Проект бетоносмесительной установки башенного типа для работы на строительных объектах

ЗАДАНИЕ Проект бетоносмесительной установки башенного типа для работы на строительных объектах. Производительность — 60м3/ч.

Тип смесителей — лотковый двухвальный с горизонтально расположенными валами и объемом готового замеса ЮООл. Тип дозаторов — весовые Состав бетонной смеси: цемент марки — 500; песок — фракции до 1,2 мм; щебень фракции 80- 120 мм.

ВВЕДЕНИЕ

Приготовление бетонной смеси обычно осуществляют на бетонных заводах либо в передвижных бетоносмесительных установках. Применяют также инвентарные (сборно-разборные) заводы, оборудование которых может размещаться в укрупнённых блоках, транспортируемых на ж.д. платформах или автоприцепах. Производительность бетонных заводов и установок, выпускаемых в России, от 5 до 240 м3/ч. В состав бетонных заводов входят устройства для приёма компонентов бетона из транспортных средств, склады цемента и заполнителей, устройства для подачи материалов со складов в расходные бункеры, расходные бункеры, дозировочное и смесительное отделения. По характеру технологического процесса различают бетонные заводы цикличного действия, на которых приготовление и выдача бетонной смеси ведутся последовательно отдельными порциями, соответствующими ёмкостям бетоносмесителей, и заводы непрерывного действия, когда основные технологические операции производятся одновременно и готовая смесь поступает непрерывным потоком. Основные технологические процессы на бетонных заводах — дозирование, смешение компонентов бетонной смеси и транспортноскладские операции — автоматизированы. Материалы с автоматизированных складов цемента и заполнителей подаются по сигналам датчиков уровня материала в соответствующем расходном бункере. Автоматические дозаторы по заданной рецептуре отвешивают необходимые порции каждого компонента (на заводах цикличного действия) или выдают поток материалов заданной производительности (на заводах непрерывного действия). Компоненты перемешиваются в бетоносмесителях. Управление всеми технологическими процессами осуществляется оператором дистанционно с центрального пульта. Существуют также заводыавтоматы, приготовляющие бетонную смесь после опускания (шофёром бетоновоза) в программно-считывающее устройство перфокарты или жетона, содержащих код требуемого состава и количества смеси. Доставка бетонной смеси к строительному объекту производится, как правило, автотранспортом. Помимо автомобилей-самосвалов, применяют специально оборудованные для перевозки бетонной смеси бетоновозы; для дальних расстояний — автобетоносмесители, загружаемые на бетонном заводе сухими составляющими смеси и перемешивающие их с водой в пути либо по прибытии на стройку. В автобетоносмесителях можно транспортировать и готовую бетонную смесь. Если разгрузка бетонной смеси из кузова автомобиля непосредственно в опалубку невозможна, то смесь разгружают в бадьи, которые затем перемещаются к месту бетонирования кранами (автомобильными, гусеничными, башенными и др).

Подача бетонной смеси осуществляется ленточными транспортёрами, бетононасосами, бетоноподьёмниками, пневмонагнетателями, виброжелобами.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОНДА РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ Число рабочих дней в году — 365-(104+8)=253

Число смен в сутки — 2.

Число часов работы в смену при пятидневной неделе — 8. Коэффициент использования оборудования ки = 0,92. Фонд времени технологического оборудования при двухсменной работе Тф.0. =253×2×8×0,92 = 3725ч. (1.1)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЁМКОСТИ СМЕСИТЕЛЬНОГО БАРАБАНА

Ёмкость смесительного барабана л:

(2.1)

Где Р — производительность м3/ч;

п — число замесов за 1 ч работы;

Kв — коэффициент выхода смеси;

kв = 0,66 — 7 — для бетонных смесей.

Число замесов за 1 час работы

(2.2)

где t1 — время загрузки; t1 ~ 10−15 сек — загрузка из дозаторов, бункеров;

t2 — время перемешивания; t2 ~ 90 -150 сек;

t3 — время выгрузки; t3 ~ 15−30 сек — разгрузка опрокидного или наклоняющегося барабана.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВОЙ, СМЕННОЙ И ГОДОВОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Qчас = Qm, м3/ч, (3.1)

где Q — производительность смесителя в m3/ч;

m — число смесителей в установке.

Qчас= 50 м3/час

Qсм = 8 Qчackи = 8×50×0,92 = 368 м3/см

Qгол= 3697 Qчac kи = 3697×50×0,92 = 17 062 м3/год

ки и ки — коэффициенты использования оборудования в течение суток и года.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ УСТАНОВКИ Для приготовления 1 м³ бетонной смеси марки 500 с осадкой конуса 4 — 5, см требуется: цемента 350 кг, щебня 0,9 м; песка 0,9 м и воды 200 л. Зная производительность установки, составляют таблицу расхода материалов на выполнение часовой, сменной и годовой программы.

