Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирский Государственный Архитектурно-строительный
Университет.
Кафедра строительных машин
Курсовая работа
По дисциплине «транспортное оборудование»
Тема:
«Гравитационный бетоносмеситель»
Выполнил: студент гр 461-з
Гончаров И.М.
Проверил: Дедов А.С.
Новосибирск 2010
1. Описание проектируемого оборудования
Бетоносмеситель – машина для приготовления однородной бетонной смеси механическим смешением ее составляющих (цемент, песок, щебень или гравий, вода). По характеру работы различают бетоносмесители цикличные и непрерывного действия. При приготовлении смеси в цикличном бетоносмесителе материалы загружаются порциями, причем каждая очередная порция поступает после того, как готовая смесь выгружена из корпуса бетоносмесителя.
В бетоносмесителе непрерывного действия загрузка материалов, их смешение и выгрузка готовой смеси происходят непрерывно, вследствие чего, их производительность превышает производительность смесителей циклического действия.
Основным параметром смесителей непрерывного действия является производительность. Перемешивание компонентов в гравитационных смесителях происходит в барабанах и внутренних стенках, к которым прикреплены лопасти. При вращении барабана смесь поднимается на некоторую высоту лопастями, а также силами трения, а затем сбрасывается вниз. Для обеспечения однородности смеси необходимо произвести 30-40 циклов подъема и сброса смеси в барабан.
Для обеспечения свободного перемешивания смеси в барабане, его объем в 2,5-3 раза должен превышать объем смеси. Скорость вращения барабана должна быть невысокая, так как в противном случае центробежные силы инерции будут препятствовать свободному перемещению смеси. Бетоносмесители изготавливают с наклоняющимися и стационарными барабанами. Эти барабаны выполняют грушевидной, конусной и циклической формы.
На заводах большой производительности (свыше 100 м/ч) применяют смесители непрерывного действия. Компоненты перемешиваются в циклическом барабане 1, Внутри которого по винтовой линии устанавливаются лопасти 3 при вращении барабана компоненты смеси, поступающие непрерывным потоком по загрузочной воронке 9, перемешиваются лопастями в окружном и осевом направлении. В результате чего они перемешиваются и непрерывно продвигаются к разгрузочному торцу барабана.
Бода подается в барабан по трубе 6, через распылитель 4. Барабан вращается двигателем 10. Через муфту 11, редуктор 12, зубчатое колесо 13, зубчатый венец 5, прикрепленный к барабану. Барабан свободно опирается бандажами 2 на ролики 7, установленные на раме 14. Осевым перемещениям барабана препятствуют опорные ролики.
Определение конструктивно-кинематических параметров.
Объем смеси, одновременно находящейся в барабане, м3
Vз = (Псм * t) / 3600
Vз = (100 * 120) / 3600 = 3,3
Где П – производительность смесителя (заданная), м3/ч; t – время перемешивания смеси, t = 120 сек. (Vз – более 500 л.).
Рабочий объем смеси в барабане, м3
VP = VЗ / KB
VP =3,3 / 0,67 = 4,925
Где KB – коэффициент выхода смеси (KB = 0,67)
Основные размеры барабана
Внутренний диаметр (м):
D0 = (0,78…0,83)*VP0,33
D0 = 0,83*4,9250,33 = 1,4
Толщина стенки барабана (м):
δ = (0,015…0,020)*D0
δ = 0,020*1,4 = 0,028
наружный диаметр (м):
DH = D0 + 2δ
DH = 1,4 + 2*0,028 = 1,456
LБ = (2,5…2,6)*D0 = 2,6*1,4 = 3,64
А = (1,75…1,78)*D0 = 1,78*1,4 = 2,492
С = (0,12…0,13)*D0 = 0,13*1,4 = 0,182
В = LБ – А – С = 3,64 – 2,492 – 0,182 = 0,966
Фактический геометрический объем барабана, м3
VГ = (π/4)* D02 * LБ
VГ =(3,14/4)* 1,42 * 3,64 = 5,6
Фактический коэффициент заполнения:
Ψфакт = VP / VГ = 4,925/5,6 = 0,88
(Ψ = 0,33…0,40)
При расхождении значений Ψфакт и Ψ рекомендуется изменить размеры барабана.
