Процесс перемешивания бетона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Принцип и порядок работы оборудования с указанием очередности выполняемых операций

 

         Смесительный барабан (Рисунок 3) 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.

 

Рисунок 3. Смесительный барабан

1 – крышка; 2,6 – задняя  и передняя лопасти; 3 – футеровка;

4 – зубчатый венец; 5 –  корпус; 7 – фланец; 8 – кронштейн.

 

Выгрузка готовой смеси производится путем наклона барабана, осуществляемого при посредстве пневмоцилиндра, шток которого шарнирно соединен с рычагом поворота.

Обод барабана имеет три проточенные поверхности - две торцовые и одну в цилиндрической части для опорных и фиксирующих роликов, установленных на траверсе.

Барабаны рассмотренной конструкции применяются для бетономешалок емкостью от 425 до 4500 л.

Пневмокинематическая схема бетоносмесителя СБ-103 показана на Рисунке 4. 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, маслораспределитель, запорный вентиль, резинотканевые рукава и трубы. Пневмоцилиндр выполнен с тормозным устройством, позволяющим изменять скорость движения поршня в конце опрокидывания и подъема барабана.

 

Рисунок 4. Пневмокинематическая схема бетоносмесителя СБ-103

1 - втулочно-пальцевая муфта; 2 - валы-шестерни; 3 - зубчатые колеса;

4 - запорное устройство; 5 - вентиль; 6 - маслораспылитель;

7 - воздухораспределитель; 8 - пневмоцилиндр; 9, 11- подшипники опорного и поддерживающего ролика; 10 - зубчатый венец; 15 - зубчатая шестерня.

ПОДБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

           При выборе сталей необходимо  учитывать их свойства, условия  работы деталей и конструкций, характер нагрузок и напряжений.

В сварных конструкциях применять стали марок Ст0, Ст3, Ст5, Ст6, 15, 35, 45, 50Г. Сварка легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образования в ней хрупких структур.

При работе гравитационного бетоносмесителя большая часть его деталей подвержена значительным напряжениям и деформациям. Корпус смесителя, например, испытывает значительные напряжения из-за центробежной силы действующей на него. Зубчатый венец так же испытывает большие перегрузки, возникающие при вращении смесительного барабана с загруженным в него материалом. Смесительные лопатки и их кронштейны, находящиеся внутри корпуса, изламываются и изгибаются из-за сопротивления загружаемого материала. На опорные шарикоподшипники производит своим весом давление смесительный барабан с материалом, так же на них действует и центробежная сила барабана. Поэтому для подбора основных материалов и марок сталей для проектирования смесителей нужно подходить с большой ответственностью и учитывать все эксплуатационные и технические характеристики проектируемых деталей.

Все части смесителя, кроме зубчатого венца, корпусов подшипников, футеровки, кронштейнов и лопаток, изготавливают из стального листа толщиной 3-5 мм марки Ст3 без термической обработки. Внутреннюю поверхность барабана футеруют стальным листом толщиной 3-5 мм из стали марки 50Г с нормализацией. Кронштейны и лопасти прикреплённые к ним лучше всего изготовить из стали марки 40Х с закалкой в масле и отпуском. Зубчатый венец целесообразно изготовить из углеродистой стали марки Ст4пс с отжигом нормализацией и улучшением. Корпуса подшипников изготовить по

ГОСТ 11521-82, основания и крышки их из СЧ 15.

Подшипники изготавливают из шарикоподшипниковой стали ШХ 15 или ШХ 20СГ – для опорных подшипников.

Для изготовления рамы использовали швеллер, изготовленный из стали Ст5. Основная часть поверхности не имеет рабочий контур, т.е. не требует дополнительной обработки резанием для снижения шероховатости. Такой прокат изготавливают в горячекатаном состоянии и его шероховатость в соответствии с ГОСТ 2789-73 должна быть Rz 320 и Rz 160. Кромки деталей и сварные швы с шероховатостью Rz 80.

