Лопастной растворосмеситель

Вал ведущий.dwg

0713.КП.СМ.00.02.000
Неуказаные предельные отклонения Н14
Сварка по контуру прилегания швом ГОСТ 5264-80 электродами
0713.КП.МОСИ.00.02.000 СБ
0713.КП.МОСИ.01.00.001
0713.КП.МОСИ.01.00.002
Гайка М22 ГОСТ 5915-70
Шайба 22 Н ГОСТ 6402-70

1 колесо.dwg

0713.КП.СМ.00.11.000
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Термообработка HB215 240
Неуказаные пред. откл. размеров: отверстий +t
Нормальный исходный

моси1лист21.dwg

0713.КП.СМ.00.00.000 СБ
Лопастной растворосмеситель
Наружный диаметр лопастей
Длина корыта в свету
Мощность привода электродвигателя
Зазор между лопастями и внутренней
Частота вращения рабочих валов
Технические характеристики

Пояснительнаяск моси изменен.doc

Восточно-Казахстанский Государственный Технический
Университет им. Д. Серикбаева
Кафедра «Технологические машины и оборудование»
На курсовой проект по дисциплине «Механическое оборудование строительной индустрии»
Тема проекта – Бетонорастворный завод. Разработать лопастной смеситель непрерывного действия.
Исходные данные: производительность по бетону 60 м3ч по раствору 20 м3ч
Пояснительная записка выполнена в объеме 33 страниц и содержит реферат введение и обоснование технологической схемы подбор основного технологического оборудования расчет потребности материалов и складских помещений под них решения по внутризаводскому транспорту материалов описание генерального плана завода предложения по модернизации машины на основании патентного и литературного поиска. Определены основные технологические и конструктивные параметры машины в том числе расчеты на прочность основные правила охраны труда на предприятии и безопасность эксплуатации проектируемой машины.
В данной работе спроектирован бетонно-растворный завод.
Разработана технологическая линия выполнены основные расчеты по подбору основного технологического оборудования завода.
Проведен литературный и патентный поиск по усовершенствованию лопастного двухвального смесителя непрерывного действия разработана конструкция и проведен расчет основных параметров лопастного двухвального смесителя непрерывного действия проведены расчеты на прочность основных элементов.
Курсовой проект включает в себя графическую часть и пояснительную записку. Графическая часть выполнена на на двух листах формата А1 и одном А2.
Пояснительная записка содержит:
- библиография – 3 наименования.
ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ6
РЕЖИМ РАБОТЫ ЗАВОДА И ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В МАТЕРИАЛАХ9
1 Определение объемов расходных бункеров9
2 Объемы расходных бункеров для бетонных смесей11
3 Объемы расходных бункеров для растворов12
4 Определяем емкости складов под заполнители и цемента13
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЛОПАСТНОГО СМЕСИТЕЛЯ16
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СМЕСИТЕЛЯ17
1 Расчет основных параметров17
2 Выбор электродвигателя муфты и редуктора20
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ21
1 Конструирование и расчет зубчатых колес21
2 Расчет валов лопастного смесителя23
3 Проверка прочности шпоночных соединений28
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БРЗ30
Эффективность и качество дорожного строительства во многом зависит от надежной ритмичной работы цементобетонных заводов. В их состав входят большое количество сложных дорожных машин и оборудования. Этот состав по своему назначению и устройству чрезвычайно разнообразен и непрерывно пополняется новыми прогрессивными поступлениями.
Для выполнения задачи сокращения сроков строительства повышения его качества и снижения себестоимости необходимым условием является обеспечение полного и эффективного использования всех машин и оборудования входящих цементобетонных заводов. Так как смеситель находится на завершающей стадии приготовления смеси его усовершенствование является очень важной темой которая и представлена в данной работе.
ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
