Лекция №7. Расчет и выбор основного технологического оборудования.

При конвейерном способе производства бетонных и железобетонных изделий формы с изделиями перемеща­ются с принудительным ритмом по всем технологическим постам линии специальными транспортными устройствами.

Процесс изготовления изделий происходит в такой последовательности: подготовленная форма подается на пост формования, где в нее укладыва­ется бетонная смесь с помощью бетоноукладчиков, затем на этом же посту или на следующем производится уплотнение бетонной смеси на вибропло­щадках или с помощью различных виброустройств; далее осуществляются заглаживание и отделка поверхности бетона и изделия помещаются в ка­меры тепловлажностной обработки. Конвейерные линии могут быть перио­дического и непрерывного действия. На линиях периодического действия перемещение форм с изделиями происходит с определенными интервалами. Число форм-тележек определяется производительностью линии, режимом тепловой обработки. Время формовочного ритма определяется временем наиболее загруженного поста. На конвейерных линиях применяют тепло­вые агрегаты непрерывного и периодического действия. К агрегатам непре­рывного действия относятся горизонтальные щелевые и вертикальные ка­меры башенного типа, к агрегатам периодического действия - многоярус­ные щелевые и ямные камеры. Наибольшее распространение получили конвейеры периодического действия с формами, передвигаемыми по рельсам. Число постов на конвейерных линиях составляет 6... 15, ритм работы конвейера находится в пределах 10... 22 мин, скорость переме­щения — от 0,9 до 1,3 м/с.

Конвейерный способ производства дает возможность максимально автоматизировать технологические операции, достичь высокой эффектив­ности производства благодаря применению принудительного режима пере­мещения изделий по постам; обеспечить снижение расхода тепловой энер­гии за счет непрерывного процесса тепловой обработки изделий; эффектив­но использовать технологическое оборудование, формы и оснастку, обеспе­чивает значительное повышение производительности труда. Конвейерные линии наиболее эффективны при специализированном серийном выпуске изделий: плит и панелей покрытий, перекрытий, наружных стеновых пане­лей, панелей цоколя. Конвейерные линии дают возможность изготовлять панели высокой заводской готовности при максимальной механизации процессов формования и отделки на всех постах. Пооперационное расчленение технологического процесса и узкая специализация обеспечивают высокую производительность труда. Непрерывность процессов повышает коэффи­циент использования оборудования.

Однако конвейерный способ производства требует значительных капитальных вложений и затрат на обслуживание механизмов и оборудова­ния, не обладает гибкостью технологии при переходе на новую номенклату­ру выпускаемой продукции.

Для расчета производства на конвейерных линиях импульсного типа необходимо знать ритм конвейера, который определяет длительность вы­полнения операции на каждом посту вместе со временем перемещения меж­ду двумя соседними постами. Поскольку на одном и том же конвейере могут изготовляться изделия разных типов, размеров, для расчетов годо­вой производительности принимают средний ритм конвейера, т.е. сред­невзвешенный ритм, принятый для всех изделий и пропорциональный го­довому выпуску каждого из видов изделий. Годовая производительность, м³, конвейерных линий импульсного типа определяется номенклатурой выпускаемой продукции, режимом формования изделий, продолжитель­ностью работы формовочного поста в течение суток и вычисляется по формуле

где Врһ — годовой фонд времени работы оборудования, ч; Рс — среднегодо­вой ритм конвейера, мин; V — объем одного изделия (средневзвешенный), м³; а — коэффициент, учитывающий уменьшение расчетного времени на переналадку конвейера при переходе с одного вида изделия на другой, а также наличие холостых постов в начале каждой смены.

Коэффициент а меньше единицы; значение а принимается в зависимос­ти от степени узкой специализации конвейерной линии.

Ритм конвейера определяется по наиболее загруженному его посту: посту формования, посту напряженного армирования с натяжением арма­туры. Для обеспечения непрерывности и ритмичности работы конвейера с принятым ритмом необходимо, чтобы затраты времени на выполнение отдельных элементных циклов на постах были равны между собой или кратны этому ритму, т.е. Тэ.ц = аРс, где а — коэффициент кратности (це­лое число).

Степень загрузки постов конвейерной линии может быть определена по формуле

где Кзагр — коэффициент загрузки конвейера; ∑Тэ.ц. — суммарная длитель­ность элементных циклов (без тепловой обработки); m — количество постов конвейерной линии (без постов тепловой обработки); Рс — ритм конвейера.

Количество форм

где Nк.ф. - количество форм, находящихся в тепловом агрегате:

где h — количество рабочих часов в сутки; Тк,ф — средняя продолжитель­ность пребывания формы в тепловом агрегате; Тц.ф — цикл формования, n - количество постов на конвейерной линии; q - количество форм на передаточных устройствах вне тепловой обработки.

