Расчет основных параметров смесителей периодического действия

    Бетоносмесители роторного типа представляют собой вертикальную неподвижную чашу, состоящую из двух цилиндров: внешнего и внутреннего, создающих консольную зону, в которой осуществляется перемешивание компонентов смеси. Смесительным органом данных машин является вращающийся ротор с укрепленными на нем на разном расстоянии от оси вращения ротора смесительными лопастями, внешним и внутренним очистными скребками

    Мощность  в роторном бетоносмесителе расходуется на преодоление сил трения, возникающих при движении призмы материала, находящейся перед лопастью, по днищу чаши, а также на разрезание лопастью и призмой основной массы смеси. При проектировании для определения указанных сопротивлений обычно пользуются величиной удельного сопротивления смеси, полученной экспериментальным путем.

    Очевидно, что при вращении лопастного ротора с определенной угловой скоростью  будет возникать момент сопротивления, являющийся суммой моментов, необходимых для вращения каждой из лопастей и скребков ротора.

    М_гт=М,+М +... + М„ (23)

    сум 1 2 ^п ^ '

    Каждый  из составляющих моментов может быть найден по формуле:

    М_г = рРД cos а_гcos Д., Н * м (24)

    где р - удельное сопротивление бетонной смеси на 1м² площади лопасти, Н/м²; эта величина в значительной степени зависит от свойств смеси, скорости движения лопасти и величины ее погружения в смесь, обычно принимают р=(3... 6)10⁴ Н/м²;

    F[ - площадь i-той лопасти, м²;

    R; - расстояние от геометрического центра лопасти до оси вращения ротора, м;

    a j - угол наклона i-той лопасти в горизонтальной плоскости, град;

    Р j - угол наклона i-той лопасти в вертикальной плоскости, град.

    Определив суммарный момент, необходимый для  вращения ротора, можно определить потребную мощность электродвигателя.

    Mw 2 тМ_п)и Ы_эл = - = —,кВт (25)

    10007] 1000/7

    где w - угловая скорость вращения ротора, рад/с;

    п - число оборотов ротора, с"¹;

    г) - КПД привода ротора, принимают  г| =0.9 ... 0.95.

    Далее необходимо выбрать тип электродвигателя и произвести кинематический расчет машины.

    1.2.3. Бетоносмесители планетарные.

    Планетарные бетоносмесители являются машинами периодического действия с принудительным перемешиванием материалов и состоят из рамы, вертикально установленной чаши, мотора - редуктора, траверсы с вертикальными лопастными валами и разгрузочного устройства.

    Рабочим органом данных смесителей является траверса с вертикальными лопастными валами, вращающаяся вокруг неподвижно установленного на вертикальной внутренней стойке зубчатого колеса, обеспечивая тем самым обкатывание вокруг него паразитных шестерен, приводящих во вращение вертикальные лопастные валы, установленные на различном расстоянии от оси вращения траверсы и вращающиеся с различными скоростями. Кроме того, на траверсе укреплены

    подгребающая  лопасть и очистные скребки: наружный и внутренний.

    Мощность  планетарного бетоносмесителя расходуется на преодоление сопротивлений при вращении лопастных валов ZN; вокруг своих осей и на преодоление сопротивлений при вращении траверсы N-rp (рис.2), что можно записать так:

    

    

    Рис. 2 Схема к определению мощности

    планетарного  бетоносмесителя

    т

 

    (26)

    7 = 1

    где m - количество лопастных валов на траверсе. Мощность, расходуемая на вращение лопастных валов равна: 

    ЛГ. ₌ *Ц+Ц> (27)

    Ль

    г

    где Л'₍ - мощность, расходуемая на вращение нижней

    лопасти i-того вала; tt

    А'₍ - мощность, расходуемая на вращение верхней

    лопасти i-того вала;

    z - количество лопастей в ряду по высоте; г) - КПД привода вращения валов.

