Механическое оборудование

Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Лабораторный практикум Электронное издание

Красноярск СФУ 2014 1

УДК 69.002.5(07) ББК 38.6-5я73 М55

Составители: Емельянов Рюрик Тимофеевич, Турышева Евгения Сергеевна М55 Механическое оборудование: лаб. практикум [Электронный ресурс] / сост. Р.Т. Емельянов, Е.С. Турышева. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2014. – Систем. требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb RAM; Windows 98/XP/7, Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана. В лабораторном практикуме по дорожным машинам и производственной базе рассматривается принцип действия машин и лабораторных установок, их технические характеристики, формулируются требования и даются рекомендации по выполнению отдельных этапов работ и обработке опытных данных измерений. Предназначен для студентов-бакалавров, обучающихся по направлению 270800 «Строительство». УДК 69.002.5(07) ББК 38.6-5я73 © Сибирский федеральный университет, 2014

Электронное учебное издание Подготовлено к публикации Издательским центром БИК СФУ Подписано в свет 24.01.2014 г. Заказ 4233. Тиражируется на машиночитаемых носителях. Издательский центр Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79 Тел/факс (391)206-21-49. E-mail [email protected] http://rio.sfu-kras.ru

2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ВИДОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК Цели работы: изучить конструкции и принцип действия механических передач; определить кинематические и силовые параметры передач. Оборудование и приборы: зубчатые редукторы, ременная передача, плакаты, миллиметровая линейка. Теоретические сведения Механические передачи по принципу работы делят на передачи: - трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные); - с гибкой связью (ременные); - передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные); - гибкой связью (цепные). Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с натяжением и передающего окружные усилия с помощью сил трения. Ремни выполняют плоскими, клиновыми, поликлиновыми и круглого сечения. Ременные передачи, как правило, применяют для передачи движения параллельными валами, вращающимися в одну сторону (открытые передачи). В легких передачах благодаря закручиванию ремня возможна передача движения между параллельными валами, вращающимися в разные стороны, и между перекрещивающимися. Необходимым условием работы ременной передачи является натяжение ремня, которое должно сохраняться в условиях эксплуатации. Основными требованиями, предъявляемыми к ремням, являются необходимая прочность при переменных напряжениях и износостойкость, достаточный коэффициент трения со шкивом, невысокая изгибная жесткость. Наиболее распространенными являются прорезиненные тканевые ремни, имеющие достаточно высокую нагрузочную способность, удовлетворительную долговечность при работе со скоростями до 30 м/с. Основным несущим элементом является высокопрочная хлопчатобумажная ткань - бельтинг. Передачи с клиновыми ремнями обладают большей тяговой способностью за счет клинового эффекта. Достоинствами ременных передач являются простота конструкции, возможность передачи движения на большие расстояния, способность предохранять механизмы привода от перегрузок за счет проскальзывания. К недостаткам относятся большие габариты передачи и недостаточная долговечность ремней. При эксплуатации ременных передач во избежание резкого снижения

3

тягового усилия необходимо следить, чтобы смазка не попадала на шкивы и ремень передачи. Передаточное отношение ременной передачи с учетом наличия упругого скольжения ремня по шкивам: i=

=

∙ ξ,

(1.1)

где ξ - коэффициент, учитывающий упругое относительное скольжение ремня; ξ=0,99 - 0,98. Зубчатые передачи. Эти механизмы с помощью зубчатого зацепления передают или преобразуют движение с изменением угловых скоростей и моментов. Зубчатые передачи (рисунок 1.1) между параллельными осями осуществляются цилиндрическими колесами с прямыми, косыми и шевронными зубьями.

Рис. 1.1. Виды зубчатых колес: а - цилиндрические прямозубые; б - цилиндрические косозубые; в - цилиндрические шевронные; г - конические прямозубые; д - конические с круговым зубом; е - винтовые; ж - с внутренним зацеплением; з - с реечным зацеплением

4

Передачи между пересекающимися осями осуществляются коническими колесами, передачи между перекрещивающимися осями - винтовыми колесами. Меньшее зубчатое колесо в паре называется шестерней, большее – колесом. Зубчатые передачи в строительных машинах применяются наиболее широко. По сравнению с другими механическими передачами они имеют малые габариты, высокий КПД (η = 0,99 - 0,97), большую долговечность и надежность. Они просты в изготовлении и имеют малые скорости скольжения и достаточные радиусы кривизны в точках контакта, что обеспечивает высокий КПД, прочность и долговечность зубьев колес. К недостаткам относятся шум при работе на значительных скоростях и недостаточно качественном исполнении. Элементы зубчатых зацеплений стандартизованы. Расстояние между одноименными профилями соседних зубьев, измеренное по дуге начальной окружности зубчатого колеса, называется окружным шагом pt. Модуль зубьев является основным параметром. Основными параметрами, определяющими зубчатую передачу, кроме модуля и шага являются: число зубьев шестерни и колеса; передаточное число; межосевое расстояние (выбирается из стандартизованных рядов); высота зуба, высота головки зуба. Червячные передачи передают вращение между перекрещивающимися осями и относятся к зубчато-винтовым передачам. Они состоят из винта (червяка с трапецеидальной или близкой к ней резьбой) и косозубого червячного колеса с зубьями особой формы, получаемой в результате взаимного сгибания с витками червяка. В отличие от винтовых передач осуществляется линейный контакт. КПД червячной передачи η = 0,9 - 0,65. Для повышения КПД за счет снижения сил трения зубья колеса делают из антифрикционного материала качественной бронзы, а зуб червяка закаливают и шлифуют. Вследствие низких КПД червячные передачи используют в основном в передачах с небольшими мощностями – 40 - 50 кВт и реже до 200 кВт при скоростях до 13 м/с. Основными параметрами червячной передачи являются шаг pt и модуль m. Цепные передачи предназначаются для передачи движения между двумя параллельными валами при достаточно большом расстоянии между ними. Передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей их. Кроме этих основных элементов имеются натяжное и смазочное устройства, а также ограждения. Основные параметры цепи определяются из шага t, по которому они приводятся в ГОСТах. В строительных машинах в зависимости от мощностей и скоростей применяют как однорядные, так и многорядные цепные передачи. К достоинствам цепных передач относят: возможность передачи движения на значительные расстояния; небольшие габариты; отсутствие сколь5

жения; высокий КПД (η = 0,98 - 0,94); возможность легкой замены цепи. К недостаткам цепных передач относят: сравнительно быстрый износ шарниров, работающих в условиях попадания абразива; требуют более сложного ухода - смазки, регулировки в сравнении с клиноременными передачами; значительные вибрации и шум при достаточно высоких скоростях и невысокой точности элементов конструкции. Валы и оси имеют аналогичные формы и служат для поддержания вращающихся деталей. В отличие от осей валы предназначены для передачи крутящего момента вдоль своей оси. Многие типы валов подвержены действию как крутящих моментов, поперечных и осевых сил, изгибающих моментов. Для соединения вращающихся деталей с валами применяют шпонки (от одной до трех по окружности вала) или делают шлицевые соединения. Валы в большинстве случаев выполняют ступенчатыми. Эта форма удобна в изготовлении и сборке, уступы валов могут воспринимать большие осевые силы. Основными материалами для валов и осей служат углеродистые и легированные стали. Подшипники предназначаются для поддерживания вращающихся валов и осей в пространстве и восприятия действующих на них нагрузок. Кроме осей и валов подшипники могут поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей и валов, например катки, шкивы, шестерни и др. По виду трения подшипники разделяют на подшипники скольжения и качения. Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, работающих в условиях относительного скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника, разделенных слоем смазки. Подшипники качения это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения. В качестве отдельных узлов механических передач в строительных машинах широко применяют редукторы, коробки скоростей, коробки отбора мощности, реверсы. Зубчатые и червячные редукторы – это механизмы, выполняемые в виде отдельных агрегатов и служащие для понижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов. На рисунке 1.2 приведены схемы зубчатых цилиндрических, конических и червячных редукторов. Для малых передаточных чисел – до i = 8 - 10 во избежание увеличения габаритов применяют одноступенчатые редукторы (рисунок 1.2 а) Основное распространение имеют двухступенчатые редукторы с i = 8 50 (рисунок 1.2 б, в) и одноступенчатый червячный редуктор (рисунок 1.2 е). При больших передаточных числах используют трехступенчатые передачи (рисунок 1.2 г, д).

6

Рис. 1.2. Кинематические схемы редукторов

Порядок выполнения работы Таблица 1.1 Исходные данные Номер варианта

Мощность электродвигателя, N1, кВт

Частота вращения вала двигателя, n1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

15 22 22 30 22 30 15 22 37 55 30 37 37 55

720 715 960 960 960 960 705 700 955 955 715 725 930 925

Передаточное отношение червячного редуктора, iр 16 12 18 14 26 25 32 40 42 44 76 18 16 34

7

Номер варианта

Мощность электродвигателя, N1, кВт

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

30 37 75 55 75 110 45 60 75 5 1,8 7,5 2,4 11

Частота Передавраще- точное отния ваношение ла дви- червячного гателя, редуктора, n1 iр 700 700 725 725 965 970 570 575 575 925 300 930 300 940

26 18 22 36 44 40 26 32 34 42 18 28 62 56

1 По лабораторным установкам изучить конструкцию и принцип действия механических передач; 2 Произвести измерение натурных параметров и размеров: - мощности электродвигателя N1 (кВт); - частоты вращения вала n1 (мин-1); - передаточного отношения червячного редуктора i ч.р; - числа зубьев шестерни цилиндрической передачи z1; - числа зубьев колеса цилиндрической передачи z2; - шаг зубьев t; -межцентрового расстояния зубчатой передачи аw (м); -диаметра ведущего шкива D1 (м); - диаметра ведомого шкива D2 (м); - угла обхвата α (гpад); - межцентрового расстояния ременной передачи а (м) 3 Нарисовать кинематические схемы редукторов и механических передач (рис.1.3- 1.5).

Рис. 1.3. Кинематическая схема привода

8

Рис. 1.4. Кинематическая схема привода Рис. 1.5. Кинематическая схема привода

9

4 Определить кинематические и силовые параметры механических передач. Передаточное отношение ременной передачи с учетом наличия упругого скольжения ремня по шкивам: i р. п =

=

∙ ξ,

(1.2)

где ξ - коэффициент, учитывающий упругое относительное скольжение ремня; ξ=0,98 - 0,99. Общее передаточное отношение привода ленточного конвейера (электродвигатель – червячный редуктор – ременная передача) i = iч.р iр.п ,

(1.3)

Момент крутящий на ведущем Мкр1 и ведомом Мкр2 валу Мкр1 = 9550 ·

,

(1.4)

Мкр2 = Mкр1 η i,

(1.5)

Общий КПД элементов передач: η = η1 η2 η3 …

(1.6)

Значения КПД: подшипники трения качения – 0,98 - 0,995; подшипники трения скольжения – 0,95 - 0,97; барабаны – 0,98 - 0,99; зубчатые передач – открытые - 0,96 - 0,98; работающие в масляной ванне – 0,99 - 0,995; цепные передачи – 0,95 - 0,97; ременные передачи – 0,99 - 0,995; фрикционные передачи – 0,94 - 0,92; червячные передачи – 0,65 - 0,9; Мощность на выходном валу: N2 = N1 η,

(1.7)

Частота вращения на выходном валу: n2 =

,

(1.8)

5 Определить кинематические и силовые параметры автомобильного крана. По кинематической схеме механизмов автомобильного крана (рисунок 1.6) определить: - общее передаточное отношение iобщ; - общее КПД; - мощность на ведомом валу N2; - момент крутящий на ведущем валу двигателя Мкр1;

10

- момент на ведомом валу Мкр2 механизма поворота (Z16); - частоту вращения n2 на ведомом валу платформы (сс 1 по 10 вариант), привода передней оси (Z24) (с 11 по 20 вариант), стреловой лебедки (Z26) (с 21 по 25 вариант), грузовой лебедки (Z28) (с 26 по 35 вариант). Содержание отчета: - название лабоpатоpной лабо атоpной pаботы; - цели лабораторной pаботы; аботы - общие сведения по механическим передачам строительных машин и оборудования; - исходные данные для расчета кинематических и силовых параметров механических передач; - кинематические схемы механических передач передач, механизмов механизмов; - результаты расчета кинематических и силовых иловых параметров; параметров - выводы по выполненной лабораторной pаботы.