На рисунке 1 показана схема двухступенчатой бетоносмесительной установки непрерывного действия производительностью 20 м3ч предназначенной для приготовления бетонных смесей при строительстве дорог аэродромов и т.п. Заполнители из бункеров 1 через дозаторы непрерывного действия 2 транспортерами 3 и 4 подаются в сборную воронку 9. Цемент из автоцементовозов поступает в силос 7 оборудованный фильтром 8 и далее дозатором 6 в воронку 9. Перемешивание компонентов производится смесителем непрерывного действия 10 куда также подается вода насос-дозатором 12. Для контроля и настройки дозаторов непрерывного действия в составе установки имеется тарировочный дозатор циклического действия 5 (АВДЦ – 1200Ф) смонтированный на откатной раме. Размещение силоса и дозатора цемента над смесителем исключает потери цемента. Управление установкой вынесено в отдельный блок 11 что исключает влияние вибрации и шума на обслуживающий персонал.
Рисунок 1 – схема бетонорастворного завода непрерывного действия.
Основное технологическое оборудование бетонорастворного завода включает:
- дозаторный блок для каменных материалов заполнителей;
- дозаторный блок для сыпучих заполнителей;
- дозаторный блок цемента;
- расходный бункер цемента;
- смесительный блок;
- наклонный конвейер;
- блок водоснабжения;
РЕЖИМ РАБОТЫ ЗАВОДА И ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Определяем номинальный годовой фонд рабочего времени завода по формуле:
Тр.г = kр.дtсмbkи ч (1)
где kр.д – количество рабочих дней в году дней;
tсм – продолжительность рабочей смены ч;
b – число смен в сутки;
kи – коэффициент использования оборудования в течение года.
Тр.г = 25382082 = 3319 ч
Тогда годовая производительность завода будет определяться по формуле:
где Пч.з – часовая производительность бетонного завода
Пг = 331920 = 66380
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В МАТЕРИАЛАХ
1 Определение объемов расходных бункеров
Определяем годовую производительность завода
где Qр – часовая производительность завода по заданию QpБЕТ = 60 м3ч QpРАС= 20 м3ч;
kH – коэффициент неравномерности выдачи смеси (kH = 075-082);
ТГ – расчетный годовой фонд времени работы оборудования ч
где gГ – количество рабочих дней в году (305 – при 6-ти дневной рабочей неделе и 253 – при 5-ти дневной);
с – количество смен в сутки с=2;
tC – количество часов в смену (8часов-при 5-ти дневной);
kH – коэффициент использования оборудования (kH = 082 087).
ТГ =253·2·8·082=3319 ч
На узле предполагается готовить бетонные смеси для общестроительных работ и изготовление бетонов.
Поэтому принимаем соотношение: 1:2:6 – цемент : песок : щебень
где 1 – доля цемента в смеси;
– доля песка в смеси;
– доля щебня в смеси.
Задаёмся водоцементном соотношением ВЦ = 05
Расход цемента на 1 м3 бетона:
где - объёмная плотность цемента.
Расход песка на 1 м3 бетона:
Расход щебня на 1 м3 бетона:
Расход воды на 1 м3 бетона:
Расчет расхода материалов необходимых для заполнения приготовления 1м3 раствора.
Задаемся соотношением 1:1:8 (цемент бардоприсадка песок) ВЦ=04.
Расход цемента на 1 м3 раствора:
Расчет бардоприсадок на 1 м3 раствора:
Расчет песка на 1 м3 раствора:
Расход воды на 1 м3 раствора:
2 Объемы расходных бункеров для бетонных смесей
где ПБ – доля заполнения на 1 м3 бетона;
П – часовая производительность;
НЗ – норма запаса бункеров.
Объем бункера под цемент:
Объем бункера под песок:
Объем расходного бункера под щебень:
Объем резервуара под воду:
3 Объемы расходных бункеров для растворов
Объем расходного бункера цемента:
Объем расходного бункера бардоприсадок:
Объем расходного бункера песка:
Объем расходного резервуара под воду:
4 Определяем емкости складов под заполнители и цемента
Ёмкость склада песка:
где ПГ – годовая производительность м3год
kH – коэффициент возможных потерь (принимаем 104);
kф – коэффициент увеличения объема склада за счет разделения хранения марок фракций (115 12);
kЗ – коэффициент заполнения склада;
z – запас материала на складе в днях (5-7 дней);
Трч – количество рабочих часов;
tсм - продолжительность смены;
Тр – количество рабочих дней в год;
с – количество смен;
Тр=364-110=254 (рабочих дней в год).
Ёмкость склада щебня:
Ёмкость склада цемента:
Ёмкость резервуара воды:
Так как производительность бетона превышает производительность растворов то объем складских и бункерных помещений берем по производительности бетонов.
Объем под бардоприсадки:
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЛОПАСТНОГО СМЕСИТЕЛЯ
Смесители непрерывного действия предназначены для комплектовки бетоносмесительных установок. В горизонтальном двухвальном смесителе непрерывным потоком подаются дозатором в корпус 1 в котором вращаются в разные стороны лопастные валы 2 и 3 с закрепленными на них лопастями 6 последние устанавливаются под углом 45° к оси вала.
