Эксплуатация оборудования бетоносмесительных заводов

Строим эпюру изгибающих моментов для горизонтальной 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=0 Н^.м.

Участок №3:

,

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

Найдем суммарный изгибающий момент от действия вертикальных и  горизонтальных сил и построим эпюру  суммарных изгибающих моментов (рисунок 13):

;

 Н^.м;

 Н^.м;

 

Рисунок 13 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов

 

3.1.4.2. Расчет вала на  сопротивление усталости.

 

Опасным сечением будет, сечение в опоре А. При этом мы учитывали характер эпюр изгибающих и крутящих моментов (рисунок 13), ступенчатую форму вала и места концентрации напряжений.

Определим запас сопротивления  усталости по изгибу:

 

 

где   σ_a – амплитуда переменных составляющих циклов напряжений:

МПа;

σ_-1 – предел выносливости:

МПа;

σ_m – постоянные составляющие циклов напряжений (σ_m=0);

ψ_σ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости. Значения  ψ_σ зависит от механических характеристик материала. Для среднеуглеродистой стали ψ_σ=0,1;

K_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе принимаем по рекомендации табл. 15.1[3] ( K_σ=1,6);

K_d – масштабный фактор принимаем по рекомендации рис. 15.5[3] (K_d=0,8);

K_F – фактор шероховатости, принимаем по рекомендации рис. 15.6[3] (K_d=1);

Определим запас сопротивления  усталости по кручению:

 

;

 

где   τ_a – амплитуда переменных составляющих циклов напряжений:

МПа;

τ_-1 – предел выносливости:

МПа;

τ_m – постоянные составляющие циклов напряжений (τ_m= τ_a);

ψ_τ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости. Значения  ψ_τ зависит от механических характеристик материала. Для среднеуглеродистой стали ψ_τ=0,05;

K_τ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе принимаем по рекомендации табл. 15.1[3] ( K_τ=1,25);

Определим запас сопротивления усталости при совместном действии изгиба и кручения:

 

;

 

Условие прочности выполняется.

Проверим статическую прочность вала в этом сечении:

 

 Мпа;

 Мпа;

 Мпа;

 

Определяем эквивалентное  напряжение:

 

 Мпа;

МПа;

 

Условия прочности выполняются.

 

3.1.5.3. Расчет вала на жесткость и на колебания.

 

Определим момент инерции  вала:

 

мм;

 

где   d – диаметр вала;

Так как у нас простой  случай нагружения определяем прогиб по готовым решениям, приведенным в табл.15.2.[3](рисунок 14):

мм

Рисунок 14 – Расчет вала на жесткость.

 

Так как прогиб составляет 1,92мм при допустимом 0,5мм, то увеличим диаметр вала d=60мм:

 

мм;

мм<0,5мм;

 

Условие жесткости выполняется.

Произведем расчет на колебания исходя из того, что центр тяжести при прогибе вала отклонится на 0,5 максимального прогиба.

Частота собственных  колебаний:

 

рад/с;

 

где   g – ускорение свободного падения (g=9.81м/с²);

         y_cт – статический прогиб от действия сил.

Определим критическую  частоту вала, при которой наступит явление резонанса:

мин^-1;

 

За предел вибрационной устойчивости обычно принимают n_в≤0.7n_кр:

 

380мин^-1≤ 0,7^.2853=1997мин^-1;

Условия вибрационной устойчивости выполняется.

 

 

3.1.6. Подбор подшипников вала

 

По диаметрам валов под подшипники выбираем подшипники: шариковые радиально-упорные по ГОСТ 831-75.Расчет подшипников будем вести ссылаясь на рисунок 13.

Выбранные подшипники и  их основные параметры заносим в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Параметры выбранных подшибников.

Назначение вала	Обозначение подшипников	d, мм	D, мм	B, мм	C, кН	C0, кН
Рабочий вал	46112	60	95	18	28	25

 

Произведём проверочный  расчёт подшипников качения тихоходного  вала по динамической грузоподъёмности.

 

Определяем полные радиальные реакции опор А и В.

 Н,

 Н,

Производим проверку опоры А так как она наиболее нагружена.

Условием выбора подшипника по динамической грузоподъёмности является:

,

где - требуемая динамическая грузоподъёмность

P=3 – для шариковых подшипников,

Ресурс работы смесителя:

 ,

 млн. об;

- паспортная динамическая грузоподъёмность

 кН,

кН;

Условие по динамической грузоподъёмности выполняется.

Проверим подшипники по статический грузоподъёмности:

,

где X₀=0.5 иY₀=0.3 – для радиально-упорных шарикоподшипников ([3], ст.337)

 кН

кН

Условие статической  грузоподъёмности выполняется.

 

 

3.1.7. Подбор и анализ шпонок

 

Для закрепления деталей на валах используем призматические шпонки. Размеры поперечного сечения шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78 в соответствии с диаметром вала в месте установки шпонок. Расчётную длину округляем до стандартного значения, согласуя с размером ступицы.

