Министерствообразования Российской Федерации
Ростовский Государственный СтроительныйУниверситет
Кафедрапромтранспорта и мехоборудования
Курсовойпроект
По механическому оборудованию заводов индустрии
На тему:
Машиныдля подачи в формы бетонной смеси
Выполнил:
Студент гр. ПСМ 380
ПоповА. Ю.
Принял:
К.т.н., доц. Каф. ПТиМО
Л.П. Щулькин
Ростов-на-Дону
2006 г.
1. Введение.Краткое описание и схема технологического процесса.
В настоящее время бетон и железобетонявляются основными строительными материалами. Как показываютдолгосрочные прогнозы, бетонные и железобетонные конструкции сохранятсвое доминирующее значение и в будущем. В гражданском и промышленномстроительстве около 90% сборного железобетона составляют типовые унифицированныеконструкции, отвечающие требованиям заводской технологичности. Наиболеемассовым видом конструкций являются стеновые панели и панели перекрытия.
Производство железобетонных изделий иконструкций осуществляется на конвейерных, полуконвейерных, поточно-агрегатных,кассетных и стендовых технологических линиях.
Конвейерное производство являетсяусовершенствованным видом поточно-агрегатного способа. Конвейерные линии делятся: по характеру работы на работыпериодического и непрерывного действия; по способу транспортирования — сформами, передвигающимися по рельсам или роликам, и с формами, образуемыминепрерывной стальной лентой или составленными из ряда элементов и бортовойоснастки; по расположению тепловых агрегатов — параллельно конвейеру в вертикальнойили горизонтальной плоскости, а также в створе формовочной части конвейера.Наиболее распространены конвейерные линии периодического действия с формами,передвигающимися по рельсам. Рациональными областями применения конвейерных линийсчитается специализированное производство изделий одного вида и типа (панелиперекрытий, дорожные плиты, панели внутренних и наружных стен зданий и т. п.).
Поточно-агрегатныйспособ производства заключается втом, что технологические операции последовательно осуществляются на отдельныхрабочих постах. Часть операций обычно выполняют одновременно, например операциираспалубки изделий и осмотра и подготовки форм совмещают с формованием изделий.
Кассетноепроизводство широко используется при изготовлении сплошныхпанелей перекрытий и внутренних стен, перегородок промышленных зданий, плитоблицовки каналов, лестничных маршей, вентиляционных блоков и т. п. Формованиеизделий осуществляется в двух- и многоместных; кассетах периодическогодействия.Тепло-влажностная обработкаосуществляется на месте за счет циркуляции пара внутри тепловых отсеков кассеты.
Пристендовом производстве изделия формуют в стационарных формах.Тепло-влажностная обработка бетона производится на месте формования. Стендовыетехнологические линии рекомендуется, использовать для изготовлениякрупноразмерных, особенно предварительно напряженных изделий (стропильных иподстропильных балок и ферм; подкрановых балок, ригелей).
Технологическаяпоследовательность операций при изготовлении стеновой плиты представленаследующей схемой:
SHAPE * MERGEFORMAT
Подготовка и
очистка форм
Смазка формы
Установка арматуры и закладных деталей
Электронагрев арматурных стержней
Укладка нижнего пакета арматуры предварительного напряжения
Укладка бетона
Уплотнение бетона
Затирка, заглаживание поверхности
Тепловлажностная обработка
Обрезка стержневой напряженной арматуры
Распалубка формы
Извлечение изделия из форм
Установка изделия на стенд контроля и ремонта
Установка на площадку выдержки готовых изделий
Погрузка на транспортную тележку
Транспортирование на склад готовой продукции
Загрузка на складе
Погрузка на панелевоз
Подготовленнаяк бетонированию форма передается на секцию рольганга, смонтированную на домкратахи размещенную вдоль виброплощадки. При снижении секции форма опускается навиброплощадку. Далее в форму с помощью бетоноукладчика укладывают бетоннуюсмесь, включают виброплощадку и уплотняют смесь с одновременным разравниваниеми заглаживанием. После окончания формования форма с изделием транспортируется мостовым краном с автоматическим захватом ккамерам тепловой обработки.
Форма с изделием, прошедшим тепловую обработку,устанавливается на рольганг, где производится спуск натяжения, обрезкаарматуры, распалубка, очистка, смазка и сборка формы. На следующих постах рольганганатягивают арматуру и устанавливают каркасы и сетки. Готовое изделие мостовымкраном с траверсой устанавливается на тележку с прицепом и вывозится на складготовой продукции.
2. Критическийобзор существующих машин данного вида.