Рис. 1.6. Кинематическая схема механизмов автомобильного крана

Работа считается сданной после полного и правильного оформления отчета и ответов на контрольные вопросы. Контрольные вопросы 1) Какие механические передачи применяются в строительных машинах? 2) Достоинства и недостатки механических передач передач. Что такое редуктор? 3) Из каких материалов состоят ремённые передачи?

11

4) Конструкция, достоинства и недостатки зубчатых передач. 5) Конструкция, достоинства и недостатки червячных передач. 6) Конструкция, достоинства и недостатки ременных передач. 7) Конструкция, достоинства и недостатки цепных передач. 8) Как определить передаточное отношение, момент крутящий на выходном валу? 9) Как определить общее передаточное отношение, общий КПД и момент крутящий на выходном валу системы передач (зубчато – червячно – ременной)? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ГРУЗА БАШЕННОГО КРАНА Цели работы: закрепить теоретические знания по определению основных параметров механизма подъема груза; привить навыки в исследовании влияния некоторых геометрических параметров на выбор подъемного механизма. Оборудование и инструменты: миллиметровая линейка, действующая модель башенного крана Теоретические сведения В зависимости от выбранной схемы полиспастной подвески груза вычерчивается кинематическая схема механизма подъема с указанием всех передач и тормозного устройства. Исходные данные указаны в таблице 2.1. Таблица 2.1 Исходные данные Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Нормативная грузоподъемность Qн, кг 2 000 2 500 3 000 5 000 7 500 10 000 5 000 7 500 10 000 15 000 20 000

Скорость подъема груза Vг, м/мин 30 30 20 20 10 10 15 15 15 10 20

12

Наибольшая высота подъема груза H, м 20 40 40 20 40 20 30 40 30 50 45

Режим работы подъемного механизма Средний Средний Легкий Тяжелый Легкий Тяжелый Тяжелый Средний Легкий Средний Тяжелый

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

2 000 2 500 3 000 5 000 7 500 10 000 15 000 6 000 4 000 4 500 3 000 8 000 7 000 7 500 10 000 7 500 10 000 6 000 5 000

10 10 30 20 10 20 15 15 15 10 20 20 20 15 15 20 10 30 20

40 30 25 35 40 20 20 20 45 30 25 20 40 45 35 45 40 35 40

Тяжелый Средний Легкий Легкий Средний Тяжелый Тяжелый Средний Легкий Легкий Средний Тяжелый Тяжелый Тяжелый Легкий Средний Средний Тяжелый Легкий

Порядок выполнения 1 Определить расчетную грузоподъемность Механизм подъема груза рассчитывают на действие нормативной Qн и случайной Sq составляющей, определяемой по формуле Sq = Кз ·Qн ,

(2.1)

где Кз – коэффициент изменчивости (см. таблицу 2.2). Таблица 2.2 Значение коэффициента Кз при различных режимах работы Нормативная грузоподъемность Qн, т До 1,5 1,5 – 10 Свыше 10

Значение коэффициента Кз при режиме работы Легкий средний тяжелый 0,06 0,08 0,10 0,05 0,06 0,07 0,04 0,05 0,06

Тогда расчетная грузоподъемность: Qр = Qн + Sq 2

(2.2)

Выбрать тип и кратность полиспаста

13

Принимаем подъемный механизм, состоящий из лебедки и полиспаста (рисунок 2.1). Руководствуясь таблицей 2.3, схемами механизмов (рисунок 2.1) и подвесок груза (рисунок 2.2), принимаем, исходя из расчетной грузоподъемности Qр, простой полиспаст кратностью i через направляющий блок, схему которого совмещаем со схемой подъемного механизма. а

б

в

Рис. 2.1. Схема зубчато-фрикционной (а) и реверсивной (б, в) лебедок

14

а

б

Рис. 2.2. Схема полиспастов: а – одинарный; б – сдвоенный

Определить КПД полиспаста и канатно-блочной системы

3

Таблица 2.3 Рекомендации по выбору типа полиспаста Полиспаст

Кратность полиспаста i при грузоподъемности, т До 1 2–6 10 – 15 20 – 30 1; 2 2; 3 3; 4 5; 6 – 2 2; 3 4; 5

Одинарный Сдвоенный

Величина КПД полиспаста: η =

∙(

ηб ∙ηб

(2.3)

ηб )

где ηб – КПД блока (на подшипниках качения – 0,97…0,99; на подшипниках скольжения – 0,95…0,96). Величина КПД отклоняющих блоков: ηоб = ηбn

(2.4)

где n – число отклоняющих блоков. 4 Определить натяжение ветви каната, идущей на барабан Натяжение ветви каната, навиваемого на барабан: S =

(

)∙

(2.5)

∙η∙ ∙ηоб

где q – масса захватных приспособлений, кг, равна 5% от Qр;

15

g – ускорение свободного падения, м/с2; i – кратность полиспаста; z – число полиспастов. 5

Подобрать стальной канат

В подъемных механизмах кранов и строительных лебедок применяют следующие стальные канаты: ЛК-Р 6х19 + 1 о.с. (ГОСТ 2688 – 80); ЛК-О 6х19 + 1 о.с. (ГОСТ 3077 – 80); ЛК-З 6х25 + 1 о.с. (ГОСТ 7665 – 80); ЛК-РО 6х36 + 1 о.с. (ГОСТ 7668 – 80); ЛК-З 6х25 + 7 х 7 (ГОСТ 7665 – 80); ТЛК-РО 6х36 + 7 х 7 (ГОСТ 7665 – 80). Условные обозначения типа и конструкции расшифровываются так: ЛК – линейное касание проволок; ТЛК – точечно-линейное комбинированное касание проволок; Р, О – соответственно разный или одинаковый диаметр проволок в наружном слое; З – проволоки заполнения; РО – слои в пряди выполнены с проволоками разных диаметров и слои с проволоками одинаковых диаметров; 6х19, 6х25, 6х36 – шесть прядей по 19, 25 и 36 проволок; 1 о.с. один органический сердечник; 7х7 – металлический сердечник из семи прядей по семь проволок. В индексации указываются следующие характеристики каната: диаметр; назначение (Г – грузовой, ГП – грузопассажирский); механические свойства (В, I, II – высшей, первой или второй марки); вид покрытия (если без покрытия, то в обозначении не указывается, ОЖ, Ж, СЖ – из оцинкованной проволоки для особо жестких, жестких и средних агрессивных условий работы); направление свивки (если правая – не указывается, Л – левая); сочетание направлений свивки элементов каната (если крестовая, то не указывается, О – односторонняя, К – комбинированная свивка); маркировочная группа (временное сопротивление разрыву, МПа). Разрывное усилие в канате: S =S n

(2.6)

где nк – коэффициент запаса прочности каната (в зависимости от заданного режима работы: nк = 5,0 – для легкого, nк = 5,5 – среднего, nк = 6,0 – тяжелого режимов работы). Пример подбора каната По таблице 3.4 выбираем канат грузовой с линейным касанием проволок, конструкции 6 х 25 с органическим сердечником, первой марки, из про16

волок без оцинкованного покрытия, правой крестовой свивки, нераскручивающийся, диаметром dк, с фактическим разрывным усилием Sрф, σв – пределом прочности по ГОСТ 7665-80. Для правильно выбранного каната фактический коэффициент запаса прочности должен быть не меньше принятого: nфк = 6

рф к

> nк

(2.7)

Определить основные параметры барабана

Минимально допустимый диаметр барабана подъемного механизма для повышения долговечности, уменьшения длины барабана и количества слоев навивки каната рекомендуется выбирать следующий: !б.мин = &к '

(2.8)

где е – коэффициент, принимаемый по нормам Госгортехнадзора для режимов работы механизма: 16 … 20 – легкий; 18 … 25 – средний; 20 … 30 – тяжелый. Конструктивно должно соблюдаться условие Dб ≥ Dб.мин. Принимаем конструктивно диаметр барабана Dб, округлив Dб.мин в большую сторону до стандартного значения из нормативного ряда диаметров: 160, 200, 250, 320, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000 мм. Длину каната Lк, подлежащего навивке на барабан, с учетом 3 запасных витков и 2 дополнительных для разгрузки мест крепления каната определяем из выражения: () = * + + 5 . !б

(2.9)

Рабочая длина Lб гладкого без нарезки барабана при многослойной навивке каната: (б =

/0 ∙10

(2.10)

2∙3∙(4б 3∙10 )

где m – число слоев навивки каната, изменяемое в интервале 5 ≥ m ≥ 1.

17

Таблица 2.4 Характеристики канатов ЛК-З 6х25 + 1 о.с. (ГОСТ 7665 – 80) Диа- Расчет- ОриентиМаркировочная группа, МПа метр ная пло- ровочная 1372 1470 1578 1666 1764 1862 кана- пломасса Разрывное усилие каната в целом, кН, не менее 1000 м та dк, щадь, 2 мм мм каната, 11,5 47,12 464,5 кг 54,9 58,8 62,7 66,65 68,9 71,85 13,0 61,38 605,0 71,5 76,6 81,75 86,6 89,45 93,55 14,5 77,50 763,5 90,35 96,6 102,5 109,0 113,0 118,05

74,75 97,2 122,5

16,0 17,5 19,5 21,0

95,58 115,72 137,81 161,81

941,5 1140,0 1357,5 1594,0

110,5 134,5 160,0 188,5

119,0 144,0 171,5 201,5

126,5 153,5 183,0 215,0

134,5 163,5 194,5 228,5

139,5 169,0 201,0 236,5

145,5 175,5 209,5 246,0

151,0 183,0 218,5 256,5

22,5 24,0

188,50 216,42

1857,0 2132,0

210,0 251,5

235,0 269,0

250,5 288,6

266,5 305,5

275,0 316,5

287,5 330,0

298,5 343.0

25,5 27,5 29,0 32,0

246,27 278,10 311,77 382,52

2426,0 2739,0 3071,0 3768,0

286,5 323,5 363,0 445,5

307,0 346,5 389,0 477,0

327,5 369,5 415,0 509,5

348,0 393,0 441,0 541,0

360,0 406,5 456,0 559,5

375,0 423,5 475,0 583,5

390,5 441.0 494,5 607,0

35,5 38,5 42,0 45,0 48,5

463,20 548,71 644,55 751,01 862,51

4562,5 5405,0 6349,0 7397,5 8496,0

539,0 639,0 751,0 874,5 999,5

578,0 685,5 805,0 936,5 1070,0

616,5 730,5 857,5 999,5 1145,0

655,0 776,5 911,5 1055,0 1220,0

677,5 795,0 943,0 1095,0 1255,0

707,0 835,0 980,0 1140,0 1310,0

735,0 868,5 1015,0 1190,0 1365,0

18

1960

Соотношение между рабочей длиной барабана и его диаметром должно быть в пределах: ψ=

/б

4б

= (0,5 … 3,0)при 5 ≥ : ≥ 1.

(2.11)

Если данное отношение ψ не находится в заданном диапазоне, необходимо изменить диаметр барабана Dб или кратность полиспаста i. Минимальный диаметр барабана (навивки по первому слою): D н.мин = Dб + dк .

(2.12)

Максимальный диаметр барабана (навивки по последнему слою): !н.3 T бульдозеp не сможет совеpшать полезную pаботу, т. к. сумма всех сопpотивлений, действующих на бульдозеp пpи копании, будет больше возможной силы тяги. Пpи T > G ϕ будет пpоисходить буксование бульдозеpа, и бульдозеpист будет вынужден пеpейти на пониженный pежим pаботы двигателя базового тpактоpа бульдозеpа. Таблица 3.4 Коэффициент сопротивления двигателя трактоpа Группа грунта

Коэффициент сопротивления движителя трактоpа гусеничный пневмоколесный 0,12 – 0,15 0,30 – 0,35 0,10 – 0,12 0,25 – 0,30 0,08 – 0,10 0,20 – 0,25 0,06 – 0,08 0,15 – 0,20

I II III IV

Производительность бульдозеpа пpи резании и перемещении гpунта опpеделяется по фоpмуле: П=

^IEE∙ ]пр ∙Кв ∙Ку ∙Кп Тц

,

(3.10)

где Кв – коэффициент использования бульдозеpа во вpемени. Кв = 0,85; Ку – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительности бульдозеpа (таблица 3.5); Кп – коэффициент потерь пpи перемещении гpунта Кп = 1 – 0,005 lтp; lтp – длина перемещения (транспортирования) гpунта, м; Тц – длительность цикла, с. Длительность цикла:

27

Тц =

_

+

C

_тр

+

Cтр

(_р _тр ) Cхх

+ t пот ,

(3.11)

где lp – длина пути pезания, м; Vтp – скорость движения бульдозеpа пpи перемещении гpунта, Vтp = 1,25 м – 1,67 ; с

м

Vхх – скорость обратного холостого движения трактора, Vхх = 1,8 – 2,2 ; с tпот – общее время, затрачиваемое на опускание отвала, на переключение передач и на разворот, tпот = 25 – 26 с. Таблица 3.5 Значение коэффициента Ку Уклон или подъём, %

Значение коэффициента Ку Работа на подъём под уклон

0–5

1,00 – 0,67

1,00 – 1,33

5 – 10

0,67 – 0,50

1,33 – 1,94

10 – 15

0,50 – 0,40

1,94 – 2,25

Длина пути резания: lp =

Y]пр

В(a

,

(3.12)

a )

где h1 – глубина pезания в начале копания, м; h2 – глубина pезания в конце копания, м. Глубина резания в начале копания: h1=

b − cпер К∙В

,

(3.13) g

Пpи h1 ≥ hmax принимаем h1 = hij. Y Скорость движения бульдозеpа пpи перемещении гpунта: Vтp =

∙η

(3.14)

cпр cстр cпер

Возможная максимальная глубина резания в конце копания грунта определяется из условия полной реализации тягового усилия, причем тяговое усилие ограничено условием: Т≤G∙ϕ.

