Автобетоносмеситель АБС-4 на базе Камаз с объемом замеса 4 куб. м.

Автобетоносмеситель.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Тюменский индустриальный университет»
Кафедра «Транспортные и технологические системы»
по дисциплине «Строительные машины»
Тема: «Автобетоносмеситель с объемом замеса 4 куб.м.»
Обзор автобетоносмесителей и общий принцип их работы4
Автобетоносмеситель на базе автомобиля КамАЗ6
Расчет основных параметров автобетоносмесителя9
Расчет гидросистемы автобетоносмесителя18
Бетоны и строительные растворы представляют собой искусственные материалы получаемые из смеси состоящей из вяжущих веществ (цемента извести) и заполнителей (щебня гравия и песка).
В результате химической реакции между вяжущими веществами и водой образуется цементный (известковый) камень заполняющий пространство между щебнем и песком. В качестве заполнителей широко применяют и легкие материалы: шлак пемза керамзит.
Приготовление бетонной смеси или строительного раствора заключается в том чтобы путем механического перемешивания из различных компонентов получить однородную смесь с равномерным распределением отдельных зерен и обволакиванием их вяжущим веществом.
Для приготовления бетонных и растворных смесей применяют смесительные машины различной конструкции основным узлом которых является смесительный барабан (чаша) определенной вместимости.
Все бетоносмесители подразделяются на две группы: передвижные бетоносмесители и бетоносмесители стационарного типа. В данной работе будет рассмотрен автобетоносмеситель с объемом замеса 4 куб.м.
Обзор автобетоносмесителей и общий принцип их работы
Автобетоносмесители применяют для приготовления бетонной смеси в пути следования а также для транспортирования готовой качественной смеси с побуждением ее при перевозке. Они представляют собой гравитационные реверсивные бетоносмесители с грушевидным смесительным барабаном установленные на шасси грузовых автомобилей специальных шасси автомобильного типа или на полуприцепах агрегатируемых с трехосными тягачами.
Смесительные барабаны имеют постоянный угол наклона оси (10 15°) к горизонту. Внутри смесительных барабанов установлены двухзаходные винтовые лопасти обеспечивающие загрузку и перемешивание бетонной смеси при вращении барабана в одну сторону и выгрузку готовой смеси при вращении барабана в обратном направлении (реверсе).
Привод вращения смесительного барабана может быть механическим с отбором мощности от автономного двигателя через систему механических передач включающих реверсивный редуктор и цепную передачу с зубчатым венцом закрепленным на барабане и гидромеханическим с отбором мощности через гидромеханическую передачу от автономного двигателя двигателя базового шасси или от коробки отбора мощности трансмиссии шасси.
Гидромеханическая передача включает гидронасос с регулируемой подачей реверсивный гидромотор и планетарный редуктор. Гидронасос нагнетает рабочую жидкость в гидромотор который через планетарный редуктор приводит во вращение смесительный барабан. Гидромеханический привод позволяет бесступенчато плавно регулировать частоту вращения барабана. Рабочее давление в гидросистеме составляет 18 22 МПа.
Для загрузки смесительного барабана компонентами смеси или бетонной смесью а также выгрузки смеси из смесительного барабана на место укладки автобетоносмесители оборудуются лотковыми загрузочно-погрузочными устройствами. Для обеспечения технологического процесса приготовления бетонной смеси из сухих компонентов предварительно загруженных в смесительный барабан а также промывки барабана и узлов автобетоносмесителя от остатков бетонной смеси автобетоносмеситель снабжен системой водопитания с баками для воды аппаратурой для подачи воды под давлением и ее дозирования.
Технологическое оборудование отечественных автобетоносмесителей имеет мало различий и максимально унифицировано. Автобетоносмесители способны работать при температуре окружающего воздуха - 30° + 40 °С. Максимальная скорость загруженных автобетосмесителей при движении по дорогам в технологическом режиме составляет не более 60 кмч.
Главным параметром автобетоносмесителей является вместимость смесительного барабана по выходу готовой смеси (м3).
Автобетоносмеситель на базе автомобиля КамАЗ
К типоразмерному ряду четырёхкубовых автобетоносмесителей относятся: автобетоносмесители 581412 на шасси КамАЗ-55111 (6 автобетоносмесители 58140С на шасси КамАЗ-55111 (6 х 4) с гидромеханическим приводом от двигателя шасси.
