Лабораторная работа

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
Кафедра
«Дорожно-строительные машины»
Лабораторная работа
«Изучение конструктивных схем
бетоносмесительных установок»
Вариант 5
Выполнил студент группы 1бАМТ2
Щуров Филипп
Принял: Горелов А.Ю.
2020
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Целью настоящей работы является изучение конструкции оборудования
цементобетонных установок, а именно: ленточного конвейера, винтового конвейера,
ковшевого элеватора, дозаторов, бетоносмесителей и схем расстановки оборудования
установок для
приготовления бетонной смеси. Задачей работы является определение
производительности установки и часового расхода компонентов смеси.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Таблица 1
№
Вар.
V пр ,
л
Z
ц :п : щ
в: ц
5
1200
2
1 : 1,8 : 3,2
0,55
𝛼0,
град
𝐿вк ,
мм
Н,
м
100
20
5
5
а𝑚𝑎𝑥 ,
м
Примечание:
V пр - производственная емкость смесительного барабана (сумма объемов
сухих материалов, необходимых для приготовления одного замеса), л;
Z - число смесителей, шт;
ц:п:щ - соотношение объёмов цемента, песка, щебня в смеси;
в:ц
- соотношение объёмов воды и цемента в смеси;
а𝑚𝑎𝑥 - максимальная крупность щебня, мм;
Н
𝛼0
𝐿вк
- высота подъёма материала конвейером, м;
-угол наклона винтового конвейера, град.;
- длина винтового конвейера, м.
3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3.1. Изучение конструктивных схем
бетоносмесительных установок
Рис. 1. Схемы транспортирующих машин:
а – ленточный конвейер; б – плужковый сбрасыватель ленточного конвейера; в винтовой конвейер; г – ковшовый элеватор; д – ковш элеватора; 1 – приводной (головной)
барабан; 2 – роликовая опора рабочей ветви; 3 - роликовая опора холостой ветви; 4 –
лента конвейера; 5 – ведомый (хвостовой) барабан; 6 – натяжное устройство; 7, 8 –
приводной механизм; 9 – радиально-упорный подшипник; 10 – загрузочные патрубки; 11
– герметичный корпус (желоб); 12 – винт (шнек); 13 – промежуточная опора; 14 –
разгрузочные воронки; 15 – шиберные задвижки; 16 – приемный бункер; 17 – натяжной
барабан; 18 – ковши; 19 – приводной барабан; 20 – тяговый орган; 21 – натяжное
устройство
Рис. 2. Схема бетоносмесительной установки:
1 – ленточный конвейер; 2 – распределительное устройство;
3 – расходные бункеры; 4 – бак для воды; 5 – ковшовый
элеватор; 6 – винтовой конвейер; 7 – дозаторы сухих
составляющих; 8 – загрузочное устройство; 9 бетоносмесители
3.2. Определение часовой эксплуатационной
производительности бетоносмесительной установки
Для определения часовой эксплуатационной производительности установки
необходимо воспользоваться формулой
VПР  nз  K
Пу 
 Kвр  Z =
(1)
1000
1200*18,5*0,7*0,87*2 / 1000 = 27, м3/ч
где nз
- число замесов за один час работы,
3600
3600
= 3600 / (15+2*80+20) = 18,5 замес/ч;
nз 