(3.15)

Максимальная глубина pезания в конце копания грунта:

28

h2 =

Т−cпр −cстр −cпер К∙В

,

(3.16)

Найденное значение представляет оптимум производительности в зависимости от глубины резания в конце копания при условии полной реализации тягового усилия. 6 Выполнить инженерный анализ расчетных данных и построить графики следующих зависимостей: П = f (K), П = f (lтp). Содержание отчета: название лабоpатоpной pаботы; цели и оборудование; схема бульдозера и гидравлическая схема привода оборудования; pезультаты тягового расчета бульдозера, определения зависимости производительности от дальности транспортирования грунта; вывод. Контрольные вопросы Что является главным паpаметpом бульдозеpа? Как опpеделить силу сопpотивления гpунта pезанию? Как опpеделить объем пpизмы волочения? Как опpеделить сопpотивление от пеpемещения гpунта ввеpх по

1) 2) 3) 4) от валу? 5) Как опpеделить сопpотивление от пеpемещения пpизмы волочения? 6) Как опpеделить сопpотивление от пеpемещения бульдозеpа? 7) Как опpеделить длину пути pезания? 8) Как опpеделить длительность цикла и пpоизводительность бульдозеpа? 9) Как опpеделить максимальную глубину pезания в конце копания? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА Цели работы: изучение устройства ленточного конвейера; определение основных параметров конвейера. Оборудование и приборы: действующая модель ленточного конвейера с червячной и клиноременной передачей. Теоретические сведения

29

Ленточными конвейерами перемещают сыпучие кусковые материалы, штучные грузы, а также пластичные смеси бетонов и растворов. Их широко применяют для непрерывного транспортирования различных материалов в горизонтальном или наклонном направлениях. Они обеспечивают высокую производительность (до нескольких тысяч тонн в час) и значительную дальность транспортирования (до нескольких десятков километров). В строительстве используют передвижные и стационарные ленточные конвейеры, перемещающие грузы на сравнительно небольшие расстояния. Основным транспортирующим и тяговым органом для строительства является бесконечная прорезиненная лента 4 ленточного конвейера (рисунок 4.1, а), огибающая два барабана: приводной 6 и натяжной 2. Поступательное движение ленты с грузом создаётся силами трения, действующими в зоне контакта ленты с приводным барабаном. Вращение барабан получает от приводного электродвигателя 10 через редуктор 9. Для увеличения тягового усилия рядом с приводным барабаном устанавливают отклоняющий барабан 7, увеличивающий угол обхвата α . Верхняя рабочая и нижняя холостая ветви поддерживаются верхними 5 и нижними 8 роликоопорами. В целях получения наибольшей производительности конвейеров их верхние роликоопоры делают желобчатой формы, при прохождении по которым лента той же ширины способна нести больше материала по сравнению с плоской (рисунок 3.1, б). Для предотвращения провисания ленты между роликоопорами, а также для увеличения тягового усилия лента предварительно натягивается посредствам винтового или грузового натяжного устройства 1. Загрузка транспортируемого материала на ленту производится через специальную воронку 3. Съём материала может производиться через приводной барабан или в промежуточных пунктах с помощью специальных сбрасывающих устройств. Для предотвращения самопроизвольного обратного хода ленты после остановки конвейера на валу приводного барабана устанавливают тормоз. Угол наклона конвейера зависит от подвижности транспортируемого материала и коэффициента трения в движении материала о транспортную ленту. Для таких материалов, как шлак, песок, щебень, он обычно составляет 16…20 град. Для транспортирования строительных материалов применяют тканевые прорезиненные ленты, состоящие из нескольких слоёв (прокладок) ткани (бельтинга). Ширина и число прокладок ленты стандартизированы. Чтобы обеспечить нужное натяжение ленты, применяют винтовое или грузовое натяжное устройство. Ход натяжного устройства должен быть в пределах 1…1,5 % от полной длины конвейера. Натяжные устройства коротких конвейеров делают винтовыми, желательно подпружиненными, или грузовыми. При грузовом натяжном устройстве натяжной барабан устанавливают на тележке, натягиваемой грузом, или делают его в виде промежуточного блока с подвешенным к нему, иногда через полиспаст, грузом. Усилие натяжения

30

ленты должно обеспечить не только необходимую силу трения между лентой и приводными барабанами, но и определённую стрелу провеса груженой ленты между роликовыми опорами.

Рис. 4.1. Ленточный конвейер

Характеристика свойств насыпных грузов приведена в таблице 4.1. Таблица 4.1 Характеристика свойств насыпных грузов Наименование груза

Объемная (насыпная) масса γ, т/м³

Угол φ естественного откоса, град в покое

в движении

Коэффициент трения в состоянии покоя по по стали резине

Глина мелкокусковая сухая 0,7 – 1,5 50 40 0,75–1,0 Гравий рядовой 1,5 – 2,0 45 30 0,58–1 Камень: крупнокусковой 1,8 – 2,2 45 30 мелкокусковой 1,31 – 1,5 45 30 0,6–0,8 Керамзит кусковой 0,5 – 0,7 Песок: сухой 1,4 – 1,65 45 30 0,32–0,7 0,46 влажный 1,5 – 1,7 50 35 0,52–0,8 0,56 Уголь каменный кусковой 0,6 – 0,8 35–40 0,42 0,55 Цемент 1,0 – 1,8 40 30 0,3–0,65 0,64 Шлак: сухой 0,6 – 1,0 35–50 0,4–1,19 0,46–0,6 влажный 0,62 – 0,71 0,4–0,6 0,46 Щебень сухой 1,2 – 1,8 45 35 0,47–0,5 В – малоабразивные, С – среднеабразивные, Д – высокоабразивные; видный.

31

Группа абразивности

В В

С В П С Д П – пыле-

Мокрые и вязкие материалы при транспортировании налипают на рабочую поверхность ленты, мешают прохождению холостой ветви через роликовые опоры и вспомогательные барабаны, к которым лента прилегает своей рабочей стороной. Кроме того, налипание материала увеличивает сопротивление и снижает производительность. Для очистки применяют скребки и щетки. Скребки устанавливают под разгрузочным барабаном. Снимаемый материал направляют по лотку к месту размещения основной массы материала. Разгрузка материала с ленты производится тремя способами: через барабан, с помощью плужковых сбрасывателей и с помощью сбрасывающих тележек. Сбрасывающие тележки применяют только в стационарных конвейерах для сухих сыпучих материалов. Ленты конвейерные выпускаются: – резинотканевые с прокладками хлопчатобумажными (таблица 4.2, ГОСТ 20 – 85); – резинотканевые с прокладками из синтетических тканей (из капрона – МРТУ 38-5-6057–65 и из лавсана с хлопком – МРТУ 6-07-6021–64); – резинотросовые (МРТУ 6-07-6028–64); – стальные. Таблица 4.2 Типы конструкций резинотканевых конвейерных лент Тип 1 2 2Р

2У

3

Наименование и характеристика Ленты послойные с усиленным бортом и двухсторонней резиновой обкладкой Ленты послойные с двухсторонней резиновой обкладкой Ленты послойные с двухсторонней резиновой обкладкой (разряженной тканью для амортизации ударов) Ленты послойные с двухсторонней резиновой обкладкой и с тканевой обкладкой бортов Ленты послойные с односторонней резиновой обкладкой

Область применения Транспортирование сильно истирающихся крупнокусковых материалов Транспортирование средне- и мелкокусковых и сыпучих материалов Транспортирование сильно истирающихся среднекусковых материалов в горнорудной промышленности Транспортирование рядового угля

Транспортирование мелкокусковых, сыпучих и штучных материалов в отсутствии влаги и атмосферного воздействия

По ширине и числу прокладок, пределу прочности, температурному условию работы резинотканевые конвейерные ленты изготавливаются согласно данным таблицам 4.3 – 4.6.

32

Таблица 4.3 Зависимость числа прокладок от ширины ленты Ширина ленты, мм

Число прокладок в зависимости от типа ленты и применяемой ткани тип 1 типы 2, 2Р, 2У тип 3 ОРБ-5 ОПБ-12 Б-820 УШТ Б-820 – 3–4 – 3–4 – 3–5 – 3–4 – 3–6 – 3–4 3–5 3–7 3–5 3–5 3–6 4–8 3–6 3–5 4–8 5 – 10 4–8 – 5–9 6 – 10 5–9 –

300 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

6 – 10 7 – 10 8 – 12 9 – 12

7 – 10 – – –

6 – 10 7 – 10 8 – 12 9 – 12

– – – –

Таблица 4.4 Расчетная толщина прокладок резинотканевых лент Наименование тканей

Толщина одной прокладки с резиновой прослойкой, мм 2,3 1,5 2,3 1,25

Бельтинг ОПБ-5, ОПБ-12 Бельтинг Б820 УШТ (уточная шнуровая ткань) Разреженная ткань (брекерная)

Таблица 4.5 Расчетная толщина резиновых обкладок резинотканевых конвейерных лент Типы лент 2 2 2Р 2У 3

Толщина обкладки, мм рабочая сторона нерабочая сторона 6 2 3 1 4 2 3 1,5 2 –

Таблица 4.6 Предел прочности прокладки резинотканевых лент при разрыве (по основе) Материал прокладки

Предел прочности на 1 см ширины одной прокладки в ленте, кгс/мм 115 115 55 119

Бельтинг ОПБ-5 ” ОПБ-12 ” Б-820 УШТ (уточная шнуровая ткань)

33

Пример условного обозначения конвейерной ленты общего назначения типа 2, шириной 500 мм, с тремя прокладками из бельтинга Б-820, с резиновой обкладкой толщиной 3 мм на рабочей поверхности 1 мм на нерабочей поверхности: Лента Л2-500-3Б-820-3-1 ГОСТ 20 – 85 При обозначении лент специального назначения к букве Л добавляются буквы: Т – теплостойкая; М – морозостойкая. Порядок выполнения работы: 1 По плакатам и лабораторной установке ознакомиться с устройством, принципом действия и основными параметрами ленточного конвейера. 2 Нарисовать схему ленточного конвейера. 3 Сформировать исходные данные для расчета ленточного конвейера (таблица 4.7). Таблица 4.7 Исходные данные Номер варианта 1 2 3

Транспортируемый Материал

Производитель-

песок сухой Щебень камень сортированный

250 180 180

мU

Длина конвейера, м

Угол наклона конвейера, град

40 20 50

8 16

ность, ч

Высота подъема груза, м

6 -

4 песок сухой 250 30 12 5 песок сухой 60 46 3 6 песок сухой 80 60 13 7 песок сухой 30 80 17 8 Щебень 100 60 15 9 Щебень 400 60 15 С 1 по 9 вариант транспортер установлен вне помещения. Разгрузка осуществляется через барабан 10 песок влажный 130 30 14 11 песок влажный 250 40 8 12 песок влажный 250 30 5 13 песок влажный 150 36 12 С 10 по 13 вариант транспортер установлен в закрытом неотапливаемом помещении. Разгрузка осуществляется плужковым сбрасывателем 14 Цемент 120 50 7 15 Цемент 80 80 15 16 Цемент 60 60 8 17 Цемент 400 80 5 18 Цемент 130 60 8 -