Рисунок 2.1 - Автобетоносмеситель 581412 (КамАЗ-55111)
Автобетоносмеситель 581412 (рис. 1) с объемом готового замеса 4 м3смонтирован на шасси 1 грузового автомобиля КамАЗ-55111. Рабочее оборудование автобетоносмесителя включает раму 9 смесительный барабан 4 с загрузочно-разгрузочным устройством механизм 3 вращения барабана дозировочно-промывочный бак 2 водяной центробежный насос систему управления оборудованием с рычагами 10 12 и контрольно-измерительные приборы 11. Смесительный барабан имеет три опорные точки и наклонен к горизонту под углом 15°. Загрузочно-разгрузочное устройство состоит из загрузочной 5 и разгрузочной 6воронок складного лотка 7 переменной длины и поворотного устройства 8. Лоток может поворачиваться при разгрузке в горизонтальной плоскости на угол до 180° и в вертикальной плоскости на угол до 60°.
Кинематическая схема автобетоносмесителя показана на рис. 2. На внутренней поверхности барабана укреплены две спиральные лопасти 11 угол наклона которых подобран таким образом что при вращении в одном направлении компоненты смеси попадают в нижнюю часть барабана где происходит их гравитационное перемешивание а при вращении в обратную сторону лопасти подают готовую смесь к приемному лотку соединенному с поворотным разгрузочным желобом. Вращение барабану 9 сообщается от индивидуального дизельного двигателя 3 через реверсивный зубчатый редуктор 5 и цепную передачу 6 ведомая звездочка к которой жестко прикреплена к сферическому днищу барабана опирающегося спереди на раму шасси центральной цапфой 7 а сзади - гладким бандажом 10 на опорные ролики 12 установленные на шарикоподшипниках. Привод обеспечивает две частоты вращения барабана в обе стороны при загрузке перемешивании и разгрузке. Частоту вращения при загрузке выбирают в зависимости от производительности питающей установки.
Рисунок 2.2 - Кинематическая схема автобетоносмесителя.
Приготовление смеси в пути следования производят при дальности транспортировки не более 10 15 км при этом отдозированые компоненты в смесительный барабан загружают одновременно. При перевозках на большие расстояния в барабан загружают сначала сухие компоненты (цемент и заполнители) а подачу воды и приготовление смеси производят непосредственно на объекте. Заданная порция воды подается в смесительный барабан из дозировочно-промывочного бака центробежным насосом 1 через сопло в загрузочной воронке. Через то же сопло производится промывка барабана водой после разгрузки. Привод насоса осуществляется от двигателя 3 через карданный вал 4 и клиноременную передачу 2. При транспортировке готовой бетонной смеси во избежание ее расслаивания барабан вращается с пониженной частотой непрерывно перемешивая смесь.
Перейдём к расчёту основных параметров автобетоносмесителя 581412 (КамАЗ-55111) с объемом замеса 4 куб.м.
Расчет основных параметров автобетоносмесителя
Определение основных размеров барабана.
D0 = (078 083) VP033 (3.1)
D0 = 078 4033 = 12 м
где VP = 4 м3 – объем барабана.
Толщина стенки барабана:
= (0015 0020) D0 (3.2)
DH = 12 + 2 0024 = 125 м
LБ = (25 26) D0 (3.4)
А = (175 178) D0 (3.5)
С = (012 013) D0 (3.6)
В = LБ – А – С (3.7)
В = 312 – 214 - 016 = 082 м
Объем бетонной смеси в барабане:
VГ = (( 4) D0 LБ) (3.7)
VГ = (314 4) 12 312 = 16 м3
Фактический коэффициент заполнения:
Это соответствует рекомендации ( = 033 040).
Главным параметром автобетоносмесителей является объем готового замеса. При этом между объемом готового замеса и объемом сухих компонентов загружаемых в барабан на один замес существует зависимость
где – объем готового замеса ;
– объем сухих компонентов загружаемых в барабан ;
– коэффициент выхода смеси .
У автобетоносмесителя согласно технической характеристике при плотности готовой смеси .
Объем сухих компонентов загружаемых в барабан:
Высота лопасти от поверхности барабана:
Исходя из размеров барабана высота лопасти находится в интервале:
Определение часовой эксплуатационной производительности автобетоносмесителя при перевозки бетона на 10 км:
где V = 4 м3 - вместимость барабана;
kоб = 089 - коэффициент использования геометрического объема представляющего отношение объема сухих составляющих загружаемых в барабан к геометрическому его объему;
kвых = 1 - коэффициент характеризующий выход смеси и определяемый отношением ее объема к объему сухих составляющих;
Тц - продолжительность цикла автобетоносмесителя.
