Проектирование бетоноукладчика

На машине установлено два малых бункера: правый и левый, объемом 1,5 м3 каждый. Конструкция их одинакова и представляет собой емкость, сваренную из листа толщиной 6 мм, которая опирается на четыре колеса. Бункеры также имеют ленточные питатели. Привод питателей расположен непосредственно на бункере. Бункеры могут перекатываться на своих скатах по рельсам, уложенным на раме перпендикулярно продольной оси машины, что позволяет устанавливать их в зависимости от принятой раскладки изделий. Эти бункеры используются при формовании линейных элементов (балки, колонны, ригеля и т. п.).

Рабочий орган бетоноукладчика обеспечивает заполнение и частичное уплотнение бетонной смеси в форме при помощи поверхностной вибрации. Устройство состоит из рамы, которая подвешена на подпружиненных винтах подъемного механизма и может перемещаться по цилиндрическим направляющим в вертикальном направлении на 500 мм. Это позволяет налаживать его для формования различный по высоте плоских изделий. При формовании линейных элементов высотой до 600 мм виброуплотняющее устройство не используется. В этом случае его поднимают в нерабочее положение.

На раму через пружины опирается вибронасадок, представляющий собой сварную, механически обработанную по своей рабочей плоскости металлоконструкцию. Центральная часть насадка служит копильником, в который могут вставляться разделители в зависимости от принятой раскладки изделий. В боковых частях установлены сдвоенные вибраторы типа С-624.

Рядом с вибронасадком размещены два заглаживающих бруса, на каждом из которых установлено по два вибратора С-83.

Рабочий орган поднимается приводом, состоящим из электродвигателя и двух соединенных между собой валом червячных редукторов. К выходным валам с помощью универсальных шарниров крепятся винты подъема, входящие в гайки рамы распределительного устройства.

При укладке бетонной смеси с помощью вибронасадка и последующей обработке поверхности гладилкой требуются значительные усилия на перемещение бетоноукладчика вдоль формы.  Поэтому все колеса бетоноукладчика приводные.

  Два привода передвижения бетоноукладчика  расположены на боковинах основной рамы. Каждый привод состоит из четырехскоростного электродвигателя, редуктора и цепной передачи, передающей крутящий момент на звездочки соединительного вала, связанного через открытые коническую и цилиндрическую пары с обоими  колесами.

  При неавтоматическом режиме работы управление механизмами бетоноукладчика ведется с пульта, расположенного на боковине рамы. Подводка электропитания к бетоноукладчику осуществляется кабелем, подвешенным на тросе.

  При автоматическом режиме работы  необходимые команды на аппаратуру управления подаются путевыми конечными выключателями, установленными на станине, и линейками на специальной  металлоконструкции, позволяющей регулировать их положение в широком диапазоне.

Схема бетоноукладчика.

Рис. 2. Бетоноукладчик 6691/3

1 — колесо; 2 — площадка оператора; 3 — привод передвижения; 4 — пульт управления;

5 — портал; 6 — перила; 7 — винт  привода бункеров; 8 — шкаф электроаппаратуры;

9 — кронштейн для электрокабеля; 10 — стойка; 11 — путевой конечный выключатель;

12 — лестница; 13 — направляющая  виброуплотняющего устройства; 14 —  малый бункер;

15 — привод передвижных малых  бункеров; 16 — заглаживающий брус; 17 — привод питателя малого бункера; 18 - большой бункер.

 

 

 

 

Исходные данные:

 

Бетоноукладчик 6691 / 3

Габаритные размеры формуемых изделий в мм:

длина до 6000

ширина до 3000

высота до 600

Скорости передвижения бетоноукладчика в м/мин: 4,13 ; 6,31; 8,15; 12,64

Скорость подъема рабочего органа в м/мин: 0,13

Высота подъема рабочего органа в мм: 500

Число бункеров:

Для плоских изделий - 1

Для линейных элементов  - 2

Ёмкость бункеров в м3:

Для плоских изделий - 1,9

Для линейных элементов  - 3

Ширина ленты питателя в  мм:

Для плоских изделий - 3160

Для линейных элементов  - 650

Мощность привода ленточных питателей в кВт:

Для плоских изделий – 2,8

Для линейных элементов  - 1,7

Мощность привода передвижения бетоноукладчика в кВт: 6

Ширина колеи в мм: 4200

Вес бетоноукладчика в кг: 15210

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение основных параметров бетоноукладчика.

