Расчет бетоносмесителей цикличного действия с принудительным перемешиванием

1 Основные конструктивные параметры бетоносмесителей цикличного действия с принудительным перемешиванием

а) б)

 

 

в) г)

 

Рисунок 7.5 – Схемы для расчетов лопастных смесителей

 

Основные размеры смесительной чаши (рисунок 5,а):

рабочий объем смеси, м³

V_р = , (7.34)

 

где V_з – объем готового замеса (таблица 7.5), м³;

К_в – коэффициент выхода смеси (таблица 7.3).

внутренний диаметр смесительной чаши, м

D₀ = 0,96 … 0,98 , (7.35)

где h_см – высота слоя смеси в смесительной чаше (рисунок 6), м.

 

 

 

 

Рисунок 7.6 – Зависимость высоты смеси h_см в смесительной чаше от объема готового замеса V_з

наружный диаметр внутреннего "стакана"

d₀ = 0,33 D₀, (7.36)

высота смесительной чаши

H₀ = 0,3 … 0,32 D₀, (7.37)

высота внутреннего "стакана"

h_ст = 0,56 … 0,58 d₀, (7.38)

диаметр вертикального вала (ротора)

d_в = , (7.40)

Дополнительные размеры, необходимые для расчета амортизационного устройства лопасти (рисунок 7.5,б):

С₁ = 0,05...0,06 D₀,

С₂= (0,135...0,140) D₀,

С₃= (0,21...0,22) D₀.

2 Основные кинематические параметры лопастных бетоносмесителей.

Критическая угловая скорость

ω_кр = , с^-1 (7.41)

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

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

Критическая частота вращения

n_кр = , мин^-1 (7.42)

Номинальная угловая скорость вращения

ω_ном = 0,9 … 0,95 ω_кр, (7.43)

Номинальная частота вращения

n_ном = (7.44)

3 Выбор лопастного аппарата

Лопастной аппарат должен обеспечивать интенсивную циркуля­цию перемешиваемой смеси, что может быть достигнуто изменением радиусов вращения и углов атаки лопастей (угол атаки – угол по­ворота и наклона лопасти относительно нормали проходящей через центр вращения лопастей.

Положительный угол атаки – смесь отбрасывается к центру вращения, отрицательный – к периферии. Поло­жительные углы атаки лопастей должны чередоваться с отрицатель­ными.

На рисунке 7 и 8 приведены 4 схемы лопастных аппаратов роторных смесителей. Выбор схемы рекомендуется осущес­твлять с учётом заданного объёма готового замеса V_3.

Выбранная схема должна быть приведена в отчете.

 

 

Рисунок 7.7 –

 

 

Схемы лопастных аппаратов тарельчатых смесителей:

для схемы 1 – объем готового замеса V_з = 165 л (z=4); для схемы 2 – объем готового замеса V_з = 1000 л (z=9).

 

 

Рисунок 7.8 – Схемы лопастных аппаратов тарельчатых смесителей:

для схемы 3 – объем готового замеса V_з = 375 л (z=7); для схемы 4 – объем готового замеса V_з = 500 л (z=8)

 

Определение размеров лопастей (рисунок 5 в,г)

средняя условная скорость вращения лопастей

V_усл = ω_ном R_ср, (7.45)

где R_ср – средний радиус вращения лопастей; R_ср = d₀, м.

суммарная активная площадь поверхности лопастей

, м (7.46)

где V₃ – объем готового замеса, м³;

[λ] – нормальный критерий эффективности роторных (тарельчатых) смесителей, определяющий число полных циркуляций перемешиваемой смеси за единицу времени; [λ] = 0,5....0,7 с^-1.

суммарная активная площадь поверхности перемешивающих лопастей

, м (7.47)

суммарная активная площадь поверхности очистных лопастей

, м (7.48)

где К₃ – коэффициент соотношений активных площадей поверх­ности очистных и перемешивающих лопастей; К₃= 0,5 … 1 (при К₃ =1,0 площади активных поверхностей очистных и перемеши­вающих лопастей равны);

z, z_n, z_о – соответственно общее число лопастей, число перемешивающих и очистных лопастей (опре­деляются по выбранной схеме лопастного аппарата; обычно z_о = 1 … 3).

натуральная (истинная) площадь поверхности перемешивающих лопастей

S_n = , (7.49)

где α^п_ср – средний угол атаки перемешивающих лопастей;

β – определяется по выбранной схеме (допускается принимать β = 0 … 8°.

α^п_ср = , (7.50)

где αⁱ_ср – угол атаки перемешивающей лопасти.

