Бетоносмеситель. Назначения и класс проектируемого оборудования

         Формула изобретения: Бетоносмеситель, включающий смесительный барабан цилиндрической формы, свободно установленный на двух парах колес, закрепленных жестко на раме, и оборудованный изнутри лопастями, отличающийся тем, что в средней части стенок смесительного барабана установлены как минимум два электрода, изолированных от стенок смесительного барабана и соединенных с положительным полюсом постоянного тока, сама стенка смесительного барабана соединена с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а на раме под смесительным барабаном установлен электрод, в процессе вращения замыкающий электрическую цепь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет отдельных деталей, узлов, основных технических эксплуатационных параметров

 

8.1. определение рабочих нагрузок.

 

Сила тяжести  бетонной смеси Н:

Полная:

G_см = V_з*ρ_см*g

G_см =3,3*9,81*2500 = 80932,5 Н

 

Поднимаемая за счёт сил трения:

G₁ = 0,85 G_см

G₁ = 0,85*80932,5 = 68792,6 Н

 

Поднимаемая в  лопастях:

G₂ = 0,15 G_см = G_см – G₁

G₂ =  80932,5 - 68792,6 = 12139,9 Н

 

Где V_з – объём готового замеса, м³; ρ_см – плотность смеси кг/м³;

g = 9,81 м/с²

 

сила тяжести  барабана, Н; для смесителей непрерывного действия:

G_Б = K_Б* ρ_ст*L*g*(D_Н² – D₀²)*(π/4)

G_Б =1,23*7850*4,9722*9,81*(1,9888² – 1,9124²)*3,14*4 = =110192,895 Н

 

Где K_Б – коэффициент, учитывающий массу бандажа лопастей, фланцев и т.п.; K_Б = 1,15…1,23; g = 9,81 м/с²; ρ_ст – плотность стали, 7850 кг/м³

 

 

8.2. расчёт мощности, затрачиваемой  на перемешивание

 

Средняя высота подъема перемешиваемых компонентов  за счет сил трения (h₁) и в лопастях (h₂) м:

 

h₁ ≈R₀

h₁ ≈ 0,9562 м

 

h₂ = (I + sinγ₀)* R₀

h₂ =1 + 0,7)*0,9562 = 1,6323

 

время одного оборота  барабана, с:

 

t_об = 60/n_ном

t_об = 60/17,28 = 3,47 с

 

время подъема  смеси в лопастях t₁ и падения компонентов смеси с высоты h₂(t₂), с:

 

t₁ = (90 + γ₀)/(60*n_ном)

t₁ =(90 + 45)/(60*17,28) = 0,130 с

 

t₂ =(2* h₂/g)^0,5

t₂ =(2* 1,6323/9,81)^0,5 = 0,58 с

 

где n_ном – номинальная частота вращения барабана, мин^-1;

g = 9,81 м/с²;

число циркуляций смеси за 1 оборот барабана за счет сил  трения (Z₁) и в лопастях (Z₂), об^-1

 

Z₁ = 360/2*γ₁

Z₁ = 360/2*90 = 2 об^-1

 

Z₂ = t/( t₁ + t₂)

Z₂ = 3,47/(0,130 + 0,58) =4,887 об^-1

 

Где γ₁ – угол перемещения смеси, γ₁ = 2* γ₀

Мощность, затрачиваемая  на перемешивания, Вт:

 

N₁ = (G₁ h₁ Z₁ + G₂ h₂ Z₂)* n_ном / 60

N₁ = (68792,6*0,9562*2 + 12139,9*1,6323*4,887)*(17,28/60) = =65779,07 Вт

8.3. Расчет  мощности, затрачиваемой на преодоления  сил трения в опорах бетоносмесителей.

 

Мощность, затрачиваемая  на преодоление сил трения в опорах, определяется в зависимости от конструкции  бетоносмесителя, Вт:

 

• Для смесителей цикличного и непрерывного действия с периферийным приводом.

