Гравитационный бетоносмеситель чертежи и расчёты 1,1 м3

Гравитационный бетоносмеситель_.dwg

Техническая характеристика
Угол наклона смесительного барабана
Частота вращения барабана
Максимальная крупность заполнителя
Объем по загрузке сухими составляющими
Объем готового замеса бетонной смеси
Рабочее давление воздуха
Гравитационный смеситель
периодического действия
Проектирование гравитационного смесителя
периодического действия для приготовления
Привод опрокидывания барабана Пневматический

Барабан смесителя_.dwg

Проектирование гравитационного смесителя
периодического действия для приготовления

Расчетно-пояснительная записка.docx

Выбор и описание конструкции6
1.Определение объема готового замеса9
2.Определение частоты вращения9
3.Определение производительности9
4.Определение мощности привода10
5.Кинематический расчет привода12
6.Расчет на прочность вала привода смесителя13
Охрана труда при эксплуатации смесительных машин20
Список использованной литературы21
Приложения. Спецификация
Спроектировать гравитационный смеситель периодического действия для
приготовления бетонной смеси
Кафедра механизации строительства
Производство строительных материалов и изделий из них является одной из важнейших составляющих современной экономики развитого государства. Естественно что на современном этапе технического развития этот процесс невозможен без средств механизации и соответствующего оборудования [1].
На сегодняшний день одним из наиболее распространенных и популярных строительных материалов является бетон который отличается своей экологичностью долговечностью и прочностью. Получение бетона и раствора заданных марок свойств отвечающих соответствующим требованиям а так же не зависимо от внешних условий и месторасположения обеспечивается качеством исходных компонентов и эффективностью работы смесительного оборудования одним из которых является гравитационный бетоносмеситель.
Уникальность гравитационных бетоносмесителей заключается в том что они обладают:
–значительно малыми габаритами и собственным весом (этот аппарат могут поднять и перенести от 2 и более человек);
–небольшой стоимостью по сравнению с другими аппаратами которые используются в цехах;
–простотой эксплуатации и ухода за машиной;
А так же это объясняет то что любой человек может иметь в своем инструментальном запасе такой бетоносмеситель.
Сегодня машиностроительные заводы выпускают самые разнообразные машины и оборудования и наряду с созданием новых происходит непрерывное изменение и совершенствование уже существующих конструкций машин и общее увеличение объема их выпуска. Размерные ряды определённых машин определены соответствующими ГОСТ-ми разработками основанными на исследовательских работах изучении потребности народного хозяйства и полного обеспечение этих потребностей при наименьших размерных рядах машин что дает большой экономический эффект значительно упрощая изготовление и повышая надёжность машин а также облегчая их эксплуатацию [2].
Целью данной курсовой работы является проектирование гравитационного смесителя периодического действия (с вместимостью барабана 11 м3) для производства бетонной смеси (ρ = 2300 кгм3 марка по подвижности П3).
Выбор и описание конструкции
В различных технологических процессах требуется создать однородную массу состоящую из нескольких компонентов. Процессы перемешивания применяют:
–для создания оптимальной поверхности реагирующих веществ;
–для изменения физического состояния веществ (растворения);
–для ускорения химических реакций и т.д.
Например при изготовлении силикатных изделий смесь готовят из песка извести и воды бетонных — из цемента песка щебня и воды.
По способу перемешивания смесительные машины бывают механические газовые и комбинированные.
По технологическому назначению в зависимости от физического состояния перемешиваемых веществ смесительные машины подразделяют на:
)машины для перемешивания жидких смесей (шлама клинкера глазури красителей и т.п.). Они бывают циклического и непрерывного действия; к ним относятся крановые шламовые пропеллерные турбинные планетарные и другие смесители;
)машины для перемешивания сухих порошковых и зернистых материалов (возможно с последующим увлажнением). К ним относятся в основном механические смесители принудительного действия (лопастные бегунковые планетарные и др.);
)машины для приготовления грубодисперсных суспензий (бетонных смесей строительных растворов керамических и других масс).