Таблица 1 Расход материалов

Емкость расходных бункеров принимается из условия бесперебойной работы установки и обычно составит для щебня, гравия, песка 3 — 4 ч; для цемента 2 — 3 ч. Промежуточные бункера для отдозированных материалов имеют емкость, соответствующую одному замесу, а емкость раздаточных бункеров — двум замесам. Нормами проектирования при доставке материалов автомобильным транспортом устанавливается запас складов песка, щебня и гравия — семь суток, а цемента — десять суток. При доставке материалов железнодорожным транспортом для всех материалов запас составляет десять суток. При хранении заполнителей в открытых штабельных складах на 1 м² площадки при высоте штабеля 5 — 6 м размещаются 3,5 м³ материалов. Максимальная высота штабеля обычно не превышает 12 м. Наиболее распространенным складом цемента является силосный склад, состоящий из четырех или шести складов диаметром 3; 6 м. Типовые склады имеют емкость 240; 360; 720; 1100; 1700; 2500 и 4000 т.

ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ И СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ГРУЗОПОТОКОВ По данным часового расхода материалов, приняв способы транспортировки цемента и заполнителей, вычерчивают принципиальную схему смесительной установки (рис. 5.1). Заполнители могут подаваться ленточными конвейерами или ковшовыми элеваторами, а цемент — установками пневматического транспорта или шнеками и элеваторами.

Рисунок 5.1 -Принципиальная схема бетоносмесительной установки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ Ширина транспортной ленты ленточного конвейера определяется из условия производительности и крупности перемещаемого материала.

Ширина ленты:

(6.1)

Из условия крупности перемещаемого материала;

В? 3,3аmax + 0,2м — для сортированного материала;

В? 2аmax + 0,2мдля рядового материала;

amax — максимальная крупность перемещаемого материала в м.

Определение потребной мощности двигателя. Длина горизонтальной проекции конвейера (рис. 6.1)

(6.2)

Мощность на валу приводного барабана

Nб = (0,0002QLr +0,004QH + 0,04LrBv) =

= (0,0002×100×45 + 0,004×100×16 + 0,04×45×0,5 х l)= 8,2кВт (6.3)

Где Q — производительность конвейера в т/ч.

Рисунок 6.1 — Схема ленточного конвейера

Lr — длина горизонтальной проекции конвейера в м;

Н — высота подъема материала конвейером в м;

В — ширина ленты в м;

V — скорость движения ленты в м/сек.

Более точно значение потребной для привода транспортера мощности находится расчетом, предусматриваем определение потерь энергии на всех участках конвейера.

Размеры барабанов конвейеров с прорезиненной лентой принимают по соотношениям:

диаметр приводного барабана D6= (120 — 150) i; длина барабана

L6 = В +100 мм; В — ширина ленты.

Диаметр натяжного барабана D6 = 100i.

Диаметр отклоняющего барабана при натяжении устройства на

холостой ветви D6 = (40 — 50) i.

Диаметр винта шнека, подающего цемент к ковшовому элеватору, определяется по производительности шнека

Q = 3600Fv kH = 3600×0,021×0,5×1,1×0,3 = 13,5т/ ч.

Где Fплощадь поперечного сечения потока материала;

(6.5)

D — диаметр винта в м. D = 300 мм;

кн — коэффициент наполнения желоба материалом; кн =0,25 — 0,4;

меньшие значения принимаются для более абразивных материалов;

v — скорость движения материала вдоль желоба в м/сек;

(6.6)

S — шаг винта в м; S= (0.8 — 1) D

n — число оборотов винта в 1 мин; n = 40 -120 об/мин;

— объемный вес транспортируемого материала в т/м3.

Производительность наклонного шнека снижается с увеличением угла наклона

Q — 3,6vqk т/ч, (6.7)

где К — коэффициент снижения производительности наклонного шнека:

к=1,при в= 0;

Диаметр винт проверяется по крупности транспортируемого материала:

D ?(4−6)амакс — дня рядового материал;

D? (8−10)амакс — для сортированного материала.

Мощность, потребная для привода винта шнека:

(6.8)

где Q — производительность в т/ч;

Lr — длина горизонтальной проекции винта в м;

— коэффициент сопротивления;

Н — высота транспортирования материала в м.

Зная потребную для привода мощность, можно определить крутящий момент на валу:

(6.9)

и окружное усилие

(6.10)

По величине крутящего момента можно определить осевую силу, действующую вдоль винта шнека:

(6−11)

где Dср — средний диаметр винта;

— угол подъема винтовой линии;

Ёмкость ковшей элеватора принимается исходя из его производительности.

(6.12)

V — скорость движения ковшей в м/сек;

v = 1,25 — 2 м/сек — быстроходные элеваторы;

t — шаг ковшей в м кн — коэффициент наполнения ковшей:

кн = 0,75 — пылевидные (цемент, мел, гипс) и сухие мелкозернистые материалы (песок).

Скорость рабочего органа (ленты или цепи с ковшами) принимается: v=0,5 — 2,5 м/сек. Мощность на приводном валу ковшового элеватора

Q — производительность элеватора в т/ч;

H — высота подъема материала в м;

— коэффициент сопротивления:

— 0,07 -для леншчных элеваторов;

= 0,11 — для цепных элеваторов;

в — угол наклона элеватора к горизонту;

g вec 1 пог. м тягового органа с ковшами в кг.