где L = 10 км - дальность перевозки смеси;
vгр и vпор - скорость движения автобетоносмесителя в груженом и порожнем состояниях (50 и 75 кмч соответственно);
t3 = 50 с = 083 мин - продолжительность загрузки барабана сухими составляющими (20 сек на 1 м3);
tр = 150 с = 25 мин - продолжительность разгрузочных операций (60 с на 1 м3);
tп = 75 с = 125мин – продолжительность промывочной операции (30 с на 1м3).
Основные кинематические параметры автобетоносмесителя.
Критическая угловая скорость и частота вращения барабана:
кр = √g (sin γ0 – f cos γ0) R0 (3.14)
f = 04..05 – коэффициент трения бетонной смеси о лопасть;
γ0 = 45о – угол внутреннего трения бетонной смеси;
R0 – наибольший внутренний радиус барабана.
кр = √981 (07 – 05 07) 06 = 28 с-1
Номинальная угловая скорость вращения:
ном = (09 095) кр (3.16)
ном = 09 28 = 25 с-1
Расчёт потребляемой мощности.
Полная сила тяжести бетонной смеси:
Gсм = Vз ρсм g (3.17)
Gсм = 4 981 2500 = 613 кН
Поднимаемая за счёт сил трения:
G1 = 085 613 = 521 кН
Поднимаемая в лопастях:
G2 = 015 613 = 92 кН
где Vз = 4 м3 – объём готового замеса;
ρсм – плотность смеси кгм3;
g = 981 мс2 - сила тяжести барабана.
Расчёт мощности затрачиваемой на перемешивание:
Средняя высота подъема перемешиваемых компонентов за счет сил трения (h1) и в лопастях (h2):
h2 = (1 + sin γ0) R0 (3.20)
h2 = (1 + 07) 055 = 06 м
Время одного оборота барабана:
где n = 18 обмин – частота вращения барабана.
Время подъема смеси в лопастях t1 и падения компонентов смеси с высоты h2 (t2):
t1 = (90 + γ0) (60 nном) (3.22)
t1 = (90 + 45) (60 18) = 0125 с
t2 = (2 h2 g) 05 (3.23)
t2 = (2 06 981) 05 = 007 с
где nном = 18 мин-1 – номинальная частота вращения барабана;
Число циркуляций смеси за 1 оборот барабана за счет сил трения (Z1) и в лопастях (Z2):
Z1 = 360 2 γ1 (3.24)
Z1 = 360 2 90 = 2 об-1
Z2 = t ( t1 + t2) (3.25)
Z2 = 12 (0125 + 007) = 615 об-1
где γ1 – угол перемещения смеси γ1 = 2 γ0
Мощность затрачиваемая на перемешивания:
N1 = (G1 h1 Z1 + G2 h2 Z2) n 60 (3.26)
N1 = (521 055 2 + 92 06 615) 18 60 = 574 кВт.
Требуемая мощность на валу гидродвигателя:
Nтр = N1 (103 n) (3.27)
Nтр = 574 18 103 = 102 кВт
где N1 – мощность затраченная на перемешивание;
n = 18 обмин – частота вращения барабана.
Мощность гидродвигателя должна быть больше либо равной Nтр. Исходя из этого условия выбираем гидродвигатель 310.2.28 мощностью 17 кВт с КПД – 091.
Мощность затрачиваемая автобетоносмесителем на передвижение (кВт) определяется по формуле (мощность двигателя автобетоносмесителя 235 кВт):
где GМ – сила тяжести машины Н;
f – коэффициент сопротивления перемещению f =002;
– КПД трансмиссии автобетоносмесителя (ориентировочно в расчетах можно принять от 08 до 095);
V – скорость передвижения мс.
N = 1685 + 102 = 1787 кВт
Сумма мощности гидродвигателя и мощности затрачиваемой на перемещение машины равная 1787 кВт меньше чем мощность двигателя базовой машины равная 235 кВт. Следовательно мощности двигателя базовой машины достаточно для работы автобетоносмесителя и его агрегатов.
Перейдём к расчёту гидросистемы и подберём гидроаппаратуру автобетоносмесителя.
Расчет гидросистемы автобетоносмесителя
Гидросистема представляет собой систему с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости и включает в себя (Рисунок 4.1.): гидропневмоаккумулятор АК гидрораспределители с электрогидравлическим управлением Р1-Р3 гидродроссель ДР регулятор расхода РР обратные клапаны КО1-КО4 гидромотор М регулируемы гидронасос двухстороннего действия Н фильтр Ф.
Рисунок 4.1. Схема гидросистемы автобетоносмесителя.
Гидросистема имеет три режима работы:
) работа гидромотора от насоса (основной режим). В этом режиме трубопроводы 1 и 2 (Рисунок 4.1 а) являются напорными а трубопроводы 3 и 4 – сливными и всасывающими одновременно.
