Контрольная работа: Исследование процессов смешения компонентов строительных смесей бетоносмесителем СБ-103

Автор: Кузнецов Геннадий Аркадьевич, Брюховецкая Елена Викторовна, Шалыгина Анна Игоревна, Придеин Иннокентий Евгеньевич

Патентообладатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ)

Дата публикации: 27 апреля 2010г.

Адрес для переписки: 660074, г.Красноярск, ул. Киренского, 26, отдел промышленной собственности СФУ

Формула полезной модели

Гравитационный бетоносмеситель, содержащий барабан, раму, установленную на раме ось с рукоятью поворота и фиксатором, закрепленный на оси посредством фланца, расположенного выше точки центра масс барабана, привод, состоящий из электродвигателя и редуктора, выходной вал которого соединен с барабаном посредством фланца, расположенного соосно с барабаном, ось вращения которого расположена под углом к горизонтальной плоскости, а точка центра масс барабана и привода размещена ниже оси, установленной на раме, при этом барабан и редуктор выполнены с возможностью съема, отличающийся тем, что привод установлен соосно с барабаном, редуктор выполнен соосным, двухступенчатым, цилиндрическим, рукоять поворота размещена на конце оси, а фиксатор выполнен в виде стопора, установленного на опоре оси.

Бетоносмеситель

Классификация по МПК: B28C5/16

Патентная информация

Патент на изобретение №: 130911

Автор: Дмитриенко Виктор Григорьевич, Чемеричко Галина Ивановна, Мартаков Игорь Геннадьевич, Сажнева Екатерина Александровна, Дмитриенко Роман Андреевич

Патентообладатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"

Дата публикации: 10.08.2013г.

Адрес для переписки: 308012, г.Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, отдел создания и оценки объектов интеллектуальной собственности

Формула полезной модели

. Бетоносмеситель для приготовления тяжелых бетонных смесей, содержащий корпус с разгрузочным устройством, крышку с загрузочным отверстием, расположенный внутри корпуса ротор с лопастями, отличающийся тем, что корпус установлен на двух опорно-поворотных стойках и гидроцилиндре.

. Бетоносмеситель по п.1, отличающийся тем, что затвор выполнен неразъемным соединением сегментов днища и боковой стенки корпуса.

3.      
Расчет основных параметров

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) [2]

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

Расчёт мощности, затрачиваемой на перемешивание

Средняя высота подъема перемешиваемых компонентов за счет сил трения (h1) и в лопастях (h2) м:

h1 ≈R0≈ 0,9562 м= (I + sinγ0)* R0 [1]2 =1 + 0,7)*0,9562 = 1,6323

время одного оборота барабана, с:

tоб = 60/nном [1]

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) [1]

t1 =(90 + 45)/(60*17,28) = 0,130 с

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 [1]

Z1 = 360/2*90 = 2 об-1

Z2 = t/( t1 + t2) [1]

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 [1]

N1 = (68792,6*0,9562*2+12139,9*1,6323*4,887)*(17,28/60)=65779,07Вт

Расчет мощности, затрачиваемой на преодоления сил трения в опорах бетоносмесителей.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в опорах, определяется в зависимости от конструкции бетоносмесителя, Вт:

·        Для смесителей цикличного и непрерывного действия с периферийным приводом.

N2 = (Gсм + Gб)/cosβ * (Dб + dр)/dр * (μ1 + μ2 d0/2)*ωном

N2 = ((80932,5 + 110192,89)/0,809)*((2,1086 + 0,4207)/0,4207)*

*(0,001 + ((0,015*0,1052)/2))*1,809 = 4596,7 Вт

где ωном - номинальная угловая скоость вращения барабана, с-1;

μ1 - коэффициент трения качения, приведенный к валу или оси подшипника опорного устройства; μ1 = 0,01…0,015; μ2 - коэффициент (плечо) трения качения бандажа по опорным роликам; μ2 = 0,0008…0,001 м; d0 - диаметр оси опорного ролика, м; Dб - диаметр опорного бандажа, м; dр - диаметр опорного ролика, м; β - угол установки опорных роликов, град.

Полная потребляемая мощность, Вт

Nпол = N1 + N2 [1]

Nпол = 65779,07 + 4596,7 = 70375,77 Вт

Рисунок 1. Бетоносмеситель СБ-103

- щиток; 2 - кожух; 3 - барабан; 4 - муфта; 5 - пневмопривод; 6 - электрооборудование; 7 - траверса; 8 - стойки; 9,14 - опорный и поддерживающие ролики; 10 - подшипник; 11 - конечный выключатель; 12 - редуктор; 13 - выводная коробка; 15 - рама.

Вывод

В расчетно-графическом задании рассмотрен гравитационный бетоносмеситель СБ-103, особенности его работы, его место и роль в составе технологической линии производства бетона и бетонных изделий. Так же были произведены основные расчеты машины: tоб = 60/17,28 = 3,47 с;

t1 =0,130 с;t2 =0,58 с; Z1 = 2 об-1; Z2 = 4,887 об-1; N1 = 65779,07 Вт; N2 = 4596,7 Вт;Nпол = 70375,77 Вт. Были рассмотрены новые технологические решения по разработке деталей и узлов.

Исходя из предыдущего пункта можно сделать вывод, что максимальная производительность бетоносмесителя СБ-103 будет достигнута при коэффициенте заполнения φ = 1, и при частоте вращения n = 0,21с.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.   Богданов В. С. И др. «Основы расчета машин и оборудования предприятий строительных материалов и изделий». Старый Оскол, «ТНТ», 2013 - 680 с.

2.       Богомолов А. А. «Теоретические и технические основы совершенствования смесительных машин для приготовления строительных смесей». Белгород, 2010.

.        Сапожников В. А. и др. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций». М., «Высшая школа». 1971 - 382 с.

.        Бауман В.А. и др. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций». М., «Машиностроение», 1981 - 324 с.

.        Сапожников Н. Я. «Атлас механического оборудования»

.        Журавлев М.И. и др. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов». М., «Высшая школа», 1973 308 с.