Расчет бетоноукладчика

    РЕФЕРАТ

    Бетоноукладчик  для изготовления дорожных плит: пояснительная  записка к курсовой работе: 70.01.01/ БГТУ; Манюк С.С.; СТ-23; кафедра Т.Б. и С.М.- Брест 2005- 33с.: 9 ил., 1табл., 7 ист.

    Ключевые  слова: бетоноукладчик, дорожная плита, форма, бункер, производительность, циклограмма.

    В данной курсовой работе описывается  бетоноукладчик для изготовления дорожных плит, также виды бетоноукладчиков, расчёт технологических параметров проектируемой машины, подбор необходимого бетоноукладчика для данной линии  производства, выбор аналога запроектированной машины, техническое обслуживание, и мероприятия по охране труда.   
 
 

                                       СОДЕРЖАНИЕ                                                      стр 

Введение

1. Описание технологического процесса с участием      проектируемой машины. Схема технологической линии.              
2. Виды бетоноукладчиков.                                                               
3. Описание конструкции запроектируемой машины.                
4. Расчёт технологических параметров проект. машины           

4.1.1 Выбор типа бетоноукладчика                                                            

4.1.2 Определяем необходимый объём бункера                                        

4.1.3 Расчёт производительности бетоноукладчика                                 

4.2.1. Длина холостого хода                                                                        

4.2.2. Рассчитываем конструкционную производительность бетоноукладчика                                                                                          

4.2.3 Техническая производительность бетоноукладчика                       

4.2.4. Эксплуатационная производительность                                          

4.2.5 Определяем высоту подъёма заслонки бункера                              

5. Расчет мощности приводов механизмов бетоноукладчика

      5.1 Расчет мощности двигателей привода ленточных питателей

  5.2 Расчет мощности двигателя привода механизма передвижения                бетоноукладчика

  5.3 Кинематический расчет механизма передвижения бетоноукладчика

6. Выбор аналога запроектированной машины из серийно       выпускаемых и сопоставление их основных характеристик
7. Техническое обслуживание машин.                                             
8. Мероприятия по охране труда при эксплуатации машин.     

   Заключение                                                                                   

Литература                                                                                   

ВВЕДЕНИЕ

      Строительство и реконструкция зданий и сооружений отраслей народного хозяйства требует  большого количества изделий из сборного железобетона. Для выполнения этой задачи необходимо частично или полностью  механизировать это производство, а также усовершенствовать его.

      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. По назначению машины для укладки смеси можно разделить на два вида: универсальные и специального назначения.

      В данной работе  проектируют бетоноукладчик, который применяется для изготовления дорожных плит. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА С УЧАСТИЕМ  ПРОЕКТИРУЕМОЙ МАШИНЫ  И СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА

      В бетонных покрытиях на дорогах основными  расчётными напряжениями являются напряжения от изгиба, так как покрытие, как плита на упругом основании, поэтому дорожный бетон должен иметь соответствующую прочность на изгиб и достаточную морозостойкость.

      Применение  чистого доброкачественного щебня крупностью до 40 мм и чистого песка улучшает сцепление цементного камня с заполнителем и обеспечивает необходимую прочность  бетона на изгиб. Долговечность бетона достигается ограничением водоцементного отношения, которое должно быть не более: для сурового климата 0,5; мягкого климата 0,55.

      Повышению долговечности дорожного бетона способствует применение пластифицированных и гидрофобных цементов и воздухововлекающих добавок [1].

      Технология формования и оборудование для производства строительных изделий характеризуется высокой плотностью и однородностью образующейся структуры материала, точностью размеров изделий и минимальными усилиями по сравнению с многооперационными традиционными технологиями прессования в закрытых пресс-формах. Исключаются в этой технологии трещины от упругого после действия и защемленного воздуха.

      Плотность и однородность структуры по толщине  и объёму одинакова и равна  пределу прочности (текучести) данного  сыпучего материала (без дробления  твердых частиц). 
 
 

      Технология пригодна для формования изделией из любых строительных маловлажных сыпучих материалов: грунтов, глин, суглинков, арболита, бетонных смесей, гипса и тому подобных материалов.

      Формовочная установка для изготовления дорожных и аэродромных плит представлена на рисунке 1.1: 
 

      Рисунок 1.1 Изготовление дорожной плиты

        Для подачи и распределения бетонной смеси применяются самоходные ленточные бетоноукладчики.