Изменяем внутренний диаметр барабана D0
D0 = 1,13 * VP0,33 = 1,13 * 4,9250,33 =1,9124
δ = 0,020*1,9124= 0,0384
DH = 1,9124 + 2*0,0383= 1,989
LБ = (2,5…2,6)*D0 = 2,6*1,9124= 4,97
А = (1,75…1,78)*D0 = 1,78*1,9124= 3,41
С = (0,12…0,13)*D0 = 0,13*1,9124= 0,249
В = LБ – А – С = 4,97– 3,41– 0,249= 1,311
С’= (0,18…0,19)*D0 = 0,18*1,9124= 0,349
А’ = (1,75…1,78)*D0 = 1,78*1,9124= 3,31
В’ = LБ – А – С = 4,97– 3,31– 0,349= 1,311
VГ =(3,14/4)* 1,91242 * 4,97= 14,27
Ψфакт = VP / VГ = 4,925 = 0,345
Размеры опорного бандажа и опорных роликов (каждый размер после его определения округляется до нормального линейного значения), м:
· Диаметр опорного ролика
dp = (0,18…0,22)* D0 =0,22*1,9124 = 0,421 м
· Ширина опорного ролика
bp = (0,32…0,36)*dp =0,36*0,421 = 0,151 м
· Диаметр оси опорного ролика
d0 = (0,20…0,25)* dp = 0,25*0,421 = 0,105 м
· Угол установки опорных роликов
β = 32…360 = 360
· Толщина опорного бандажа
hБ = (0,024…0,026)*D0 = 0,026*1,9124 = 0,0497 м
Величина зазора между бандажом и барабаном
∆ = (0,005…0,01) = 0,01 м
· Ширина опорного бандажа
bБ = bp + (0,04…0,05) = 0,151 + 0,05 = 0,2 м
· диаметр опорного бандажа
DБ = D0 + 2*(δ + ∆ + hБ)
DБ =1,9124 + 2*(0,384 + 0,01 + 0,0497) = 2,1086 м
2. Дополнительные размеры узлов и деталей
После определения каждый размер округляется до нормального линейного значения. Бетоносмесители с периферийным приводом.
· Диаметр зубчатого венца
Dзв = DБ + (0,005…0,015)
Dзв = 2,109 + 0,015 = 2,124 (2,0) м
· Ширина зубчатого венца
bзв = (0,085…0,095)* Dзв
bзв =2,124*0,095 = 0,2 м
Основные кинематические параметры бетоносмесителей
Критическая угловая скорость (с-1) и частота вращения барабана (мин-1)
ωкр = √g*(sinγ0 – f*cosγ0) /R0
nкр = 30ωкр/π
где g – 9,81(м/с2); f – коэффициент трения бетонной смеси о лопасть; f = 0,4…0,5 (большие значения f рекомендуется принимать для малоподвижных и жёстких смесей); γ0 – угол внутреннего трения бетонной смеси; γ0 = 43…450; R0 – наибольший внутренний радиус барабана, м; R0 = D0/2
R0 =1,9124/2 = 0,9562
ωкр =√9,81*(0,7 – 0,5*0,7) / 0,9562 = √3,6266 = 1,9043с-1
nкр = 30*1,9043/3,14 = 18,19 мин-1
Номинальная угловая скорость вращения, с-1
ωном = (0,9…0,95)*ωкр =
ωном =0,95*1,9043 = 1,809с-1
номинальная частота вращения, мин-1
nном = 30ωном/π
nном =(30*1,809)/3,14 = 17,28 об/мин
3. расчёт потребляемой мощности
3.1. определение рабочих нагрузок
Сила тяжести бетонной смеси Н:
Полная:
Gсм = Vз*ρсм*g
Gсм =3,3*9,81*2500 = 80932,5 Н
Поднимаемая за счёт сил трения:
G1 = 0,85 Gсм
G1 = 0,85*80932,5 = 68792,6 Н
Поднимаемая в лопастях:
G2 = 0,15 Gсм = Gсм – G1
G2 = 80932,5 - 68792,6 = 12139,9 Н
Где Vз – объём готового замеса, м3; ρсм – плотность смеси кг/м3;
g = 9,81 м/с2
сила тяжести барабана, Н; для смесителей непрерывного действия:
GБ = KБ* ρст*L*g*(DН2 – D02)*(π/4)
GБ =1,23*7850*4,9722*9,81*(1,98882 – 1,91242)*3,14*4 = =110192,895 Н
Где KБ – коэффициент, учитывающий массу бандажа лопастей, фланцев и т.п.; KБ = 1,15…1,23; g = 9,81 м/с2; ρст – плотность стали, 7850 кг/м3
3.2 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:
tоб = 60/nном
tоб = 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*nном)
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 nном – 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)* nном / 60
N1 = (68792,6*0,9562*2 + 12139,9*1,6323*4,887)*(17,28/60) = =65779,07 Вт
Страницы: 1, 2