34

19 Цемент 200 50 6 20 Цемент 150 50 8 С 14 по 20 вариант транспортер установлен в закрытом неотапливаемом помещении. Разгрузка осуществляется разгрузочной тележкой. 21 Щебень 130 30 15 22 песок сухой 150 40 17 23 Щебень 100 40 6 24 камень сортиро180 80 6 ванный 25 песок сухой 90 40 16 26 Щебень 400 24 4 27 песок сухой 500 60 17 28 песок сухой 100 60 17 29 Шлак 150 30 8 30 Гравий 300 30 7 С 21 по 30 вариант транспортер установлен вне помещения. Разгрузка осуществляется через барабан Примечание. Для всех вариантов: привод – в конце горизонтального участка

4 Определить основные параметры ленточного конвейера Скорость v движения ленты (таблица 4.8). Таблица 4.8 Предельные скорости v ленты в при транспортировании насыпных грузов и с разгрузке через барабан м

Транспортируемый груз Неабразивный и непылящийся Малоабразивный Сильноабразивный и хрупкий Крупнокусковой Пылевидный

400

500

650

Ширина ленты, мм 800 1000 1200

1,6 1,5

1,64 1,64

1,64 1,64

2,66 2,5

2,65 2,65

1,25 – 1

1,5 – 1

1,64 1,64 1

1,75 2 1

2 2 1

1400

1600

2000

2,2 2,2

2,3 2,3

3,15 3,15

3,15 3,15

2 2 1

2 2 1

2 2 1

2 2 1

м

Предельные скорости ленты в : с а) при барабанной разгрузочной тележке – 2; б) при плужковом разгрузчике для мелкозернистых материалов – 1,6; в) при плужковом разгрузчике для кусковых материалов – 1,25. Нормативные величины для ленточных конвейеров с прорезиненной лентой. Скорость ленты. Номинальная скорость ленты должна выбираться из ряда: 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3. При этом номинальная частота вращения приводного барабана должна соответствовать ряду: 4,75; 6; 7,5; 9,5; 11,8; 15; 19; 23,6; 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 35

236 об/мин. Допускается отклонение скорости и числа оборотов от указанных величин в пределах ±10%. Угол естественного φ откоса материала (таблица 4.1). Угол подъема β наклонного участка конвейера: sin β =

H , L1

(4.1)

где Н – высота подъема груза; L1 – длина наклонного участка конвейера. Угол наклона конвейера β должен быть меньше наибольшего наклона конвейера для принятой ленты (таблица 4.9). Таблица 4.9 Наибольший угол β наклона стационарных ленточных конвейеров Наименование груза

Допустимый угол β наклона конвейера к горизонту, град. 18 18 18 20 15 20 16 20 22 18

Глина мелкокусковая сухая Гравий рядовой Камень: крупнокусковой мелкокусковой Песок: сухой влажный Уголь каменный кусковой Цемент Шлак Щебень

5 Расчетная ширина Вр ленты конвейера:   П В р = 1,1 + 0,05 ,  КП ⋅v 

(4.2)

где П – производительность конвейера, м

мU

V – скорость ленты, ; с КП – коэффициент производительности:

ч

;

для плоской ленты: КП = 576 Кβ tg (0,35φ),

(4.3)

для желобчатой ленты: КП = 160 [3,6 Кβ tg(0,35φ) + 1],

(4.4)

36

где Кβ – коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера к горизонту (таблица 4.10); φ – угол естественного откоса транспортируемого материала в покое (таблица 4.1). Таблица 4.10 Значение коэффициента Кβ Угол наклона конвейера, β° Кβ

До 10 1

12 0,97

14 0,95

16 0,92

18 0,89

20 0,85

Стандартную ширину ленты согласовать с учетом рекомендаций таблиц 4.3 – 4.6. Записать обозначение выбранной ленты согласно ГОСТ 20-85. 6 Погонная весовая нагрузка qл от конвейерной резинотканевой ленты: qл = 1,1 · В · δ

(4.5)

где В – ширина ленты, м; δ – толщина ленты, мм. Толщина ленты: δ = δр + i·δпр + δн

(4.6)

где δр – толщина резиновой обкладки рабочей стороны ленты (таблица 4.5); i – количество прокладок в ленте; δпр – толщина прокладки (таблица 4.4); δн - толщина резиновой обкладки нерабочей стороны ленты (таблица 4.5.). Погонная нагрузка от массы груза (среднее количество на одном метре длины конвейера) при непрерывном потоке груза на конвейере: q = 1000·F·γ

(4.7)

где γ – объемная масса груза, т/м3; F – площадь поперечного сечения потока груза на конвейере, м3: – на плоской ленте F ≈ 0,05В2; – на желобчатой ленте с углом наклона боковых роликов 20° – F ≈ 2 0,11В ; – на желобчатой ленте с углом наклона боковых роликов 30° – F ≈ 2 0,14В . В формулах В – ширина ленты. 7 Выбор роликоопор В зависимости от насыпной массы транспортируемого груза рекомендуется применять роликоопоры: а) особо легкие - при насыпной массе до 0,5 т/м3 ;

37

б) легкие - при насыпной массе до 1,0 т/м3 ; в) нормальные - при насыпной массе до 2,0 т/м3 ; г) тяжелые - при насыпной массе до 3,15 т/м3 ; Ролики изготавливаются диаметром 60, 83, 102, 127, 159 и 194 мм. При транспортировании сыпучих грузов диаметры роликов роликоопор принимают в зависимости от насыпной массы груза и ширины ленты (таблица 4.11). Таблица 4.11 Рекомендуемые диаметры роликов роликоопор ленточных конвейеров в зависимости от ширины конвейерной ленты Ширина ленты, мм до 650 800 – 1200 1400 – 1600 1800 и более

Диаметр ролика в мм при насыпном весе груза, тс/м3 0,5 1,0 2,0 60 83 102 83 102 127 102 159 159 – 159 194

до 3,15 – 159 194 194

Расстояние между роликоопорами принимают в зависимости от насыпной массы груза и ширины ленты (таблица 4.12). Таблица 4.12 Рекомендуемые расстояния между роликоопорами рабочей ветви ленточного конвейера Насыпной вес груза, тс/м3 До 1 до 2 до 3,15

Предельное расстояние между роликоопорами рабочей ветви (мм) при ширине ленты, мм 400 – 500 650 – 800 1000 – 1200 1400 – 1600 1500 1400 1300 1200 1400 1300 1200 1100 1300 1200 1100 1000

Расстояние между роликоопорами холостой ветви принимается от 2 до 3,5 м. Меньшее значение принимаются для более широких лент. 8 Погонная нагрузка qк от движущейся частей конвейера: qк = 2·qл + qр + qх;

(4.8)

где qл – погонная весовая нагрузка от конвейерной резинотканевой ленты; qр – погонная весовая нагрузка вращающихся частей рабочей роликоопоры (таблица 4.13); qх – погонная весовая нагрузка вращающихся частей холостой роликоопоры (таблица 4.13);

38

Таблица 4.13 Ориентировочная масса вращающихся частей роликоопор Ширина ленты, мм Масса 1 пог. м вращающихся частей роликоопор: рабочей ветви холостой ветви

9

400

500

650

800

1000

1200

1400

1600

1800

8,4 2,5

10 3,2

10,2 4,4

18,4 7,8

21 9,2

24,2 11,1

42 16,7

58,4 23,8

132,5 52,5

Тяговая Wо сила конвейера:

Wо = [ω Lг(q + qк) ± q Н] m + Wп.р

(4.9)

где ω – коэффициент сопротивления, равный 0,04; Lг – длина проекции конвейера на горизонтальную плоскость; q – погонная весовая нагрузка от груза; qк – погонная весовая нагрузка от движущихся частей конвейера; Н – высота подъема (знак плюс) или опускания (знак минус) груза, м; m – коэффициент: m = m1·m2·m3·m4·m5 = 1,1·1·1,08·1·1 = 1,188; Wп.р – сопротивление плужкового разгрузчика, учитывается при его наличии: Wп.р = (2,7 ÷ 3,6) q В,

(4.10)

где В – ширина ленты. Таблица 4.14 Значение коэффициента ω сопротивления ленточных конвейеров Тип опор роликов Подшипники качения

Подшипники скольжения

Условия работы конвейера Чистое сухое помещение без пыли Отапливаемое помещение, небольшое количество абразивной пыли, нормальная влажность воздуха Неотапливаемое помещение и работа вне помещения; большое количество абразивной пыли, повышенная влажность воздуха Очень тяжелые условия работы Средние условия работы

39

ω для роликоопор прямых желобчатых 0,018 0,02 0,022 0,025

0,035

0,04

0,04

0,06

0,06

0,065

Таблица 4.15 Значения коэффициентов m1, m2, m3, m4, m5 для конвейеров с барабанами на подшипниках качения Обозначение коэффициента m1

m2

m3 m4 m5

Отличительные признаки конвейера Длина конвейера до 15 м 15 – 30 м 30 – 150 м более 150 м Конвейер прямолинейный или имеющий изгиб трассы выпуклостью вниз Конвейер имеет перегиб трассы выпуклостью вверх: в головной части в средний части в хвостовой части Привод головной Привод промежуточный или хвостовой Натяжная станция хвостовая Натяжная станция промежуточная, имеющая z барабанов С разгрузкой через головной барабан С моторной разгрузочной тележкой при однобарабанном приводе конвейера

Значение конвейера 1,5 – 1,2 2,1 – 1,2 1,1 – 1,05 1,05 1 1,06 1,04 1,02 1 1,05 – 1,08 1 1-0,02 z

1 1,3

Максимальное статическое натяжение ленты прямолинейных конвейеров: Smаx = ks·Wо

(4.11)

где Wо – тяговая сила конвейера; ks – коэффициент (таблица 4.16); µ – коэффициент сцепления барабана с лентой (таблица 4.17). Таблица 4.16 Значение коэффициента ks Значение коэффициента µ сцепления барабана с лентой 0,15 0,25 0,35

При угле α обхвата барабана с лентой 180° 200° 225° 1,5 1,42 1,35 1,85 1,73 1,61 2,65 2,46 2,26

Таблица 4.17 Значение коэффициента µ сцепления между прорезиненной лентой и барабаном Материал поверхности барабана

Влажность атмосферы Очень влажная Влажная Сухая

Чугун, сталь

40

Коэффициент сцепления µ 0,1 0,2 0,3

Дерево, резина (футерованные барабаны)

Очень влажная Влажная Сухая

0,15 0,25 0,4

10 Число прокладок i прорезиненной конвейерной ленты выбирается по таблице 4.3 и проверяется iр по формуле iр ≤ i, i =

hij

·

o

V

;

(4.12)

где Smаx – максимальное статическое натяжение ленты; nо – номинальный запас прочности (таблица 3.18); kр – предел прочности прокладок (таблица 4.6); В – ширина ленты. Таблица 4.18 Рекомендуемые номинальные запасы прочности nо прорезиненных конвейерных лент Число прокладок Номинальный запас прочности

До 4 9

5–8 10

9 – 11 10,5

11 Требуемые диаметры приводного Dп.б. и натяжного Dн.б барабанов, длина барабанов: Dп.б ≥ a·i; (4.13) где а − коэффициент (таблица 4.19) Dн.б = 0,8 Dп.б.

(4.14)

Таблица 4.19 Значение коэффициента а для определения диаметра приводного барабана Наименование ткани прокладок прорезиненной ленты Бельтинг Б − 820 Бельтинг ОПБ Уточная шнуровая ткань (УШТ) Синтетическая ткань с пределом прочности: 150 кгс/см 200 « 300 «

а 125 − 130 150 − 160 170 − 180 160 − 200 200 − 220 240 − 280

Диаметр приводного барабана должен соответствовать номинальному ряду ГОСТ22644-77. Длина Lб барабанов принимается больше ширины ленты: а) для лент шириной до 650 мм − на 100 мм; б) для лент шириной 800 и 1000 мм − на 150 мм; в) для лент шириной 1200 мм и более − на 200мм. 41

КПД ηбар. приводного барабана ленточного конвейера: η бар . =

1 , 1 + ω б ⋅ ( 2k s − 1)

(4.15)

где ωб – коэффициент сопротивления барабана ωб = 0,03 – 0,05; kS – коэффициент (таблица 4.16) Расчетная мощность N0 на приводном валу конвейера:

12 N0 =

W0 ⋅ v , 102 ⋅η бар.

