Расчет гравитационных смесителей

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………3

1.Гравитационные  бетоносмесители………………………………………………….11

   1.1. Бетоносмеситель СБ-103………………………………………………………...11

2. Расчётная  часть………………………………………………………………………14

   2.1. Определение производительности……………………………………………...14

   2.2. Определение координат центра тяжести……………………………………….14

         2.2.1.Определение координат центра тяжести отдельных частей

                  и всего барабана (без бетонной смеси)…………………………………...14

         2.2.2.Определение координат центров тяжести отдельных частей

                  и всей бетонной смеси в барабане………………………………………...15

   2.3. Определение усилий на опорных роликах………………………….………….20

   2.4. Определение мощности электродвигателя привода…………………………...22

3. Характеристика расчитываемого бетоносмесителя…………………………....….23

Литература………………………………………………………………………………24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

  Классификация смесительного оборудования. Получение бетона или раствора со свойствами, отвечающими предъявляемым к ним требованиям, может быть обеспечено совокупностью таких факторов, как качественные исходные компоненты, хорошо и надежно работающее смесительное и дозировочное оборудование.

К процессу смешивания предъявляются следующие  основные требования: равномерное распределение  исходных материалов между собой, сдирание с зерен вяжущего неактивных поверхностных пленок, предупреждение образования комков и пустот в смеси и предупреждение измельчения зерен заполнителей.

Качество  смешивания устанавливается  равномерностью распределения компонентов между собой и зависит от относительной скорости рабочих органов смесителя и смеси, объема приготовляемого материала и продолжительности процесса.

   С целью равномерного  распределения компонентов  в общем объеме  замеса частицам  материалов необходимо сообщить такие траектории движения, которые обеспечивали бы наибольшую возможность их пересечения.

Перемещению частиц материалов, входящих в смесь, противодействуют силы инерции, а также силы внутреннего трения (трение частиц материала друг о друга) и силы внешнего трения (трение частиц материала о корпус и лопасти смесителя). Как показали исследования , абсолютная величина первых сил на порядок выше последних. Кроме того, при смешивании преодолеваются силы тяжести, стремящиеся опустить зерна материалов вниз и способствующие их расслоению.

   В процессе смешивания  из различных по  размеру, форме  и происхождению  материалов образуется  однородная смесь,  характеризующаяся, тем, что любая проба, взятая в объеме, большем, чем размеры самого крупного зёрна, должна иметь один и тот же состав.

   В отечественной  практике исторически  сложилась классификация смесительных машин для приготовления строительных смесей, в основу которой положен

технологический признак: деление  их на бетоносмесители  и растворосмесители.

 Несмотря  на то, что в технологии и  оборудовании для приготовления  строительных смесей с момента  возникновения такой классификации  произошли значительные изменения,  они существуют и поныне.

   Сложившееся положение создает  определенные трудности как для строителей и работников промышленности сборного железобетона, так и для машиностроителей и работников НИИ и КБ.

Как известно, большинство  нефтеносных районов  Западной Сибири и  еще целый ряд  крупных регионов нашей страны практически не располагают залежами крупных заполнителей и вынуждены работать на привозных заполнителях (что крайне неэкономично) или цементно-песчаных бетонах (без крупного заполнителя),т.е., по существу, растворах. Однако приготовляют такие смеси, как правило, в бетоносмесителях.

    Европейским комитетом по строительному оборудованию в основу классификации цикличных смесительных машин положен не технологический, а конструктивный признак самого смесителя, а именно: форма корпуса и расположение смесительных валов.

По  этому признаку смесители могут быть классифицированы следующим образом (рис. 1):

     гравитационные (барабанные) ;

     принудительного действия:

       тарельчатые с вертикально расположенными смесительными валами;

       лотковые с горизонтально  расположенными смесительными валами.

   На рис. 1 представлена классификация наиболее широко известных смесительных машин, нашедших практическое применение. Из всего парка смесительных машин, находящихся в эксплуатации, примерно 3/4 занимают барабанные (гравитационные) смесители, а остальная часть падает на тарельчатые и лотковые смесители (принудительного действия). Годовая производительность, приходящаяся на 1  л полезного объема смесителя, составляет для  малых   моделей (менее 500— 750 л) - 3,5 м³/л; для больших - 10 м³/л.

 
 

Рис 1. Классификация  смесительных машин.

   Трудоемкость производства 1 м³ смеси на малых моделях смесителей равна 2,5-3 чел.-ч/м³, на больших — 1—1,5 чел.-ч/м³.

   Выпускаемое в настоящее время смесительное оборудование в ряде случаев не отвечает возросшим потребностям строительства и строительной индустрии; отсутствуют смесители для приготовления бетонных смесей на пористых заполнителях вместимостью 1000—1200 л. Турбулентные (тарельчатые) смесители не обеспечивают приготовления качественных смесей на пористых заполнителях плотностью 1000—1300 кг/м³. Кроме того, процесс приготовления и измельчения в таких смесителях зависит от ряда факторов и не поддается контролю и регулированию.

Необходимо  создание и освоение новых универсальных  смесителей принудительного действия лоткового типа, пригодных для приготовления как бетонных смесей на пористых заполнителях, так и арболита.

   В стране начинает находить применение фибробетон — бетон, армированный различными волокнами (металлическими, стеклянными, капроновыми, полипропиленовыми, базальтовыми и др.), имеющий определенные преимущества перед бетоном с традиционным армированием. Как показали исследования и опытно-промышленное внедрение, приготовление таких смесей в серийно выпускаемых смесителях в ряде случаев невозможно.

