конвейеры применяют для горизонтального или наклонного (под углом до 20˚) транспортирования сыпучих, кусковых и тестообразных материалов на расстояние до 30…40м и имеют производительность 20 – 40м³/ч.

Конвейер (рис.12,а) представляет собой жёлоб 4 полукруглой формы, внутри которого в подшипниках 5 вращается винт 3. Вращение винту сообщается электродвигателем 1 через редуктор 2.

Загрузка материала производится через загрузочное отверстие 6, а выгрузка – через выходное отверстие 7 с задвижкой. Конструкция винта, частота его вращения, а также коэффициент заполнения желоба зависят от вида транспортируемого материала

Сплошной винт (рис.12,б) применяют для хорошо сыпучих материалов (цемента, песка, мела, гипса, шлака, извести в порошке) при коэффициенте заполнения желоба Кн =0,25…0,45 частоте вращения винта 90…120 минˉ¹.

Ленточный и лопастный винты (рис.12 в, д) применяют для транспортирования пусковых материалов (крупного гравия, известняка, не гранулированного шлака) при Кн = 0.25…0.40 и частоте 60…100минˉ¹. Для транспортирования тестообразных, слежавшихся и влажных материалов (мокрой глины, бетона, цементного раствора) применяют фасонный и лопастный винты (рис.12 г,д) при частоте вращения 30…60минˉ¹ и Кн = 0.15…0.30.

Рис.12. Винтовой конвейер.

Производительность горизонтального винтового конвейера (м³/ч) зависит от средней площади сечения потока материала и скорости его движения вдоль оси:

где D - диаметр винта, м;

V – скорость движения материала вдоль оси конвейера, м/с.

В случае перемещения материалов при угле наклона конвейера 5° производительность его снижается на 10%, при угле наклона 10°- на 20%, при угле наклона 20°- на 35%.Диаметры винтов стандартизированы и составляют 0,15; 0,20; 0,230; 0,30; 0,40; 0,50; 0,60(м). Шаг винта t = D – для горизонтальных и t = 0,8D -для наклонных конвейеров. При частоте вращения двигателя n и шаге винта t=D (где D – диаметр винта) скорость движения материала (м/с) вдоль оси:

Необходимая частота вращения

К – коэффициент, равный 60; 45; 30; соответственно для мелкого неабразивного, тяжёлого неабразивного и абразивного материалов.

Мощность на валу винтового конвейера

N = 0,0027П∙Н + 0,0027П∙Lr∙w + 0,02K1∙q1∙Lr∙V∙wв. (кВт).

К1 – коэффициент, определяющий характер движения (вращения) рабочего органа.

Lr – длина горизонтальной проекции конвейера.

qт – погонная масса вращающихся частей винтовых конвейеров;

qт ≈ 80Дв. (кг/м).

При сухом неабразивном материале w = 1,2; при влажном неабразивном w =1,5; при полу абразивном w= 2,5; при абразивном w = 3,2; при сильно абразивном w =4; для цемента, песка и подобных строительных материалов w = 3,2 ÷ 4,0.

wв = 0,16 – для подшипников скольжения; wв = 0,08 – для подшипников кипения. Мощность двигателя определяют с учётом КПД механизма.

Крутящий момент на винте.

Расчёт бункера.

Бункера представляют собой ёмкости для кратковременного хранения материалов. Их устанавливают в начальных и конечных технологических постах транспортирования материалов, в местах перегрузок, а также используют в качестве промежуточных ёмкостей, обеспечивающих стабильную работу оборудования при неравномерном поступлении материалов, или для обеспечения работы машин циклического и непрерывного действия.

Объём бункера определяется в зависимости от расхода выгружаемого из него материала и от времени, на которое создаётся запас:

Q – расход материала (м³/ч)

t – время на которое создаётся запас

к – коэффициент наполнения бункера к = 0,9.