Смесители для приготовления бетонных и растворных смесей классифицируют:
–потехнологическомуназначению—дляприготовлениябетонови растворов;
–по характеру работы — цикличного и непрерывного действия;
–по способу смешения — гравитационные и принудительного действия;
–по конструкции рабочего органа — с цилиндрическим и грушевидным барабаном с двухконусным барабаном с вертикально расположенным смесительным валом с горизонтальным смесительным валом;
–по способу перебазирования — передвижные и стационарные.
В смесителях циклического действия приготовление бетонных и растворных смесей осуществляется отдельными порциями.
В смесителях непрерывного действия поступление компонентов и выход готовой смеси происходит непрерывно вследствие чего их производительность превышает производительность смесителей циклического действия. Основным параметром смесителей непрерывного действия является производительность [1].
В данном варианте курсовой работы рассматривается гравитационный смеситель периодического действия.
Перемешивание компонентов в гравитационных смесителях происходит в барабанах к внутренним стенкам которых прикреплены лопасти. При вращении барабана смесь лопастями а также силами трения поднимается на некоторую высоту и затем сбрасывается вниз. Для обеспечения однородности смеси необходимо произвести не менее 30 40 циклов подъема и сброса смеси в барабане. Для обеспечения свободного перемещения смеси в барабане его объем в 25 3 раза должен превышать объем смеси. Скорость вращения барабана невысокая так как в противном случае центробежные силы инерции будут препятствовать свободному перемещению смеси [1].
По конструкции рабочего органа различают гравитационные смесители:
–с вращающимся барабаном на опорных роликах;
–с вращающимся барабаном на центральной цапфе [1].
Показанный на (рис.1) гравитационный смеситель имеет компактный барабан (1) в котором установлено шесть быстросъемных лопастей (2). Барабан насажен ступицей на выходной вал редуктора (3) встроенного в траверсу (10) и вращающегося от двигателя (4). Траверса установлена в подшипниках на стойках рамы (9) и при помощи гидроцилиндра (6) и рычага (5) может занимать разные положения в результате чего барабан будет иметь соответствующие позиции на
загрузкуперемешиваниеивыгрузку.Смесительимеетиндивидуальный
гидропривод состоящий из насосной станции (8) и распределителя (7) с электроуправлением. Преимущество этого смесителя заключается не только в хороших конструктивных решениях привода (исключены открытые зубчатые колеса) но и в форме барабана и лопастного аппарата что позволяет обеспечивать качество смеси за время не превышающее 60 с. В результате компактного размещения узлов уменьшены также и габаритные размеры машины [1].
Рис.1. Гравитационный смеситель с центральным приводом (на центральной цапфе).
Преимущества гравитационных смесителей:
–простота конструкции;
–возможность приготовления смесей с крупным заполнителем до 150 мм и
–низкий износ рабочих органов;
–простота обслуживания;
–низкая себестоимость приготовления бетонных и растворных смесей. Недостатки гравитационных смесителей:
–большая продолжительность смешивания;
–низкая производительность.
Вместимость смесительного барабана: Vвм = 11 м3.
Плотность бетонной смеси: ρ = 2300 кгм3.
1.Определение объема готового замеса
Объем готового замеса в м3определим по формуле [3]:
где kв – коэффициент выхода готовой смеси kв = 065 - 070; Vвм – вместимость смесительного барабана м3.
Vг = 0667 11 = 07 м3.
2.Определение частоты вращения
Частоту вращения барабана гравитационного смесителя в с-1 определим по формуле [4]:
n = (025 – 035)√R(2)
где R – внутренний радиус цилиндрической части смесительного барабана м.
Внутреннийдиаметрцилиндрическойчастибарабанавмвычислимпо формуле:
D = (165 – 175) 3√Vз; D = 17 3√1 = 17 м;
n = 03 √085 = 0325 с-1.
3.Определение производительности
Производительность смесителя в м3ч определяется по формуле [4]:
П = (Vз z kв kи) 1000(3) где Vз – вместимость смесителя по загрузке л;
z – число замесов в час;
kв – коэффициент выхода бетонной смеси kв = 065 - 070;
kи – коэффициент использования смесителя по времени kи = 085 - 09.
