Эксплуатация оборудования бетоносмесительных заводов

где     Q_час = П_часQ — часовой расход  соответствующего  материала;

          П_час— часовая производительность завода (установки)м3/ч;

          k_зап — норма запаса материала в бункере (чаще всего  k_зап=2ч.);

 

м³,

м³,

м³,

м³,

 

Соотношение емкостей отсеков  для различных фракций щебня  обычно принимается в пропорции 2:1:1 для крупного, среднего и мелкого  щебня.

Производительность ленточного транспортера, которым подается 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 транспорта цемента.

Выбор основных параметров этих установок сводится к определению расхода воздуха, скорости его движения, диаметра, трубопровода и требуемого давления (разрежения для всасывающих установок), по методике, излагаемой в курсе подъемно-транспортных машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Выбор основных параметров.

 

3.1. Расчет механизмов перемешивания.

 

3.1.1.Расчет мощности двигателя механизма вращения барабана.

 

Для обеспечения вращения барабана смесителя необходимо затратить мощность для преодоления следующих сопротивлений: сопротивление подъема смеси лопастями, сопротивления трения качения барабана на роликах, сопротивления трения в подшипниках роликов.

Траектория  движения   смеси   в   барабане  довольно   сложная. Одна часть смеси поднимается лопастями, другая ее часть поднимается под действием сил трения. В бетоносмесителях с двухконусными барабанами в каждый момент времени лопасти  поднимают около  15%  смеси. Расчетная схема для определения мощности двигателя представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 – Расчетная схема для определения мощности двигателя.

 

На подъем смеси расходуется мощность (кВт)

;

где      G₁ — сила   тяжести   смеси,   поднимаемой   под действием сил трения (G₁ = 0,85G_см),  Н;

G₂ — сила тяжести смеси, поднимаемой лопастями (G₁ = 0,15G_см), Н;

h₂ — высота  подъема смеси в лопастях,  м;

h₁ — высота подъема смеси под действием сил трения, м;

z₁ и z₂ — число циркуляции смеси за один оборот барабана за счет сил трения  и в лопастях,  соответственно;

n — частота   вращения   барабана,   об/с.

Согласно схеме, показанной на рисунке 10 можно определить h₂ по формуле:

;

где R — внутренний   радиус  барабана.

Угол β может быть принят равным углу трения, т. е. равным 45°, тогда

м;

Движение смеси под  действием сил трения  более   сложное,   чем в предыдущем случае. Рассмотрим частицу,   находящуюся  на стенке барабана в точке А. При вращении она поднялась бы в точку В, определяемую  углом трения   φ₁, но под влиянием лопастей и подпора других частиц действительный угол подъема φ₂ будет больше (около 90°), после чего частицы начнут скользить по поверхности смеси.

Приняв угол перемещения  смеси из точки А в точку В₁ φ₂=90°, высота подъема смеси под действием сил трения будет

;

Число циркуляции смеси, поднимаемой под действием сил  трения, в течение одного оборота барабана (приняв время сползания смеси равным времени подъема):

;

Время подъема смеси  в лопастях:

 с;

Время падения смеси  с высоты h₂:

с;

Число циклов смеси поднимаемой  лопастями:

;

где  t_об – время одного оборота барабана, величина обратная частоте.

Таким образом,  число  циркуляции смеси, поднимаемой под  действием сил трения, в течение одного оборота барабана для обоих рассмотренных случаев может быть принято одинаковым:

;

Тогда мощность затрачиваемая  на подъем смеси можно определить по формуле:

кВт;

 

Радиус барабана без особых погрешностей можно принять равным радиусу в его цилиндрической части, так как основная масса смеси находится в его цилиндрической части.

Кроме работы по подъему  смеси двигатель затрачивает  энергию на преодоление сил трения в опорных узлах барабана. Эти составляющие мощности (кВт) могут быть рассчитаны по следующим формулам: для смесителей, у которых барабан установлен на роликах:

 

кВт;

 

где   G_б — сила тяжести барабана, Н;

         R_б — радиус   бандажа, м;

         r_р — радиус  опорного  ролика, м;

         k_f — плечо трения  качения (k_f=0,001м);

         ω — угловая скорость  барабана,   рад/с;

         γ — угол   установки опорных роликов;

         μ — коэффициент трения в подшипнике барабана при установке его на оси;

         г₀ — радиус оси, м.

Мощность двигателя  привода  вращения  барабана:

кВт.

На привод вращения барабана можно оставить тот же двигатель.

 

 

3.1.2.Расчет мощности двигателя, механизма вращения лопастного вала.

 

В данной конструкции барабана появился новый элемент – лопастной вал. Он приводится в движение двигателем от привода вращения барабана. Следовательно появляются дополнительные затраты мощности на вращения вала с лопастями, расчетная схема представлена на рисунке 12. По аналогии с лопастным смесителем:

;

где    k_р – коэффициент удельного сопротивления резанию (для цементно-бетонных масс k_р=(2…6)^.10⁴Н/м²)

               b – ширина лопасти, b=0,07м;

               γ – угол между плоскостью лопасти вала и осью вала 45ْ ;

               R_н и R_в – наружный и внутренний радиус лопасти, R_н=0,15 и R_в=0,05 м;

               ω – угловая скорость вала,ω=100рад/с;

               z – количество лопастей на валу, z=3;

              k_н – коэффициент заполнения материалом барабана k_н=0,045;

Рисунок 12 – Схема расчета лопастного вала.

