Гравитационный бетоносмеситель

Министерство образования и науки Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования 
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Автомобили и технологические машины»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

По дисциплине ЭМСОП

Тема:

«Гравитационный бетоносмеситель»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. СДМ-11-1б

Колегов Д.Ю.

Проверил: Шардин В.П.

 

 

 

 

 

Пермь-2014

Содержание

 

1. Обзор гравитационных бетоносмесителей…………………………...…3

2. Расчет бетоносмесителя………………………………………………….6

2.1 Вместимость смесителя  по нагрузке ………………………………..6

2.2 Внутренний диаметр  цилиндрической части барабана ……………6

2.3 Оптимальная частота  вращения барабана …………………………6

2.4 Сила тяжести бетонной  смеси………………………………………6

2.5 Мощность двигателя  привода смесителя………………………….6

2.6 Подбор электродвигателя……………………………………………8

2.7 Предварительные передаточные  числа привода …………………..9

2.8 Кинематика привода…………………………………………………9

2.9 Материалы и допускаемые  напряжения зубчатых колес…………11

2.10 Межосевое расстояние  зубчатых колес…………………………....13

2.11 Уточненные геометрические параметры зубчатой передачи…...16

2.12 Быстроходная зубчатая пара редуктора…………………………16

2.13 Тихоходная зубчатая пара редуктора……………………………17

2.14 Открытая зубчатая пара ………………………………………18

4. Проверка прочности  зубчатых колес…………………………………19

5. Расчет валов……………………………………………………………..21

6. Производительность смесителя………………………………………..23

7. Список литературы……………………………………………………..24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Номер варианта – 1

Исходные данные для проектирования:

объём готового замеса Vг = 0,15 м3;

плотность бетонной смеси ρ = 2500 кг/м3;

число замесов в час zс = 30;

Получение бетона и раствора, заданных марок и свойств, отвечающих соответствующим требованиям, обеспечивается совокупностью многих факторов, из которых первостепенное значение имеют качество исходных компонентов и эффективность работы смесительного оборудования. Для приготовления бетонов и растворов применяются смесители различной конструкции.

Смесители классифицируются по следующим признакам:

1) по технологическому  назначению — для приготовления  бетонов разных видов (тяжелого, ячеистого, силикатного, керамзитобетона, полимербетона и т. п.), для приготовления строительных растворов;

2) по характеру работы  — цикличные и непрерывного  действия;

3)по способу смешения  — гравитационные (барабанные) и  принудительного действия (лопастные);

4) по конструкции рабочих  органов — с цилиндрическим  и грушевидным барабаном, с двухконусным барабаном, с вертикально расположенными смесительными валами (тарельчатого типа) и с горизонтально расположенными смесительными валами (лоткового типа);

5)по способу перебазирования  — передвижные и стационарные.

В смесителях цикличного действия исходные материалы смешиваются отдельными порциями. Такой способ приготовления позволяет регулировать продолжительность смешения в зависимости от состава смеси и вместимости смесителя, т. е. приготовлять смеси различных марок.

В смесителях непрерывного действия исходные компоненты загружаются, смешиваются и разгружаются непрерывно. Их используют при массовом производстве одномарочных смесей, как правило, в установках или линиях непрерывного действия.

Наибольшее распространение получили цикличные смесители гравитационные с грушевидным барабаном, принудительного действия с вертикально расположенными смесительными валами (роторные и турбулентные) и других конструкций. Основными параметрами цикличных смесителей являются объем готового замеса и вместимость смесителя по загрузке. Смесители непрерывного действия характеризуются производительностью, зависящей от конструкции и режима работы смесителя и характеристик составляющих компонентов смеси.

 

 

 

1. Обзор гравитационных бетоносмесителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Гравитационный бетоносмеситель СБ-103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2 Бетоносмеситель планетарно-роторный СБ-242-5К

 

 

В гравитационных смесителях исходные компоненты смеси поднимаются во вращающемся барабане, на внутренней поверхности которого жестко закреплены лопасти, и затем под действием силы тяжести падают вниз. Процесс повторяется несколько раз, благодаря чему получается смесь, однородная по составу. Загрузка исходных компонентов смеси производится через загрузочное отверстие в барабане, а разгрузка или через разгрузочное отверстие, или путем опрокидывания барабана.

К преимуществам гравитационных смесителей относятся простота конструкции и кинематической схемы, возможность работы на смесях с наибольшей крупностью заполнителей (до 120 ... 150 мм), незначительное изнашивание рабочих органов, малая энергоемкость, простота в обслуживании и эксплуатации и низкая себестоимость приготовления смеси. Оптимальное время смешения в таких смесителях составляет 60 ... 90 с, а полный цикл, включая загрузку, смешение, выгрузку и возврат барабана в исходное положение, — 90 … 150 с.

Бетоносмеситель СБ-103 (рис.1) 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.

Траверса представляет собой сварную конструкцию коробчатого сечения, выполненную в виде полукольца с цапфами на концах. Цапфы с подшипниками закреплены на стойках и служат для поворота смесительного барабана. На траверсе смонтированы опорные и поддерживающие ролики, обеспечивающие вращение и удержание барабана при разгрузке. На наружной стенке левой стойки установлен пневмопривод. На правой стойке находится выводная коробка  и два конечных выключателя крайних положений барабана. Опорный ролик, вращающийся в подшипниках, установлен на эксцентриковой оси, позволяющей   регулировать положение роликов для нормального зацепления шестерни и 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.

