Гравитационные смесители применяются для приготовления подвижных бетонных смесей с осадкой конуса до 8 мм (при водоцементном соотношении В/Ц 0,45 … 0,6 м) крупностью заполнителя до 120 … 150 мм. Рабочим органом гравитационных смесителей является смесительный барабан (рис. 5.1,5.2).
Рис.5.1.Бетоносмеситель: Рис. 5.2. Схема к расчету 1 – барабан; 2– стойка; 3 – траверса; гравитационных
4 – редуктор; 5 – электродвигатель; бетоносмесителей
6 – опора траверсы
Процесс смешения материалов основан на использовании принципа гравитации и составляет 60…90 с, а полный цикл, включая загрузку, смешивание, выгрузку и возврат барабана в исходное положение – 90…150 с. Чтобы смесь могла свободно циркулировать внутри барабана, его объем должен в 2,5…3 раза превышать объем смеси. Малая загрузка барабана снижает производительность смесителя, большая – ухудшает качество смеси, увеличивает время смешивания и так же приводит к снижению производительности. В гравитационных смесителях нельзя приготавливать растворные смеси, так как происходит их расслоение, так же плохо или вообще не смешиваются жесткие бетонные смеси. Вследствие их малой подвижности происходит комкование смеси.
ЗАДАЧА №1
Произвести расчет основных параметров и показателей гравитационного бетоносмесителя по исходным данным таблицы 5.1.
Таблица 5.1
Исходные данные
№№ вариантов | |||||||||||||||
Вместимость по загрузке Vз, 102 л | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | 6,5 | 7,5 | ||||||||
Полное время цикла tц,с | 1 145 |
Примечание: Для вариантов с 1 по 15 взять бетоносмеситель, барабан которых установлен на центральной оси, для вариантов с 16 по 30 взять бетоносмеситель, барабан которых установлен на роликах.
Решение:
1. Определяем внутренний диаметр (м) цилиндрической части смесительного барабана
3 ____
D = (1,65…1,75) √ Vз,
где Vз – вместимость смесителя по загрузке, м3.
2. Определяем частоту вращения n (с -1) барабана гравитационного бетоносмесителя
___
n = (0,25…0,35) / √ R,
где R - внутренний радиус цилиндрической части смесительного барабана, м.
3. Определяем производительность (м3/ч) гравитационного бетоносмесителя цикличного действия
П = Vз z з k в k и / 1000,
где Vз – вместимость смесителя по загрузке, л (табл. 5.1);
z з– число замесов в час
k в – коэффициент выхода смеси (k в = 0,65…0,70);
kи – коэффициент использования смесителя по времени (kи = 0,85…0,9).
Число замесов
z з = 3600 / tц = 3600 / (t1 + t2 + t3 + t4),
где tц – полное время цикла, с (табл. 5.1), tц = t1 + t2 + t3 + t4, здесь t1 – время загрузки смесителя, с (t1 = 15 … 20); t2 – время перемешивания смеси, с (t2 = 50 … 120); t3 – время выгрузки смеси, с (t3 = 15 … 25); t4 – время возврата барабана в исходное положение, с (t4 = 10 … 20).
4.Определяем мощностьпривода.В гравитационных смесителях мощность затрачивается на подъем материала во вращающемся барабане (N1)и на преодоление сопротивлений от трения в опорных механизмах барабана (N2).
При вращении барабана в каждый момент времени одна часть смеси поднимается лопастями, другая – под действием сил трения (рис. 5.2).
4.1 Мощность, расходуемая на подъем смеси
N1 = 2,2 Gсм R n /1000,
где 2,2 – переводной коэффициент от упрощений исходных выражений;
Gсм – сила тяжести бетонной смеси, Н;
R – внутренний радиус цилиндрической части барабана, м;
n – частота вращения барабана, с-1.
Сила тяжести бетонной смеси, Н
Gсм = Vз ρ g k в / 1000,
где Vз – вместимость смесителя по загрузке, л;
ρ – плотность бетонной смеси, кг / м3; для легких бетонов ρ = 500…1800; для облегченных бетонов ρ = 1800 …2200; для тяжелых бетонов ρ = 2200…2500;
g – ускорение силы тяжести, м / с2 (g = 9,81);
k в – коэффициент выхода смеси (k в = 0,65…0,70).
4.2 Мощность, расходуемая на преодоление сил трения в опорных частях барабана (кВт):
– для смесителей, барабан которых установлен на роликах (рис.5.2)
N2 = (Gсм + Gб) (Rб + r2) kƒ ω / (r соs γ 103),
где Gб – сила тяжести барабана, Н;
Rб – радиус бандажа, м, Rб = (1,05…1,1)R;
r2 – радиус опорного ролика, м, r2 = (0,15…0,20) R;
kƒ – коэффициент (плечо) трения качения (kƒ = 0,001 м);
ω – угловая скорость вращения барабана, с-1;
γ – угол установки опорных роликов, град, γ = 30…36о;
– для смесителей, барабан которых установлен на центральной оси (рис. 5.1)
N2 = (Gсм + Gб) µ rо ω / 1000
где µ – коэффициент трения в подшипниках барабана, приведенный к валу подшипника, µ = 0,01 … 0,015; rо = радиус цапфы опорного вала, м, rо ≈ (0,06 … 0,08) R.
Мощность двигателя привода вращения барабана
Nд = (N1 + N2) / η,
где η – КПД привода, η = 0,85...0,9
Контрольные вопросы
1.Для приготовлени каких смесей применяют гравитационные смесители?
2. Что является главным параметром гравитационных смесителей?
3. Принцип приготовления смесей в гравитационных смесителях?
4. На что расходуется мощность в гравитационных смесителях?