Число замесов в час [3]:
z = 3600 (t1 + t2 + t3)
где t1 – время загружения бетонной смеси c t1 = 15 – 20 c; t2 – время разгрузки бетонной смеси с t2 = 12 – 18 c;
t3 – время перемешивания бетонной смеси с t2 = 90 с [5].
z = 3600 (18 + 15 + 90) = 29;
П = (1000 29 0667 0835) 1000 = 16 м3ч.
4. Определение мощности привода
Мощность N в кВт электродвигателя привода вращения барабана расходуется на подъем материала во вращающемся барабане (N1) и на преодоление сопротивлений от трения в опорных механизмах барабана (N2) и определяется по формуле [4]:
где – КПД привода = 085.
N1 в кВт определяется из условия что число циркуляции смеси за один оборот барабана равно двум [4]:
N1 = (22 Pcм R n) 1000(5)
где 22 – переводной коэффициент от упрощений исходных выражений; Рсм – сила тяжести бетонной смеси Н;
R – внутренний радиус цилиндрической части барабана м; n – частота вращения барабана с -1 [4].
N1 = (22 15 050 085 0325) 1000 = 915 кВт.
Сила тяжести бетонной смеси в Н определим по формуле [4]:
Pсм = (Vз ρ g kв) 1000(6) где Vз – вместимость смесителя по загрузке л;
ρ – плотность бетонной смеси кгм3; q – ускорение силы тяжести мс2;
kв – коэффициент выхода бетонной смеси kв = 065 - 070.
Pсм = (1000 2300 981 0667) 1000 = 15 050 Н.
Определяем N2 в кВт [4]:
N2 = ((Рсм + Рб) f r0 ) 1000(7) где Рб – сила тяжести барабана Н;
f–коэффициенттренияприведенныйквалуподшипникаопорного устройства f=001 0015;
rо – радиус цапфы опорного вала м rо (006 008)R;
- угловая скорость вращения барабана с-1 [4].
N2 = ((15 050 + 15 500) 00125 007 204) 1000 = 005 кВт.
Сила тяжести барабана в Н вычислим по формуле [4]:
Рб = (15 – 16) Vз(8)
где Vз – вместимость смесителя по загрузке л;
Рб = 155 1 = 15 500 Н.
Поскольку мы нашли N1 и N2 то можем рассчитать мощность N в кВт:
N = (915 + 005) 085 = 1082 кВт.
Т.к. мощность электродвигателя N= 1082 кВт то наиболее соответствующий электродвигатель для данного гравитационного смесителя является электродвигатель асинхронный серии 4А с мощностью = 110 кВт типоразмером = 160S6 и числом оборотов = 1000 обмин [6].
5. Кинематический расчет привода Определение передаточного отношения привода. Передаточное отношение привода:
iприв = nдвиг nвала(9)
где nдвиг – частота вращения двигателя обс;
nвала – частота вращения вала обс nвала = 0325 обс = 195 обмин.
iприв = 1000 195 = 5128 .
Разбиваем передаточное отношение привода iприв:
принимаем для быстроходной ступени значение iБ = iР = 16 тогда передаточное отношение тихоходной ступени:
iT = iприв iБ = 321.
Определение мощности частоты вращения и крутящего момента на валах. Вал 1:
N1 = Nдв = 15 кВт; n1 = nдв = 1000 обмин;
Т1 = 9550 N1 n1 = 9550 15 1000 =1431 Нм.
где 1 = 097 – КПД зубчатой цилиндрической передачи;
N2 = 15 097 = 1455 кВт;
Т2 = 9550 N2 n2 = 9550 1455 3115 = 4468 Нм.
где 2 = 096 – КПД зубчатой конической передачи;
N3 = 1455 · 096 = 1397 кВт;
Т3 = 9550 N3 n3 = 9550 1397 1947 = 6852 Нм.
Нарис.2представленакинематическаясхемаприводагравитационного смесителя периодического действия на центральной цапфе [4].
Рис. 2. Кинематическая схема привода гравитационного смесителя периодического действия (на центральной цапфе).