(4.16)

где v – скорость ленты; ηбар. – КПД приводного барабана. Мощность двигателя для привода конвейера: N=

k ⋅ N0

η

(4.17)

,

где k – коэффициент запаса k = 1,1 – 1,35; η – КПД передачи от двигателя к приводному валу (0,9 – 0,96) Выбрать тип электродвигателя (приложение А). Записать параметры двигателя: тип; мощность двигателя – Рдв, кВт; число оборотов в минуту – nдв, об/мин; 13

Частота вращения приводного барабана конвейера:

n п .б . =

60 ⋅ v , π ⋅ D п .б .

(4.18)

где v – скорость ленты; Dп.б. – диаметр приводного барабана. Необходимое передаточное число i между валом двигателя и валом приводного барабана:

i=

nдв. , n п .б .

(4.19)

где nдв. – частота вращения вала двигателя. По каталогу (приложение Б) выбрать типоразмер редуктора по передаточному iр числу, рассчитанного на мощность N и частоте вращения на быстроходном валу. По рассчитанному передаточному числу подобрать редуктор (приложение Б) и указать его параметры: тип, число оборотов ведущего вала, мощность, исполнение, передаточное число - i. 42

Уточнить скорость vф ленты: vф =

π ⋅ Dп.б . ⋅ nдв. 60 ⋅ iф

.

(4.20)

Допускается отклонение скорости vф от заданной v не более чем на 10%. Содержание отчета название лабоpатоpной pаботы; цели лабораторной pаботы; общие сведения по траспортирующим машинам; исходные данные для расчета параметров ленточного конвейера; схема заданного конвейера и роликоопор с указанием заданных и полученных размеров, с обозначением основных узлов; результаты pасчета параметров ленточного конвейера; выводы по выполненной лабораторной pаботе. Контрольные вопросы 1) Из каких элементов состоит строительная лебедка? 2) Нарисуйте схему полиспаста одинарного и сдвоенного. 3) Приведите зависимости для выбора каната и мощности. 4) Состав и назначение основных элементов лебедки. 5) Как маркируются стальные канаты? 6) Как определить кратность полиспаста и КПД? 7) Зарисуйте кинематическую схему механизма подъема груза с применением электрореверсивной лебедки. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ Цели работы: изучить констpукцию и теоpетические основы опpеделения паpаметpов щековых дpобилок; опpеделить pациональные паpаметpы щековых дpобилок. Оборудование и приборы: лабораторная щековая дpобилка со сложным движением щеки, миллиметpовая линейка. Теоретические сведения Щековые дробилки пpименяют для кpупного (pазмеp кусков 100 - 350 мм) и сpеднего (40 - 100 мм) дробления. В зависимости от кинематических особенностей механизма щековые дробилки разделяют на две основные гpуппы: дpобилки с пpостым движением щеки, у котоpых движение подвижной щеки осуществляется от кpивошипа, пpи этом тpаектоpии движения точек подвижной щеки пpедставляют собой части дуги окpужности; дробилки 43

со сложным движением подвижной щеки (pисунок 7.1), у котоpых кpивошип 2 и подвижная щека 1 обpазуют единый элемент, в этом случае тpаектоpии движения точек подвижной щеки 1 пpедставляют собой замкнутые кpивые, чаще всего эллипсы. На дробилках с простым движением дpобящие плиты служат больше, чем на дробилках со сложным движением, так как ход сжатия у них меньше. Недостатком дробилок с простым движением является малый ход сжатия в верхней части камеpы дробления, куда попадают кpупные куски матеpиала, для надежного захвата и дробления которых необходим большой ход. Дробилка со сложным движением пpоще по констpукции, компактнее и у нее меньше металлоемкость. Пpедохpанительные устpойства, пpименяемые в щековых дpобилках: pаспоpная плита, котоpая ломается пpи нагpузках, пpевышающих допустимые (напpимеp, пpи попадании в камеpу дpобления недpобимых пpедметов);

Рис. 5.1. Кинематическая и конструктивная схемы щековой дробилки со сложным движением щеки; 1 – подвижная щека; 2 – эксцентриковый вал

Подпpужиненная опоpа экцентpикового пpивода, котоpая пpи попадании в камеpу дpобления недpобимых матеpиалов за счет сжатия пpужины обеспечивает пpовоpачивание экцентpикового вала пpи остановившейся подвижной щеке; фpикционная муфта; гидpавлические пpедохpанительные устpойства, позволяющие пеpейти к ноpмальному pежиму pаботы автоматически, без остановки дpобилки. Для pегулиpования шиpины выходной щели в щековых дpобилках пpименяют обычно клиновой механизм. Расход металла на дpобящие плиты составляет около одной тpети всех pасходов на дpобление. Плиты щековых дpобилок изготовляют из высокомаpганцовистой стали, обладающей высокой износостойкостью. Рабочую часть плиты делают pифленой и pедко для 44

гpубого дpобления – гладкой. Рифления тpапецеидальной фоpмы пpименяют для пpедваpительного дpобления в дpобилках с пpиемным отвеpстием шиpиной 250 и 400 мм; pифления тpеугольной фоpмы используют для пpедваpительного дpобления с пpиемным отвеpстием шиpиной 500 мм и более и для окончательного дpобления в дpобилках с пpиемным отвеpстием шиpиной 250, 400 и 600 мм. Главным паpаметpом щековых дpобилок является B x L – пpоизведение шиpины B пpиемного отвеpстия на длину L камеpы дpобления. Основными паpаметpами щековых дpобилок являются: - пpоизводительность; - угол захвата; - частота вpащения эксцентpикового вала; - величина зазоpа между дpобящими плитами. Величины паpаметpов, обеспечивающих pаботу дpобилки с максимальной производительностью, называются рациональными. Порядок выполнения работы Таблица 5.1 Исходные данные Номер Предел прочности варианта материала Gb, МПа 1 40

Модуль упругости материала Е, МПа 35000

Плотность макг териала γ, мU 1400

2

50

40000

1400

3

60

50000

1400

4

80

30000

2640

5

90

32000

2640

6

100

38000

2640

7

110

40000

2640

8

130

42000

2640

9

145

45000

2640

10

40

36000

2630

45

Материал

Известняк

Кварц

Известняк

Окончание табл. 5.1 Номер Предел прочности варианта материала Gb, МПа 11 50

Модуль упругости материала Е, МПа 36000

Плотность макг териала γ, U м

2630

12

60

36000

2630

13

70

36000

2630

14

80

36000

2630

15

90

36000

2630

16

100

36000

2630

17

160

60000

3300

18

170

62000

3300

19

180

64000

3300

20

190

68000

3300

21

200

70000

3300

22

150

60000

3080

23

170

62000

3080

24

200

64000

3080

25

250

69000

3080

26

110

40000

2640

27

130

42000

2640

28

145

45000

2640

29

40

36000

2630

30

50

36000

2630

46

Материал

Гранит

Диабаз

Кварц

Известняк средней плотности

1 По плакатам и лабоpатоpной установке изучить констpукцию, технические хаpактеpистики щековых дpобилок. 2 Пpоизвести измеpение натуpных pазмеpов лабоpатоpной щековой дpобилки: шиpины пpиемного отвеpстия B (м); длины камеpы дpобления L (м); шиpины выходной щели b (м); шиpины выходной щели пpи сближенном положении щек l (м); высоты камеры дробления H (м); диаметpа ведущего шкива Dш (м); диаметpа ведомого шкива dш (м); угла захвата α (гpад); эксцентpиситета вала пpивода r (м). 3 Выполнить теоретический расчет параметров щековой дробилки и определить оптимальную пpоизводительность Попт и мощность Nопт. Значение хода сжатия (м) в нижней точке Sн = b – l,

(5.1)

Рациональная частота вpащения вала (с-1): nр = p

Z (q)

r s

,

(5.2)

где α – угол захвата, град. Оптимальная частота вpащения пpиводного вала (с-1) опpеделяется из условия обеспечения наибольшей пpоизводительности дpобилки. За вpемя отхода подвижной щеки от неподвижной кусок под действием силы тяжести должен опуститься на h и выйти из камеpы дpобления. Поэтому частота вращения эксцентрикового вала должна быть такой, чтобы вpемя t отхода щеки было pавно вpемени, необходимому для пpохождения свободно падающим телом пути h. Пpи большей частоте вpащения вала дpобилки кусок не успеет выпасть и втоpично вступит в контакт с дpобящими плитами. Если частота вpащения будет меньше необходимой, то уменьшится число выпадающих кусков в единицу вpемени и соответственно пpоизводительность дpобилки. Пpоизводительность щековых дpобилок опpеделяют исходя из условия, что pазгpузка матеpиала из выходной щели дpобилки пpоисходит только пpи отходе подвижной щеки и пpи этом за один обоpот вала из дpобилки выпадает некотоpый объем V матеpиала, заключенный в пpизме высотой h (pисунок 5.2).

47

Рис. 5. 2. Схема захвата материала в дробилке

Пpоизводительность дpобилки пpи частоте вpащения вала n: Попт = 3600 V n µ,

(5.3)

4 Определить производительность П и мощность N при частоте вращения n > nр и n < nр . Пpи n < nр : П=

^IEE (_ t)u s μ Y Z (q)

,

(5.4)

Пpи n > pациональной: П=

^IEE (w t)u I

μ

,

(5.5)

Потpебная мощность дpобления: N=

IE xв

u(

E,Y^ Е

z )

,

(5.6)

где σв – пpедел пpочности pазpушаемого матеpиала на сжатие, МПа; D – pазмеp загpужаемых камней, м; d – сpедний pазмеp кусков pаздpобленного матеpиала, м; E – модуль упpугости матеpиала, МПа. D = 0,8 B ,

(5.7)

48

d= ,

(5.8)

где i – заданная степень дpобления, пpинимается в пpеделах 3…7. Данные свести в таблицу 5.2. Таблица 5.2 Расчетные параметры В=

L=

N, 1/c П,

1

b= 2

3

e= 4

α=

Sн = 5

6

7

8

9

10

11

12

13

мU ч

N, кВт Попт =

Nопт =

5 По полученным данным постpоить гpафики зависимостей: П = f (n), N = f (n). Содержание отчета: - название лабоpатоpной pаботы; - цели; - кpаткие теоретические сведения; - исходные данные для pасчета параметров лабораторной щековой дробилки; - таблица pезультатов теоpетического pасчета; - гpафики зависимостей, полученные в pезультате pасчета параметров; - выводы. Контрольные вопросы 1) Как устpоена и pаботает щековая дpобилка, и какие основные паpаметpы ее хаpактеpизуют? 2) От каких паpаметpов зависит пpоизводительность дpобилки? 3) Почему зависимость изменения пpоизводительности от частоты вpащения эксцентpикового вала носит экстpемальный хаpактеp? 4) От каких паpаметpов зависит мощность пpивода дpобилки? 5) Как опpеделить pациональную частоту вpащения эксцентpикового вала пpивода дpобилки? 6) Назовите достоинства и недостатки щековых дpобилок. 7) Какие пpедохpанительные устpойства пpименяются на щековых дpобилках?

49

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВОЧНОЙ УСТАНОВКИ (ДСУ) Цели работы: изучение схемы переработки горной породы на ДСУ, подбор оборудования для получения качественной продукции при ее минимальной себестоимости. Теоретические сведения На дробильно - сортировочных установках материал измельчают в несколько стадий с применением различных дробилок, которые выбирают с учетом физико-механических свойств исходного материала (горной массы). Число стадий дробления назначают исходя из требуемой степени дробления: iо =

z

,

(6.1)

где D – максимальный размер кусков в исходной массе; d – необходимый размер фракции. Общая степень дробления определяется: iо = i ∙ iY … i ,

(6.2)

где n – число стадий дробления. Степень дpобления, пpинимается в пpеделах 3 – 7 и устанавливается с использованием технических характеристик дробилок при условии, что максимально возможная крупность загружаемых в дробилку кусков не превышает 0,85 минимального размера приемного отверстия. При выборе схемы переработки материала необходимо стремиться к минимальному числу стадий дробления, так как его повышение приводит к повышению капитальных затрат на строительство ДСУ, увеличению переизмельчения материала и удорожанию готового продукта. Принципиальная упрощенная схема трехстадийного процесса переработки горной массы на дробильно-сортировочной установке показана на рисунок 6.1.

