«Бетоносмесительная установка непрерывного действия с годовой производительностью 180000м³» - Курсовая работа

Целью выполнения данного курсового проекта является закрепление и углубление теоретических знаний по курсу «строительные машины», приобретение навыков расчетов машин и оборудования для приготовления строительных материалов, а также овладения методами самостоятельного использования научно- технической, нормативной и справочной литературой.

В рамках разработки предполагается произвести, на основании технического задания, выбираемого в соответствии с вариантом, анализ существующих вариантов реализации объекта проектирования, предварительные конструктивные расчеты, выбор технологической схемы, конструирование узлов и агрегатов устройства, согласование их работы, а также проверочные расчеты по принятым конструктивным решениям. На основании проделанной конструкторской работы выполняются проектные чертежи, также в соответствии с заданием.

4. Определение действующих усилий. Кинематическая схема. Расчет мощности и параметров привода

Наиболее критичным и важным компонентом разрабатываемой бетоносмесительной установки является смеситель, обеспечивающий непосредственное приготовление материала, так как его конструкция должна соответствовать строго определенным параметрам, также он обладает наибольшей механической сложностью и энергопотреблением.

Перемешивание компонентов в гравитационных смесителях происходит в барабанах, к внутренним стенкам которых прикреплены лопасти. При вращении барабана смесь при помощи лопастей, а также под действием силы трения, поднимается на некоторую высоту и затем сбрасывается вниз. Для обеспечения однородности смеси с заданными параметрами требуется 25- 30 циклов подъема и сброса в барабане, при условии поступления смеси могослойно по конвейеру.

Для обеспечения свободного перемещения смеси в перемешивающем устройстве, его объем должен в 2.5- 3 раза превышать объем загрузки. Скорость вращения барабана не должна быть высокой, поскольку, в противном случае, центробежные силы инерции будут препятствовать свободному перемещению смеси в объеме устройства.

Конструкция применяемого в проекте смесителя показана на листе 3 графической части проекта. Компоненты приготовляемого бетона перемешиваются в горизонтальном цилиндрическом барабане 1, внутри которого по винтовой линии установлены лопасти 3. При вращении барабана компоненты смеси, поступающие непрерывным потоком по загрузочной воронке 7, перемещаются лопастями в окружном и осевом направлениях, в результате чего они перемешиваются и непрерывно продвигаются к разгрузочному торцу барабана. Вода подается в барабан по трубе 6 через распылитель 4. Барабан вращается двигателем 8 через муфту 10, редуктор 11, зубчатое колесо 12 и зубчатый венец 5, прикрепленный снаружи к корпусу барабана. Барабан свободно опирается бандажами 2 на ролики 13, установленные на раме 9. Осевым перемещениям барабана препятствуют ролики 14.

Расчетная схема для определения мощности привода и кинематическая схема привода представлены на листе 4 графической части проекта.

Мощность двигателя привода проектируемого гравитационного смесителя затрачивается в основном на подъем смеси в барабане при его вращении. В общем виде работа, затрачиваемая на один цикл циркуляции смеси составляет:

, Дж

где Gsm – сила тяжести смеси, Н, h – высота подъема смеси в барабане, м.

Сила тяжести смеси в барабане определяется в соответствии со следующим расчетным соотношением:

, Н

где V – полезный объем смесителя (по выходу бетона), куб. м, р – объемная масса сырой бетонной смеси, кг/м.куб., g – ускорение свободного падения, м/с2.

Траектория движения смеси в барабане достаточно сложная (см. расчетную схему на листе 4 графической части проекта). Одна часть смеси поднимается при помощи лопастей барабана, другая ее часть- под действием сил трения. В бетоносмесительных устройствах выбранного типа в каждый момент времени лопасти поднимают около 15% смеси.

Мощность, расходуемая на подъем смеси, вычисляется по следующей формуле:

, кВт

где G1 – сила тяжести смеси, поднимаемая под действием сил трения (85% от Gsm), G2- сила тяжести смеси, поднимаемая лопастями (15% от Gsm), h2 – высота подъема смеси в лопастях, м, h1tr – высота подъема смеси под действием сил трения, м, z1 – количество циркуляций смеси за один оборот барабана силами трения, z2 – количество циркуляций смеси за один оборот барабана в лопастях, n – частота вращения, об/с.

Согласно расчетной схеме, h2 можно определить как:

где Rb – внутренний радиус барабана, м.

Угол бета практически может быть принят равным углу трения, т.е. 45 гр., поэтому можно с достаточной степенью точности принять:

Движение смеси под действием сил трения более сложное. Если рассматривать изолированную частицу, находящуюся на стенке барабана в точке А, то при вращении она поднялась бы в точку В, определяемую углом трения фи1. Но под влиянием лопастей и подпора других частиц действительный угол подъема фи2 будет больше, порядка 90 гр., после чего частицы начинают соскальзывать вниз по поверхности смеси.

Приняв угол перемещения смеси фи2 = 90 гр. из точки А в точку В1, высота подъема смеси под действием сил трения h1tr будет приблизительно равна R, что и примем в качестве расчетного соотношения.

Число циркуляций смеси под действием сил трения, в течение одного оборота барабана, принимая время сползания смеси равным времени подъема, составит:

что приблизительно составляет 2.

Время подъема смеси в лопастях, с, составляет ориентировочно:

Время падения смеси с высоты h2, с:

Число циклов смеси, поднимаемой в лопастях, составит:

Вычисляем значения:

Кроме работы по подъему смеси двигатель затрачивает энергию на преодоление сил трения в опорных частях барабана. Эти составляющие мощности в кВт могут быть рассчитаны по формуле:

где Gb – вес барабана, Н, rp – радиус опорных роликов, м, kf – плечо трения качения, м, у – угол установки опорных роликов, рад.

Подставив значения, получаем:

Суммарная потребная мощность двигателя составит:

где ntr – коэффициент полезного действия трансмиссии (редуктора), принимаемый равным 0.95.

Получаем значение:

Выбираем для комплектации смесителя трехфазный асинхронный двигатель ATDC-27 мощностью 27 кВт со встроенным электромагнитным тормозом. Двигатель необходимо укомплектовать преобразователем частоты переменного тока на 3 фазы модели F-2000G с целью обеспечения возможности плавного регулирования частоты вращения смесителя.