Тц
t загр  t перем  t выгр
Тц
- время цикла, с;
𝑡загр
- время загрузки материалов, с (табл.2);
𝑡перем
- время перемешивания материалов, с;
𝑡выгр
- время выгрузки материалов, с;
𝑉пр
- производственная емкость смесительного барабана (сумма объемов сухих
материалов, необходимых для приготовления одного замеса), л;
- число смесителей, шт.;
𝑍
К
- коэффициент выхода смеси, определяющий отношение объема получаемой
смеси к сумме объемов сухих составляющих, для бетонных смесей К= 0,7;
Квр
- коэффициент использования машин по времени,
для смесителей Квр= 0,85÷0,90.
Таблица 2
Значения составляющих времени цикла
𝑉пр , л
𝑡загр , с
𝑡перем , с∗
𝑡выгр , с
500-1200
15-25
80-120
20-40
Примечание.
∗ - для тяжелых бетонов с в : ц ≤ 0,65 время перемешивания удваивается.
3.3. Определение часового расхода материалов
Таблица 3
Расчетные зависимости для определения часового расхода
материала
Материал
Расход материала
на 1м3 смеси
1
2
Песок
𝑉Σ
ц+п+щ
Щебень
𝑉Σ
ц+п+щ
Вода
𝑉Σ
ц+п+щ
Цемент
Расход материала
на 1 ч работы
3
𝑄пч =
ц+п+щ
∙ щ= 0,75
ч
𝑄щ
=
ц+п+щ
ч
𝑄в:ц
=
∙ в: ц= 0,13
𝑉Σ
ц+п+щ
𝑉Σ
∙ п = 0,42
𝑉Σ
𝑉Σ
ц+п+щ
𝑄цч =
∙ ц = 0,23
∙ п ∙ Пу = 11,34
∙ щ ∙ Пу = 20,16
∙ в: ц ∙ Пу = 3,47
𝑉Σ
ц+п+щ
∙ ц ∙ Пу = 6,3
Примечание.
𝑉Σ
-
суммарный
объём
приготовления 1 м3 смеси (V  
сухих
1
K
составляющих,
 1,4 , м3).
Песок:
𝑉Σ
1.4
∙п=
∙ 1,8 = 0,42
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
𝑉Σ
1,4
𝑄пч =
∙ п ∙ Пу =
∙ 1,8 ∙ 27 = 11,34
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
Щебень:
𝑉Σ
1,4
∙щ=
∙ 3,2 = 0,75
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
𝑉Σ
1,4
ч
𝑄щ
=
∙ щ ∙ Пу =
∙ 3,2 ∙ 27 = 20,16
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
Вода:
𝑉Σ
1,4
∙ в: ц =
∙ 0,55 = 0,13
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
𝑉Σ
1,4
ч
𝑄в:ц
=
∙ в: ц ∙ Пу =
∙ 0,55 ∙ 27 = 3,47
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
Цемент:
𝑉Σ
1,4
∙ц=
∙ 1 = 0,23
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
потребных
для
𝑄цч =
𝑉Σ
1,4
∙ ц ∙ Пу =
∙ 1 ∙ 27 = 6,3
ц+п+щ
1 + 1,8 + 3,2
3.4. Определение ширины ленты ленточного конвейера
Расчетная производительность ленточного конвейера определяется по формуле
3
(2)
м
П к  3600  F  Vк  3600 * 0,0099 *1,5  53,46
ч
где F
- сечение потока материала на ленте, м2;
𝑉к - скорость движения ленты, м/с (𝑉к = 1,2 ÷ 2,0 м/с).
В случае, когда песок и щебень транспортируются одним конвейером, его часовая
производительность определяется суммой объёмов часового расхода песка 𝑄пч и
ч
щебня 𝑄щ
(см.табл.3), что определяется выражением
ч  11,34  20,16  31,5 м3 (3)
П к  Qпч  Qщ
ч
Так как для желобчатых лент F выражается через ширину ленты В
(4)
F  0,11  В 2  0,11 * 0,3 * 0,3  0,0099 , м2,
то
Qч  Qч
(5)
11,34  20,16
п
щ
В

 0,23 м
3600  0,11  V
3600  0,11 1,5
к
Полученный результат необходимо проверить на возможность падения с ленты
крупного транспортируемого щебня в соответствии c условием:
(6)
В  3,3  аmax  200  10  3 , м .
По нормативным требованиям конвейерные ленты выпускаются шириной
300,350,400,450,500,600,650,700,750,800,900,1000 мм.
Полученный по расчёту результат (В) следует округлить в большую сторону в
соответствии с приведенной линейкой размеров.
B = 0,3 м = 300 мм


3.5.
Определение
диаметра
шнека
винтового
конвейера
Расчетная производительность винтового конвейера определяется по формуле
(7)
Пвк  3600  F Vвк  К пр =
3600*0,22*0,1*0,9= 71,28 , м3/ч
где F
- площадь поперечного сечения потока материалов, м2,
D 2
3,14 * 0,84 * 0,84
F
 Kн 
* 0,4 = 0,22 м2;
4
4
- диаметр шнека, м;
𝐷
Кн
𝑉вк
- коэффициент наполнения желоба, Кн=0,25 ÷0,4;
- коэффициент снижения производительности в зависимости от
угла наклона винтового конвейера (значения Кпр приведены в
табл.4).
- скорость движения материала вдоль винта, м/с,
𝑆
S n
ш  0,2 * 30  0,1 м/с;
60
60
- шаг шнека, S ( 0,8  1,0 )  D = 0,2 , м;
𝑛ш
- частота вращения шнека, об/мин (n=20  30 об/мин).
Кпр
Vвк 
Таблица 4
Значение коэффициента снижения производительности
𝛼0
50
Кпр
0,90
ч,
П вк  Qц
Так как
то
D 2
0,8  1  D  n
ч
П вк  Qц  3600 
Кн
К пр , м3/ч.
4
60
Тогда
D 3
3
ч  60
4Qц
3600    n 0,8  1  К н  К пр
4∗6,3∗60
3
, м.
(8)
1512
D= √
=√
= 0,84 , м
3600∗3,14∗1∗0,25∗0,9
2543,4
3.6. Определение ёмкости ковшей элеватора
Расчетная производительность элеватора определяется по формуле
V
1,5
П эл  3600  ков  i  К н  3600 *
* 0,000008 * 0,75  0,59 ,
t
0,055
м3/ч,
Где 𝑉ков
- скорость движения ковшей, м/с, ( 𝑉ков = 1,25 ÷ 2 м/с);
𝑡 - шаг ковшей, 𝑡 = (2,2 ÷ 5,5)ℎ = 5,5 ∗ 0,01 = 0,055
h
- высота задней стенки ковша, м ;
𝑖 - ёмкость ковша, м3, 𝑖 = (0,8 ÷ 0,9) ∙ ℎ3 ;
Кн - коэффициент наполнения ковшей элеватора (для цемента Кн=0,75).
Так как
0,8  0,9h3
V
3600  V
ч
ков
ков
П эл  Qц  3600 
 i  Кн 
Кн 
2,2  5.5h
t
3600  0,8  0,9