) зарядка гидропневмоаккумулятора. Трубопроводы 9 и 4 (Рисунок 4.1 б) является всасывающими по ним жидкость поступает в гидронасос а трубопроводы 1 5 – напорными по ним жидкость поступает в ГПА. По трубопроводам 6 и 7 жидкость проходит через гидродроссель и затем по трубопроводу 8 сливается в бак.
) работа гидромотора от ГПА. Жидкость по трубопроводам 5 и 2 которые являются напорными поступает в гидромотор а по трубопроводам 3 4 1 и 8 сливается в бак.
Определим давление в гидросистеме необходимое для преодоления описанных выше сопротивлений.
Перепад давлений на гидродвигатель:
где – мощность потребляемая гидродвигателем Вт;
– рабочий объем гидродвигатель для гидродвигатель 310.2.28 установленного на данном автобетоносмесителе .
Давление в гидросистеме:
где – давление в сливной гидролинии гидромотора принимаем
В соответствии с ГОСТ 12445-80 принимаем давление в гидросистеме.
Для обеспечения заданной скорости вращения гидромотора необходимо обеспечить расход жидкости определяемый по формуле:
где – объемный КПД гидромотора
Зная условные проходы величину максимального давления 238 МПа и максимальный расход см3с производим выбор гидроаппаратуры.
Основными параметрами фильтров являются условный проход номинальное давление и номинальная тонкость фильтрации (Таблица 4.1).
Таблица 4.1 - Техническая характеристика фильтра.
Номинальный поток через фильтр
Номинальное давление
Гидрораспределительпредназначен для управления пуском остановкой направления потока рабочей жидкости и предохранения гидросистемы от перегрузки давлением.
Таблица 4.2 - Техническая характеристика распределителя.
Расход рабочей жидкости:
Таблица 4.3 - Техническая характеристика распределителя.
Таблица 4.4 - Техническая характеристика дросселя.
Расход рабочей жидкости
Давление номинальное
Таблица 4.5 - Техническая характеристика клапана обратного .
Номинальное давление МПа
Максимальное давление МПа
Тблица 4.6 – Техническая характеристика предохранительного клапана.
Максимальное давление Р
Максимальный расход
Таблица 4.7 - Техническая характеристика регулятора расхода.
Номинальный расход (регулируется)
Температура окружающей среды
Расчет и выбор насоса.
Требуемый рабочий объем насоса определяется по формуле:
где – требуемая подача насоса ;
– частота вращения вала насоса принимаем по ГОСТ 12446-80 ;
– объемный КПД гидронасоса .
Принимаем регулируемый аксиально-плунжерный насос типа ГСТ 90 у которого .
Определяем действительную подачу регулируемого насоса:
Расчетные значения внутренних диаметров гидролиний определяем из уравнения неразрывности потока жидкости по формуле:
где – действительный расход жидкости на данном участке ;
– скорость движения жидкости на участке .
Принимаем следующие значения скоростей:
– всасывающая гидролиния ;
– напорная гидролиния ;
– сливная гидролиния .
Определяем диаметр гидролинии на первом участке (так как контур замкнут то можно считать что скорость жидкости в сливном и напорном режимах одинакова):
Диаметры остальных трубопроводов рассчитываем аналогично в целях унификации принимаем трубопроводы с внутренним диаметром 16 25 мм.
Гидравлические потери в трубопроводах слагаются из потерь на гидравлические трения и потерь в местных сопротивлениях .
Определим потери давления на трение в трубопроводах:
где – плотность рабочей жидкости ;
– коэффициент гидравлического трения;
– длина трубопровода на расчетном участке м;
– диаметр трубопровода на расчетном участке м;
– скорость движения жидкости на расчетном участке .
Для вычисления коэффициента гидравлического трения необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса:
где – кинематическая вязкость жидкости .
При ламинарном движении в гибких рукавах и резиновых шлангах () коэффициент гидравлического трения равен:
При турбулентном движении в гибких рукавах и резиновых шлангах ():
Определяем потери давления на трение на первом участке:
Потери на трения в остальных трубопроводах рассчитываем аналогично и данные сводим в таблицу 4.1.
Определим потери давления в местных сопротивлениях:
где – коэффициент местного сопротивления;
– количество однотипных сопротивлений на участке.
Определяем потери давления в местных сопротивлениях на первом участке:
– золотниковый распределитель –
– присоединительный штуцер (4 штуцера) –
Потери в местных сопротивлениях остальных трубопроводов рассчитываем аналогично и данные сводим в таблицу 4.8
Таблица 4.8 – Результаты расчета гидролиний.