 

1. Пропускная способность бункеров.

П= S*V   (м3/с)

S – площадь выпускного отверстия бункера, м2

Для большого бункера: S1 = 0,5*3=1,5 м2

Для малого бункера:  S2= 0,57*0,7= 0,399 м2

V – скорость истечения материала, м/с

 

λ – коэффициент истечения бетонной смеси, λ=0,4…0,8

g – ускорения силы тяжести, g=9,81м/с2

R – гидравлический радиус, м. R= S/Р , где Р – периметр отверстия, м

R1=1,5/(2*0,5+2*3)=0,21 м – для большого бункера

R2=0,399/(2*0,57+2*0,7)=0,157 м – для малого бункера

=1,56 м/с – для большого бункера 

=1.33 м/с – для малого бункера

П1=1,5*1,56=2,3 м3/с

П2=0,399*1,33=0,53 м3/с

 

2. Производительность бетоноукладчика при заполнении формы смесью

   (м3/ч)

Vизд – объем изделия, м3, Vизд=3*6*0,6=10,8 м3

Zизд – количество одновременно формуемых изделий, шт; Zизд=1

Кр -  коэффициент разрыхления бетонной смеси, Кр = 1,12…1,2

Кв – коэффициент использования машины по времени, Кв=0,85…0,95

Тц – складывается из продолжительности: наполнения бункера укладчика смесью, перемещения укладчика к форме, укладки смеси в форму, перемещения укладчика в исходное положение (под загрузку).

 

Тц=Тн+Тп+Ту+Тв

 

Тн - продолжительность наполнения бункера укладчика смесью

Тн = Vб*Ку*Кп/Плк

Vб – объем бункера, м3

Ку – коэффициент уплотнения смеси, Ку = 1,12...1,2

Кп – коэффициент , учитывающий потери при загрузке в бункер, Кп = 1,01

Плк – производительность ленточного конвейера или питателя, установленных на подаче смеси, Плк = 60…120 м3/ч

Тн = 1,9*1,16*1,01/60 = 0,037 ч =2,2 мин

 

Тп – продолжительность передвижения бетоноукладчика со смесью к форме

Тп = L/Vу

L – расстояние от загрузочного конвейера до поста формования (укладки) смеси, м

Vу – скорость передвижения укладчика, м/мин

Тп = 20/4,13 = 1,58 мин

Ту – продолжительность укладки смеси в форму

Ту = (Lф+ Lу)nпр/ Vу

Lф – максимальная длина формы, м

Lу – база бетоноукладчика, м

nпр – количество проходов бетоноукладчика, nпр = 2…3

Vу - скорость передвижения укладчика при укладке смеси в форму, м/мин

Ту = (6+ 4,89)*3/ 4,13=8 мин

 

Тв – Продолжительность перемещения бетоноукладчика в исходное положение ( под загрузку)

Тв = Lв/ Vу

Lв – максимальное расстояние для возврата укладчика под загрузку, м

Vу - скорость передвижения укладчика, м/мин

Тв = 26/ 12,64 = 2 мин

Тц=2,2+1,58+8+2 = 13,78 мин

 

Пб = 60*10,8*1*1,16*0,9/13,78=49 м3/ч

 

 

3. Производительность ленточного питателя

 

Vл – скорость перемещения ленты питателя, м/с

Vл1=0,03 м/с - для большого бункера

Vл2=0,1 м/с - для малого бункера

hк – высота щели копильника, м; hк=0,2 м

bз – ширина заслонки (смеси, выходящей из питателя), м

bз1=3 м - для большого бункера

bз2=0,57 м - для малого бункера

Кр – коэффициент разрыхления бетонной смеси, Кр = 1,12…1,2

75,1 м3/ч

47,6 м3/ч

4. Определение основных параметров ленточного питателя

Скорость движения ленты питателя  = 0,1 м/с

Производительность ленты питателя П= 47,6м3/час

Ширина ленты питателя. В = 650 мм

Размеры барабанов.

Наименьший диаметр приводного барабана для резинотканевой ленты

Dп.б.=(120÷150)Z

Dп.б=120*2=240 мм.

Согласно ГОСТ 22644-77 принимаем диаметр Dп.б=250мм.