 Vков  h 2  К н , м 3 /ч
2,2  5.5
то
Qч  2,2  5,5
ц
h
3600  0,8  0,9 V
К
ков н
=√
6,3∗5,5
3600∗0,8∗1,5∗0,75
= 0,01, м

ч  2,2  5,5 
Qц

i  0,8  0,9  
 3600  0,8  0,9   К н Vков

= 0,8*0,013 = 0,0000008 , м3
3


 =


(9)
3.7. Определение мощности привода транспортирующих машин
3.7.1. Определение мощности ленточного транспортера
Для определения мощности
воспользоваться формулой

ленточного
транспортера

необходимо
N к   0,0002  П  L  0,004  П  Н  0.04  L  В  V  К  К  П  К  
к г
к
г
к
к 3
1 2

10
 0,736, кВт
где Пк
0,736
𝐿г
Н
В
К1
- производительность конвейера, т/ч; для получения
значения Пк в размерности т/ч необходимо воспользоваться
объемной массой материалов и учесть ее в формуле 3 (см.
табл.5);
- коэффициент перехода от л.с. к кВт;
- длина горизонтальной проекции конвейера, м ;
- высота подъёма материала конвейером ,м;
- ширина ленты, м;
- коэффициент, учитывающий влияние относительной длины
конвейера (см.табл. 6)
К2
К3
- коэффициент, учитывающий увеличение мощности
при использовании разгрузочной тележки; при отсутствии
разгрузочной тележки K2=1; при наличии разгрузочной
тележки К2= 1,25;
- коэффициент, учитывающий расход энергии на разгрузку
конвейера; при разгрузке через концевой
барабан К3= 0; при разгрузке с помощью плужкового
сбрасывателя К3=0,01; при разгрузке с помощью
разгрузочной тележки К3=0,007.
Таблица 5
Объемная масса транспортируемых материалов
Материал
Значение объемной массы 𝛾, кг/м3
Цемент
1100
Песок
1600
Щебень
1500
Таблица 6
Значения коэффициента К1
𝐿г ,м
К1
>50
1,0
30 ÷ 50
1,05
15 ÷ 30
1,1
<15
1,25
N к  0,0002 * 31,5 * 4,98  0,004 * 31,4 * 20  0.04 * 4,98 * 0,3 *1,51,25 *1 31,5  *0  


 0,736  2,4кВт
10
3.7.2. Определение мощности винтового конвейера
Мощность винтового конвейера определяется по формуле
П  L 
П  h о 71,28 * 4,98 * 3,2 71,28 * (4,79)
N вк  вк вк s  вк


 2,2
270 1,36
270 1,36
367,2
367,2
, кВт
где
- производительность шнека, т/ч;
Пвк
- длина горизонтальной проекции винта,
𝐿′вк
L  L  сos  =4,98, м;
вк
вк
(11)
𝜔𝑠
- коэффициент сопротивления (для цемента 𝜔𝑠 =3,2);
- высота подъёма материала шнеком, h о  Lвк  sin  = -4,79, м;
1,36 - коэффициент перевода л.с. в кВт.
3.7.3. Определение мощности ковшового элеватора
(вертикального)
Определение мощности ковшового элеватора:
(12)
 q V
ков  А  С V 2   0,736 , кВт
N эл  0,004  Н  П эл 1 

П эл
Н ков 

hо
Пэл
Н
𝑞
А
С
𝑉ков
- производительность элеватора, т/ч;
- высота подъёма материала, м;
- масса 1 погонного метра тягового органа с ковшом, кг/м;
q  К  П эл , кг/м, где П эл  в т/ч :
Пэл=736,4 м3/ч
q=0,9*736,4= 662,76 кг/м
 для ленточного элеватора К= 0,45;
 для одноцепных элеваторов К=0,6;
 для двухцепных элеваторов К=0,9;
- коэффициент, зависящий от типа элеватора (для ленточных
элеваторов А=1,5; для цепных элеваторов с закруглёнными
ковшами А=1,1;
- коэффициент, зависящий от вида транспортируемых
материалов (для цемента С=0,25);
- скорость движения ковшей, м/с (𝑉ков =1,25 + 2 м/с).
662,76∗1,7
0,25
736,4
20
Nэл = 0,004*20*0,59*(1+
*1,1+
*1,72)*0,736=
=0,472*(1+1,53*1,1+0,04)*0,736=0,95 кВт
Таблица 7
Сводная таблица расчетов
Пу, м3/ч
27
В, м
0,3
D, м
0,84
i , м3
0,0000008
𝑁к , кВт
2,4
𝑁вк ,
𝑁эл ,
кВт
кВт
2,2
0,95