Класс точности для изготовления рамы возьмём средний, предельные отклонения на её изготовление будут ±0,5 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Техническая  характеристика оборудования по  основным параметрам в сравнении  с существующими аналогами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          Рассмотрим несколько разновидностей  бетоносмесителей:

Бетоносмеситель СБ-10В состоит  из рамы  со стойками,  траверсы  с опорными  и поддерживающими  роликами, загрузочного устройства, зубчатого венца,  пневмопривода, смесительного барабана,  привода и  электрооборудования.

Смесительный барабан соединен  в середине  обечайкой, к  которой приварен зубчатый  венец.  Внутри  барабан  снабжен  футеровкой из износостойкой стали.

Пневмокинематическая схема бетоносмесителя СБ-10В включает в себя механический привод вращения барабана  и пневматический  привод опрокидывания его при  разгрузке. Электромеханический привод вращения  барабана состоит  из электродвигателя,  соединенного муфтой  с зубчатой  двухступенчатой передачей,  шестерни  и зубчатого  венца. В  пневматический привод опрокидывания  барабана  входят запорный  вентиль, влагомаслоотделитель, воздухораспределитель и  пневмоцилиндр, связанный с  рычагом  опрокидывания барабана (поворота траверсы).

     Бетоносмеситель СБ-92   состоит  из рамы, смесительного барабана,

траверсы со  встроенным редуктором, механизма вращения и механизма

опрокидывания барабана.

     Бетоносмеситель СБ-16Б аналогичен по конструкции бетоносмесителю СБ-91  и может использоваться либо индивидуально, либо в качестве комплектного оборудования бетонного завода. В первом случае он имеет скиповый подъемник.

Гравитационные бетоносмесители непрерывного действия являются встроенным оборудованием бетоносмесительных установок и предназначены для приготовления бетонных смесей подвижностью 2 см и более и крупностью заполнителей до 70 мм.

Их используют при возведении сооружений, где требуется большое количество одномарочного бетона (гидротехническое, дорожное  и аэродромное строительство) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Новые технические решения по разработке деталей, узлов и агрегатов оборудования данного типа

 

 

Номер патента: 2130381

Класс(ы) патента: B28C5/46, B28B17/02

Номер заявки: 98108912/03

Дата подачи заявки: 06.05.1998

Дата публикации: 20.05.1999

Заявитель(и): Военный инженерно-технический университет

Автор(ы): Малинский Д.А.

Патентообладатель(и): Военный инженерно-технический университет

 

Описание изобретения:  Изобретение относится к области строительного производства, а именно к приготовлению бетонных и растворных смесей в построечных условиях и может быть использовано для приготовления активированных смесей.

 

         Известно большое количество выпускаемых промышленность и используемых в строительстве бетоносмесительных установок, включающих вращающийся барабан, загружаемый исходными материалами для приготовления бетонорастворной смеси, который при его вращении обеспечивает их перемешивание принудительным или гравитационным способом, как это осуществляется, например, в бетоносмесителе СБ-101 (см. "Бетонные работы", А.К. Третьяков, М., Высшая школа, 1979 г., с. 19).

Недостатком бетоносмесителей данного типа является невозможность повлиять на качество бетонной и растворной смеси путем активации вяжущего или воды затворения.

         Наиболее близким техническим решением по отношению к заявляемой конструкции является смеситель (см. а. с. СССР N 1766684, 07.10.92). Смеситель включает барабан перемешивания компонентов смеси с оборудованными внутри лопастями, установлен свободно на двух парах колес, закрепленных жестко на основании, выполненном в виде рамы.

Данному техническому решению свойственны общие для всех смесителей недостатки, при некотором улучшении процесса смешения и повышении удобства эксплуатации этот бетоносмеситель не способен обеспечивать одновременную с приготовлением смеси активацию цемента и воды затворения.