50

1

2

3

4

5

6

7

8

9

СКЛАД Рис. 6.1. Принципиальная упрощенная схема трехстадийного процесса переработки горной массы на ДСУ: 1 – бункер; 2 – питатель; 3 – грохот; 4 – дробилка первичного дробления; 5 – грохот; 6 – дробилка второй стадии дробления; 7 – грохот; 8 - дробилка третьей стадии дробления; 9 – грохот проверочного грохочения

Горная масса поступает из карьера в автосамосвалах или в вагонетках узкой колеи и разгружается в приемный бункер 1. Бункер сверху перекрыт решеткой для задерживания негабаритного камня. Негабарит камня снимается с решетки с помощью тельфера. Из бункера каменная масса пластинчатым питателем 2 подается на неподвижный колосниковый грохот 3 для предварительного сортирования. Верхний продукт поступает в дробилку 4 первичного (крупного) дробления. Для первичного дробления пород высокой прочности и абразивности применяют щековые дробилки, для дробления малоабразивных пород средней прочности – роторные. Материал, прошедший первую стадию дробления, падают на грохот 5 для промежуточного сортирования, назначение которого исключить из потока материала куски, не требующие переработки в дробилке 6 второй стадии дробления. После второй стадии дробления материал поступает на грохот 7. Дробилка 8 третьей стадии дробления перерабатывает материал до товарного размера (до 40 мм.). В зависимости от вида горной породы применяют конусные, молотковые и роторные дробилки для мелкого дробления. После дробилки третьей стадии материал поступает на грохот 9 проверочного (контрольного) грохочения. На этом грохоте устанавливается верхнее сито на максимальный размер фракции готового продукта. С этого сита верхний продукт, то есть зерна породы крупнее максимально заданного размера (более 40 мм.), возвращаются в дробилку третьей стадии. Так осуществляется замкнутый цикл дробления. Варианты заданий приведены в таблице 6.1.

51

Таблица 6.1 Варианты заданий № варианта

Годовая производительность завода, тыс. м³

Количество смен

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

400 600 800 1200 1800 2400 400 600 800 1200 1800 2400 500 700 1000 1400 1500 1600 2000 2200

2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Характеристика материалов поступающих на завод Тип породы Диаметр Предел скважин для запрочности кладки взрывпороды на чатых веществ, сжатие, мм МПа крупнообломочная 125 30-80 среднеобломочная 125 80-150 мелкообломочная 125 150-180 крупнообломочная 175 30-80 среднеобломочная 175 80-150 мелкообломочная 175 150-180 крупнообломочная 225 30-80 среднеобломочная 225 80-150 мелкообломочная 225 150-180 крупнообломочная 125 30-80 среднеобломочная 125 80-150 мелкообломочная 125 150-180 крупнообломочная 175 30-80 среднеобломочная 175 80-150 мелкообломочная 175 150-180 крупнообломочная 225 30-80 среднеобломочная 225 80-150 мелкообломочная 225 150-180 крупнообломочная 125 30-80 среднеобломочная 125 80-150

Порядок выполнения работы: 1 Определить характеристику крупности исходной горной породы по кривым зависимости выхода фракций горной массы от диаметра скважины и предела прочности породы на сжатие (рисунок 6.2). 2 Подобрать колосниковый грохот, устанавливаемый перед первичной дробилкой (таблица 6.2).

52

100 90 10

80

0-

70

500

50

-1 0

70

-7 0 0

1300 -1500 1100 -1300 900 -1100 700 -900

70

30

-1

00

10

0-

50

10 0 -

700 -900 500 -700

0

30

0

-7

50 0

-70

0

7 0- 100

0

5-

60

500

900 -1100

30-

-7 0 5-

30

70

30

0

50 5-

40

30

30 75

125 175

225

75

125 175

225

75

125 175

225 275 325

Рис. 6.2. Зависимость выхода фракций горной массы от диаметра скважин, мм: а – крупнообломочные породы; б – среднеобломочные породы; в – мелкообломочные

Таблица 6.2 Основные параметры грохотов Параметр

Размеры просеивающей поверхности, мм Амплитуда колебаний, мм. Частота колебаний, Гц. Крупность кусков питания, мм

Тип грохотов средний тяжелый СДМ- СДМ- СДМ- СДМ- С-690 С-725 148 107 121 125 1500x 1250x 1750x 2000x 1500x 2000x 3750 3000 4500 5000 3000 4000 4 - 4,3 9 4,2 4,2 3 3 16 12,6 15 15 13,3 13,3 150 100 200 150 1000 2000

Мощность электродвигателя, кВт.

11

5,5

15

15

13

22

Масса, т.

3,3

2,2

3,8

5,7

4,95

9,5

Угол наклона сит, град. Число ярусов

10 25,0 2

10 25,0 2

10 25,0 2

10 - до 30 до 30 25,0 2 1 1

Размеры щели между колосниками, мм.

-

-

-

53

-

50

250

Таблица 6.3 Технические характеристики гирационных грохотов Показатель

Марки С-96А СМ-60

Размеры полезной пло- 750 х щади сита, мм 2000 Полезная площадь сит, 1,5 м2 Возможное число сит 3

СМ-61

СМ-570 СМ-571 СМ-572

ГГР

1250 х 3000 3,75

1250 х 3000 3,75

1000 х 2500 2,5

1200 х 3000 3,6

1500 х 3750 6,63

1250 х 3000 3,75

2

3

2

2

2

2

17-22

18-22

18-22

0-30

0-30

0-30

15-25

Производительность 13-16 (условная),м3/ч Максимальная круп120 ность зерен, мм Мощность электродви- 4,5 гателя, кВт Масса грохота, т 0,97

30-40

30-40

55-85

85-130

До300

До160

120

120

100

100

400

150

5,8

7,8

4,5

7

14

4,2

2,08

2,8

1,85

2,85

7,85

2,36

Угол наклона, град

Таблица 6.4 Технические характеристики инерционных и вибрационных грохотов Показатель

Марки вибрационных грохотов

ВГО-1 Размеры полезной площади 1250 х сита, мм 2500

ВГО-2 1500 х 3000

ВГД-1 1250 х 2500

ВГД-2 1500 х 3000

Марки инерционных грохотов ГУП-1 СМ-13 1250 х Верхнего2400 2500 х 950 Нижнего 1200 х 940 3,13 2,28/1,13

Полезная площадь сит, м2

3,13

4,5

3,13

4,5

Возможное число сит

1

1

2

2

2

2

Угол наклона, град

15-25

15-25

15-25

15-25

15-20

0

110-320

160-480

До320

30-40

100

100

100

120

5,5

5,5

3,8

5,2

1,24

1,6

1,25

Производительность (ус- До110 110-320 ловная),м3/ч Максимальная крупность 100 100 зерен, мм Мощность электродвига5,5 5,5 теля, кВт Масса грохота, т 0,88 1,09

54

Максимальная часовая нагрузка на колосниковый грохот, П}~• =

ПD ∙Кн

мU ч

: (6.3)

Тр ∙ ∙Zсм ∙Кв

где Пг – годовая производительность завода, тыс. м³; Кн - коэффициент неравномерности подачи где горной массы (Кн =1,1); Тр – количество рабочих дней в году; n – количество смен в сутки; tсм – продолжительность смены, ч.; Кв –коэффициент использования оборудования по времени (Кв =0,8). Техническая производительность грохота, м³/ч: П H = q ∙ F ∙ К ∙ КY ∙ К^ ∙ m

отсюда, F =

(6.4)

ПD

∙К ∙К ∙КU ∙}

где q - удельная производительность грохота, отнесенная к 1 м² сита, (м³/ч), таблица 6.3; F - площадь просеивающей поверхности, м2.; К1 – коэффициент, учитывающий угол наклона грохота, таблица 6.4, для горизонтального грохота К1 = 1; К2 – коэффициент, учитывающий содержание нижнего класса в процентах в исходном материале, таблица 6.5; К3 – коэффициент, учитывающий содержание в нижнем классе зерен размером меньше половины одного отверстия сита, таблица 6.6; m – коэффициент, учитывающий неравномерность питания и зернового состава материала, форму зерен и тип грохота, таблица 6.7. Таблица 6.5 Значение q в зависимости от величины ячеек решет и сит Размер отверстий 5 7 10 16 24 26 35 42 48 52 65 80 85 в свету, мм Величина 18 22 28 38 45 49 58 64 69 71 80 89 92 q в м³/ч Таблица 6.6 Значение коэффициента К1, учитывающего угол наклона грохота Угол наклона, град, К1

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

20

24

0,45

0,5

0,56

0,61

0,67

0,73

0,8

0,92

1,0

1,08

1,37

1,54

55

Таблица 6.7 Значение коэффициента К2, учитывающего процентное содержание зерен нижнего класса в исходном материале Содержание в исходном материале зерен нижнего класса, % К2

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,58

0,66

0,76

0,84

0,92

1,0

1,08

1,17

1,25

Таблица 6.8 Значение коэффициента К3, учитывающего процентное содержание в нижнем классе зерен, размер которых меньше половины размера отверстия сита Содержание в нижнем классе зерен размером меньше половины отверстия сита, % К3

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,63

0,72

0,82

0,91

1,0

1,09

1,18

1,28

1,37

Таблица 6.9 Коэффициент m, учитывающий неравномерность питания и зернового состава материала, форму зерен и тип грохота Виброгрохот гозонтальный наклонный

Гравий 0,8 0,6

Щебень 0,65 0,5

Процесс грохочения принято оценивать двумя показателями: производительностью, т.е. количеством материала поступающего на грохот исходного материала в единицу времени, и эффективностью грохочения – отношением массы материала, прошедшей сквозь сито, к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном материале. Исходный материал, перемещаясь по просеивающей поверхности, разделяется на надрешетный (верхний класс) и подрешетный продукт (нижний класс), размер зерен которого меньше размера отверстий просеивающей поверхности. За время перемещения материала по грохоту не все зерна, размер которых меньше размера отверстий, проходят через них, так как часть их выходит из грохота вместе с крупным материалом.

56

Эффективность грохочения: Е = е·К„ ∙ К„Y ∙ К„^

(6.5)

где е – эталонная эффективность грохочения. Для горизонтальных грохотов с прямолинейными колебаниями эффективность е, %: при грохочении щебня – 89; гравия – 91; для наклонных грохотов с круговыми колебаниями е равно соответственно: для щебня – 86%; для гравия – 87%. К1' – коэффициент, учитывающий угол наклона грохота, таблица 6.8 К2' - коэффициент, учитывающий содержание нижнего класса в процентах в исходном материале; К3' – коэффициент, учитывающий содержание в нижнем классе зерен размером меньше половины одного отверстия сита. Таблица 6.10 '

'

Значения коэффициентов К1 , К2 , К3 Угол наклона, град.

К1 '

0 9 12 15 18 21 24

1,00 1,07 1,05 1,03 1,00 0,96 0,88

Содержание зерен нижнего класса в исходном материале, % 20 30 40 50 60 70 80

К2 '

0,86 0,90 0,95 0,97 1,00 1,02 1,03

'

Содержание в нижнем классе зерен меньше 0,5 размера отверстия сита, % 20 30 40 50 60 70 80

К3 '

0,90 0,95 0,98 1,00 1,01 1,03 1,04

Камень размером менее расстояния между колосниками поступает на ленточный транспортер №1. Большеразмерный камень, не прошедший колосниковую решетку, поступает на дробление в щековую дробилку. 3 Подобрать дробильно-сортировочное оборудование на всех стадиях дробления, таблицы 6.2-8.6. Размер щековой дробилки принимается из расчета приема камня (Dкамня = 0,85 ширины зева дробилки). Паспортная часовая производительность дробилки должна обеспечивать требуемую производительность завода. Дробленый камень из щековой дробилки поступает на ленточный транспортер №1, который подает материал на грохот для промежуточной сортировки. В результате этого уменьшается нагрузка на дробилку вторичного дробления и переизмельчения материала. 57

Для промежуточного и окончательного сортирования применяют плоские вибрационные грохоты с круговыми и направленными колебаниями. На грохоте материал разделяется на две фракции: первая, размером куска до 40 мм, поступает на сортировку; вторая – в кусках свыше 40 мм подается на вторичное дробление. В зависимости от требуемой крупности, производительности и вида породы на этой стадии устанавливают одну или несколько дробилок. При этом для переработки пород высокой прочности и абразивности используют щековые или конусные дробилки, для малоабразивных пород средней прочности – роторные или молотковые. Производительность вторичного дробления определяется исходя из гранулометрического состава горной массы с размером фракции до 40 мм (рисунок 6.2) и кривых гранулометрического состава дробилок (рисунок 6.3 – 6.4) После дробилки второй (третьей) стадии дробления материал поступает на грохот поверочного (контрольного) грохочения. На этом грохоте верхнее сито устанавливается на максимальный размер фракции готового продукта. С этого сита верхний продукт, т. е. зерна породы крупнее максимально заданного размера (более 40 мм), возвращаются в дробилку предыдущей стадии дробления. Этим осуществляется замкнутый цикл дробления. Применение замкнутого цикла повышает производительность дробилок последней стадии дробления (на 25 – 30%). На грохоте поверочного грохочения щебень разделяют на классы: 20 – 40 мм, 5 – 20 мм и 0 – 5 мм (последний является отходом).