В результате литературно-патентного поиска по разработкам смесителя непрерывного действия было выбран ряд патентов из которых к разрабатываемому смесителю применяем изобретение №2299759 как наиболее целесообразное. Цель изобретения – повышение эффективности и качества перемешивания. Достигается за счет особой конструкции лопасти в целом. Смеситель содержит корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и привод. Внутри корпуса на валах укрепленных на двух опорах каждый с подшипниками скольжения закреплены попарно разрушитель в виде стержня круглого сечения и лопасть.
Валы приводятся во вращение двигателем 37 через фланцевую муфту 23 редуктор 36 и зубчатых колес 11.
Чертеж лопастного смесителя приведен на чертеже 050713.КП.МОСИ00.00.000 СБ.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СМЕСИТЕЛЯ
1 Расчет основных параметров
В практике инженерных расчетов параметров смесителей принудительного действия используются различные методы базирующиеся на экспериментальных исследованиях с применением эмпирических зависимостей.
Исходной величиной определения размеров корпуса мешалки непрерывного действия является загрузочная ёмкость – весовая Q или объёмная V т.е. количество материала перемешиваемое в мешалке. Так что в первую очередь необходимо определить через заданную производительность весовую Q.
где – продолжительность перемешивания в мин. Принимается в зависимости от окружной скорости =23 25 мс то =15 3 мин.
Определение радиуса корпуса:
где – коэффициент заполнения мешалки =12 15;
С - количество парных лопастей принимают 14-18.
Определение расстояния между осями:
где φ – угол между плоскостью осей валов и плоскостью проходящей через ось вала и линию пересечения цилиндрических поверхностей днища принимается φ=40° 45°.
Определение ширины мешалки:
Определение длины мешалки:
Определение шага лопастей на валу:
Высота корпуса мешалки:
Определение площади поперечного сечения материала в м2.
Преобразуя формулу загрузочной емкости получим:
Следовательно все рассчитанные параметры приблизительно соответствуют смесителю заданной производительности.
Выбор мощности привода мешалки:
л.с. – для Q>1400 кгс (39)
2 Выбор электродвигателя муфты и редуктора
В соответствии с расчетами требуемая мощность электродвигателя Р = 285 кВт. Выбираем электродвигатель АИР200L6 с мощностью Р = 30 кВт и числом оборотов n = 1000 обмин.
Для обеспечения заданной частоты вращения рассчитываем передаточное число привода по формуле:
Выбираем редуктор Ц2У – 250 с передаточным числом 25.
Для передачи вращения от электродвигателя к редуктору и редуктора к смесителю выбираем фланцевую муфту по ГОСТ 20761- 96.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
1 Конструирование и расчет зубчатых колес
Определяем основные размеры колес. Так как межосевое расстояние равно 450 мм тогда делительные диаметры колес будут равны d =450 мм принимаем модуль m = 10 тогда число зубьев определяется по формуле:
Диаметр окружности впадин определяется по формуле:
Диаметр окружности выступов определяется по формуле:
Ширина колеса определяется по формуле:
Окружную силу в зацеплении определяем по формуле:
Степень точности колес выбирают в зависимости от окружной скорости по формуле:
Выбираем 7-ую степень точности.
Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса определяется по формуле:
где kFα – коэффициент для прямозубых колес kFα=1;
kFV – коэффициент при твердости 350 НВ kFV =14;
YF – коэффициент формы зуба YF=366.
Проверка зубьев по контактным напряжениям проводятся по формуле:
2 Расчет валов лопастного смесителя
Рассмотрим два случая нагружения при заклинивании лопасти расположенной в середине корпуса и при равномерном нагружении всех лопастей.
Наиболее тяжелые условия работы вала при заклинивании щебня в торцовом зазоре между лопастью и броневыми плитами днища смесителя когда вся мощность воспринимается одной лопастью.
Проведем проверку по напряжениям изгиба с учетом способа крепления кронштейнов на валу по напряжениям изгиба. Расчетная схема представлена на рисунке 2 и 3.
Рисунок 2- расчетная схема
Рисунок 3- расчетная схема
Окружное усилие на лопасти определяется по формуле:
где N - мощность двигателя кВт;
RЛ – радиус лопасти м.
При заклинивании лопасти происходит динамическое нагружение трансмиссии и действительное усилие на кромке лопасти определяется по формуле:
где kД – коэффициент динамичности kД=12.
Допустимый прогиб вала определяется по формуле:
где lВ – расстояние между опорами вала.
Прогиб от сосредоточенной силы ТД определяется по формуле:
