Проектирование бетоноукладчика
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ Московский государственный строительный университет
Факультет механизации и автоматизации строительства
Кафедра Механическое оборудование и детали машин
К У Р С О В О Й П Р О Е К Т (Р А Б О Т А)
Студента МиАС -4-1
Тема: «Проектирование бетоноукладчика»
Состав проекта:
- Расчетно-пояснительная записка на ____34________с.
- Графическая часть на _____2________листах.
Руководитель проекта Дьяконов Н.А.
Консультанты проекта_______________________
______________________________
______________________________
«К защите» ______________________________
Проект защищен с оценкой _________________________
МОСКВА 2014
Содержание.
Введение………………………………………………………… |
2 |
Устройство
и принцип действия бетоноукладчика……………………………………… |
5 |
Исходные
данные……………………………………………………………… |
7 |
Определение
основных параметров бетоноукладчика……………………………………… |
8 |
Расчет прочности вала приводного барабана…………………………………………………. |
11 |
Расчет
приводов механизмов бетоноукладчика……………………………………… |
14 |
Техническая
эксплуатация бетоноукладчика……………………………………… |
22 |
Ремонт
узлов бетоноукладчика……………………………………… |
24 |
Карта
смазки бетоноукладчика……………………………………… |
28 |
Техника
безопасности при работе бетоноукладчика……………………………………… |
31 |
Охрана труда и окружающей среды…………………………………………………………… |
32 |
Литература…………………………………………………… |
34 |
Введение.
Строительство и реконструкция зданий и сооружений отраслей народного хозяйства требует большого количества изделий из сборного железобетона.
Оборудование для транспортирования и укладки бетонной смеси разделяют на следующие группы: для подачи смеси от бетоносмесительных установок (БСУ) к зонам раздачи и формовочным постам; для раздачи смеси на формовочных постах; для раздачи и распределения смеси на формовочных постах; для раздачи, распределения и разравнивания смеси на формовочных постах; для раздачи, распределения, разравнивания и уплотнения смеси на формовочных постах. В каждой группе различают две подгруппы в зависимости от пластичности смеси, которая оказывает существенное влияние на выбор рабочих органов применяемого оборудования.
Наиболее универсальным средством подачи бетонной смеси от БСУ является адресная подача, применимая как для жестких, так и для пластичных смесей.
Машины для укладки смеси в формы обычно выполняют две задачи: транспортируют бетонную смесь от места её загрузки к формовочному посту и укладывают её в форму.
По степени механизации процессов укладки бетонной смеси эти машины делят на два типа: бетонораздатчики и бетоноукладчики. Бетоноукладчики не только выдают бетонную смесь, но и разравнивают её. У некоторых конструкций бетоноукладчиков разравнивающее устройство в отдельных случаях может уплотнять смесь. Имеются бетоноукладчики, у которых у которых в разравнивающем устройстве предусматривается приспособление для заглаживания смеси.
Бетоноукладчики – это самоходная техника на гусеничном или рельсовом ходу, оптимально подходящая для бетонирования объектов различной степени сложности. Современные бетоноукладчики не только заливают смесь в форму, эти устройства могут разровнять и уплотнить бетон, а также произвести отделку поверхности.
Классифицируют бетоноукладчики и бетонораздатчики по следующим признакам:
– по назначению — на специальные и универсальные;
– по принципу действия — на механические и пневматические;
– по принципу установки — на стационарные и передвижные;
– по способу установки — на наземные и подвесные;
– по способу транспортирования смеси — с порционным и непрерывным транспортированием;
– по способу дозирования — с объемным, весовым и объемно-весовым дозированием;
– по направлению движения относительно расположения форм — с продольным, поперечным и круговым движением;
– по наличию привода передвижения — на самоходные, прицепные и передвижные;
– по способу управления — с ручным, дистанционным, автоматическим и смешанным управлением;
– по виду привода передвижения и рабочих органов — с механическим, гидравлическим, пневматическим, электрическим, электромагнитным приводом;
– по типу установки бункера — с неподвижным, подвижным, поворотным, опрокидным и съемным бункером;
– по числу бункеров — на одно- и многобункерные;
– по типу затвора бункера — с шиберным, секторным, челюстным, ленточным, клапанным затвором;
– по типу питателя — с ленточным, барабанным, винтовым, вибролотковым, виброконусным питателем;
– по типу распределительного рабочего органа — с шнековым, плужковым, вибролотковым, виброконусным с поворотной воронкой, гребеночным рабочим органом;
- по типу распределяющего, уплотняющего и разравнивающего рабочего органа — с вибронасадком, виброшаблоном, ленточно-роликовым, поперечно-роликовым, центробежным, вибропротяжным рабочим органом, с калибрующим роликом, с виброворонкой, с виброрешеткой, с виброворонкой с глубинными вибраторами; с вибробрусом, подвижной рейкой, подвижной лентой;
– по типу подвески рабочего органа — с нормальной и консольной подвеской;
– по положению рабочих органов — с регулируемым, нерегулируемым, стационарным и подъемно-опускным положением рабочих органов.
