Расчет бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием

1 Основные конструктивные параметры бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием:

Рабочий объем барабана, м³

V_р = , (7.7)

где V_з – объем готового замеса, м³;

К_в – коэффициент выхода смеси (таблица 3).

Наибольший внутренний диаметр цилиндрической части D₀ и основные размеры барабана (рисунок 7.1), м

Рисунок 7.1 – Схемы смесительных барабанов с периферийнам (а, б) и центральным приводом (в)

 

Для схемы а:

D₀ = ,

D₁ = 0,8 … 0,81 D₀,

D₂ = 0,24 … 0.25 D₀,

D₃ = 0,32 … 0,40 D₀ ,

L₁ = 0,12...0,125 D₀ ,

L₂ = 0,085... 0,09 D₀ ,

L₃ = 0,20...0,23 D₀,

L₄ = 0,45...0,50 D₀.

Для схемы б:

D₀ = ,

D₁ = 0,4 … 0,41 D₀,

L₁ = 0,21 … 0,22 D₀ ,

L₂ = 0,39 … 0,41 D₀ .

Для схемы в:

D₀ = ,

D₁ = 0,64 … 0,65 D₀ ,

D₂ = 0,36 … 0,37 D₀,

D₃ = 0,42 … 0,43 D₀,

D₄ = 0,25 … 0,26 D₀ ,

L₁ = 0,17 … 0,18 D₀,

L₂ = 0,20 … 0,22 D₀ ,

L₃ = 0,34 … 0,35 D₀,

L₄ = 0,23 … 0,24 D₀ .

 

Толщина стенки барабана:

 

δ = 0,01 … 0,015 D₀ (7.8)

 

Фактический геометрический объём барабана Vг может быть под­считан как сумма (разница) соответствующих объёмов цилиндров и усечённых конусов согласно рисунку 7.1.

 

Объем цилиндра:

V_ц = , (7.9)

 

Объем усеченного конуса:

 

V_ук = , (7.10)

 

где D₀ и D₁ – соответственно размеры верхнего и нижнего оснований конуса, м; L₁ – высота усеченного конуса.

 

Фактический коэффициент заполнения:

 

ψ = , (7.11)

 

Для обеспечения нормальной циркуляции компонентов смеси внутри барабана [ψ] = 0,33...0,40. При расхождении значений ψф и [ψ] рекомендуется изменить размеры барабана.

Дополнительные размеры узлов и деталей. После определения каж­дый размер округляется до нормального линейного значения (таблица 7.6).

 

Для бетоносмесителя с периферийном приводом:

опорные и поддерживающие ролики, м

- диаметр опорного ролика d_p = 0,18 … 0,22 D₀,

- ширина опорного ролика b_p = 0,32 … 0,36 d_p,

- диаметр оси опорного ролика d₀ = 0,20 … 0,25 d_p,

- угол установки опорного ролика β = 32 … 36°;

- диаметр поддерживающих роликов d_пр = 0,10 … 0,15 D₀;

- ширина поддерживающих роликов b_пр = 0,2 … 0,3 d_пр;

- диаметр оси поддерживающих роликов d_оп = 0,25 … 0,30 d_пр.

опорный бандаж и зубчатый венец, м

- толщина опорного бандажа h_б = 0,024...0,026 D₀,

- величина зазора между бандажом и барабаном Δ = 0,005 … 0,01,

- ширина опорного бандажа b_б = b_р + 0,04...0,05,

- диаметр опорного бандажа D_б = D₀ + 2(δ + Δ + h_б),

- делительный диаметр зубчатого венца D_зв = D_б + (0,005 … 0,015),

- ширина зубчатого венца bзв = (0,085 … 0,095) Dзв,

траверса (рисунок 7.2), м

- расстояние между опорами L_б = 1,2 … 1,6 D₀,

- высота от опоры до оси поворота траверсы H = 0,7 … 0,75 D₀,

- высоте от опоры до оси вращения барабана H₁ = 0,8 … 0,9 D₀,

- угол поворота траверсы α_т = 60 … 65°,

- L₆= D₀ + (0,1…0,15),

- внутренний радиус траверсы R_тр = 0,63...0,66 D₀ .