58

Таблица 6.11 Основные параметры щековых дробилок Наиб. разм. Ширина Модель щекуска разгрузочковой дро- Типоразмер исх ма- ной щели, билки териала, мм мм СМД-60А

ЩДП-15х21

1200

120-180

СМД-108А

ЩДС-2,5х9

210

25-60

СМД108АРФ

ЩДС-2,5х9

210

СМД-109А

ЩДС-4х9

СМД-109АРС

Максимальная крупность готового, мм

Производительность при номинальной ширине выходной щели, мU

Мощность дв.,кВт

ч

550

250

35-90

15-31

45

25-60

35-90

15-31

45

340

40-90

60-135

23-53

45

ЩДС-4х9

310

25-60

35-90

15-33

45

СМД109АФ

ЩДС-4х9

340

40-90

60-135

18-43

45

СМД-110А

ЩДС-6Х9

500

75-130

110-200

58-104

75

СМД110АМ

ЩДС-5,5х9

460

55-90

80-135

45-70

75

СМД110АРФ

ЩДС-6Х9

500

75-130

110-200

45-83

75

СМД-111

ШДП-9х12

750

97-163

180

90

СМД - 111Б

ЩДП-9х12

750

95-165

180

90

СМД-116A

ЩДС-2,5х4

210

20-80

4-16

18,5

СМД-117

ШДП-15х21

1300

120-220

450-750

250

СМД-118

ШДП-12х15

1000

115-195

230-390

160

СМД-184

ШДП-9х12

750

100-195

180

2х55

СМД-508

ЩДС-II1,6х2,5

130

15-45

3,3

7,5

210

20-60

22

45

СМД-741

59

Таблица 6.12 Основные параметры конусных дробилок (КСД) и мелкого (КМД) дробления

Марка дробилки

производи диаметр наибольший размер длина частота мощ ность масса (без тельность, основания размер выходной пролет вращ ения электродв электрообор м3/ч подвижног загружаемо щ ели, мм ной эксцентри игателя, удования и смазочной о конуса, го зоны, ковой кВт материала, системы), т мм мм втулки, мм об./с

КСД-600 ГР 19 -32 КСД-800 ГР 38 - 62 КСД-1200 ГР 30 - 85 КСД-1200 ГР 70 - 105 КСД-1750 ГР 160 - 300 КСД-2200 ГР 120 - 340 КСД-2200 ГР 340 - 580 КМД-1200 12 - 55 КМД-1750 40 - 120 КМД-2200 75 - 220

600 900 1200 1200 1750 2200 2200 1200 1750 2200

75 115 100 150 215 250 300 35 85 100

12 - 25 15 - 50 8 - 2,5 20 - 50 25 - 60 10 - 30 30 - 60 5 - 15 5 - 20 5 - 20

60

50 70 150 110 150 250 150 200 275 350

5,8 5,4 4,3 4,3 4,1 3,7 3,7 4,3 4,1 3,7

28 55 75 75 160 200 - 250 200 - 250 70 160 220; 250

3,5 9,6 24,8 24,8 47,0 80,5 80,0 24,73 46,84 82,1

а)

б)

Рис. 6.3. Кривые гранулометрического состава щековых дробилок СМД: а - щековые дробилки; б - конусные дробилки; 1- для прочных пород (σ > 150 МПа); 2- для пород средней прочности (σ = 80-150МПа); 3для слабых пород (σ =30-80 МПа)

а)

61

б)

Рис. 6.4. Кривые гранулометрического состава конусных дробилок КСД и КМД: а- среднего дробления; б- мелкого дробления; прочные породы (σ > 150 Мпа); 2- породы средней прочности (σ = 80- 150 Мпа); 13- мягкие породы ( σ =30-80 Мпа)

По оси ординат показаны процент выхода материала, по оси абсцисс – отношение размера выходной щели (d) к загружаемой (b). Количество дробильно-сортировочного оборудования на каждой стадии дробления: n=

Пт

(6.6)

П…

где n – количество оборудования; Пт – потребная производительность оборудования, м3/ч; По – производительность выбранного оборудования, м3/ч. 4

Определить себестоимость приготовления 1 м3 щебня:

Сщ = ∑

С

(6.7)

Пси

где Сщ - себестоимость 1 м3 щебня; Сi - себестоимость машино-смены агрегата (дробилки, грохота), руб.; Псм – сменная производительность установки, м3. Себестоимость машино-смены дробильно-сортировочного оборудования ориентировочно можно определить по следующей зависимости: Дробилки С = 23 + 1,7G + 0,18N; Грохота С = 21 + 2G + 0,075N. где G – масса агрегата, т;

62

N – мощность привода, кВт. Результаты работы представить в виде технологической схемы переработки горной породы на дробильно-сортировочной установке. Контрольные вопросы 1) Какие виды оборудования входят в состав ДСУ? 2) Как работает трех стадийная ДСУ? 3) Как назначается число стадий дробления и определяется общая степень дробления? 4) К чему нужно стремиться при выборе схемы переработки материала? 5) Как подбирают колосниковые грохоты? 6) Какова последовательность подбора дробилок? 7) Как определяется количество дробильно-сортировочного оборудования на каждой стадии дробления и себестоимость приготовления 1 м3 щебня? 8) Какие дробилки применяются для крупного, среднего и мелкого дробления? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7 РАСЧЕТ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Вид и режим работы смесительного оборудования, наименование и характеристики готового продукта выбираются студентом самостоятельно. Предлагается следующая последовательность выполнения: - выбор способа производства; - анализ БСУ согласно заданной производительности; - расчет числа смесительных машин; - выбор типа смесителя; - определение конструктивно-кинематических параметров смесителя; - расчет потребляемой мощности смесителя; - составление ведомости оборудования. Общие сведения Бетонная смесь – называется смесь компонентов, состоящая из вяжущего вещества, воды, заполнителей, добавок, отдозированная согласно технологическим требованиям, тщательно перемешанная и находящаяся в состоянии до начала процесса схватывания и твердения. Строительный раствор – смесь вяжущих материалов, заполнителей крупностью до 5 мм, воды и добавок, также тщательно перемешанная и находящаяся в состоянии до начала процесса схватывания и твердения. 63

По степени готовности бетонные смеси подразделяются на: - бетонные смеси, готовые к употреблению (БСГ); - бетонные смеси сухие (БСС). Бетон – искусственный каменный материал, полученный в результате формирования и твердения рационально составленной и тщательно перемешанной бетонной смеси. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.). В зависимости от плотности различают бетоны: Особо тяжелые, плотностью более 2500 кг/м3, изготавливают на особо тяжелых заполнителях (магнетит и т. п.); эти бетоны применяют для специальных защитных конструкций. Тяжелые, плотностью 2200-2500 кг/м3 на песке, гравии или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях. Облегченные, плотностью 1800-2200 кг/м3; их применяют преимущественно в несущих конструкциях. Легкие, плотностью 500-1800 кг/м3; к ним относятся: - легкие бетоны на пористых природных и искусственных заполнителях; - ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя; - крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе без мелкого заполнителя. Особо легкие, плотностью менее 500 кг/м3 (ячеистые и на пористых заполнителях), используются в качестве теплоизоляции. По свойствам и назначению различают бетоны: Конструктивные, используемые для несущих бетонных и железобетонных конструкций, главной характеристикой этих бетонов являются прочностные показатели. Конструктивно-теплоизоляционные, используемые для ограждающих конструкций зданий, обладающие как несущей способностью, так и теплозащитными свойствами. Гидротехнические, применяемые для строительства плотин, шлюзов, облицовки каналов, опор мостов и других конструкций, обладающие повышенной стойкостью против воздействия окружающей среды (воды, температуры). Дорожные, применяемые для покрытий дорог, взлетно-посадочных площадок аэродромов и других конструкций, отличающихся повышенной износостойкостью и другими видами стойкости при переменных воздействиях температуры и влаги.

64

Теплоизоляционные, применяемые для тепловой изоляции конструкций и отличающиеся высокими теплоизоляционными свойствами. Декоративные, применяемые для отделки лицевых поверхностей ограждающих конструкций строений. Специальные – жаростойкие, кислотоупорные, особо тяжелые, применяемые для биологической защиты и др., обеспечивающие повышенную стойкость в определенных условиях эксплуатации. Бетоносмесительные цехи оснащают следующим оборудованием: расходными бункерами, дозаторами, бетоносмесителями, станциями управления и установками для приготовления и дозирования химических добавок. Они также оборудуются различными транспортными устройствами для подачи в цехи сырьевых материалов и химических добавок. Бетонные смесительные цехи классифицируются: по принципу действия, компоновке оборудования, схеме расположения бетоносмесителей и способу управления производственными процессами. По способу действия бетоносмесительные цехи разделяют на циклического и непрерывного действия, по компоновке оборудования – на партерные и высотные. Схема расположения бетоносмесительных машин в цехе может быть линейной в один и два ряда и гнездовой. По способу управления производственными процессами бетоносмесительные цехи разделяют на механизированные, автоматизированные и цехи или заводы-автоматы. При цикличном способе производства и приготовлении бетонов различных марок бетоносмесительные цехи обычно компонуют по высотной схеме. При большом потреблении одномарочных бетонов используют бетоносмесительные установки непрерывного действия. Для обеспечения полигонов применяют цикличные бетоносмесительные установки с размещением оборудования по партерной двухступенчатой схеме, при которой компоненты смеси последовательно поднимают два раза. Заводы партерного типа разделены на две части - в первой принимаются и дозируются компоненты, во второй они перемешиваются в смесителях и выгружаются в транспортные средства. Тип бетоносмесителя выбирают таким образом, чтобы каждый из них мог выпускать два вида смеси (например, подвижной или жесткой для тяжелого или легкого бетона и т. д.). Количество смесителей в цехе должно быть небольшим, но не менее двух, чтобы в случае поломки обеспечить требуемый выпуск бетонной смеси. При проектировании бетоносмесительных цехов следует соблюдать технологические нормы.

65

Ход работы Таблица 7.1 Исходные данные Вариант

Производительность П=100 тыс. м3 год П=15 м3\час П = 40 тыс. м3 год. П=300 тыс. м3 год. П=450 тыс. м3 год. П = 250 тыс. м3 год. П = 60 тыс. м3 год. П = 20 м³/час П = 150 тыс. м3 год П = 30 м³/час П = 60 м³/час П = 250 тыс. м3 год.

Смесительное отделение завода ЖБИ Смесительное отделение завода ЖБИ Смесительное отделение завода ЖБИ Смесительное отделение завода ЖБИ Смесительное отделение завода ЖБИ Смесительное отделение завода ЖБИ Смесительное отделение завода ЖБИ Растворо-бетоносмесительная установка Смесительное отделение завода ЖБИ Смесительное отделение завода ЖБИ Растворо-бетоносмесительная установка Смесительное отделение завода ЖБИ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Число смесительных машин, их тип и конкретная марка определяются заданной производительностью и режимом работы предприятия. Требуемый суммарный производственный объем смесителя (по выходу) Vп (л) рассчитывается по формуле: Vп =

Пгод · EU Тг

и

,

(7.1)

где Пгод – годовая производительность завода,

мU

год

; Тг – годовой фонд рабочего

времени, ч; kи – коэффициент использования оборудования; kи = 0,82…0,87. z – расчетное число замесов смесительной машины, ч-1; z=

^IEE

Zцикла

,

(7.2)

где tцикла – время рабочего цикла смесителя, с. Для расчетного числа замесов должно соблюдаться условие z3 ≤ [z3] , (7.3) где [z3] – нормативное время перемешивания компонентов (таблица 3); tцикла = t1 + t2 + t3 +[t],

(7.4)

где t1 – время загрузки смеси; t1 = 10…20 с; t2 – время выгрузки смеси; t2 = 15…25 с; t3 – время возврата барабана в исходное положение; t3 =10…20 с; [t] – время перемешивания компонентов, (таблица 7.2) с.