Диаметр натяжного барабана принимают:

Dн.б >· Dп.б

Dн.б >167мм

Принимаем согласно ГОСТ 22644-77 Dн.б=200мм

 

Правильность выбора диаметра приводного барабана проверяется по давлению между конвейерной лентой и барабаном из условия (для резинотканевой ленты)

Dп.б≥  

Где  В – ширина ленты, м;

F0 – тяговая сила, Н; для резинотканевой ленты F0 = 6472,4 Н.

- допустимое среднее давление между лентой и барабаном, для резинотканевой ленты =105…1,1·105 Па

α-угол обхвата барабан лентой,

f-коэффициент сцепления между лентой и барабаном.

Dп.б≥

;

Dп.б≥0,12

 

Натяжное устройство.

 Ход натяжного устройства принимается:

S=0.025L+0.3=0.025*1,2+0.3=0.3м

 

Погонная масса (кг/м) движущихся частей конвейера (средняя масса движущихся частей конвейера на 1 м его длины).

Погонная масса ленты :   

qл=11*В=11*0,65=7,15 кг/м

 

Погонная масса материала на единицы длины ленты:   

q=0.05*В2*ρ=0,05*0,652*2200=46,5кг/м

 

 Тяговое усилие в ленте (Н).

Fо=ωп*(q+2qл)*g*L+fo*F*h*ρ*g;

                                     

ωп – коэффициент сопротивления движению, равный для питателей 0,2

L – длина питателя, м

q – масса материала на единице длины ленты, кг/м

qл – масса единицы длины ленты, кг/м;

fo– коэффициент внутреннего трения материала

F –площадь выходного отверстия бункера, м2

h - высота столба материала в бункере, м

ρ – объемная масса материала, кг/м3

g – ускорение свободного падения, м/с2

 

Fо=0,2(46,5+2*7,15)*9,81*1,2+0,5*0,399*1,47*2200*9,81=6472,4 Н

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет вала приводного барабана.

Крутящий момент на валу барабана:

Мкр= N/ω =1,6*103/0,66 = 960 Нм

 

где, N = 1,6 кВт – мощность на валу барабана

ω = π∙n/30 =3,14*6,3/30=0,66 рад/с

n=6,3 об/мин – частота вращения барабана

 

Окружная сила, действующая со стороны звездочки на вал:

=2000∙960/315=6095 Н

где, dзв =315 мм – диаметр звездочки на валу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реакции опор в горизонтальной плоскости из условия равновесия:

,

откуда

,

откуда

Реакции опор в вертикальной плоскости из условия равновесия:

,

откуда

,

откуда

Изгибающие моменты в характерных сечениях вала:

в сечении C:

в сечении B:

;

 

Определим суммарные изгибающие и эквивалентные моменты:

в сечении C:

 

 

 

 

 

 

в сечении B:

 

Материал вала сталь 40Х. Характеристики материала:

.

 – запас прочности по  статической несущей способности.

 

 

 

Определяем диаметр вала в наиболее нагруженном сечении:

С учетом ослабления сечения шпоночными пазами увеличиваем сечение на 15%. 

.

Принимаем .

Проверка прочности вала в наиболее нагруженном сечении:

Осевой момент сопротивления:

Wх=πd3/32 = 3.14*563/32=17232 мм3

МПа < [σ]=197 МПа

 

Расчет приводов механизмов бетоноукладчика.

1. Расчет привода передвижения бетоноукладчика.

Бетоноукладчик имеет два привода передвижения, расположенных на боковинах основной рамы. Привод состоит из четырехскоростного электродвигателя, редуктора и цепной передачи, передающей крутящий момент на звездочки соединительного вала, связанного через открытые коническую и цилиндрическую пары с обоими колесами. 

Определяем силу сопротивления и мощность привода при передвижении бетоноукладчика.

Сила сопротивления бетоноукладчика по рельсовому пути:

, 

где    Gб – вес бетоноукладчика  = 152100 Н.

           Gсм – вес бетонной смеси; = 122500 Н.

          = 0,0008 – коэффициент трения качения ходовых колес;

            Д = 0,3 м –  диаметр колес;

μ = 0,03 – коэффициент трения цапф колес;

β = 2,5 – коэффициент, учитывающий трение колес о рельсы.

d=0,06 м- диаметр цапфы подшипника, м

W0=

Н.

Мощность привода бетоноукладчика:

;