В зависимости от вида и назначенияукладываемой в форму смеси применяются бетоно-, фактуро-, растворо-,бетонофактуро- и бетонораствороукладчики. В ряде случаев в зависимости от видаизделий на формовочных постах укладчики оснащаются дополнительными распределительными,уплотнительными и отделочными навесными устройствами. Бетоноукладчики имеютстационарные и передвижные в поперечном направлении бункера, смонтированные насамоходном портале.
Бетоноукладчикиоборудуются затворами, питателями и распределительными устройствами. По конструкцииукладчики бывают наземными и подвесными. Наземные укладчики, как наиболеераспространенные в промышленности сборного железобетона, передвигаются порельсовым путям, уложенным на уровне пола. Подвесные укладчики передвигаютсяпо путям, смонтированным на эстакадах, высота которых определяется проектамиформовочных линий.
Бетоноукладчикс секторным затвором (рис.1, а) представляет собой бункер, закрепленный на самоходной тележке перекрытый внизузатвором. Когда затвор открывается, бетонная смесь из бункера подается в форму.Для улучшения истечения смеси из бункера на его стенках монтируются вибровозбудтели (вибраторы).Перемещение затвора осуществляется вручную или с помощью электромеханического, пневматического и гидравлическогомеханизмов.
Бетоноукладчикис ленточными питателями (рис.1, б),широко распространенные в промышленности, состоят из бункера, смонтированногона самоходном портале. К нижней части бункера прикреплен ленточный питатель.Бункер имеет копильник с заслонкой для регулирования толщины слоя бетоннойсмеси и профилирования его в поперечном направлении в зависимости от вида изделия. Ширина ленты питателя200… 2000 м. Скорость перемещения ленты 0,0833… 0,25 м/с. Питательподвешивается к бункеру горизонтально и наклонно под углом 5… 8°. Наклоннаяподвеска питателя обеспечивает стекание цементного молока и бетонной смеси внаправлении выдачи бетонной смеси — в воронку разравнивающего устройства, чтопредотвращает попадание смеси на верхнюю поверхность нижней ветви ленты питателя.
Бетоноукладчик(рис.1, в) дополнительно снабженразгрузочной воронкой с поворотной течкой. Равномерное заполнение отсековформы осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения укладчика порельсам вдоль формовочной линии и периодических поворотов разгрузочной воронки.Частота поворота течки составляет 0,033… .0,05 м/с.
Бетоноукладчик (рис.1, г)—с ленточным питателем и вибронасадком,который подвешен к раме и снабжен механизмом
перемещения и вибровозбудителями направленного действия.
Скорость подъема и опускания вйбронасадка 0,03… 0,0366 м/с.
Бетоноукладчик с винтовым (шнековым) питателем (рис.1, д)
применяют при формовании отдельных видов железобетонных
изделий, например труб. К нижней части бункера прикреплен винтовой питатель. Приводпитателя — регулируемый. Вращение
лопастного вала осуществляется от электродвигателя через редуктор и цепнуюпередачу. С целью регулирования равномерной подачи смеси в форму используютэлектродвигатель постоянного тока. Диаметр винта 150… 250 (400) мм. В некоторых конструкциях укладчиковотсутствует механизм передвижения.
Перемещение укладчика осуществляется вручную на расстояние
до 5 м.
Бетоноукладчик с вибролотковым питателем (рис.1, е) состоит из бункера, вибролотка,подвешенного к бункеру на пружинах и снабженного электромагнитным вибровозбудителем.(вибратором), и насадка, через который смесь подается в форму. Регулированиезазора между питателем и формой осуществляется механизмом подъема и опусканиянасадка. Скорость подъема и опускания последнего 0,3… 0,366 м/с.
Отдельные конструкции укладчиков снабжаютсязаглаживающими устройствами в виде брусьев, дисков и валков.
3. Выбор машины для заданных конкретных условийработы, обоснованиевыбора и описание конструкции машины.
Выбор типа бетоноукладчика зависит от формыи размеров изготовляемого изделия и способа производства. Бетоноукладчикипредназначены для определенного способа изготовления железобетонных изделий, аразличаются вместимостью бункеров, их числом, формой и подвижностью,конструкцией и параметрами питателей, а также оснащенностью дополнительным оборудованием (разравнивающие, распределяющие, уплотняющие и заглаживающие устройства).
Наиболее универсальны бетоноукладчики сленточными питателями, легко переналаживаемые при изменении ширины формуемыхизделий. При регулировании изложения заслонки и скорости движения лентыпитателя бетоноукладчик заполняет различные по длине формы порцией бетоннойсмеси за один проход над формой, что необходимо при изменении длины
или толщины формуемого изделия.