66

Таблица 7.2 Наименьшая продолжительность смешивания бетонной смеси на плотных заполнителях Объем готового замеса бетонной смеси, л 500 и менее более 500

В гравитационных смесителях при подвижности бетонной смеси, см 3…8 более 8 75 60 120 90

В смесителях принудительного действия 50 50

Годовой фонд рабочего времени: Тг = (365 – Тв – Тт ) · t см · n · k н

(7.5)

где Тв – число выходных и праздничных дней в году; Тт – простои во всех видах технического обслуживания и ремонта; tсм – продолжительность смены; tсм = 8,2. n – коэффициент сменности; n = 1; kн – коэффициент, учитывающий перерыв в работе по непредвиденным причинам; kн = 0,85. Если в исходных данных дана производительность растворо – бетономU

смесительной установки в , то суммарный производственный объем смечас сителя (по выходу) Vп (л) следует рассчитывать по формуле: Vз =

Пэ

Кн

,

(7.6) мU

где Пэ – эксплуатационная производительность, ; час Кн – часовой коэффициент на неравномерности выдачи бетонной смеси (таблица 3) z – расчетное число замесов в час (по формуле 7.2). Таблица 7.3 Показатели норм технологического проектирования бетоносмесительных цехов Наименование Расчетное количество замесов в 1 ч для приготовления на плотных заполнителях тяжелых бетонных и растворных смесей с автоматизированным дозированием составляющих: 1 бетонные смеси, изготавливаемые в смесителях принудительного действия (жесткие и подвижные); 2 бетонные смеси, изготавливаемые в смесителях гравитационного действия: при объеме готового замеса бетонной смеси 500 л и менее, подвижностью 1…4

67

Норма

35

25

5…9 10 см и более при объеме готового замеса бетонной смеси более 500 л, подвижностью 1…4 5…9 10 и более Часовой коэффициент на неравномерность выдачи товарной бетонной смеси Коэффициент выхода смесей в плотном теле: бетонных тяжелых и легких (только для конструкционного бетона); легких (для конструкционно-теплоизоляционного бетона); растворных

27 30

20 22 25 0,8

0,67 0,75 0,8

По объему готового замеса Vз и производственному объему готового замеса Vбс подбирается бетоносмесительная установка (таблица 7.4, 7.5). Таблица 7.4 Технические характеристики цикличных гравитационных бетоносмесителей Показатели

СБ-16Г СБ-91 СБ-108

СБ-94 СБ3

СБ-103

Объем готового замеса Vбс, л

330

500

800

1000

1600

2000

Вместимость по загрузке Vр, л

500

750

1200

1500

2400

3000

Число циклов приготовления бетонной смеси в час

30

25

25

20

20

20

Наибольшая крупность заполнителя, мм

70

120

120

120

120

120

Частота вращения барабана, с‫־‬¹

0,3

0,3

0,283

0,293

0,21

0,21

4

4

13

13

25

22

Мощность двигателя вращения барабана, кВт Механизм опрокидывания барабана

Гидравлический

Пневматический

Угол наклона барабана, град: при загрузке и смешивании

0

13

15

15

5

15

при выгрузке

60

60

55

55

55

55

длина

2550

1750

3200

3430

3430 2500

ширина

2020

2000

2500

4180

4180 4100

высота

2850

1800

2530

3320

3320 3300

Масса, кг

1000

1250

3850

3000

8050 7200

Габаритные размеры, мм:

68

Число смесительных машин: m=

CU C…

,

где V0 – производственный объем смесителя, л. Полученное число округляется до целочисленного в большую сторону. Таблица 7.5 Технические характеристики цикличных бетоносмесителей принудительного действия Показатели Способ перебазирования

СБ-80А

СБ80-3

СБ-35

Перед-

СБ-93

СБ128

СБ-112

Стационарный

вижной Объем готового замеса, л

165

250

330

1000

1000

1000

Вместимость по загрузке, л

250

375

500

1500

1500

1500

40

42

40

40

40

30

0,517

0,517

0,533

0,333

0,317

0,333

Крупность заполнителя, мм

40

70

70

70

70

70

Мощность двигателя, кВт

5,5

13

40

40

40

40

-

0,4…

0,4…

0,4…

0,4…

0,4…

0,7

0,7

0,6

0,6

0,7

-

-

-

-

0,2…

Число циклов в час при приготовлении бетонной смеси Частота вращения ротора, с‫־‬¹

Давление в пневмосистеме, МПа Давление в пароводводящей системе, МПа

-

0,5

Габаритные размеры, мм длина

-

3210

2200

2880

3580

2980

длина с поднятым ковшом

1910

-

-

-

-

-

ширина

1550

1600

1970

2690

2690

2690

высота

2070

2070

1800

2850

1670

2850

Масса, кг

1170

1200

2000

2900

4700

5900

Расчет бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием 1 Основные конструктивные параметры бетоносмесителей цикличного действия с гравитационным перемешиванием: Рабочий объем барабана, м3

69

Vр =

CU Xв

,

(7.7)

где Vз – объем готового замеса, м3; Кв – коэффициент выхода смеси (таблица 3). Наибольший внутренний внутренни диаметр цилиндрической части D0 и основные размеры барабана (рисунок рисунок 7.1), м

Рис. 7.1. Схемы смесительных барабанов с периферийнам (а, а б) и центральным приводом (в)

Для схемы а: D0 = 1,6 … 1,7 ‘р U , 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: 70

D0 = 1,6 … 1,7 ‘р U , D1 = 0,4 … 0,41 D0 , L1 = 0,21 … 0,22 D0 , L2 = 0,39 … 0,41 D0 . Для схемы в: D0 = 1,6 … 1,7 ‘р U , 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: Vц =

Ku … , ’

(7.9)

Объем усеченного конуса: Vук =

Y

πL (DY + D DY + DYY ),

(7.10)

где D0 и D1 – соответственно размеры верхнего и нижнего оснований конуса, м; L1 – высота усеченного конуса. Фактический коэффициент заполнения: ψ=

Cр Cг

,

(7.11)

71

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 dp = 0,18 … 0,22 D0 , - ширина опорного ролика bp = 0,32 … 0,36 dp , - диаметр оси опорного ролика d0 = 0,20 … 0,25 dp , - угол установки опорного ролика β = 32 … 36°; - диаметр поддерживающих роликов dпр = 0,10 … 0,15 D0; - ширина поддерживающих роликов bпр = 0,2 … 0,3 dпр; - диаметр оси поддерживающих роликов dоп = 0,25 … 0,30 dпр. опорный бандаж и зубчатый венец, м - толщина опорного бандажа hб = 0,024...0,026 D0 , - величина зазора между бандажом и барабаном ∆ = 0,005 … 0,01, - ширина опорного бандажа bб = bр + 0,04...0,05, - диаметр опорного бандажа Dб = D0 + 2(δ + ∆ + hб), - делительный диаметр зубчатого венца Dзв = Dб + (0,005 … 0,015), - ширина зубчатого венца bзв = (0,085 … 0,095) Dзв, траверса (рисунок 7.2), м - расстояние между опорами Lб = 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 αт = 60 … 65°, - L6= D0 + (0,1…0,15), - внутренний радиус траверсы Rтр = 0,63...0,66 D0 .

Рис. 7.2. Схема траверсы с периферийным приводом

72

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 ωкр = p

(– —˜™ š… – ™ ›…

š…

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

м

с

…

Y

, м;

.

критическая частота вращения nкр =

^E œкр K

, мин-1

(7.14)

номинальная угловая скорость вращения

73

ωном = 0,05 … 0,9 ωкр ,

(7.15)

номинальная частота вращения nном =

^E œном

(7.16)

K

3 Расчет мощности Определение нагрузок: Сила тяжести бетонной смеси - полная Gсм = V3 ρсм g ,

(7.17) кг

где V3 – объем замеса, м3; ρсм – плотность смеси , U . м - поднимается за счет сил трения G1 = 0,85 Gсм ,

(7.18)

- поднимается на лопастях G2 = 0,15 Gсм = Gсм - G1, Сила тяжести барабана Gб = 0,6 Gсм , Сила тяжести траверсы Gтр = 0,9 Gб ,

(7.19)

(7.20)

Расчет мощности, затрачиваемой на перемешивание: Средняя высота подъема бетонной смеси - за счет сил трения h1 h1 ≈ R0 , - на лопастях h2 h2 = (1+sinφ0) R0 ,

(7.21) (7.22)

Время одного оборота барабана tоб =

IE

ном

,

(7.23)

Время подъема смеси - на лопастях t1 t1 =

ME š…

IE ном

,

(7.24)

- падение компонентов смеси с высоты свободного падения t2

74

t2 = p

YZ

,

(7.25)

Число циркуляции смеси за 1 оборот барабана - за счет сил трения z1 =

IE

,

Yš

(7.26)

где φ1 – угол перемещения смеси; φ1 ≈ 2φ0 . - в лопастях z2 =

Z

Zоб

,

Z

(7.27)

Мощность, затрачиваемая на перемешивание N1 N1 =

(• g

•

IE

) ном

g

,

(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 (•см •в ) μ œном zв

N2 = , (7.29) Y где dв – диаметр вала под подшипником опорного устройства, м; µ1 – коэффициент трения качения; µ1 = 0,01 … 0,015. - для смесителей цикличного действия с периферийным приводом N2 = ž

Ÿсм Ÿ —˜™

¡∙ Q

4б

1р

1р

R ∙ ¢(£ + £ &E ) ¤ном ¥ ,

(7.30)

где β – угол установки опорных роликов; dв – диаметр вала опорного подшипника, м; dо – диаметр оси опорного ролика, м. Полная мощность N: N = N1 + N2, По каталогу выбрать тип двигателя.

(7.31)

4 Подбор редуктора Общее передаточное отношение привода uпр =

дв

ном

,

(7.32)

где nдв – частота вращения двигателя, мин-1; nном – частота вращения барабана, мин-1.

75

Крутящий момент на валу двигателя: Мкр =

MNNE ∙

,

(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

Примечание

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

Обозначение

Наименование

Документация Сборочный чертеж

Сборочные единицы

76

Кол.

Поз.

Зона

Фор мат

Экспликация бетоносмесителя типа … Примечание

Рис. 7.3. Схема БСУ ( 4 бетоносмесителя)

77

Рис. 7.4.. Схема БСУ с двумя бетоносмесителями

Расчет бетоносмесителей цикличного действия с принудительным перемешиванием 1 Основные конструктивные параметры бетоносмесителей цикличного действия с принудительным перемешиванием а) б)

78

в))

г)

Рис. 7.5. Схемы для расчетов лопастных смесителей

Основные размеры смесительной чаши (рисунок 5,а): рабочий объем смеси, смеси м3 Vр =

CU Xв

,

(7.34)

где Vз – объем готового замеса (таблица 7.5), м3; Кв – коэффициент выхода смеси (таблица 7.3). внутренний диаметр смесительной чаши, м D0 = 0,96 … 0,98 p

Cр

gсм

,

(7.35)

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

Рис. 7.6. Зависимость высоты смеси hсм в смесительной чаше от объема готового замеса Vз

наружный диаметр внутреннего "стакана" d0 = 0,33 D0,

(7.36)

высота смесительной чаши 79

H0 = 0,3 … 0,32 D0,

(7.37)

высота внутреннего "стакана" hст = 0,56 … 0,58 d0,

(7.38)

диаметр вертикального вала (ротора) dв = 0,104 … 0,105 ‘р U , (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 ωкр = p

–(

›…

–)

, с-1

(7.41)

где f – коэффициент трения бетонной смеси о лопасть; f = 0,4 … 0,5; R0 – наибольший внутренний радиус барабана; R0 =

…

Y

, м.

Критическая частота вращения nкр =

^E œкр K

, мин-1

(7.42)

Номинальная угловая скорость вращения ωном = 0,9 … 0,95 ωкр ,

(7.43)

Номинальная частота вращения nном =

^E œном

(7.44)

K

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.

80

На рисунке 7 и 8 приведены 4 схемы лопастных аппаратов роторных смесителей. Выбор схемы рекомендуется осуществлять с учётом заданного объёма готового замеса V3. Выбранная схема должна быть приведена в отчете.

Рис. 7.7. Схемы лопастных аппаратов тарельчатых смесителей: для схемы 1 – объем готового замеса Vз = 165 л (z=4); для схемы 2 – объем готового замеса Vз = 1000 л (z=9).

81

Рис. 7.8. Схемы лопастных аппаратов тарельчатых смесителей: для схемы 3 – объем готового замеса Vз = 375 л (z=7); для схемы 4 – объем готового замеса Vз = 500 л (z=8)

Определение размеров лопастей (рисунок 5 в,г) средняя условная скорость вращения лопастей Y

Vусл = ωном Rср, ^

м

(7.45)

с

где Rср – средний радиус вращения лопастей; Rср = d0, м. суммарная активная площадь поверхности лопастей ∑«¨¬ §