Выбранные шпонки проверяем  на смятие по формуле 6.1 (с. 88, [3]):

;

где    М_к – крутящий момент на валу;

          h – высота шпонки;

          l_р – длина шпонки;

         d – диаметр вала;

Проверяем шпонки, установленные  на валу двигателя:

 МПа

Все выбранные шпонки удовлетворяют напряжениям смятия, так как при посадках с натягом  Мпа.

По результатам подсчётов  составляем таблицу 2.

 

Таблица 2 – Шпонки призматические ГОСТ 23360-78

Вал	Т, Н.м	d, мм	b, мм	h, мм	l, мм	t1, мм	t2, мм
Рабочий вал	120	55	16	10	45	6	4,3	25

 

 

 

 

 

4 Автоматизация рабочего процесса

 

Автоматизация любого процесса всегда направлена на улучшения качества, производительности при одновременном снижении нагрузки на оператора.

В настоящее время  используется множество устройств  и систем автоматизации рабочего процесса.

Заводы и цехи для  приготовления бетонной смеси по степени автоматизации производственного процесса подразделяются на следующие группы:

1) полностью автоматизированные;

2) частично автоматизированные;

3) с диспетчерским или автоматизированным управлением;

4) комбинированные, имеющие автоматизированное управление неко-торыми агрегатами и дистанционное управление всем цехом или заводом.

Система автоматики контролирует заполнение бункеров, состояние отдельных  механизмов, температуру подшипников, работу системы смазки отдельных  агрегатов, ведет учет выданной продукции  и др. Диспетчерское или полуавтоматическое управление заводом предусматривает централизованный дистанционный пуск или остановку всех или отдельных агрегатов и дистанционный контроль технологического процесса с центрального диспетчерского пункта.

Системы автоматики включают следующие элементы управления и регулирования:

1) программное устройство;

2) датчик;

3) усилительно-преобразующее  звено; 

4) исполнительные или  регулирующие элементы;

5) указательные приборы; 

6) пусковые устройства;

7) элементы защитной  блокировки.

Автоматизированный завод  состоит из комплекса технологических и транспортирующих машин, связанных между собой системой автоматического управления.

Основу систем автоматики составляют электронные устройства, полупроводники и бесконтактные электромагнитные элементы. Одно из главных направлений в области автоматизации приготовления бетонной смеси — использование дискретных электронных схем (например, комплект аппаратуры АКА-Бетон и вы полненные на его основе системы автоматического управления бетоносмесительными установками).

Комплект АКА-Бетон  является универсальным. Он охватывает все приборы, схемные элементы и средства автоматизации, необходимые для управления операциями подачи материалов, дозировки, перемешивания и выдачи готовой продукции на установках циклического действия емкостью от 250 до 3000 л.

Схема автоматизированной бетоносмесительной установки с  агрегатированным комплектом аппаратуры АКА-Бетон (рисунок 14) включает датчик контроля положения поворотной воронки 1, датчик контроля нижнего предельного значения скорости ленты транспортера 2, датчик контроля

 

Рисунок 14 – Схема  автоматизированной бетоносмесительной установки.

 

предельных значений толщины слоя материала на ленте транспортера 3, шнековый питатель 4, датчики контроля верхнего предельного уровня материала в расходных бункерах 5, датчик контроля нижнего предельного уровня материала в расходных бункерах 6, датчики положения затворов бункеров 7, привод затворов расходных бункеров 8, концевой, выключатель аварийной перегрузки дозатора 9, датчик контроля разгрузки дозатора 10, датчики задания массы порции 11 и 12, дозатор цемента 13, дозатор песка 14, дозатор щебня 15, дозатор воды 16, привод затвора дозатора 17, датчик контроля положения затвора 18, сборную воронку для воды 19, смеситель 20, дистанционные указатели 21, пульты 22, 23, 24 и 25, накопитель замесов 26, датчик положения затвора накопителя 27, привод затвора накопителя 28, комплекты оборудования, управляемые подсистемами КАКТУС, УНИБЛОК, СУЗИ, 29, 30, 31.

Подсистема КАКТУС предназначена  для автоматизации управления операциями дозирования, перемешивания и выдачи готовой смеси; УНИБЛОК — для автоматизации подачи материалов в расходные бункеры; СУЗИ — для повышения уровня автоматизации.

В системе автоматики могут использоваться дозаторы серии  ДБ с циферблатными указателями  для установок с малым объемом памяти марок, с универсальными отсчетно-уравновешивающими приборами для установок с большим объемом памяти марок, с системой введения поправок и документальным учетом, а также тензометрические преобразователи, позволяющие исключать рычажные механизмы дозаторов.

Система отличается малым  потреблением энергии, низким, безопасным для обслуживающего персонала напряжением  в цепях управления и автоматики.