      Ленточные бетоноукладчики бывают 2-х типов: со стационарной и выдвижной стрелой. Бетоноукладчики выпускаются на тракторной или экскаваторной базе и предназначены для приёмки бетонной смеси из самосвалов, подачи и распределения её по площади бетонируемой конструкции. Бетонная смесь принимается в приёмный вибробункер, который поднимается с помощью гидроцилиндров. В верхнем положении бетонная смесь с помощью вибратора, укреплённого на бункере, постепенно выгружается на ленту конвейера. С одной стороны бетоноукладчиком можно укладывать и распределять бетонную смесь в радиусе 3…20 м с поворотом стрелы на 360 [2].

      Таблица 1.1 Техническая характеристика бетоноукладчика СМЖ-69А с ленточным питателем

      Бетоноукладчик  СМЖ-69А выдаёт бетонную смесь в форму и разравнивает её при формовании многопустотных панелей перекрытий жилых зданий и других однослойных железобетонных изделий шириной до 2-х метров.

      Рама  бетоноукладчика сварная, портального  типа. Нижняя часть её состоит из четырёх продольных швеллеров, попарно  связанных между собой и несущих два приводных и два ходовых колеса верхняя часть рамы состоит из продольных и поперечных балок. На верхнюю обвязку рамы установлен бункер и бак для воды. В верхней части смонтированы привод передвижения, привод питателя и механизм подъёма заслонки.

      Привод  передвижения состоит из двухскоростного  электродвигателя, редуктора, тормоза  и двух цепных передач. Привод питателя скомпонован из электродвигателя, редуктора, зубчатой пары и цепной передачи. 
 

      Бункер  бетоноукладчика сварной из листового  и углового проката. На нижних боковых стенках прикреплены цапфы опор заслонки. Внутренняя поверхность облицована полипропиленом. Рабочая ширина бетоноукладчика может изменяться при использовании переставных стенок внутри бункера.

      Питатель  подвешен к бункеру и состоит из рамы, приводного и натяжного барабанов, бесконечной транспортёрной ленты. На приводном барабане посажена ведомая звёздочка цепной передачи, с помощью которой крутящий момент от привода питателя передаётся на ведущий барабан.

      Выходное  отверстие бункера, предусмотренное на передней его стенке, перекрывается заслонкой, работающей от пневмоцилиндра, который питается от цеховой системы сжатого воздуха с помощью подвесного рукава.

      Разравнивающее  устройство установлено под питателем  и представляет собой шарнирно-смонтированную на боковинах приводную поворотную воронку. Положение разравнивающего устройства регулируется в зависимости от толщины формуемых изделий.

      Электроэнергия  к приводам подводится по гибкому  кабелю, смонтированному на специальной  подвеске. Последняя состоит из прикреплённого к раме-порталу кронштейна и колец, которыми кабель подвешивается  к тросу. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2.ВИДЫ  БЕТОНОУКЛАДЧИКОВ

      В настоящее время используются новейшие разработки бетоноукладочных машин  как российских так и зарубежных производителей.

        Например, бетоноукладчики со скользящими формами фирмы Wirtgen используется на строительстве высоконагруженных дорог и иных покрытий для транспорта, а также для изготовления монолитных профилей из бетона в ходе непрерывного процесса.

      Рисунок 2.2 Бетоноукладчик со скользящими формами

      Гусеничный дорожный бетоноукладчик года выпуска 1995 имеет ширину захвата от 2.5 до 7м. 

      Рисунок 3.2 Гусеничный дорожный бетоноукладчик 

      Аналог  бетоноукладчика проектируемому СМЖ69Б, предназначен для укладки бетонных и растворных смесей в формы изделий различной конструкции шириной до 3600 мм при производстве железобетонных конструкций.

      Ширина  формуемых изделий регулируется при помощи поворотной подъемно-опускающейся воронки, расположенной под бункером,

за счет продольного  перемещения бетоноукладчика и  поперечного перемещения бункера  для СМЖ 166В и СМЖ 528, при помощи воронки с переставляющимися  стенками для СМЖ 69Б. 
Бетоноукладчики осуществляют предварительное разравнивание верхней открытой поверхности.