 

кВт;

Принимаем двигатель: АИР71В6 , N_дв=0.55 кВт, n_дв=920 мин^-1.

 

 

3.1.3.Кинематический расчет механизма вращения лопастного вала.

 

Кинематическая схема  для расчета механизма вращения лопастного вала представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Кинематическая схема расчета механизма вращения лопастного вала.

 

Так как при скорости 8-12м/с материал при взаимодействии с лопастью образует новые поверхности, что улучшает качество смеси и увеличивает интенсивность перемешивания. Исходя из окружной скорости и радиуса лопасти определяем угловую скорость вращения вала:

рад/с;

где   V – окружная скорость лопасти (принимаем V=10м/с);

         R – радиус лопасти, R=0.25м

Определим частоту вращения вала:

мин^-1;

Зная частоту вращения лопастного вала и двигателя определим  передаточное число клиноременной  передачи:

Определим мощность на валу:

кВт

 

 

3.1.4.Расчет клиноременной передачи.

 

Расчет клиноременной  передачи будем вести исходя из мощности двигателя (N_дв=0.55 кВт), частоты двигателя (n_дв=920 мин^-1) и передаточного числа клиноременной передачи (U_к.р.=2,44). Также примем в условие то, что натяжение ремня периодическое и желательно малые габариты.

По графику рис.12.23 [3] выбираем рекомендуемое сечение А. По графику рис.12.25[3] определяем наиболее предпочтительный диаметр малого шкива: d_р1=90мм и Р₀≈0,8кВт (мощность передаваемая шкивом).

Рассчитаем геометрические параметры передачи:

Расчитаем диаметр большего шкива:

 

мм;

Выбираем диаметр большего шкива из стандартного ряда шкивов d_p2=224мм.

По рекомендации, межосевое расстояние предварительно принимаем из промежутка:

 

,

,

;

Длинна ремня определяется как сумма прямолинейных участков и дуг:

 

 мм;

Принимаем длину ремня  из стандартного ряда l=1000мм.

Определяем межосевое  расстояние при заданной длине ремня:

 

Определим угол α:

 

;

По формуле определяем мощность, передаваемую одним ремнем:

 

кВт;

где  С_α – коэффициент угла обхвата, принимаем по рекомендации стр.272[3] С_α=0,92;

         С_l – коэффициент длины ремня, принимаем по рекомендации стр.272[3] С_l=0,88;

         С_i – коэффициент передаточного отношения, принимаем по рекомендации стр.272[3] С_i=1,13;

         С_р – коэффициент режима нагрузки, принимаем по рекомендации стр.272[3] С_р=1,2;

 

Определяем число ремней:

 

где С_р – коэффициент числа ремней, принимаем по рекомендации стр.272[3] С_р=1;

Найдем предварительное  натяжения одного ремня:

Окружная скорость меньшего шкива:

 

м/с;

 

Определим дополнительное натяжения от действия центробежных сил:

 

Н;

 

где  А – площадь  сечения ремня, А=81^.10^-6м²;

        ρ – плотность материала ремня, ρ=1250 кг/м³;

Определяем общее натяжения  ремня:

 

Н;

 

Определим силы, действующие на вал в статическом состоянии передачи:

 

Н;

Н;

 

В данном примере влияние  центробежных сил малы.

Найдем ресурс наработки  ремней:

 

ч;

 

где   k₁ – для умерших колебаний, k₁=1;

        k₂ – коэффициент климатических условий.

 

 

3.1.5.Расчет лопастного вала на прочность.

 

3.1.5.1. Выбор расчетной схемы и определение основных нагрузок.

 

Назначаем материал: Сталь 45, термообработка: улучшение. Из таблицы 8.8 [3] находим: МПа, МПа.

Определяем диаметр  выходного конца вала (минимальный):

мм,

где    Мпа – напряжения кручения;

T₁=120 Нм – крутящий момент;

Выбираем диаметры вала:

Принимаем: d=35 мм, диаметр вала под подшипники мм. Диаметр      под шкив мм.

Силу в месте посадки  шкива мы определяли в предыдущем пункте F_r=207Н.

Определим силу F, действующую от смеси на вал по формуле:

Н;

где    n – число лопастей, расположенных на барабане (n=4);

         k_зап. – коэффициент запаса, учитывающий действия динамических нагрузок от падающей смеси на вал (k_зап.=2,5). 

Вал будем рассчитывать в двух плоскостях – горизонтальной и вертикальной. Усилие F₁, будет действовать на вал под углом β, который можно принять 45˚.

Строим эпюру изгибающих моментов для вертикальной плоскости. Сначала определим реакции опор (составим сумму моментов относительно опоры А):

,

,

Н;

Для определения реакции  в опоре B составим сумму сил на вертикальную ось:

,

,

 Н

Строим эпюру изгибающих моментов (рисунок 13).

Участок №1:

,

При х₁=0, М₁=0, при х₁=0,45, М₁=191,7Н^.м.

Участок №2:

,

При х₂=0, М₂=191,7 Н^.м, при х₂=0,25, М₂=16,45 Н^.м.

Участок №3:

,

При х₃=0, М₃=0 Н^.м, при х₃=0,08, М₃=16,45 Н^.м.