Весьма эффективны бетоноукладчики сдополнительным оборудованием, которое позволяет совмещать
операции и отказаться от специальных машин и дополнительных постов натехнологической линии, сократить время обработки, уменьшить производственнуюплощадь и число обслуживающих бетоноукладчик работников.
Выбор типа бетоноукладчика зависит такжеот свойств бетонной смеси, параметров бетоносмесительного оборудования итранспортной схемы предприятия.
Вид изделия: плита стеновая.
Масса изделия: 4,575 т.
Габариты изделия: 4180*3510*160мм.
Объем бетона на одноизделие: 1,83 м3.
Исходя из известных габаритов изделия исоответствующей им ширины колеи А, из формулы (1) определим число изделийформовки. При ширине изделия В=2,9 м ширина колеи А=4,5 м.
А=n*B+(n+1)*b+2*a, м, (1)
гдеА – ширина колеи, м;
n– число изделий однойформовки;
В –ширина одного изделия, м;
b– толщина борта формы, b=(0,07…0,1)м;
a– расстояние от края формыдо рельса, а=(0,3…0,6) м.
4,5=n*3,510+(n+1)*0,07+2*0,3 Þ n=1,06, т.е. n=1.
Ширина формы:
Ф=n*B+(n+1)*b, м, (2)Ф=1*3,510+(1+1)*0,07=3,65.
Определяемнеобходимый объем бункера.
(3)
где Vn– запроектированный объемизделий одной формовки, м3;
ε – пористость бетонной смесидо вибрирования,
Объемизделий одной формовки:
Vn=V1*n, м3, (4)
где V1– объем бетона на одноизделие, м3;
Vn=1,83*1=1,83 (м3).
Устанавливаем дополнительно самоходный портал с бункером, который будетзагружать бетоноукладчик на месте укладки.
Выбираем бетоноукладчик СМЖ-3507с вибронасадкой.
4. Определение основных параметров машин:
4.1 Расчет производительности бетоноукладчика.
1 – бункер эстакадный (бетонораздаточнаятележка);
2 – бетоноукладчик с ленточным питателем;
3 – форма;
4 – колонна;
5 – рельсовый путь.
Рисунок 1. Схема движения бетоноукладчика.
Длина холостого хода:
lx.x.=2*lд/ф, м, (5)
где lд/ф– перемещениебетоноукладчика до формы (м) со скоростью холостого хода, припоточно-агрегатном способе производства lд/ф=8…10 м;
lx.x=2*8=16.
Длина рабочего хода:
lр.х.=2*lф, м, (6)
где lф– длина формования, lф =4,180 м;
lр.х.=2*4,180=8,360.
Скорость передвижениябетоноукладчика на холостом ходу uх=11,6 м/мин, на рабочем — uр=1,8 м/мин.
Среднее значение скоростирабочего хода:
(7)
Среднее значение скоростихолостого хода:
(8)
Рассчитаем конструктивную производительность бетоноукладчика, учитывая затратывремени, обусловленные только возможностью машин.
Для машин цикличногодействия:
ПКОН=Vб*nКОН*КН, м3/ч, (9)
где ПКОН – объемнаяпроизводительность бетоноукладчика за 1 час чистой работы, без учета возможных простоев и времени на загрузку;
КН – коэффициент наполнениябункера, КН=0,8…0,85;
nКОН– число циклов за часработы машины;
(10)
где ТЦ КОН –время одного цикла с учетом только продолжительности рабочего хода;
ТЦ КОН=tр.х., с, (11)
где tр.х– время рабочего хода(разгрузки смеси), с;
(12)
Таким образом,конструктивная производительность
(13)
Техническая производительностьбетоноукладчика учитывает время всех операций при работе машины (безвозможных простоев, при высшей квалификации оператора).
ПТЕХН.j=Vб*nТЕХН*КН, м3/ч, (14)
(15)
где tЗ–продолжительность загрузкибункера бетоноукладчика, с; »30 с.
Время холостого хода:
(16)
ПТЕХН.j=2,5*8,76*0,8=17,52.
Построим циклограмму работыбетоноукладчика и, исходя из нее, определим ТЦ.ТЕХН для сплошногоизделия.
Найденная техническаяпроизводительность показывает возможности машины в конкретных условияхпроизводства.