Бетоноукладчики разделяют на универсальные, которые могут обслуживать формы разных размеров и конструкций, и специальные — для конкретной номенклатуры изделий с ограниченными размерами.
Наиболее широко применяют бетоноукладчики, работающие на механическом принципе действия, однако существуют конструкции, в которых выдача смеси осуществляется под действием давления сжатого воздуха.
В большинстве случаев бетоноукладчик представляет собой раму, выполненную в виде портала, имеющего четыре колеса, из которых два приводных. На раме смонтированы привод передвижения, системы бункеров, узлы выдачи бетонной смеси с соответствующими приводами и управления. Основным механизмом — узлом, определяющим работу всего бетоноукладчика, является его питатель (узел выдачи бетонной смеси).
На рис. 1 приведены схемы основных типов бетоноукладчиков.
Рис. 1. Схемы основных типов бетоноукладчиков
а — с ленточным питателем;
б — с ленточным питателем
и вибронасадком; в — с вибролотковым
питателем; г — со шнековым питателем;
д — с ленточным питателем и распределительно-
На рис. 1-а представлена схема наиболее распространенного бетоноукладчика с ленточным питателем, обеспечивающим выдачу бетонной смеси по всей ширине формы. Состоит он из бункера для бетонной смеси, укрепленного на раме (портале), и ленточного питателя, смонтированного под бункером и имеющего собственный привод. Бункер снабжен копильником с заслонкой, образующей с лентой щель, размер которой регулируется механизмом открывания заслонки. Поднимая или опуская заслонку, можно регулировать толщину выдаваемого на ленту питателя слоя бетонной смеси, что имеет значение при изготовлении железобетонных изделий переменного сечения. Представленный на схеме ленточный питатель только равномерно выдает смесь, но не уплотняет и не заглаживает поверхность изделия.
На рис.1-б представлена схема бетоноукладчика с ленточным питателем и вибронасадком, который имеет бункер, ленточный питатель, заслонку и регулирующий механизм. Под ленточным питателем на пружинах подвешен корпус вибронасадка. На уплотняющей части корпуса вибронасадка закреплены маятниковые вибраторы. Угол наклона вибраторов устанавливается в зависимости от свойств укладываемой бетонной смеси. При вибрации корпуса находящаяся в нем бетонная смесь пластифицируется, приобретая подвижность «тяжелой» жидкости, что способствует лучшему заполнению смесью формы. Требуемая высота столба бетонной смеси в камере вибронасадка регулируется с помощью заслонки. Форма закрепляется на виброплощадке. Для заглаживания поверхности формуемого изделия служит гладилка, совершающая одновременно с бетоноукладчиком не только продольное движение, но и поперечные движения. В некоторых конструкциях для заглаживания поверхности установлен быстровращающийся валик.
На рис.1-в представлен бетоноукладчик с вибролотковым питателем, состоящий из бункера, на котором укреплен вибратор, подвешенного на пружинах лотка с электромагнитным вибратором направленного действия и вертикального насадка. Насадок имеет механизм подъема, регулирующий зазор между формой и нижним срезом самого насадка. Электромагнитный вибратор направленного действия позволяет путем изменения силы тока, поступающего в обмотки вибратора, регулировать количество бетонной смеси, выдаваемой насадком, т. е. выполнять в какой-то мере функции и дозирующего устройства.
На рис. 1-г представлена схема бетоноукладчика со шнековым питателем, который в отличие от первых трех описанных выше схем, применяемых в основном при производстве плоских изделий, используется при формовании специальных железобетонных изделий, например, труб, шпал, опор линий электропередач и т. д.
Бетоноукладчик со шнековым питателем состоит из бункера, в нижней части которого вращается наклонный горизонтальный шнек, приводимый во вращение через цепную передачу 3 от многоскоростного электродвигателя и коробки скоростей, что позволяет изменять производительность питателя. При передвижении бетоноукладчика вдоль формы шнек подает бетонную смесь в вертикальный насадок и оттуда в форму.
На
рис. 1-д изображена схема бетоноукладчика
с ленточным питателем и распределительно-
Устройство и принцип действия бетоноукладчика.
Бетоноукладчик 6691/3 поста 3х6 предназначен для выдачи бетонной смеси в форму, ее распределения и заглаживания при формовании изделий шириной до 3 м.
Он состоит из рамы, широкого бункера объемом 1,9 м3, двух бункеров объемом по 1,5 м3 с питателями, рабочего органа - устройства для распределения и заглаживания бетона, привода подъема рабочего органа, правого и левого приводов передвижения и электрооборудования. Сварная рама машины опирается на четыре приводных колеса.
Большой бункер с питателем представляет собой емкость, сваренную из листа толщиной 6 мм. Наклон стенок бункера обеспечивает выход бетонной смеси без дополнительного побуждения вибраторами. Со стороны выхода бетона к бункеру шарнирно прикреплена заслонка, которую устанавливают по высоте при помощи винтового механизма в процессе наладки на данный типоразмер изделия. При формовании изделий шириной менее 3 м бетоноукладчик оснащается ограничительными лотками, укрепляемыми на основной раме над вибронасадком. Широкий бункер обеспечивает питание рабочего органа бетоном. Снизу к большому бункеру на болтах крепится ленточный питатель. Широколенточный питатель, установленный в нижней части бункера‚ равномерно, при помощи наладочных приспособлений, распределяет бетон по профилю. Вращение приводного барабана питателя осуществляется с помощью цепной передачи от привода, установленного на основной раме. Бункер с питателем по трем сторонам жестко опирается на основную раму и закреплен болтами.
На машине установлено два малых бункера: правый и левый, объемом 1,5 м3 каждый. Конструкция их одинакова и представляет собой емкость, сваренную из листа толщиной 6 мм, которая опирается на четыре колеса. Бункеры также имеют ленточные питатели. Привод питателей расположен непосредственно на бункере. Бункеры могут перекатываться на своих скатах по рельсам, уложенным на раме перпендикулярно продольной оси машины, что позволяет устанавливать их в зависимости от принятой раскладки изделий. Эти бункеры используются при формовании линейных элементов (балки, колонны, ригеля и т. п.).
Рабочий орган бетоноукладчика обеспечивает заполнение и частичное уплотнение бетонной смеси в форме при помощи поверхностной вибрации. Устройство состоит из рамы, которая подвешена на подпружиненных винтах подъемного механизма и может перемещаться по цилиндрическим направляющим в вертикальном направлении на 500 мм. Это позволяет налаживать его для формования различный по высоте плоских изделий. При формовании линейных элементов высотой до 600 мм виброуплотняющее устройство не используется. В этом случае его поднимают в нерабочее положение.
На раму через пружины опирается вибронасадок, представляющий собой сварную, механически обработанную по своей рабочей плоскости металлоконструкцию. Центральная часть насадка служит копильником, в который могут вставляться разделители в зависимости от принятой раскладки изделий. В боковых частях установлены сдвоенные вибраторы типа С-624.
Рядом с вибронасадком размещены два заглаживающих бруса, на каждом из которых установлено по два вибратора С-83.
Рабочий орган поднимается приводом, состоящим из электродвигателя и двух соединенных между собой валом червячных редукторов. К выходным валам с помощью универсальных шарниров крепятся винты подъема, входящие в гайки рамы распределительного устройства.
При укладке бетонной смеси с помощью вибронасадка и последующей обработке поверхности гладилкой требуются значительные усилия на перемещение бетоноукладчика вдоль формы. Поэтому все колеса бетоноукладчика приводные.
Два привода передвижения
При неавтоматическом режиме работы управление механизмами бетоноукладчика ведется с пульта, расположенного на боковине рамы. Подводка электропитания к бетоноукладчику осуществляется кабелем, подвешенным на тросе.
При автоматическом режиме
Схема бетоноукладчика.
Рис. 2. Бетоноукладчик 6691/3
1 — колесо; 2 — площадка оператора; 3 — привод передвижения; 4 — пульт управления;
5 — портал; 6 — перила; 7 — винт привода бункеров; 8 — шкаф электроаппаратуры;
9 — кронштейн для электрокабеля; 10 — стойка; 11 — путевой конечный выключатель;
12 — лестница; 13 — направляющая виброуплотняющего устройства; 14 — малый бункер;
15 — привод передвижных малых бункеров; 16 — заглаживающий брус; 17 — привод питателя малого бункера; 18 - большой бункер.
Бетоноукладчик 6691 / 3
Габаритные размеры формуемых изделий в мм:
длина до 6000
ширина до 3000
высота до 600
Скорости передвижения бетоноукладчика в м/мин: 4,13 ; 6,31; 8,15; 12,64
Скорость подъема рабочего органа в м/мин: 0,13
Высота подъема рабочего органа в мм: 500
Число бункеров:
Для плоских изделий - 1
Для линейных элементов - 2
Ёмкость бункеров в м3:
Для плоских изделий - 1,9
Для линейных элементов - 3
Ширина ленты питателя в мм:
Для плоских изделий - 3160
Для линейных элементов - 650
Мощность привода ленточных питателей в кВт:
Для плоских изделий – 2,8
Для линейных элементов - 1,7
Мощность привода передвижения бетоноукладчика в кВт: 6
Ширина колеи в мм: 4200
Вес бетоноукладчика в кг: 15210
Определение основных параметров бетоноукладчика.
- Пропускная способность бункеров.
П= S*V (м3/с)
S – площадь выпускного отверстия бункера, м2
Для большого бункера: S1 = 0,5*3=1,5 м2
Для малого бункера: S2= 0,57*0,7= 0,399 м2
V – скорость истечения материала, м/с
λ – коэффициент истечения бетонной смеси, λ=0,4…0,8
g – ускорения силы тяжести, g=9,81м/с2
R – гидравлический радиус, м. R= S/Р , где Р – периметр отверстия, м
R1=1,5/(2*0,5+2*3)=0,21 м – для большого бункера
R2=0,399/(2*0,57+2*0,7)=0,157 м – для малого бункера
=1,56 м/с – для большого бункера
=1.33 м/с – для малого бункера
П1=1,5*1,56=2,3 м3/с
П2=0,399*1,33=0,53 м3/с
- Производительность бетоноукладчика при заполнении формы смесью
(м3/ч)
Vизд – объем изделия, м3, Vизд=3*6*0,6=10,8 м3
Zизд – количество одновременно формуемых изделий, шт; Zизд=1
Кр - коэффициент разрыхления бетонной смеси, Кр = 1,12…1,2
Кв – коэффициент использования машины по времени, Кв=0,85…0,95
Тц – складывается из продолжительности: наполнения бункера укладчика смесью, перемещения укладчика к форме, укладки смеси в форму, перемещения укладчика в исходное положение (под загрузку).
Тц=Тн+Тп+Ту+Тв
Тн - продолжительность наполнения бункера укладчика смесью
Тн = Vб*Ку*Кп/Плк
Vб – объем бункера, м3
Ку – коэффициент уплотнения смеси, Ку = 1,12...1,2
Кп – коэффициент , учитывающий потери при загрузке в бункер, Кп = 1,01
Плк – производительность ленточного конвейера или питателя, установленных на подаче смеси, Плк = 60…120 м3/ч
Тн = 1,9*1,16*1,01/60 = 0,037 ч =2,2 мин
Тп – продолжительность передвижения бетоноукладчика со смесью к форме
Тп = L/Vу
L – расстояние от загрузочного конвейера до поста формования (укладки) смеси, м
Vу – скорость передвижения укладчика, м/мин
Тп = 20/4,13 = 1,58 мин
Ту – продолжительность укладки смеси в форму
Ту = (Lф+ Lу)nпр/ Vу
Lф – максимальная длина формы, м
Lу – база бетоноукладчика, м
nпр – количество проходов бетоноукладчика, nпр = 2…3
Vу - скорость передвижения укладчика при укладке смеси в форму, м/мин
Ту = (6+ 4,89)*3/ 4,13=8 мин
Тв – Продолжительность перемещения бетоноукладчика в исходное положение ( под загрузку)
Тв = Lв/ Vу
Lв – максимальное расстояние для возврата укладчика под загрузку, м
Vу - скорость передвижения укладчика, м/мин
Тв = 26/ 12,64 = 2 мин
Тц=2,2+1,58+8+2 = 13,78 мин
Пб = 60*10,8*1*1,16*0,9/13,78=49 м3/ч
- Производительность ленточного питателя
Vл – скорость перемещения ленты питателя, м/с
Vл1=0,03 м/с - для большого бункера
Vл2=0,1 м/с - для малого бункера
hк – высота щели копильника, м; hк=0,2 м
bз – ширина заслонки (смеси, выходящей из питателя), м
bз1=3 м - для большого бункера
bз2=0,57 м - для малого бункера
Кр – коэффициент разрыхления бетонной смеси, Кр = 1,12…1,2
75,1 м3/ч
47,6 м3/ч
- Определение основных параметров ленточного питателя
Скорость движения ленты питателя = 0,1 м/с
Производительность ленты питателя П= 47,6м3/час
Ширина ленты питателя. В = 650 мм
Размеры барабанов.
Наименьший диаметр приводного барабана для резинотканевой ленты
Dп.б.=(120÷150)Z
Dп.б=120*2=240 мм.
Согласно ГОСТ 22644-77 принимаем диаметр Dп.б=250мм.
Диаметр натяжного барабана принимают:
Dн.б >· Dп.б
Dн.б >167мм
Принимаем согласно ГОСТ 22644-77 Dн.б=200мм
Правильность выбора диаметра приводного барабана проверяется по давлению между конвейерной лентой и барабаном из условия (для резинотканевой ленты)
Dп.б≥
Где В – ширина ленты, м;
F0 – тяговая сила, Н; для резинотканевой ленты F0 = 6472,4 Н.
- допустимое среднее давление между лентой и барабаном, для резинотканевой ленты =105…1,1·105 Па
α-угол обхвата барабан лентой,
f-коэффициент сцепления между лентой и барабаном.
Dп.б≥
Dп.б≥0,12
Натяжное устройство.
Ход натяжного устройства принимается:
S=0.025L+0.3=0.025*1,2+0.3=0.
Погонная масса (кг/м) движущихся частей конвейера (средняя масса движущихся частей конвейера на 1 м его длины).
Погонная масса ленты :
qл=11*В=11*0,65=7,15 кг/м
Погонная масса материала на единицы длины ленты:
q=0.05*В2*ρ=0,05*0,652*2200=
Тяговое усилие в ленте (Н).
Fо=ωп*(q+2qл)*g*L+fo*F*h*ρ*g;
ωп – коэффициент сопротивления движению, равный для питателей 0,2
L – длина питателя, м
q – масса материала на единице длины ленты, кг/м
qл – масса единицы длины ленты, кг/м;
fo– коэффициент внутреннего трения материала
F –площадь выходного отверстия бункера, м2
h - высота столба материала в бункере, м
ρ – объемная масса материала, кг/м3
g – ускорение свободного падения, м/с2
Fо=0,2(46,5+2*7,15)*9,81*1,2+
Расчет вала приводного барабана.
Крутящий момент на валу барабана:
Мкр= N/ω =1,6*103/0,66 = 960 Нм
где, N = 1,6 кВт – мощность на валу барабана
ω = π∙n/30 =3,14*6,3/30=0,66 рад/с
n=6,3 об/мин – частота вращения барабана
Окружная сила, действующая со стороны звездочки на вал:
где, dзв =315 мм – диаметр звездочки на валу.
Реакции опор в горизонтальной плоскости из условия равновесия:
откуда
откуда
Реакции опор в вертикальной плоскости из условия равновесия:
откуда
откуда
Изгибающие моменты в характерных сечениях вала:
в сечении C:
в сечении B:
Определим суммарные изгибающие и эквивалентные моменты:
в сечении C:
в сечении B:
Материал вала сталь 40Х. Характеристики материала:
.
– запас прочности по
статической несущей
Определяем диаметр вала в наиболее нагруженном сечении:
С учетом ослабления сечения шпоночными пазами увеличиваем сечение на 15%.
Принимаем .
Проверка прочности вала в наиболее нагруженном сечении:
Осевой момент сопротивления:
Wх=πd3/32 = 3.14*563/32=17232 мм3
Расчет приводов механизмов бетоноукладчика.
- Расчет привода передвижения бетоноукладчика.
Бетоноукладчик имеет два привода передвижения, расположенных на боковинах основной рамы. Привод состоит из четырехскоростного электродвигателя, редуктора и цепной передачи, передающей крутящий момент на звездочки соединительного вала, связанного через открытые коническую и цилиндрическую пары с обоими колесами.
Определяем силу сопротивления и мощность привода при передвижении бетоноукладчика.
Сила сопротивления бетоноукладчика по рельсовому пути:
,
где Gб – вес бетоноукладчика = 152100 Н.
Gсм – вес бетонной смеси; = 122500 Н.
= 0,0008 – коэффициент трения качения ходовых колес;
Д = 0,3 м – диаметр колес;
μ = 0,03 – коэффициент трения цапф колес;
β = 2,5 – коэффициент, учитывающий трение колес о рельсы.
d=0,06 м- диаметр цапфы подшипника, м
W0=
Мощность привода бетоноукладчика:
;