Потери на трение (по режимам работы) Па
Потери в местных сопротивлениях (по режимам работы) Па
Определим действительное максимальное усилие и скорость которую развивает гидромотор при номинальном давлении развиваемым насосом.
Крутящий момент развиваемый гидромотором определяем по формуле:
где – потери давления в гидросистеме определяемые для каждого режима работы МПа;
– рабочий объем гидромотора ;
– механический КПД гидромотора .
Работа гидромотора от насоса:
Работа гидромотора от ГПА (в случае если регулятор настроен на расход равный расходу жидкости подаваемой насосом с рабочим объемом 89 см3):
Частота вращения гидромотора определяется по формуле:
Выполним тепловой расчет гидропривода.
Тепловой расчет ведется на основе уравнения теплового баланса:
где – количество тепла выделяемого гидроприводом в единицу времени Вт;
– количество тепла отводимого в единицу времени Вт.
Потери мощности переходящие в тепло определяются по формуле:
где – коэффициенты характеризующие режим работы гидропривода ;
– полный КПД гидравлической системы .
Количество тепла отводимого в единицу времени от поверхностей трубопроводов гидробака при установившейся температуре жидкости определяется по формуле:
где – коэффициент теплопередачи ;
– установившаяся температура рабочей жидкости ;
– температура окружающей среды принимаем ;
– суммарная площадь наружной теплоотводящей поверхности:
где – внутренний диаметр гидролинии м;
– толщина стенки трубопровода м;
– суммарная длина гидролиний одного диаметра м.
- площадь поверхности бака:
где – объем гидробака
Учитывая что замкнутые гидросистемы имеют гидробаки небольшого объема принимаем (ГОСТ 12448-80). При этом учитываем что жидкость наполняет бак на 80-85% его высоты.
Находим количество выделенного тепла:
Находим количество отведенного тепла:
Так как то требуется установка теплообменника.
Выбираем воздушно-масляный теплообменник серии НРА.
При выполнении данной курсовой работы я получил теоретические навыки в области машин по транспортированию бетона а именно изучил конструкцию и принцип работы автобетоносмесителя.
Для расчетов был изучен рынок автобетоносмесителей и подобран автобетоносмеситель 581412 на базе КамАЗ-55111 с объемом замеса 4 куб.м.
На основе подобранной машины были рассчитаны основные параметры автобетоносмесителя и гидросистема автобетоносмесителя.
Расчёт мощности показал что двигатель базовой машины обеспечивает работу автобетоносмесителя и его агрегатов.
Расчёт гидросистемы показал что установленный гидронасос обеспечивает работу гидросистемы автобетоносмесителя.
Дорожно-строительные машины Под. ред. А. М. Щемелева. – Мн.: Технопринт 2000. – 515 с.
Дорожно-строительные машины и комплексы В. И. Боловнев Г. В. Кустпрев. – М.: Транспорт 2001.
Справочник по механизмам транспортных машин. А. В. Кузьмин Ф. Л. марон. – Мн.: Высш. шк. 1983. – 350 с.
Щемелев А. М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ. – Могилев:ММИ 1995. – 322с.
Врублевская В.И. Врублевский В.Б. Детали машин и основы конструирования: Курсовое проектирование. – Гомель: БелГУТ 2006.– 434 с.
Курмаз Л. В. Скойбеда А. Т. Детали машин. Проектирование: Учебное пособие. – Мн.: УП «Технопринт» 2001. – 290 с.
Мартынов В. Д. Сергеев В. П. Строительные машины. Учебное пособие для вузов специальности «Строительные машины и оборудование». – М.: «Высшая школа» 1987. – 376 с.: ил.

Схема и чертёж для сдачи с шайбой.dwg

Технические характеристики: 1. Базовый автомобиль: КамАЗ-55111 2. Объем барабана: 4 м3 4. Объем бака для воды: 1000 л 4. Наибольшая скорость передвижения: порожнего 75 кмч груженого 50 кмч 5. Частота вращения смесительного барабана: до 18 обмин
Пояснительная записка
Автобетоносмеситель АБС-4
Автобетоносмеситель АБС-4
Аксиально плунжерный насос
Р80-31-222 ГОСТ 24679-81
Гидродвигатель 310.2.28
Р80-31-22 ГОСТ 24679-81
Клапан обратный Г51-33
Регулятор расхода РР12-01
Теплообменник 740.20
Гидроаккумулятор ГА-24
Гидробак 55102-8608010
Болт М36х105 ГОСТ 7798-70