Q = 3600·F·V (м³/ч)

V – скорость истечения материала, м/с

Скорость истечения материалов рекомендуется определить по следующим зависимостям:

при нормальном истечении:

при гидравлическом истечении:

λ – коэффициент истечения, определяется опытным путём;

λ = 0,22 – для пылевидных и влажных материалов;

λ = 0,4 – для кусковых материалов;

λ = 0,6 – для зернистых материалов;

h – высота материала бункере, м

R – гидравлический радиус отверстия, равный отношению его площади F к периметру А;

F – минимальная площадь выходного отверстия

dср. – поперечный размер типичного куска, м;

φ – угол внутреннего трения (табл. 15).

Для порошковых и мелкозернистых материалов площадь разгрузочного отверстия должна быть не менее 0,09 м².

Таблица 15

Физико-механические свойства строительных материалов

Материал	Плотность, т/м^3	Коэффици ент внутреннего трения	Угол естественного откоса материала, град	Коэффици ент трения о сталь
в покое	в дви-жении
Сухая мелко-кусковая глина	1,2–1,5	0,5–0,9			0,75
Песок	1,4–1,9	0,6–0,9			0,84
Гравий	1,5–1,9	0,5–1,0			0,84
Щебень	1,4–2,0	0,8–1,0			0,63
Шлак	0,6–1,0	0,6–1,1			1,19
Цемент	0,9–1,5	0,5–0,9			0,65
Свежеприготов-ленный бетон (на щебне или гравии)	1,8–2,5	0,65–1,0			0,84-1,0

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ 16349. Смесители цикличные для строительных материалов. Технические условия..

2.Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудова­ние предприятий строительных материалов, изделий и конструкций М.: Машиностроение, 1981.

3. Борщевский А.А., Ильин А.С. Механическое оборудование для произ­водства строительных материалов.- М.: Высшая школа, 1987.

4. Дроздов Н.Е., Журавлев М.И. Механическое оборудование заводов ЖБИ.- М.: Стройиздат, 1975.

5. Сергеев В.П. Строительные машины и оборудование.- М.: Высшая школа, 1987.

6. Строительные машины: Справочник. В 2-х томах. Том I: Машины

для строительства промышленных, гражданских сооружений и до­рог /А.В.Раннев и др.; под общ. ред. Э.Н.Кузина.- М.: Маши­ностроение, 1991.

7. Воронцов-Вельяминов Н.П., Шагинов Д.Л., Петров Н.М. Строительные машины. Альбом чертежей.- М.: Госстройиздат, I960.

8. Механическое оборудование предприятий строительных материалов Атлас конструкций. Под ред. М.Сапожникова.- М.: Машиноотроение, 1978.

9. Сапожников М.Я. Машины промышленности строительных материалов. Атлас конструкций,- М.: Машиностроение, 1961.

10. Волынец Н.П. и др. Справочник инженера-технолога предприятия сборного железобетона.- Киев: Будивельник, 1983.

11. Гогия К.К. Формование железобетонных изделий.- М.: Стройиздат, 1989.

12. Константопуло Г.С. Механическое оборудование заводов железобе­тонных изделий и теплоизоляционных материалов.- М.: Высшая школа, 1988.

13. Королев К.М. Механизация приготовления и укладки бетонной смеси.- М.: Стройиздат, 1986.

14. Михайлов К.В., Фоломеев А.А. Справочник по производству сбор­ных железобетонных изделий.- М.: Стройиздат, 1982.

15. Производство сборных железобетонных изделий. Справочник. Под ред. К.В.Михайлова и К.М.Королева.- М.: Стройиздат, 1989.

16. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкция и расчет.- М.: Машиностро­ение, 1972; 1993-

17. Вайнсон А.А. Транспортирующие машины. Атлас конструкций.- М.: Машиностроение, 1976.

18. Гузенков П.Г. Детали машин.- М.: Высшая школа, 1986.

19. Кузьмин А.В. и др. Расчет деталей машин. Справочное пособие Минск: Высшая школа, 1986.

20. Привода машин. Справочник. Под ред. В.В. Длоугого.- М.: Машино­строение, 1982.

21. Проектирование механических передач/ С. А. Чертовский; Г. А. Снесарвёв, Б. С. Козинцев и др. -М.: Машиностроение, 1984.

22. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации.–М.: Высш. шк., 2001.–575 с.

Дата добавления: 2017-02-01