6. Расчет на прочность вала привода смесителя
6.1.Силы действующие на вал:
Крутящий момент на валу:
6.2.Силы действующие на коническое колес:
где vm – средняя окружная скорость колеса;
где d1 = 410 мм – средний делительный диаметр шестерни; n2 = 3649 обмин – частота вращения конической шестерни;
радиальная: Fr = Ft · tg α · s
осевая: Fa = Ft · tg α · cos 1 = 2091 · tg 20º · cos 4º = 759Н; где α = 20º – угол зацепления;
углы делительных конусов:
= 90º – 2; tg 2 = u = 16; 2 = 86º;
6.3Реакции в опорах от сил действующих в плоскости XOZ:
Σ МB = 0Σ МB = – Ft · b – RC · a = 0;
Σ МC = 0Σ МC = – Ft · (a + b) + RB · a = 0;
6.4Реакции в опорах от сил действующих в плоскости YOZ:
Σ МB = 0Σ МB = – Fr · b – RC · a + Fa Rk = 0;
Σ МC = 0Σ МC = – Ft · (a + b) + RB · a + Fa Rk = 0;
Изгибающие моменты A – D:
6.5Суммарные реакции опор:
6.6Суммарные изгибающие моменты в сечениях A–D: МиА = 11006 Нм;
6.7Эквивалентные напряжения в сечениях A–D:
Таблица 2.6.1 – Эквивалентные напряжения в сечениях A–D
Суммарный изгибающий момент Ми Нм
Момент сопротивления Wи м3
Напряжение изгиба и МПа
Крутящий момент Ткр Нм
Продолжение Таблицы 2.6.1
6.8Выбор опасного сечения:
Сравнивая значения экв в сечениях A–D находим наиболее нагруженное сечение D:
Для этого сечения необходимо определить запас усталостной прочности.
6.9Запас усталостной прочности в наиболее загруженном сечении А – D:
6.10Запас прочности по касательным напряжениям:
-1 = 220 МПа – предел выносливости для стали Ст.5.
6.11Амплитудное напряжение в сечении А:
Для знакопеременного симметричного цикла амплитудное напряжение: а = а = 0 МПа.
6.12Коэффициентприведенияпеременнойнагрузкикэквивалентной постоянной:
где NΣ – суммарное число циклов за весь срок службы;
NΣ = 60 · n · Л · 365 Кгод · 24 Ксут = 60 · 21 · 5 · 365 · 05 · 24 · 03 = 82 · 106; Л = 5 лет – срок службы;
Кгод = 05 – коэффициент использования за год;
Ксут = 03 – коэффициент использования за сутки; N0 = 107 – базовое число циклов;
6.13Приведённое значение амплитудного напряжения:
а пр = а · Кпр = 0 · 091 = 0 МПа.
6.14Среднее напряжение в сечении А:
Для знакопеременного симметричного цикла т = 0.
6.15Приведённое значение среднего напряжения:
т пр = т · Кпр = 006 · 091 = 0055.
6.16ЭффективныйкоэффициентконцентрациинапряженийКи масштабный коэффициент :
Для напрессовки (посадка Н7r6) при н = 520 МПа d = 218 мм;
6.17Коэффициент чувствительности материала к асимметричности цикла нагружения:
= 020 – для углеродистой стали.
6.18Запас прочности по усталостным напряжениям:
6.19Запас прочности по касательным напряжениям:
6.20Предел выносливости материала при симметричном знакопеременном кручении -1:
-1 = 130 МПа – для стали Ст.5.
6.21Амплитудное напряжение кручения в сечении D:
= кр = 331 = 166 МПа.
6.22Приведённое значение амплитудного напряжения:
а пр = а Kпр = 166 091 = 151 МПа.
6.23Среднее напряжение кручения в сечении D:
Для нереверсивной передачи:
6.24Приведённое значение амплитудного напряжения:
т пр = т Kпр = 166 091 = 151 МПа.
6.25Эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении К и масштабный коэффициент :
6.26Коэффициент чувствительности материала к асимметричности цикла нагружения:
= 01 – для углеродистых и легированных сталей.