   Для этих целей Специальным проектно-конструкторским объединением Оргтехстром МПСМ ЛатвССР была разработана и выпущена опытная партия спирально-вихревых смесителей (безлопастных смесителей с гибким корпусом).

  Чтобы  повысить срок службы серийно выпускаемых смесителей и улучшить санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала (снижение уровня звукового давления), необходимо начать работы по замене наиболее изнашивающихся стальных элементов смесителей на полимеррезиновые. Зарубежный опыт свидетельствует о том, что подобная замена позволяет увеличить срок службы деталей в 3—4 раза и снизить уровень звукового давления на 10—15 дБ.

Назрела необходимость в  разработке смесителей повышенной вместимости  до 4,5—6 м³ для гидротехнического, дорожного строительства и в ряде случаев заводов сборного железобетона.

Из схемы  видно, что среди гравитационных (барабанных) смесителей у нас совсем не производятся смесители с вводным лотком и реверсивные. Наиболее производительными при достаточно высоком качестве приготовляемой смеси являются опрокидные смесители за счет сокращения времени разгрузки готовой смеси.

У нас полностью  отсутствуют также  тарельчатые смесители  с вращающимся  корпусом. Выпускавшиеся  ранее смесители этого типа С-371, С-355 и С-356 вместимостью соответственно 250, 500 и 1000 л в настоящее время сняты с производства, хотя на некоторых заводах ЖБИ они еще продолжают эксплуатироваться.

Среди смесителей принудительного  действия тарельчатые  смесители с неподвижным корпусом занимают ведущее место и производятся в достаточном количестве.

До  настоящего времени  лотковые двухвальные  смесители в СССР не производились, хотя потребность в  таких смесителях у нас значительная. Их применение необходимо при приготовлении бетонных смесителей на пористых заполнителях, арболите и других подобных материалах. В настоящее время изготовлен опытный образец такого смесителя с объемом готового замеса 1 м³ (СБ-163). Необходимо также создание гравитационных смесителей с вместимостью по загрузке 7—10 м³ и принудительного действия — 4—6 м³.

Бетоносмесители принудительного  действия тарельчатого типа по сравнению  с гравитационными  смесителями обладают более высоким  качеством смеси, производительностью, в 2—3 раза большей  скоростью вращения, в 3—4 раза большей энергоемкостью, однако и в 7—8 раз большим износом лопастей и в 3—4 раза — износом корпуса.

    Перспективы развития смесителей. В последнее время появились оригинальные конструкции смесителей для приготовления вязко-пластичных строительных сред, а также выполнено немало работ, посвященных анализу технико-экономических показателей различных смесителей. Объектами сравнения являлись гравитационные смесители и смесители принудительного действия.

Наилучшими  показателями обладают лотковые двухвальные смесители, позволяющие приготовлять смеси с относительно низким В/Ц при наибольшей крупности заполнителей 100—180 мм, наименьшей продолжительностью смешивания и выгрузки готовой смеси. Энергоемкость их ниже тарельчатых, но выше, чем гравитационных смесителей. Наибольшая вместимость по загрузке 3,5— 5 м³. Это подтверждают сравнительные испытания, проведенные в ФРГ , пяти типов смесителей: тарельчатых с вращающимся корпусом вместимостью 500—750 и 1000—2000 л, лотковых двухвальных аналогичных вместимостей и гравитационных вместимостью 500 л. Результаты проведенного анализа показывают, что из числа испытанных смесителей наилучшими данными обладают лотковые двухвальные смесители вместимостью 2000 л, так как коэффициент вариации отклонения отдельных компонентов от средних значений у них (за исключением фракции 16—22 мм) не выходят за пределы 5%; с увеличением вместимости смесителя равномерность распределения компонентов между собой улучшается во всех случаях; равномерность распределения компонентов в тарельчатых смесителях хуже, чем в лотковых; по-видимому, это связано с тем, что в тарельчатых смесителях имеется значительная разность скоростей на периферии и в центральной части, а также с тем, что при этом возникают центробежные силы, способствующие расслоению смеси; в отличие от сложившегося ранее представления о том, что при смешивании наиболее трудно равномерно распределяется вода, данные опыты показали, что наименее равномерно распределяются крупные фракции; увеличение продолжительности смешивания свыше 60-90 с не во всех случаях приводит к более равномерному распределению компонентов; исходя из указанного положения следует признать, что оптимальная продолжительность смешивания в зависимости от конкретных условий должна быть для гравитационных смесителей 90—180 с, тарельчатых — 60—180 с и лотковых — 30-90 с.

     По данным Института строительства Венгрии лотковые двухвальные смесители с двумя горизонтальными валами по сравнению с тарельчатыми смесителями роторного типа позволяют снизить энергоемкость на 20% и сократить расход цемента на 50 кг/м³.

   Применение двухвальных лотковых смесителей по сравнению с тарельчатыми смесителями позволяет снизить энергоемкость до 45%, а расход цемента — до 11%.

   Как показывает многолетняя практика эксплуатации тарельчатых смесителей, они достаточно хорошо себя зарекомендовали на приготовлении бетонных смесей на плотных заполнителях и цементно-песчаных смесях. Приготовление смесей на пористых заполнителях плотностью 1000—12000 кг/м³ и менее в тарельчатых смесителях сопровождается увеличением времени смешивания до 5—7 мин, образованием перед вращающимися лопастями призм материала, перемещающихся вместе с лопастями, и всплытием легких фракций заполнителей.