      Рисунок 4.2 бетоноукладчик СМЖ69Б 

      Гусеничный  укладчик TITAN 325 EPM имеет ширину укладки до 10 метров. Его применяют для:

1. -Второстепенных дорог, главных дорог и шоссе, аэропортов
2. -Открытых пространств - автопаркинга и площадок
3. -Укладка на местности с вертикальным/горизонтальным уклоном
4. - Сложных железнодорожных переездов

      Рисунок 5.2 Гусеничный укладчик TITAN 325 EPM

      Колёсный  укладчик TITAN 273 имеет ширину укладки до 7.5 метров. Он специально разрабатывался как высокоманевренный колесный укладчик. Благодаря своей маневренности, высокой транспортной скорости и гибкой ширине укладки, он идеально подходит для условий, требующих частой смены места работы.

      Его применяют для - Второстепенных дорог, главных дорог и шоссе, а так же аэропортов, кроме того, автопаркингов и площадок.  

      Рисунок 5.2 укладчик TITAN 273 

      Гусеничный  укладчик TITAN 173 имеет:

      - Ширина укладки - до 4,00 м

      - Гидравлическое уширение бруса  от 1.75 м до 4.00 м

      - Низкий уровень шума 80 Дб(A)

      - Полный привод 

      применяют для второстепенных дорог, мест для парковки, подъездных дороги, ремонта и обслуживания дорог.

      Такой бетоноукладчик, как Commander III является самой универсальной машиной из всей гаммы машин, выпускаемых фирмой, и успешно эксплуатируется более чем в 60 странах мира. Бетоноукладчик реализует технологию строительства цементобетонных покрытий шириной до 6 м и элементов инженерного обустройства дороги (бордюров, лотков, ограждений и т.п.) в скользящих формах.

      Машина  легко подстраивается под различные  условия работ и может быть использована при строительстве как магистральных дорог, так и улиц, и даже внутри дворовых территорий городов. Используя специальное оборудование - триммер, бетоноукладчик в одном рабочем цикле совмещает две операции, например, укладку бордюра и профилирование под него основания.

      Производительность  машины при устройстве бордюра может  достигать 1500 погонных метров в смену  и более. Автоматические системы  ровности, курса и поперечного  уклона, которыми оснащен бетоноукладчик, позволяют устраивать конструкции с высокой ровностью и точностью. При необходимости укладчик из трехгусеничного легко преобразуется в четырехгусеничный, что значительно расширяет его технологические возможности. Перед пуском бетоноукладчика Commander III в эксплуатацию на базе ЗАО "ЦДС СУ 805" были проведены его испытания. Конструкции, уложенные машиной - бордюр, лоток и покрытие шириной 6 м, - отличались высоким качеством уплотнения и отделки.  
 

      3. Описание конструкции  запроектированной машины. 

      Бетоноукладчик СМЖ-69А, укладывает бетонные и растворные смеси в формы изделий различной конструкции шириной до 2000мм при производстве железобетонных конструкций.

      Бетоноукладчик  состоит из рамы, бункера бетонной смеси, устройства для водной пластификации, пневмосистемы, контролирующих приборов и электрооборудования.

      Рама, представляет собой, сварную конструкцию нормального типа из профильной мостовой стали. В нижней банке боковой рамы встроены приводные ходовые колёса. К одной из боковин приварена площадка оператора, на которой расположены шкаф-пульт, кресло оператора и лестница.

      Привод  передвижения бетоноукладчика смонтирован  на раме. Бункер с питателем, сварные  конструкции из листовой и профильной стали, крепятся кронштейном рамы опорными швеллерами.

      Снизу к бункеру подвешен наклонно под углом 5-8º ленточный питатель. Наклонная подвеска питателя обеспечивает стекание цементного молока и частичек бетонной смеси, проникающих на наружные кромки плиты питателя через уплотнённый желоб лентой к нижним кромкам стенок бункера в направлении выдачи бетонной смеси в воронку разравнивающего устройства.

      Это предотвращает от попадания бетонной смеси на верхнюю поверхность нижней ветви ленты питателя.

      Для повышения качества нижней поверхности  изделия в конструкции в бетоноукладчике предусмотрено устройство водной пластификации. Оно состоит из корпуса с разравнивающим устройством и шланга, который подсоединяется к водопроводу около поста ожидания. К корпусу крепится рычаг, который с помощью пружины перекрывает отверстие для воды.

      При нажатии на рычаг, открывается воронка, и оператор смачивает поддон водой.

      Воронка поднимается с помощью пневмопривода  и становится подвижной. Заслонка бункера открывается/закрывается с помощью пневмоцилиндра, подвешенного к бункеру. Управление бетоноукладчиком производится с пульта. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      4. Расчёт технологических параметров проектируемой машины 

• Выбор типа бетоноукладчика

      Исходя  из известных габаритов изделия, по заданию определяем ширину колеи А. Для этого, определяем число изделий одной формовки n:

      где n – число изделий одной формовки;

            В – ширина одного изделия, м;

            b – толщина борта формы, количество бортов на единицу больше числа изделий одной формовки b=(0,07…0,1) м;

            a – расстояние от края формы до рельса, a=(0,3…0,6) м.

      Ширина  формы:

4.1.2. Определяем необходимый объём бункера:

      где V_И – запроектированный объём изделий одной формовки, м³;

             ε – пористость бетонной смеси до вибрирования (0,1…0,2).

      Объём изделий одной формовки:

      где V₁ – объём бетона на одно изделие, м³

4.2.1. Длина холостого хода

      где l_д/ф – перемещение бетоноукладчика до формы со скоростью холостого хода, м. При поточно-агрегатном способе производства l_д/ф=8…15 м.

      Длина рабочего хода:

      где l_ф – длина формования, м.

      Среднее значение скорости рабочего хода:

      Среднее значение скорости холостого хода:

4.2.2.Рассчитываем конструктивную производительность бетоноукладчика, учитывая затраты времени, обусловленные только возможностью машины.

      Для машин циклического действия:

      где П_кон – объёмная производительность бетоноукладчика за 1 час чистой работы, без учёта возможных простоев и времени на загрузку;

            k_Н – коэффициент наполнения бункера, k_Н=0,8…0,85;

            n_кон – число циклов за час чистой работы машины:

      где Т_{ц кон} – время одного цикла с учётом только продолжительности рабочего хода.

      Т_{ц кон}=t_Р.Х., с,

      где t_Р.Х. – время рабочего хода (разгрузки смеси), с:

      Таким образом, конструктивная производительность:

      4.2.3. Техническая производительность бетоноукладчика учитывает время всех операций при работе машины (без возможных простоев, при высшей квалификации оператора):

      где t_з – продолжительность загрузки бункера бетоноукладчика, с: t_з≈30c

      Время холостого хода

      Для учёта влияния технической производительности бетоноукладчика на производительность всей линии в целом определяется коэффициент использования технологического оборудования:

      где П_{техн. min} – минимальная определяющая производительность.

      где t_Т.ОЖ. – время технологических ожиданий при укладке смеси, с:

      Рис. 2.4.2  Циклограмма работы бетоноукладчика: 

      4.2.4. Эксплуатационная производительность рассчитывается для конкретных условий работы машины с учётом всех простоев, в том числе аварийных и организационных:

      где k_П – статический коэффициент, учитывающий снижение      производительности из-за простоев в течение смены, k_П=0,85…0,9. 
 

      4.2.5. Определяем высоту подъёма заслонки бункера, необходимую для выгрузки смеси ленточным питателем за время t_Р.Х.

            Конструктивная производительность бетоноукладчика должна быть равна производительности ленточного питателя, т.е.

      где B_Л – ширина ленты, м;

          V_Л.’П. – равнодействующая скоростей ленты и бункера, м/с:

            h – высота подъёма заслонки, м.

                    Приравнивая правые части зависимостей (1) и (2), получим:

      Исходя  из крупности заполнителя (щебня):

      Принимаем h=180 см.=0.18м; 

5. Расчет  мощности приводов механизмов бетоноукладчика.

1.   Мощность двигателей привода ленточных питателей.

Расчетная установленная мощность двигателя  одного ленточного питателя:

где  К_з – коэффициент запаса мощности, К_з = 1.1…1.3;

        – к.п.д. привода питателя,  
 

5.1.1. N₁ – мощность, потребляемая на преодоление трения бетонной смеси о неподвижные борта питателя:

где  – скорость ленты питателя, м/с;

      W₁ – сила трения смеси о борта питателя, Н.

Для двух бортов

где Р_б – сила бокового давления смеси о борт;

      f₁ = 0.3 – коэффициент трения бетонной смеси по стали.