6.27Запас прочности по касательным напряжениям:
6.28Общий запас прочности в сечении D:
Запас усталостной прочности достаточен.
Вал удовлетворяет условиям усталостной прочности.
Рис.3: Эпюра изгибающих моментов крутящего момента вала.
Охрана труда при эксплуатации смесительных машин
При эксплуатации оборудования этих заводов необходимо выполнять требования относящиеся к любой строительной машине и также некоторые специфические требования.
К общим требованиям относятся ежемесячные осмотры машин при которых особое внимание необходимо обращать на состояние фрикционных муфт и тормозов концевых выключателей и стопорных устройств так как неудовлетворительная их работа может привести к авариям и травмам.
Чрезмерный износ лопастей смесительных машин ухудшает качество смеси и может привести к поломке лопастей и валов так как при недопустимых зазорах между лопастью и стенкой барабана может происходить заклинивание щебня. Износившиеся лопасти необходимо своевременно заменять Затем производитс смазка узлов машин. Перед пуском бетоносмесителей с наклоняющимся барабаном нужно несколько раз произвести наклон и подъем барабана проследив за плавностью его движения работой пневмопривода и за герметичностью сочленения загрузочных устройств со смесительным барабаном.
Во время работы необходимо наблюдать за показаниями манометров в системе гидро-(пневмо) привода за нагревом подшипников опорных роликов и других подшипниковых узлов а также за герметизацией каналов движения материалов. Во время работы машин нельзя проиводить никаких регулировок. Запрещается «помогать» машине во время операций загрузки или выгрузки. Обслуживающий персонал после сигнала «Пуск» должен находиться только на рабочих постах и специальных площадках.
При неудовлетворительном уходе за машиной в частности при плохой очистке её барабана в ощутимых пределах уменьшается полезный объем барабана что снижает производительность а также повышает расход энергии так как приходится вращать дополнительные массы. Поэтому в процессе работы через каждые 2 часа и в конце смены нужно промывать барабаны смесителей водой а гравитационные бетоносмесители водой со щебнем. В конце смены необходимо промывать машины в целом водой из шланга. При мойке машины их
электродвигателя должны быть отключены от сети. [1]
Список использованной литературы
Механическое оборудование и технологические комплексы: учеб. пособие. С.М.Пуляев М.А.Степанов Б.А.Кайтуков и др. - М.: МГСУ 2015. - 480 с.
Сапожников М.Я. Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. – М.: Стройиздат 1970. – 488.
Шарапов Р.Р. Васильев В.Г. Расчет и проектирование механического оборудования предприятий стройиндустрии. – М.: МГСУ 2017. – 12.
Борщевский А.А. Ильин А.С. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. - М.: Высшая школа 1987. - 368 с.
ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия».
Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие С.А.Чернавский К.Н.Боков И.М.Чернин и др. – М.: Машиностроение 1987. – 416 с.
Дроздов Н.Е. Журавлев М.И. Механическое оборудование заводов сборного железобетона. - М.: Стройиздат 1975.- 302 с.
Бауман В.А. Клушанцев Б.В. Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов изделий и конструкций. – М.: Машиностроение 1981. - 324 с.
Иванов М.Н. Детали машин: Учебник М.Н.Иванов В.А.Финогенов. – 11-е изд. – М.: Высшая школа 2007. – 408 с.
Дипломное и курсовое проектирование механического оборудования и технологических комплексов предприятий строительных материалов изделий и конструкций: Учебное пособие Под ред. В.С.Богданова и А.С.Ильина. – М.: Изд-во АСВ 2006. – 784 с.
Основы расчёта машин и оборудования предприятий строительных материалов и изделий: учеб. для вузов. Под ред. В.С.Богданова.- Старый Оскол: «ТНТ» 2013. - 679 с.
Винты А.М14x2-6g x 60.48
Гайки М12-6Н.5 (S21)
Шайбы А.14.01.08 кп.016
смеситель периодического действия
А132М2 – ГОСТ 13523-81
Болты М14-6g х 90.58