Предварительно значение g можно принимать в зависимости от величины производительности Q в т/ч:

gT = kQ=0,6×13,5=79,4 Н/м, (6 13)

k=0,6 — для одноцепных элеваторов

A — коэффициент, зависящий от типа элеватора, А? 1.1 — цепные элеваторы с закругленными ковшами;

с — коэффициент, характеризующий потери на зачерпывании:

с? 0,25 — пылевидные и мелкозернистые материалы;

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ БУНКЕРОВ Наиболее часто в смесительных установках принимают комбинированные пирамидальные бункера, а на складах цемента — цилиндро-конические. бетоносмесительная установка производительность материал Геометрический объем комбинированного пирами дельного бункера (рис. 7.1) определяется формулой

v = Vпризм+ Vпирамид = h2 bb' + h1/6[(2b + a) b' + (2a + b) a'] (7.1)

где h — высота призматической части бункера в м;

b и Ь' - размеры призматической части бункера в плане в м;

h1 — высота пирамидальной части бункера в м;

а и а' - размеры узкой части бункера в плане в м.

При квадратных верхнем и нижнем отверстиях объём комбинированного бункера равен:

Рисунок 7.1- Схема к расчету бункера При одинаковом объеме пирамидальные бункера имеют меньшую боковую поверхность, чем комбинированные бункера.

Размеры выпускных отверстий бункеров зависят в Значительной степени от физических свойств материала. Размер наименьшего квадратного или круглого выпускного отверстия определяется формулой

(7.3)

ац= 225 мм

ап = 150 мм ащ = 650 мм где k = 2,6 для сортированного материала;

k = 2,4 для рядового материала;

аmax — размер максимальных кусков в мм;

Pi° - угол естественного откоса материала в покое.

Пропускная способность бункера проверяется формулой

V'=3600 Fv м3/ч, где F — площадь выпускного отверстия в мг;

V — скорость истечения материала в м/сек; v ~ 0,5 — 2 м/сек,

меньшие значения — для рядовых влажных материалов; большие — для сухих сортированных.

V'=182,25 м3/ч,

Углы наклона стенок (граней) бункера к горизонту

a2 = p1° +(5 +10°)= 28+ 7 = 35° (7.4)

где Pi° - угол естественного откоса материала в покое.

Углы наклона ребер бункера к горизонту

a1 = + (5 / 10°)= 30 + 7 = 37° (7.5)

где — угол трения материала о стенки бункера.

Геометрический объем цилиндро-конического бункера определяется формулой где h1 — высота конической части бункера в м;

h2 — высота цилиндрической части бункера в м;

D и d — диаметры верхнего и нижнего оснований конуса в м.

Между высотой конической части бункера и его диаметрами имеется зависимость

(7.7)

где аугол наклона образующей к горизонту;

а = р1 + (5/10°)= 28 + 7 = 35° (7.8)

р1 — угол естественного откоса материала в покое Боковая поверхность конической части бункера

(7.9)

Боковая поверхность цилиндрической части бункера

S2 = =3,14×0,56×0,14 = 0,24 м² (7.10)

КОМПОНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ Размещение оборудования по высоте производится так, чтобы происходило гравитационное перемещение материалов и не было расслоения готовой бетонной смеси.

Угол наклона лотков должен быть не менее 55°.

Высотная отметка первой площадки, на которой устанавливаются смесительные машины, принимается в пределах от 3 до 6 м.

Высота смесительного отделения 4 — 7 м; высота дозировочного отделения 6 — 8 м; высота надбункерного отделения 5 — 8 м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Добронравов С. С. Строительные машины и оборудование: Справочник для строит, спец. вузов и инж.-техн. работников — М: Высш. шк. 1991.

Строительные машины: Справочник: В 2 т. т. 1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог /А. В. Раннев, В. Ф. Корелин и др.: Под общ. ред. Э. Н. Крина. — М: Машиностроение, 1991./

Могилевский Я. Г. и др. Машины и оборудование для бетонных и железобетонных работ. Под общ. ред. М. Д. Полосина, В. И. ПоляковаМ.: Стройиздат. 1993.

Строительные машины и оборудование. Под общ. ред. 3. И. МакароваМ.: Стройиздат. 1973.

Крупницкий И. Н., Спсльман Е. П. Справочник по строительным машинам и оборудованию. — М.: Восниздат, 1980.

Механическое оборудование предприятий строительных материалов. Под общ. ред. Проф. М. Я. Сапожннкова. — М.: Машиностроение, 1978.

Коваленко А. В. Как читать чертежи. — М.: Машиностроение, ' 1983.

Дроздов Н.Е. и др. Строительные машины и оборудование: Хурсовос и дипломное проектирование: Учебное пособие для техникумов. -М: Стройиздат, 1988.

Руднев В. Д. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления (методичка расчета). — Томск: Издательство Томского Института, 1988.