         Сущность изобретения заключается в том, что в бетоносмеситель, состоящий из смесительного барабана цилиндрической формы, оборудованного внутри лопастями, рамы, на которой жестко закреплены колесные пары и привод, кроме того, в средней части стенок смесительного барабана установлены изолированные электроды, которые при вращении барабана периодически совмещаются с электродом, установленным под днищем смесителя. Учитывая, что на корпус бетоносмесительного барабана постоянно подается электрическое напряжение от минусовой клеммы источника постоянного тока (при этом сам барабан заземлен), на электрод, установленный под днищем барабана подается напряжение от плюсовой клеммы источника постоянного тока.

         Зазор между электродом, находящимся под днищем барабана и нижней частью электродов, вмонтированных в смесительный барабан, установлен таким образом, чтобы при совмещении электродов в процессе прокручивания барабана между ними осуществляется высоковольтный электрический разряд. Высота расположения верхней части изолированных электродов, вмонтированных в днище смесителя по отношению к днищу также подобрана такой, что между головкой электрода и стенкой смесителя при его прокручивании также периодически осуществляется электрический разряд, который проходя через бетонорастворную смесь осуществляет активацию цемента и воды затворения, в результате чего бетоносмеситель помимо выполнения функции смешения бетонной смеси является также активатором. Путем расчетов и опытов установлены величины рабочего напряжения, равные 6...8 кВ, величина зазора между нижним электродом и электродами, вмонтированными в днище смесительного барабана, равная 3...4 мм, а также высота головок электродов во внутренней части барабана, равная 4...5 мм.

Новым является то, что в средней части стенок смесительного барабана установлены, как минимум, два электрода, изолированных от стенок смесительного барабана и соединенных с положительным полюсом постоянного тока, сама стенка смесительного барабана соединена с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а на раме под смесительным барабаном установлен электрод, в процессе вращения замыкающий электрическую цепь.

         Установка положительных электродов непосредственно в стенке смесительного барабана неизвестна из существующего уровня техники, то позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

         Устройство технологично, просто в изготовлении и применимо в условиях индивидуального строительства.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведен общий вид бетоносмесителя; на фиг. 2 приведена конструкция совмещенных электродов.

Бетоносмеситель состоит из рамы 1, на которой жестко закреплены колесные пары 2, на них свободно расположен смесительный барабан 3, оборудованный изнутри лопастями 4, причем смесительный барабан 3 соединен с отрицательными клеммами источника тока 5 и заземлен. В днище смесительного барабана 3 вмонтированы изолированные электроды 6, закрепленные известным способом, а под смесительным барабаном расположен электрод 7, соединенный с плюсовыми клеммами источника постоянного тока.

         Бетоносмеситель заявляемой конструкции работает следующим образом: в смесительный барабан 3 известным образом подаются необходимые компоненты бетонной смеси, он приводится во вращение, при этом лопасти 4 осуществляют гравитационное перемешивание компонентов бетонной смеси, при вращении смесительного барабана 3, вмонтированные в него электроды 6 периодически, по очереди совмещаются с электродом 7, расположенным под смесительным барабаном 3, в связи с тем, что корпус смесительного барабана 3 соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а электрод 7, установленный под днищем, соединен с положительными клеммами источника постоянного тока, при его совмещениях с электродами 6, вмонтированных в смесительный барабан 3, периодически происходит высоковольтный электроразряд (ВЭР) как между электродами 6 и 7, так и между электродами 6 и днищем смесительного барана 3, в результате воздействия на бетонную и растворную смеси сопровождающих ВЭР ударной волны, ультразвуковых колебаний и электромагнитных излучений повышается химическая активность цемента и воды затворения, что приводит к повышению прочности бетонов и растворов.

         Использование в народном хозяйстве бетоносмесительных установок, способных осуществлять активацию вяжущего и воды затворения в процессе перемешивания смеси, позволит резко повысить качество бетона, приготавливаемого в построечных условиях.