Для учета влиянияпроизводительности бетоноукладчика на производительность всей линии в целомопределяется коэффициент использования технологического оборудования:
(17)
где ПТЕХН.min– минимальная определяющая производительность технологической линии;
(18)
где tТ.ОЖ.– время технологическихожиданий при укладке смеси, с;
tТ.ож.=0,07*(tЗ+tX.X.+tР.Х.), (19)
tТ.ОЖ.=0,07*(30+250+131)=29;
, м3/ч;
Эксплутационнаяпроизводительность рассчитывается для конкретных условий работы машины сучетом всех простоев, в том числе аварийных и организационных.
ПЭ=ПТЕХН.min*КП, (20)
где КП –статистический коэффициент, учитывающий снижение производительности из-запростоев в течение времени, КП=0,85…0,9;
ПЭ=16,36*0,9=14,72,м3/ч.
Определяем высоту подъемазаслонки бункера, необходимую для выгрузки смеси ленточным питателем за время tР.Х..
Конструктивнаяпроизводительность бетоноукладчика должна быть равна производительностиленточного питателя, т.е.
ПКОН=ППИТ. (21)Здесь ПКОН определяется по формуле (9), а ППИТ какустройства непрерывного действия вычисляют по формуле:
ППИТ=3600*F*u¢Л.П.=3600*Вл*h*u¢Л.П., (22)
здесь Вл – ширина ленты, м;
u¢Л.П.– равнодействующаяскоростей ленты и бункера, м/с;
(23)
h–высота подъема заслонки, м.
Приравниваем частизависимостей (9) и (22) и получаем:
(23а)
Из этой формулы находим h.
Þ h=0,17 м.
Полученное значение hнеобходимо откорректировать, исходя из крупности заполнителя:
(24)
где dmax– максимальный диаметркусков заполнителя, м; dmax=0,040 м.
.
Из двух значений, полученныхиз формул (23а) и (24), принимаем наибольшее, т.е. h=0,17м.
4.2 Расчет мощности приводовмеханизмов бетоноукладчика.
Мощность привода ленточных питателей.
Бетоноукладчик может быть оборудован однимили несколькими питателями.
Расчетная установленнаямощность двигателя одного ленточного питателя
(25)
где КЗ –коэффициент запаса мощности, КЗ=1,1…1,3;
h — к.п.д. привода питателя, h=0,8…0,85.
N1– мощность, потребляемая на преодоление трениябетонной смесио неподвижные борта питателя;
(26)
где uЛ.П.– скорость ленты, м/с;
W1– сила трения смеси о бортапитателя, Н.
Для двух бортов
W1=2*Рб*f1, Н, (27)
где Рб – силабокового давления смеси на борт;
f1=0,8 – коэффициент трениябетонной смеси по стали;
Рб=qб*Fб, Н, (28)
где qб– удельное боковое давлениебетонной смеси на борт, Па;
qб=h*r*g*q, Па, (29)
здесь h–рабочая высота бортов, м, равная высоте заслонки;
r — плотность бетонной смеси,r=1900 кг/м3;
q — коэффициент подвижностибетонной смеси
(30)
где y-угол естественного отклонения бетоннойсмеси в движении, y=30°;
Fб– рабочая площадь одногоборта, м2;
Fб=h*Lб, м2, (31)
где Lб=0,8*L–длина борта питателя, м;
L– расстояние между осямибарабанов питателя, м, L=1,4 м;
Fб=0,17*0,8*1,4=0,19 м2;
qб=0,17*2000*9,81*0,33=1101 Па;
Рб=1101*0,19=209,19 Н;
W1=2*209,19*0,8=334,7 Н;
кВт.
N2– мощность, потребляемая напреодоление сил трения ленты питателя о поддерживающий лист от силы тяжестистолба бетонной смеси в бункере:
(32)
где W2– сила трения ленты остальной поддерживающий лист,
W2=Pa*f2,H, (33)
где f2 =0,5…0,6– коэффициент трениярезиновой ленты по стали;
Ра – сила активного давлениябетонной смеси на ленту;
Ра=qa*Fa , H, (34)
где Fa– площадь активногодавления столба смеси в бункере на ленту и стальной лист, м2.
Fa=a*b, м2, (35)
здесь а – ширина отверстиябункера, м;
а =ВЛ-0,1 м; (32а)
а=1,4-0,1=1,3;
ВЛ – шириналенты, м;
b–длина отверстия бункера, м;
b»0,8*L, (32б)
b=0,8*1,4=1,12;
Fа=1,3*1,12=1,46 м2;
qа– активное давление столбасмеси в бункере, Па,
(33)
где R– гидравлический радиус, м,
(34)
м;
Па;
Ра=30978,9*1,46=45229,19 Н;
W2=45229,19*0,5=22614,6 H;