Для конвейерных линий непрерывного действия основными расчетны­ми параметрами служат длительность выполнения соответствующих эле­ментных циклов на конвейерах и скорость движения конвейера. Длитель­ность отдельных элементных циклов на конвейерной линии различна, ско­рость перемещения изделий одинакова на всем пути. Отсюда длины участ­ков конвейера, на котором выполняются определенные технологические операции, различны:

Общая длина конвейера

где t_ц1, t_ц2 - длительность отдельных элементных циклов, ч; Тц.к — дли­тельность технологического цикла на конвейере, ч; v — скорость конвейера, м/ч.

Годовая производительность конвейера, м /ч, непрерывного действия

где Врh -годовой фонд времени работы оборудования, ч; v - скорость конвейера, м/ч; а - коэффициент, учитывающий уменьшение времени ра­боты конвейера при переходе от одного изделия к другому; L + ∆l — расстояние между осями двух смежных изделий, включая толщину разде­лительных перегородок между ними, м; V — объем одного изделия, м³.

Расчет и выбор теплотехнического оборудования. Тепловая обработка осуществляется в ямных, туннельных (щелевых) камерах, вертикальных камерах, кассетах, автоклавах, под колпаками. Камеры делятся на камеры пропаривания периодического и постоянного действия. Выбор метода тепловой обработки зависит от способа изготов­ления изделий, типа конструкций, марки и вида бетона. Режим тепловой обработки железобетонных изделий состоит из предварительного выдер­живания до подачи пара, подъема температуры до принятого уровня изо­термического прогрева при наивысшей принятой температуре, охлаждения. Предварительное выдерживание необходимо для благоприятного развития процессов гидратации цементов и формирования начальной структуры бетона. Длительность предварительного выдерживания не постоянна, зави­сит от активности цемента, В/Ц, подвижности бетонной смеси. Продолжи­тельность предварительного выдерживания составляет 1...5ч. При подъе­ме температуры необходимо обеспечение плавного и равномерного подъе­ма во избежание значительных температурных перепадов в изделии.

Оптимальной температурой изотермического прогрева при исполь­зовании портландцемента является 80... 85 °С, при использовании шлакопортландцемента и пуццоланового цементов — 90... 95 ° С.

Назначение режимов тепловой обработки производится с учетом актив­ности цементов при пропаривании по "Рекомендациям по тепловой обра­ботке тяжелого бетона с учетом активности цемента при пропаривании".

Для конвейерной схемы производства применяют туннельные, щелевые и вертикальные камеры пропаривания.

При проектировании предприятий рекомендуются: для конвейерных линий большой производительности — щелевые камеры, для линий со сред­ней производительностью — бескамерная термообработка в термоформах с пакетировщиком. Щелевые камеры непрерывного действия бывают горизонтальные и полигональные.

Горизонтальные щелевые камеры представляют собой туннель длиной L = 100... 120 м. Ширина туннеля В = 5... 7 м из расчета одно-два изделия на каждой форме-вагонетке. Высота камеры составляет Н = 1,0... 1,17 м. В камере помещается 17... 27 вагонеток с изделиями. По длине камера разделена на зоны подъема температуры среды, изотерми­ческой выдержки и охлаждения. Длина камер определяется производительностью конвейеров и продолжи­тельностью тепловой обработки. Компоновка камер зависит от принятой схемы конвейерных линий. Количество щелевых камер N непрерывного действия подсчитывается по формуле

где t — время, затрачиваемое на тепловую обработку, ч; Кисп — коэффи­циент использования объема камер, Кисп — 0,9; n_ф — количество форм вагонеток в камере; n_я — число ярусов в камере; Рс — ритм конвейера, мин.

При проектировании для правильного выбора типа камер и режимов их работы необходимы следующие характеристики работы камер: коэф­фициент оборачиваемости камер, коэффициент использования камер. Коэффициент оборачиваемости камер Коб определяется по формуле Koб = 24/τ_ц), где 24 — количество часов в сутках, ч; τ_ц — цикл работы ка­меры, ч.

Коэффициент использования объема камер

где n — количество изделий, загруженных одновременно в камеру, шт.; Vизд — объем одного изделия, м³; Vк — объем камеры, м³.

При проектировании можно принимать следующие значения коэффи­циента использования объема ямных камер: для панелей перекрытий — 0,22... 0,35; для лестничных площадок — 0,14... 0,23.

Камеры щелевые полигонального типа имеют меньшие торцовые теплопотери, но снабжены сложной системой толкателей.

Литература: 1осн. [31-41], доп. 1

Контрольные вопросы:

1. Расчет теплотехнического оборудования.

2. Выбор теплотехнического оборудования.

3. Горизонтальные щелевые камеры.

4. Щелевые камеры полигонального типа.

5. Тепловая обработка.