 

N₂ = (G_см + G_б)/cosβ * (D_б + d_р)/d_р * (μ₁ + μ₂ d₀/2)*ω_ном

 

где ω_ном – номинальная угловая скоость вращения барабана, с-¹;

μ₁ – коэффициент трения качения, приведенный к валу или оси подшипника опорного устройства; μ₁ = 0,01…0,015; μ₂ – коэффициент (плечо) трения качения бандажа по опорным роликам; μ₂ = 0,0008…0,001 м; d₀ – диаметр оси опорного ролика, м; D_б – диаметр опорного бандажа, м; d_р – диаметр опорного ролика, м; β – угол установки опорных роликов, град.

 

N₂ = ((80932,5 + 110192,89)/0,809)*((2,1086 + 0,4207)/0,4207)*

*(0,001 + ((0,015*0,1052)/2))*1,809 = 4596,7 Вт

 

Полная потребляемая мощность, Вт

 

N_пол = N₁ + N₂

N_пол = 65779,07 + 4596,7 = 70375,77 Вт

 

4. Расчет сварных соединений

 

Расчет сварного соединения с угловыми швами на действие момента  в плоскости расположения швов. Полоса прикрепляется двумя горизонтальными  и одним вертикальным швом

Изгибающий момент M = 55 кН · м. Материал пластины - сталь марки  ВСт3 (Run = 370 МПа). Сварка выполняется  покрытыми электродами типа Э46 (Rwf = 200 МПа, βf = 0,7). Коэффициенты условий  работы γwf = γc = 1. Необходимо определить катет углового шва.

Решение. Для указанного сочетания стали расчетным сечением является сечение по металлу шва, поэтому расчет должен выполняться по формуле из СНиП II-23-81:

 

Центр тяжести периметра  швов определяется по формуле

x_ц = (l21 - 0,5 l2 k_f) / (2l1 + l2).

При k₁ = 10 мм х_ц = (900 - 0,5 · 20) / (60 + 20) = 11 см.

Координаты точки А, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, х = 19 см, у = 10 см.

Моменты инерции расчетного сечения соединения по металлу шва  относительно его главных осей:

I_fx ≈ β_f {l32 k_f / l₂ + 2l₁ k_f [(l₂ + k_f) / 2]2};

Для углового шва k_f = 10 мм с учетом того, что расчетная длина шва принимается меньше его полной длины на 10 мм (l₁ = 29 см):

I_fx = 0,7 {203 · 1/12 + 2 · 29 · 1 [(20 + 1) / 2]2} = 4942 см4;

I_fy = 0,7 {2[293 · 1/12 + 29 · 1 (29 / 2 - 11)2] + 20 · 1 (11 + 1/2)2} = 5194 см4;

Расстояние от центра тяжести  периметра швов до точки А см.

Напряжения в соединении:

τ_f = 55 · 103 · 21,5 / (4942 + 5194) = 117 МПа.

τ_f / R_wf = 117 / 200 = 0,58.

Таким образом, при k_f = 10 мм напряжения в соединении τ_f составляют 0,58 от расчетного сопротивления (R_wf). Следовательно, катет шва в соединении должен быть принят k_f = 5,8 мм ≈ 6 мм.

Проверка прочности соединения при k_f = 6 мм показывает правильность расчета:

I_fx = 2864 см4; I_fy = 3078 см4;  = 21,5 см.

τ_f = 55 · 103 · 21,5 / 5942 = 199 < 200 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Ремонт, обслуживание и условия безопасной работы оборудования

 

         Смесители  на фундаментах закрепляются  при помощи анкерных болтов,  при

значительном разнообразии конструкций  всех их можно разделить на 3 группы:

1.     Болты заделывающиеся  в тело фундамента наглухо.

2.     Болты устанавливаются  с изолирующими трубками(съёмные)

3.     Болты устанавливаются  в готовые фундаменты в просверленные  скважины.