Рисунок 7.2 – Схема траверсы с периферийным приводом

 

Для бетоносмесителя с центральным приводом:

- диаметр вала под подшипником опорного устройства

dв = 0,066 … 0,076 D₀;

- расстояние между осями подшипников опорного вала

L= (0,125...0,135) D₀;

 

 

Таблица 7.6 – Нормативные линейные размеры по ГОСТ 6636, мм

0,100; 0,105; 0,115; 0,120; 0,130; 0,140; 0,150; 0,160; 0,170; 0,180; 0,190; 0,200; 0,210; 0,220; 0,240; 0,250; 0,260; 0,280; 0,300; 0,320; 0,340; 0,360; 0,380; 0,400; 0,420; 0,450; 0,480; 0,500; 0,530; 0,560; 0,600; 0,630; 0,670; 0,720; 0,750; 0,800; 0,850; 0,900; 0,950

1,0; 1,05; 1,1; 1,15; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4; 3,5; 3,6; 3,8; 4,0; 4,2; 4,5; 4,8; 5,0; 5,3; 5,6; 6,0; 6,3; 6,7; 7,1; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5

10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75; 80; 85; 90; 95

100; 105; 110; 120; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200; 210; 220; 240; 250; 260; 280; 300; 320; 340; 360; 380; 400; 420; 450; 480; 500; 530; 560; 600; 630; 670; 710; 750; 800; 850; 900; 950

1000; 1060; 1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2240; 2360; 2500

 

2 Основные кинематические параметры бетоносмесителей с гравитационным перемешиванием:

 

критическая угловая скорость

ω_кр = , с^-1 (7.12)

 

где f – коэффициент трения бетонной смеси о лопасть; f = 0,4 … 0,5;

φ₀ – угол внутреннего трения бетонной смеси; φ₀ = 0,43 … 0,45 °;

R₀ – наибольший внутренний радиус барабана; R₀ = , м;

g – ускорение свободного падения; g = 9,81 .

критическая частота вращения

n_кр = , мин^-1 (7.14)

номинальная угловая скорость вращения

ω_ном = 0,05 … 0,9 ω_кр, (7.15)

номинальная частота вращения

n_ном = (7.16)

 

 

3 Расчет мощности

Определение нагрузок:

 

Сила тяжести бетонной смеси

- полная

 

G_см = V₃ ρ_см g, (7.17)

 

где V₃ – объем замеса, м³; ρ_см – плотность смеси, .

- поднимается за счет сил трения

G₁ = 0,85 G_см , (7.18)

- поднимается на лопастях

G₂ = 0,15 G_см = G_см - G₁, (7.19)

Сила тяжести барабана

G_б = 0,6 G_см ,

Сила тяжести траверсы

G_тр = 0,9 G_б , (7.20)

Расчет мощности, затрачиваемой на перемешивание:

Средняя высота подъема бетонной смеси

- за счет сил трения h₁

h₁ ≈ R₀, (7.21)

- на лопастях h₂

h₂ = (1+sinφ₀) R₀ , (7.22)

Время одного оборота барабана

t_об = , (7.23)

Время подъема смеси

- на лопастях t₁

t₁ = , (7.24)

- падение компонентов смеси с высоты свободного падения t₂

t₂ = , (7.25)

Число циркуляции смеси за 1 оборот барабана

- за счет сил трения

z₁ = , (7.26)

где φ₁ – угол перемещения смеси; φ₁ ≈ 2φ₀.

- в лопастях

z₂ = , (7.27)

Мощность, затрачиваемая на перемешивание N₁

N₁ = , (7.28)

 

В зависимости от конструкции бетоносмесителя мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в опорах, определяется следующим образом:

- для смесителей цикличного действия с центральным приводом

N₂ = , (7.29)

где d_в – диаметр вала под подшипником опорного устройства, м;

μ₁ – коэффициент трения качения; μ₁ = 0,01 … 0,015.

- для смесителей цикличного действия с периферийным приводом

N₂ = , (7.30)

где β – угол установки опорных роликов;

d_в – диаметр вала опорного подшипника, м;

d_о – диаметр оси опорного ролика, м.

Полная мощность N:

N = N₁ + N₂, (7.31)

По каталогу выбрать тип двигателя.

 

4 Подбор редуктора

 

Общее передаточное отношение привода

u_пр = , (7.32)

где n_дв – частота вращения двигателя, мин^-1;

n_ном – частота вращения барабана, мин^-1.

Крутящий момент на валу двигателя:

М_кр = , (7.33)

Принимаем редуктор по каталогу.

5 Спецификация и экспликация оборудования

По схемам БСУ (рисунок 7.3, 7.4) с расчетным числом смесителей составить экспликацию оборудования (таблица 7.7).

Таблица 7.7 – Спецификация оборудования

Поз	Обозначение	Наименование	Кол	Приме- чание

Для выбранного типа бетоносмесителя составить его экспликацию (таблица 7.8).

 

Таблица 7.8 – Экспликация бетоносмесителя типа …

Формат	Зона	Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
				Документация
				Сборочный чертеж
				Сборочные единицы

 

 

Рисунок 7.3 – Схема БСУ (4 бетоносмесителя)

Рисунок 7.4 – Схема БСУ с двумя бетоносмесителями