где l1 и l2 – расстояние от опор вала до центра крепления нагруженной лопасти при четном количестве пар лопастей.
J – осевой момент инерции круглого сечения вала;
Е – модуль упругости стали МПа.
Лопастные валы в зоне крепления кронштейнов изнашиваются незначительно. Наиболее изнашиваемыми участками являются шлицевые концы под соединительные муфты посадочные шейки под подшипники и места сопряжения с торцевой стенкой корпуса смесителя.
где WИ – осевой момент сопротивления определяется по формулам:
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяется по формуле:
Напряжения кручения вала определяются по формуле:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определяется по формуле:
Общий коэффициент запаса прочности по несущей способности определяется по формуле:
Для кронштейна лопасти опасным сечением является место перехода кронштейна в ступицу.
Изгибающий момент в опасном сечении кронштейна определяется по формуле:
Напряжение изгиба кронштейна определяется по формуле:
Приняв сечение кронштейна за круглое момент сопротивления кронштейна и диаметра опасного сечения определяется по формулам:
3 Проверка прочности шпоночных соединений
Проверяем шпонки под зубчатым колесом и муфтой:
где d – диаметр вала в месте установки м;
b – ширина шпонки м;
h – высота шпонки м;
t1 – глубина шпоночного паза м;
Условие см[]cм выполняется.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БРЗ
Важнейшим условием безопасности работы на смесительных машинах и оборудовании для транспортирования и подачи бетонной смеси является правильная эксплуатация машин и регулярное смазывание и техническое обслуживание.
На машине или в зоне её работы должны быть вывешаны инструкции предупредительные надписи. Знаки и плакаты по технике безопасности. Необходимо чтобы вокруг бетононасоса был проход шириной не менее 1 м. Движущие части машин должны быть в местах возможного доступа к ним. Запрящается работать на машинах с неисправностями или снятыми ограждениями на движущихся частях. При работе в темное время суток или ночное время суток рабочее место или машина должны быть освещены. Электросеть должна иметь хорошую изоляцию. Корпус электродвигателей и машин с эликтрическим приводом должен быть заземлён. Регулярный осмотр машин и оборудования постоянный надзор за их работоспособностью и работой и своевременный ремонт теми мерами которые повышают безопасность работы обслуживающего персонала.
На БРЗ с бетоносмесителями непрерывного действия запрещается работать при не исправном затворе бункера накопителя.
Крутизна откоса различных заполнителей не должна превышать естественного откоса материала. Если откос все же круче критического должны принять меры к его ликвидации.
Желоба и лопатки по которымподается соответсвующие бетонорастворы смеси устанавливаются такой длины и такого наклона чтобы материал поступал в машину без удара.
Корыто бетонорастворных смесителей должны быть закрыты по всей длине крышками. Вместо крышек можно использовать решетку с ячейкамине более
х 7 мм. Все вращающиеся и движущиеся части должны быть огорожены или закрыты кожухами.
Цемент целесообразнее хранить в силосах или других ёмкостях принимаются меры против его распыления при погрузке и загрузке и хранении. Система аэрожелоба должна быть оборудована воздухоочистителями типа циклон.
В данном курсовом проекте согласно заданию спроектирован бетонорастворный завод с обоснованием и описанием технологической схемы.
Был определен режим работы завода и его производительность сделан подбор основного технологического оборудования определена потребность в материалах рассчитаны склады заполнителей и цемента.
Также произведен патентно-литературный обзор выбрано изобретение которое внедрено в лопастной смеситель непрерывного действия принятой технологической схемы с целью повышения эффективности перемешивания и улучшения качества смеси.
Были определены основные параметры смесителя разработана конструкция лопастей произведены прочностные расчеты элементов смесителя.
Уделено внимание техники безопасности при эксплуатации бетонорастворного завода и смесительного оборудования.
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3 томах. – М.: Машиностроение 1975.
Бондаков Б.Ф. Бородачев И.П. и др.Справочник конструктора дорожных машин. Учебник для вузов [Текст] Бондаков Б.Ф Бородачев И.П. – М.: Машиностроение 1973.
Хархута Н.Я. Капустин М.И. Семенов В.П. Дорожные машиные [Текст] Хархута Н.Я. Капустин М.И. Семенов В.П. - М.: Машиностроение 1976.