Болты I-ой группы обычно снабжаются снизу  крюками или, в остальных случаях

находят применение болты снабжённые анкерными плитами.

 

 

         При установке  небольших машин допускается  устанавливаются болты при бетонировании  фундамента(рис. 4а) . В более ответственных  они устанавливаются

в специальные шахты (рис. 4б) с последующей  заливкой раствором.

Типичные конструкции болтов II-ой группы показаны на рис 4в,г,д.

Первая из них (в) является наиболее универсальным и распространенным

заземлением в бетонный массив и  осуществляется при помощи сварной  или литой анкерной плиты с  прямоугольным отверстием , в которое  вводятся такого же очертания головка  болта с последующим поворотом  на 90˚ Чтобы упростить установки  болтов данного типа и исключить  необходимость применить для  них специальной опалубки при  бетонировании.  Последнюю можно  заменить стальной трубкой из листовой стали ( рис 4г).

Более экономичной является конструкция  анкерного крепления , представленная на (рис( 4д) . Здесь короткий болт ввинчивается в головку специальной закладкой  в бетон на достаточную глубину. По этому типу могут устраиваться и устанавливаться только хорошо уравновешенные машины при диаметре болтов не

более 20 мм. Болты, установленные в  готовый фундамент в просверленные  скважины, делятся на прямые, которые  устанавливают с помощью эпоксидного  клея. Болты  закреплённые

последним могут, устанавливаться  через отверстия в опорных  чашах как до, так и после  монтажа оборудования.

Правила Эксплуатации машин.

         Использование  оборудования в процессе эксплуатации  складывается из мероприятий  выполняемых перед началом, в  процессе и после окончания  работы.

Для оборудования всех типов необходимо проведение крепёжных и смазочных  работ. В то же время возникает  необходимость в выполнении ряда специфических операций зависящих  от конструкции машины . При эксплуатации бетоносмесительных машин регулярно  проверяют работу фракционного устройства ,

совершенно регулируя его, а  так же смесительных лопастей которые  влияют на количество перемешивания . При проверке бетоносмесителей с  опорным барабаном особое внимание должно быть уделено на состояние  концевых выключателей  и

специальных опорных механизмов , удерживающих барабаны в рабочем  положении.

Охрана труда  и техника безопасности

          На машине или в зоне её работы должны быть вывешены инструкции предупредительные надписи ,  знаки и плакаты по технике безопасности.

Необходимо, чтобы вокруг бетононасоса был проход шириной не менее 1 м. Движущиеся части машин должны быть в местах возможного доступа к ним. Запрещается работать на машинах с неисправностями или  снятыми ограждениями на движущихся частях. При работе в тёмное или ночное время суток рабочее

место или машина должны быть освещены . Электросеть должна иметь хорошую изоляцию. Корпус электродвигателей и машин с электрическим приводом должен быть заземлён

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Заключение

 

          В курсовой работе рассмотрен гравитационный бетоносмеситель СБ-103, особенности его работы, его место и роль в составе технологической линии производства бетона и бетонных изделий, условия безопасной и эффективной работы установки. Так же были произведены основные расчеты машины, включая расчет сварных соединений. Были рассмотрены новые технологические решения по разработке деталей и узлов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. ГОСТ 2789-73
2. СНиП II-23-81
3. Сапожников В. А. и др. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций». М., «Высшая школа». 1971 – 382 с.
4. Бауман В.А. и др. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций». М., «Машиностроение», 1981 – 324 с.
5. Сапожников Н. Я. «Атлас механического оборудования»
6. Журавлев М.И. и др. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов». М., «Высшая школа», 1973 308 с.
7. http://www.constali.ru/menu/spravochnik/svarnyie-soedineniya/rabota-i-raschet-svarnyix-soedinenij
8. http://ru-patent.info/21/30-34/2130381.html
9. http://stroy-technics.ru/article/betonosmesiteli-dlya-prigotovleniya-rastvora