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, масло распределитель, запорный вентиль, резинотканевые рукава и трубы. Пневмоцилиндр выполнен с тормозным устройством, позволяющим изменять скорость движения поршня в конце опрокидывания и подъема барабана.

 

2. Расчет бетоносмесителя.

 

2.1 Вместимость  смесителя по нагрузке:

м3,

где:

 kв – коэффициент выхода смеси, для бетона kв = 0,65 ÷ 0,7. Для нашего случая принимаем  kв = 0,67.

Vз – объем смесителя по загрузке.

2.2 Внутренний  диаметр цилиндрической части  барабана:

 

D = (1,65 ÷ 1,75)

м.

где:

D – диаметр цилиндрической части барабана.

2.3 Оптимальная  частота вращения барабана:

 

 об/с ≈ 21,6 об/мин.

где:

R – радиус внутренней части барабана, м.

nб – частота вращения барабана.

Угловая скорость барабана:

ωб = 2π ·nб = 2 · 3,14 · 0,36 = 2,26

.

2.4 Сила тяжести  бетонной смеси:

 

Gсм = Vг · ρ · g = 0,15 · 2500 · 9,8 = 3675 Н;

где:

ρ = 2500 кг/м3 - плотность бетонной смеси;

g = 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения.

 

2.5 Мощность двигателя  привода смесителя.

    а) мощность на  перемешивание бетонной смеси:

 

 кВт.

   б) мощность на  перекатывание барабана по роликам:

 

;

где:

Gб – приблизительный вес барабана, Gб = (15 ÷ 16) · Vз = 15,5 · 0,2 = 3,1  кН;

β – угол установки опорных роликов, β = 30°;

k – коэффициент трения-качения бандажа барабана (0,0008 ÷ 0,001), принимаем k = 0,0009;

f – коэффициент трения в опоре ролика (0,01 ÷ 0,015), принимаем f  = 0,012;

Rб – радиус бандажа барабана, Rб = (1,05 ÷ 1,1) · R = 1,07 · 0,5 = 0,54;

Dр – диаметр опорного ролика, Dр = (0,15 ÷ 0,20) · Dб = 0,17 · 2 · Rб = 0,17 · 2 · 0,54 = 0,18 м;

dц – диаметр цапфы ролика, м;

ωб – угловая скорость барабана.

 

 кВт.

  

   в) расчетная мощность  электродвигателя:

 

;

где:

η – КПД привода смесительного барабана. Найдем как произведение КПД всех ступеней передачи:

;

где:

ηм – КПД муфты, ηм = 0,98;

ηп – КПД пары подшипников качения, ηп = 0,99;

ηзз – КПД пары зубчатых колес закрытой передачи (0,96 ÷ 0,98), ηзз = 0,97;

ηг – КПД гидравлических потерь на смазку одной пары зубчатых колес, ηг = 0,99;

ηзо – КПД открытой зубчатой пары (0,93 ÷ 0,95), ηп = 0,94.

 

 кВт;

 

  г) вычисление КПД  всех зубчатых колес передачи, начиная с первого и заканчивая  пятым (КПД для шестого колеса  равен КПД всего привода). Вычисления нужны для подсчета мощностей и крутящих моментов на всех колесах зубчатой передачи. Заметим, что две пары колес (2-е и 3-е, а также 4-е и 5-е) попарно сидят на одних валах, поэтому можно принять, что КПД, мощности, а также скорости вращения для каждой пары этих колес одинаковы.

 

Таблица №1.

КПД колес привода.

 

Номер зубчатого колеса	КПД
1
2
3
4
5
6

 

2.6 Подбор электродвигателя.

Электродвигатель подбирают по расчетной мощности NД и частоте вращения n с допускаемой перегрузкой по мощности не более 5 %. Для машин, работающих при незначительно меняющейся нагрузке (отношение максимальной нагрузки к средней 1,1 - 1,3), с числом включений 20 ÷ 30 в час рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели переменного тока единой серии 4А общего назначения закрытые обдуваемые. К таким машинам относится гравитационный бетоносмеситель.

Для других машин, работающих в специфических условиях, могут быть подобраны двигатели иных типов. Например, для кранов, где при подъеме грузов необходим высокий пусковой момент и число включений более 100 в час, или для дробилок, у которых более высокое отношение максимальной нагрузки к средней. Частота вращения двигателя для каждого вида машин оговаривается специально.

Выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока типа 4А100L6УЗ мощностью 2,2 кВт с синхронной частотой вращения nc = 1000 об/c и относительным скольжением  при номинальной нагрузке S = 5,1 %. Отношение пускового момента к номинальному .

 

   Определяем фактическую  частоту вращения двигателя:

 

об/мин.

 

 

 

2.7 Предварительные  передаточные числа привода.

 

   Определяем общее  передаточное число привода:

 

;

 

где:

 nД – фактическая частота вращения вала двигателя;

nб - оптимальная частота вращения барабана.

 

  Примем передаточное  число открытой передачи (зубчатое  колесо z5 и венец z6) uоп = 9.

Тогда передаточное число закрытого двухступенчатого редуктора определится из выражения:

,

 

передаточное число тихоходной ступени редуктора

 

 

передаточное число быстроходной передачи редуктора

 

 

2.8 Кинематика  привода.

 

  Вычисляем мощности, числа оборотов, угловые скорости, крутящие моменты на всех зубчатых  колесах привода. Для этого воспользуемся  следующими формулами: