Расчет и проектирование бетоносмесительного завода

ПЗ.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Национальный исследовательский МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)
«Механическое оборудование предприятий строительной индустрии»
Тема: «Расчет и проектирование бетоносмесительного завода»
Руководитель проекта
(ученое звание степень должность Ф.И.О.)
(дата роспись руководителя)
Проект защищен с оценкой
Описание проектируемого объекта . . .. 5
Технологические расчеты и подбор оборудования 7
1 Расчет потребности сырья 7
2 Подбор основного оборудования ..8
3 Подбор подъёмно-транспортного оборудования . 11
Разработка конструкции машины . 16
1 Описание конструкции .. . 16
2 Расчет основных параметров смесителей . .16
Технико-экономические расчеты .. 19
1 Определение себестоимости продукции . ..19
2 Расчет трудоёмкости 21
Охрана труда и защита окружающей среды .22
1 Принятые конструктивные решения по охране труд 22
2 Конструктивные решения по защите окружающей среды .. 22
Список используемой литературы 23
Технологический процесс производства бетонных смесей и строительных растворов на современном уровне представляет собой цепь взаимосвязанных механизированных и в большинстве случаев автоматизированных операций: складскую переработку материалов включающую погрузочно-разгрузочные и штабелировочные работы; транспортирование компонентов; приготовление (перемешивание) смеси; выгрузку готовой смеси.
При расчлененной технологии производства перемешивание отдозированных компонентов производится в пути следования транспорта или в смесительных установках расположенных в местах укладки бетона.
Завод в этом случае состоит из централизованного складского хозяйства с дозировочной установкой. В зимнее время в технологический процесс включаются также операции по подогреву инертных материалов.
Стационарные заводы выпускают товарный бетон и раствор для различных потребителей или для завода железобетонных сборочных конструкций.
Бетоносмесительные цехи и установки классифицируют по следующим признакам: режиму работы – периодического и непрерывного действия; схеме компоновки – на высотные и ступенчатые. При высотной схеме осуществляется однократный подъём компонентов на полную высоту после чего они в течение всего технологического цикла движутся только под действием сил тяжести.
При двухступенчатой компоновке бетонную смесь последовательно поднимают сначала в расходные бункера затем после дозирования в смесительную машину.
Высотные схемы более компактны и лучше приспособлены для автоматизации процесса производства бетона.
Автоматизация работы предприятий для производства бетонов способствует более четкой работе комплекса машин повышает производительность оборудования улучшает качество продукции и снижает затраты труда.
Цель курсового проектирования – углубление знаний по строительным машинам приобретение навыков самостоятельного подбора и компоновки оборудования бетоносмесительных предприятий и расчёта основных параметров смесительных машин.
Описание проектируемого объекта
Бетоносмесительный завод предназначен для выпуска товарного бетона. Бетоносмесительные заводы и установки должны обеспечивать бесперебойное производство бетона заданного состава и качества с возможностью быстрого перехода на различные рецепты смеси без сложной переналадки оборудования. В зависимости от назначения мощности и особенностей объектов потребителей смесей различают стационарные постоянно действующие заводы приобъектные установки и передвижные смесительные установки.
Выбор типа и схемы смесительного узла (установки) определяется следующими факторами: потребным количеством смеси (производительностью) способом её транспортирования на объекты климатическими условиями и режимом работы (сезонностью) потребителей.
Проектируемый завод имеет производительность – 46 м3час. Завод циклического действия на котором применены бетоносмесители принудительного действия СБ-93 с повторяющимся рабочим циклом – загрузка компонентов перемешивание выгрузка. Завод с законченным технологическим циклом. Продукцией завода является готовая смесь – раствор строительный.
Для приготовления смеси песок и известь подаются из хранилищ ленточными конвейерами и насосом и через загрузочное устройство попадают в расходный бункер. Цемент подается от хранилища винтовым конвейером затем ковшовым элеватором и через циклон и фильтр в расходный бункер. Жидкость подается непосредственно в смеситель насосом. Из расходных бункеров компоненты попадают в дозаторы. Т.к. имеются 2 смесителя организованы 2 независимых линии дозаторов для каждого из смесителей обеспечивающих работоспособность завода в случае выхода из строя оборудования каждой из линий. Компоненты из дозаторов попадают в смесители через загрузочный бункер. Приготовленный раствор из смесителей попадает в расходный бункер из которого раствор попадает в автотранспорт.
В настоящее время смесительные узлы рассмотренного типа модернизируют в направлении более рациональной компоновки с применением унифицированного оборудования прогрессивного компактного дозировочного оборудования и современных средств автоматизации.
Рис. 1. Элементарная технологическая схема производства.
Технологические расчёты и подбор оборудования
1 Расчёт расхода сырьевых материалов
Исходя из заданной в виде объёмных соотношений рецептуры смеси расход компонентов на 1 м3 смеси рассчитываем по следующей методике:
Расход цемента кгм3:
Где: Ц - объёмная доля цемента в смеси принимаемая всегда за единицу (Ц=1)
- объёмная масса раствора; =1100 кгм3
кв - коэффициент выхода смеси; кв=08 (для растворов) 1
Расходы компонентов на 1 м3 смеси:
qЦ - расход цемента (кгм3);
qП - расход песка (м3 м3);
qи - расход извести (м3 м3);
П - объемная доля песка в смеси;
И - объемная доля извести в смеси;
(Ц+И+П) - для растворов - сумма относительных объемных долей всех компонентов смеси;
Расход воды для бетонных смесей (л):
ВЦ - водоцементное отношение;
При заданной производительности предприятия П (м3ч) потребность в сырьевых материалах в час составит:
Qц = qцП = 15277845 = 6875 кгч = 688 тч (2.5)
Qи = qи П = 027845 = 1251 м3ч (2.6)
Qп = qп П = 083345 = 3749 м3ч (2.7)
Qв = qв П = 733345 =3300 м3ч (2.8)
2 Подбор основного оборудования
2.1 Подбор смесительных машин
В соответствии с заданной производительностью необходимая суммарная ёмкость смесительных машин (по загрузке) в литрах рассчитывается по формуле:
где кв - коэффициент выхода смеси
ки - коэффициент использования оборудования по времени
ки=075 08; Примем ки=0775 1
-число циклов (замесов) в час
где tз - время загрузки смесителя в зависимости от типа машины и схемы компановки оборудования (с);
tв - время выгрузки готовой смеси (с);
tп - время перемешивания зависящее от состава смеси и типа смесительной машины;
tз=10 15 с примем 15 с
tв=10 20 с примем 20 с
tп=70 120 с примем 90 с. 1
Z = 3600(15+20+100) = 267
W = 100045(08077527) = 2688 л.
Принимаем смеситель принудительного действия СБ-93 с ёмкостью барабана по загрузке 1500 л в количестве 2-х штук.
Таблица 1 —Техническая характеристика бетоносмесителя СБ-93
Вместимость барабана по загрузке
Объём готового замеса
Наибольшая крупность заполнителя
Частота вращения ротора
2.2 Подбор дозаторов
По количеству дозаторов выбирается комплект в который входит один дозатор для цемента один для песка один для извести вода дозируется счетчиком.
Основным показателем для выбора дозатора является ёмкость смесительного барабана (по загрузке) в литрах (для одного смесителя).
Выбираю циклические дозаторы серии ДБ.
Для цемента (2 ед.): АВДЦ-2400 [1]
Для песка ( 2 ед): АВДИ-2400 [1]
Для извести (1 ед.): АВДИ-2400 [1]
Для воды (1 ед): АВДЖ-1200 [1]
2.3 Расчёт расходных бункеров
Для обеспечения работы смесительного узла в его составе предусматриваются хранилища - расходные бункеры количество отсеков и вместимость которых регламентируется типовыми нормами СН-386-68 с учётом конкретных условий.
Вместимость бункера Vбi м3 для каждого компонента из условия обеспечения запаса материалов для работы в течение нормируемого времени:
k3 - запас материала в бункерах (ч).
kз = 2..3 для цемента kз = 2 4 для песка и извести 1
Для цемента: Vбц = 6875 25 = 17188 м3
Для песка: Vбп = 3749 3 = 11247м3
Для извести: Vби = 1251 3 = 3753 м3
2.4 Разработка схемы компоновки смесительного узла
Высотный смесительный узел состоит из нескольких различных по высоте отделений: надбункерного дозаторного смесительного и отделения выдачи бетона.
Высоты отделений смесительного узла определяем в следующем порядке:
- высота размещения нижней кромки разгрузочного бункера (h1) зависит от высоты автотранспорта
- высоту бункера готовой смеси (h2) рассчитываем исходя из объёма этого бункера и его конструкции тогда
h=02 – отметка расположения автотранспорта ниже нулевого уровня установки.
- высота смесительного отделения (Н2) зависит от габаритов смесительных машин и размеров разгрузочных устройств:
- высота отделения дозаторов (Н3) зависит от габаритов и высоты основных частей бункера. Углы откосов бункеров () должны быть не менее (50-55).
- расчётная высота расходных бункеров (Н4) рассчитывается по формуле:
где cd - размеры сечения смесительного узла в плане;
Высота надбункерного отделения (Н5) определяется размерами агрегатов размещённых в отделении: принимаю H5=45 м;
Суммарная высота смесительного узла:
Н = 55+4+45+45+45 =23м
3 Подбор подъёмно-транспортного оборудования
3.1 Подбор ленточного конвейера для транспортирования песка
Необходимая ширина ленты м:
где - скорость движения ленты;
=12 15 мс; принимаю v=135 мс 1
С целью унификации оборудования в соответствии со стандартным рядом принимаем ленту для конвейера шириной 300 мм.
Мощность двигателя ленточного конвейера кВт:
где Пт - производительность конвейера тч;
Lг - длина горизонтальной проекции конвейера м
Н - высота смесительной башни м
v - скорость ленты мс;
Рис. 2. Схема расположения ленточного конвейера.
L=Htgα = 22tg17 =72 м. (2.17)
= (3749+1251) 1475 = 7375 (тч)
Nд=0.0002737572+ 0.003737522 + 0.037203135 = 6804 кВт
Выбираю двигатель для конвейера транспортирующего песок
АМ132М6: N=75 кВт n=1000 обмин [2]
Поворотный ленточный конвейер для распределения песка и извести в бункера.
L=25 м длина конвейера
NдП=0.00027375 25+ 0.00373750 + 0.032503135 =0067 кВт
Выбираю двигатель для конвейера 4ААМ56А4
N=012 кВт n=1000 обмин.
3.2 Расчёт элеваторного конвейера
Элеваторный конвейер применяется в бетоносмесительном заводе для подачи цемента от горизонтального винтового конвейера к распределительному ленточному конвейеру.
Для выбора конвейера целесообразно сначала рассчитать погонную емкость элеватора (лм) а затем подобрать соответствующие ковши (табл. 2):
где Qц – расход цемента тч;
- емкость ковша элеватора л;
КН – коэффициент наполнения ковша;
v – скорость движения ковша v =125 20 мс;
- коэффициент наполнения ковша = 07 075;
- объёмная масса цемента тм3;
Погонная емкость элеватора лм
Принимаем погонную емкость элеватора емкость ковша ширину ковша b = 135 мм шаг ковша t = 03 м.
Мощность электродвигателя элеватора:
где H – высота подъема материала H = 225 м;
C - коэффициент сопротивления материала зачерпыванию C = 0.25;
Выбираю двигатель 4АМ132М6:
N=75 кВт n=1000 обмин.
В составе оборудования смесительных заводов для загрузки цемента в элеваторы могут применятся винтовые конвейеры. Для выбора конвейера необходимо рассчитать диаметр шнека м:
Где – коэффициент учитывающий уменьшение производительности при наклоне конвейера: при горизонтальном положении ; при наклоне до 10° ; при наклоне до 20°
S - шаг винта шнека м
n – частота вращения шнека
– коэффициент наполнения шнека
– объемная плотность материала тм3.
Диаметр шнека принимается по ГОСТ 2057-65: 150 200 250 300 400 500 600 мм.
Принимаем S=225 мм n = 1.8 .
Принимаем D = 250 мм
Выбор двигателя привода горизонтального винтового конвейера который применяется для доставки цемента от места загрузки к элеватору.
Мощность двигателя винтового конвейера кВт:
Где – горизонтальная проекция винта =6 м
– коэффициент сопротивления
Н – высота подъема материала Н=0
Выбираю двигатель 4АМ112МB6:
N=3 кВт n=750 обмин.
По окончании расчета и подбора оборудования составляется сводная ведомость (Табл. 3).
Наименование оборудования
Мощность(единицы) кВт
Мощность (общая) кВт.
Стоимость (единицы) т.руб.
Стоимость(общая) т.руб.
Дозатор циклический серии ДБ
Элеваторный конвейер
Поворотный ленточный конвейер
Горизонтальный винтовой конвейер
Разработка конструкции машины
1 Описание конструкции
Для приготовления бетонных смесей и строительных растворов применяют смесители которые классифицируются по следующим признакам:
- по технологическому назначению: для приготовления различных видов бетонных смесей (тяжёлых силикатных ячеичных и др.) и строительных растворов;
- по режиму работы: циклические и непрерывного действия;
- по способу смешения: гравитационные и принудительного действия (лопастные);
- по мобильности: стационарные и передвижные.
В циклических смесителях исходные компоненты смешиваются отдельными порциями. Такой режим работы позволяет время перемешивания в зависимости от состава смеси. В смесителях непрерывного действия поступление компонентов и выход готовой смеси происходит непрерывно. Их используют при массовом производстве одномарочных смесей.
В данном курсовом проекте был принят к рассмотрению роторный бетоносмеситель принудительного действия СБ-35.
Для изготовления барабана используем Сталь 3.
2 Расчет основных параметров смесителей
При расчете в преддверии более углубленной проработки конструкции машин в курсовых проектах необходимо определить основные геометрические и кинематические параметры и мощность двигателя привода смесителя.
В роторных бетоносмесителях перемешивание материалов осуществляется в неподвижных цилиндрических барабанах.
Рис.3. Схема роторного смесителя.
В роторных смесителях перемешивание компонентов осуществляется системой лопастей вращающихся в кольцевом пространстве цилиндрической неподвижной чаши.
Интенсивность перемешивания 1с в таких смесителях оценивается критерием
-суммарная активная площадь лопастей равная сумме проекций истинных значений площадей лопастей на плоскость перпендикулярную направлению вращения м 2
-средняя скорость движения лопастей мс
- объем готового замеса м 3
Следовательно из формулы (3.1) выражаем :
Радиус чаши смесителя:
- оптимальная высота слоя смеси м
Мощность привода двигателя лопастей роторного смесителя кВт:
q=35000 Па-коэффициент сопротивления движению лопасти в смеси
Технико-экономические расчёты
1 Определение себестоимости продукции
Себестоимость приготовления 1 м3 бетона руб.м3:
S - годовые текущие затраты руб.год;
Пг - годовая производительность предприятия м3год;
Sз - затраты на заработную плату руб.год;
Sр - затраты на реновацию оборудования руб.год;
Sэ- затраты на эксплуатацию оборудования руб.год;
Затраты на зарплату при усреднённых условиях рассчитываются по формуле:
=14 17 - коэффициент перехода от тарифного к общему фонду зарплаты с начислениями; принимаю =14 1
Тг - календарный годовой фонд рабочего времени при двухсменном графике работы Тг=4160 ч 1
с1 с2 с3 сn - часовая тарифная ставка по разрядам руб.час;
Z1 Z2 Z3 ..Zn - число рабочих на объекте по разрядам;
Следуя указаниям руководства 1 принимаю что бетоносмесительный завод обслуживают 5 человека из них:
рабочих 5-ого разряда (с1=73 руб.ч)
SЗ=001144160573= 21260 тыс.руб.год
Отчисления на реновацию оборудования руб.год:
Ц - оптовая цена оборудования руб;
кц=112 - коэффициент перехода от оптовой цены к балансовой стоимости; 1
Ап=012 - амортизационные отчисления; 1
где Ц - суммарная стоимость учтённого оборудования руб.; (Табл. 3)
SР = 16550000112012 = 222 млн.руб.год
Затраты на эксплуатацию оборудования руб.год:
- затраты на техническое обслуживание и ремонт рубгод;
- затраты на электроэнергию руб.год;
Затраты на техническое обслуживание руб.год:
- коэффициент учитывающий отчисления на техническое обслуживание;
=02 03; принимаю 025 1
Sто = 16550000112025 = 463 млн. рубгод.
Затраты на электроэнергию руб.год:
Nд - суммарная установленная мощность электродвигателей кВт;
Nд = 9812 (кВт) (Табл.2)
кзаг - коэффициент загрузки двигателей; кзаг=025 035 принимаю 03 1
Цэ - стоимость 1 кВтч электроэнергии по тарифу; Цэ=377 (руб.кВтч) 1
– годовой фонд времени работы оборудования ч:
Годовой фонд времени работы оборудования ч:
кс - коэффициент использования внутрисменного времени; кс=075 08 принимаю 08 1
кн - нормативный коэффициент использования календарного фонда времени; кн=07 078 принимаю 075 1
Годовая производительность предприятия м3год:
- часовая производительность (по заданию) м3ч;
Годовые текущие затраты рубгод:
S=2126+222+4907 = 28387 млн. рубгод
Себестоимость приготовления смеси рубм3:
Энергоёмкость приготовления единицы продукции
Nд - суммарная установленная мощность электродвигателей кВт;
2 Расчёт трудоёмкости.
Трудоёмкость приготовления 1 м3 смеси челчм3:
- общее число основных рабочих занятых во всех сменах;
Охрана труда и защита окружающей среды
1 Принятые конструктивные решения по охране труда
Бетоносмесительный узел имеет отдельный рубильник включать который разрешается электрику. Все токоведущие части заизолированы. Электрооборудование оснащается заземлением. Площадка вокруг смесительного агрегата а также лестницы надёжно ограждены полы сделаны сплошными и ровными. Ограждение окрашивается в красный цвет. Вдоль ленточного транспортёра натянут стальной трос соединённый с концевым выключателем обеспечивающим отключение конвейера при падении человека или постороннего предмета.
Всё оборудование оснащается предупреждающими табличками. Рабочие обслуживающие бетонный завод обеспечиваются спецодеждой комбинезонами из плотной ткани брезентовыми рукавицами кожаной обувью.
Во время работы оборудования запрещается проводить какие-либо регулировки. Запрещается помогать машине при операциях загрузки и выгрузки.
Обслуживающий персонал после сигнала «Пуск» должен находиться на своих рабочих местах и специальных площадках.
2 Конструктивные решения по защите окружающей среды.
Бетоносмесительные установки отрицательно влияют на окружающую среду по следующим основным направлениям:
- нарушение земной поверхности в месте строительства и складирования материалов;
- загрязнение сточными водами и техническими жидкостями при мойке смесителей;
- загрязнение воздушного бассейна пылью.
Поэтому после строительства плодородный слой рекультивируется производится высадка кустарника и деревьев. Вода после мытья смесителей собирается в отстойниках очищается и используется в технологических целях.
Размещать бетоносмесительную установку следует с учётом вида розы ветров с таким расчётом чтобы производственные административные и бытовые помещения находились со стороны преимущественного движения ветра. Ковшовый элеватор закрывается защитным кожухом.
Список используемой литературы:
Методические указания «Подбор и расчёт технологического оборудования бетонорастворосмесительных установок» В.Д. Мартынов Б.П.Морозов МИСИ М: 1990.
А.А.Вайнсон атлас конструкций «Подъёмно-транспортные машины строительной промышленности» Альянс М: 2009.
М.Я.Сапожников атлас конструкций «Машины промышленности строительных материалов» МАШГИЗ М: 1978.
В.А. Бауман Б.В. Клушанцев В.Д. Мартынов «Механическое оборудование предприятий строительных материалов изделий и конструкций» Машиностроение М: 1981.

СБ-93.dwg

Вместимость барабана по загрузке
Объем готового замеса
Наибольшая крупность заполнителя
Частота вращения ротора
Бетоносмеситель СБ-93
КП-20.752.06.00.00 СБ

Мотор-редуктор СБ-93.dwg

Спецификация 2 лист.dwg

КП МО-19.746.06.00.00 СБ
КП МО-19.746.06.01.00
КП МО-19.746.06.02.00
КП МО-19.746.06.03.00
КП МО-19.746.06.04.00
КП МО-19.746.06.05.00
Трубка перфорированная
КП МО-19.746.06.06.00
КП МО-19.746.06.07.00
КП МО-19.746.06.08.00
КП МО-19.746.06.09.00
КП МО-19.746.06.10.00
КП МО-19.746.06.12.00
КП МО-19.746.06.13.00
Внутренний очистительный скребок

Чертеж БСЗ.dwg

Технико-эксплуатационные показатели
Состав смеси Ц:И:П=1:2:6
Установленная мощность двигателей
винтового конвейера(верт)-5
винтового конвейера(гор)-4
ленточного конвейера для извести и песка-9
поворотного ленточного конвейера-0
Характеристика продукта-раствор строительный
Режим работы предприятия:
количество смен работы-2
количество часов в смену-12
годовой фонд времени работы
Количество рабочих на объекте-5
КП МО-19.746.00.00.00 ВО
Схема компоновки смесительного узла
Элементарная технологическая схема
Схема размещения смесителей

Spetsifikatsia_list1.dwg

КП МО-19.746.00.00.00 ВО
КП МО-746.00.00.00 ВО
КП МО-746.00.00.00 ПЗ
Винтовой конвейер (гор.)
Винтовой конвейер (вер.)
Бетоносмеситель СБ-93
Поворотный ленточный
Насос для подачи воды
Дозатор извести АВДИ-1200
Дозатор песка ДБП-800
Дозатор цемента АВДЦ-1200

Спецификация 3 лист.dwg

КП МО-19.746.06.03.00 СБ
КП МО-19.746.06.03.01 СБ
КП МО-19.746.06.03.02 СБ
КП МО-19.746.06.03.03 СБ
Цилиндрическое зубчатое колесо
КП МО-19.746.06.03.04 СБ
КП МО-19.746.06.03.05 СБ
КП МО-19.746.06.03.06 СБ
Эпициклическое колесо
КП МО-19.746.06.03.07 СБ
Подшипник 316 ГОСТ 8338-75
Подшипник 1027311А ГОСТ27365-87
Подшипник 1027315А ГОСТ 27365-87
Подшипник 7228А ГОСТ 27365-87