    

    R_H \

    Мощность, расходуемая на вращение одной нижней лопасти каждого i-того лопастного вала, может быть определена из соотношения:

    _ cyw^h' sin а

    Вт (28)

    8 g ' ^п ' ' ^в" ' ' где с - гидравлический коэффициент сопротивления, зависящий от формы лопастей и свойств жидкости, согласно экспериментальным данным, с=4.5 ... 6.5; у - удельный вес смеси, Н/м³; W; - угловая скорость вращения i-того вала, рад/с;

    Wj=27irij;

    И' - высота лопасти, м;

    а - угол наклона лопасти в вертикальной плоскости,

    град;

    R!_HuR!'_m - соответственно наружный и внутренний

    радиусы лопасти, м;

    g - ускорение силы тяжести, м/с².

    Аналогично  определяется мощность, расходуемая  на вращение верхней лопасти i-того вала, путем подстановки в формулу (28) параметров, характеризующих верхнюю лопасть. 

    Найденные значения N _j и N_j подставляют в выражение (27).

    Мощность, расходуемая на вращение траверсы N3 будет равна:

    М w„

    ' тр

    N_m= ^ ^тр (29)

    ?7

    где М_сум - суммарный момент сопротивления при вращении траверсы, Н*м;

    м =ум.+м +М +М (30)

    сум / 1 J с.н. с.в. с.п. \ /

    где М; - момент сопротивления, возникающий  при вращении i-того лопастного вала вокруг центральной оси (при условии неподвижности лопастного вала относительно собственной оси).

    M^pF^H-M (31)

    где р - удельное сопротивление бетонной смеси, р=(3.0 ... 6.0)10⁴, Н/м²;

    F_cyM1 - суммарная площадь проекции лопастного вала на направление его движения,

    Fcy_M1=Fi+F₂ (32)

    Fi -суммарная площадь проекции смесительных лопастей, установленных на валу, м²;

    F₂ - суммарная площадь собственного вала, м²;

    R; - расстояние от оси лопастного вала до оси вращения траверсы, м;

    m - количество лопастных валов, укрепленных на траверсе;

    М_сн., М_с.„ М_сп. - момент сопротивления вращению, соответственно, наружного внутреннего и подгребающего скребков.

    Каждый  из этих моментов может быть определен  по формуле: 

    где F - площадь соответствующего скребка, м²; R - расстояние от геометрического центра скребка до оси вращения траверсы, м;

    а - угол наклона скребка в горизонтальной плоскости, град; Р - угол наклона скребка  в вертикальной плоскости, град; р - удельное сопротивление бетонной смеси В формуле (29)

    Штр - угловая скорость вращения траверсы, рад/с:

    где Птр - число оборотов траверсы, об/мин; г) - КПД механизма привода траверсы.

    Определив суммарное значение мощности N₀6₄, необходимой для перемешивания, выбирают электродвигатель и производят кинематический расчет.

    1.3. Определение производительности  смесителей периодического действия

    Производительность  смесителей циклического действия во всех случаях определяется емкостью смесительной чаши или барабана и временем, затрачиваемым на один замес

    П = V₆R_bn/1000 м³/ч, (34)

    где Уб - вместимость смесительного барабана по загрузке, л;

    

    (33)

    

    Нм

    

    М = pFR cosor • cos P

    Rb - коэффициент выхода бетонной или растворной смеси (для бетонов R_b = 0,65... 0,7, для растворов R_b = 0,85... 0,95); N - число замесов в час; 

    К t₃

    где t₄ - время цикла, т.е. суммарное время, затрачиваемое на загрузку, перемешивание и выгрузку одной порции, с; ti - продолжительность загрузки смесительной чаши (при загрузке с помощью бункерных питателей ti=10...15c, при загрузке скиповым подъемником ti=15..,20с); t2 - продолжительность перемешивания (для пластичных бетонных смесей t2= 60... 150с, жесткой до 240 с, растворной смеси - 120... 150 с);

    

    (36)

    t3 - продолжительность выгрузки порции готовой бетонной смеси (при наклоняющемся барабане t3=10.. .20 с, при ненаклоняющемся - 30...60 с). 

    Рекомендуемая литература

1. Константопуло Г.С. Механическое оборудование заводов железобетонных изделий и теплоизоляционных материалов. М., Высш. школа, 1988
2. Константопуло Г.С. Примеры и задачи по механическому оборудованию заводов железобетонных изделий. М., Высш. школа, 1986
3. Мартынов В.Д., Строительные машины и монтажное оборудование, М., Высш. школа, 1984

    Приложение 1. 1. Гравитационные бетоносмесители циклического типа