натуральная (истинная) площадь поверхности очистных лопастей

S_о = , м² (7.51)

где α^о_ср – средний угол атаки очистных лопастей;

β – определяется по выбранной схеме (допускается принимать β = 0 … 8°).

α^о_ср = , (7.52)

где αⁱ_ср – угол атаки очистной лопасти.

 

Учитывая полное погружение лопастей в перемешиваемую смесь и пренебрегая зазором между нижней кромкой лопасти и днищем смеси­тельной чаши, можно принять активную высоту i – той лопасти равной высоте слоя смеси H_аi ≈ h_см.

натуральная (истинная) высота i – той лопасти

h_п = h_о = , (7.53)

натуральная (истинная) ширина перемешивающей лопасти

b_п = , (7.54)

натуральная (истинная) ширина очистной лопасти

b_о = . (7.55)

 

Определение радиусов вращения лопастей (рисунок 7.5,в)

Радиусы вращения лопастей определяются с учетом следующего условия: суммарная площадь проекции вращения лопастей должна быть больше площади перемешивания, т.е. наружный радиус вращения предыдущей (от центра вращения) лопасти должен быть больше внутреннего радиуса r_вi+1 последующей лопасти:

< π , (7.56)

 

Значения наружного r_нi и внутреннего r_вi радиусов вращения, и активная ширина i-той лопасти определяется из следующего ус­ловия:

b_ai = b · cos а_i

b_ai = r_нi - r_вi (7.57)

r_нi = r_{вi + 1} + а_i,

где a_i - величина перекрытия радиусов вращения лопастей, назначается конструктивно для каждой пары лопастей; a_i = 0,03 … 0,08 м.

При определении радиусов вращения крайних лопастей зазорами между внутренней стенкой смесительной чаши и лопастью, а также между стенкой внутреннего стакана и лопастью, можно пренебречь. Таким образом, наружный радиус вращения наиболее удаленной от центра вращения лопасти будет равен внутреннему радиусу смесительной чаши, а внутренний радиус наиболее близкий к центру вращения лопасти – наружному радиусу внутреннего стакана.

После определения радиусов вращения лопастей проверяется условие (7.56); при его невыполнении значения r_нi и r_вi должны быть изменены.

 

Средняя окружная скорость i -той лопасти,

V_oi = ω_ном , (7.58)

 

Полученные результаты сводятся в таблицу 7.9.

 

Таблица 7.9 – Характеристика лопастей

№ лопасти (i)

Угол атаки αi, град

Активная ширина лопасти bai, м

Радиус вращения

Средняя окружная скорость vоi, м/с

 

 

Усредненная окружная скорость движения лопастей:

 

V_о.ср = , (7.59)

 

где z – общее число лопастей.

 

 

5 Расчет потребляемой мощности.

 

 

Суммарный вращающий момент, требуемый для преодоления сопротивления смеси:

 

М_в = 0,5 q h_а ∑(r_нi² - r_вi²), (7.60)

 

где q – удельное сопротивление смеси движению лопасти (рисунок 7.7), Пa;

z – число лопастей;

r_нi и r_вi – соответственно наружный и внутренний радиус вращения лопастей;

h_а - активная высота лопастей.

 

а)

 

 

1- раствор; 2 – керамзитобетон; 3 – бетон с известковым заполнителем;

4 – бетон с гранитным заполнителем

б)

 

 

1 - В/Ц = 0,2; 2 - В/Ц = 0,3; 3 - В/Ц = 0,4; 4 - В/Ц = 0,7; 5 - В/Ц = 0,8;

Рисунок 7.7 – Зависимость удельного сопротивления смеси движению лопасти q от вида смеси и В/Ц отношения (а) и скорости движения лопасти и В/Ц отношения (б)

 

 

Мощность, затрачиваемая на перемешивание

N₁= М_в·ω_ном, Вт (7.61)

 

Мощность, затрачиваемая на перемещение смеси (на трение между смесью и внутренней поверхностью смесительной чаши), Вт:

 

N₂ = ρ_см g f h_см (D_о³- d_о³) ωном, (7.62)

 

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

ρ_см – плотность смеси, ;

h_см – высота смеси в смесительной чаше, м;

Dо и d_о – соответственно, диаметры смеси­тельной чаши и внутреннего стакана, м;

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

 

Полная потребляемая мощность:

 

Ν=N₁+N₂ , Вт (7.63)

 

Выбрать двигатель по каталогу (приложение А).

Выбор редуктора осуществляется так же, как и для бетоносмесителя с гравитационным перемешивание (см. расчет бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием, п.4)

Экспликация и спецификация составляется так же как и для бетоносмесителя с гравитационным перемешивание (см. расчет бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием, п.5)

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8